Модуль управления автоматикой вентиляции WI-FI MODULE. Простой способ дистанционного управления электроприборами через интернет Установка и подключение реле Sonoff
Технология беспроводной передачи данных в локальных сетях Wi-Fi появилась в 1998 году благодаря инженеру австралийской лаборатории радиоастрономии CSIRO Джону О’Салливану. Первый стандарт беспроводного протокола обмена данными IEEE 802.11n был утвержден в 2009 году.
За время своего развития технология Wi-Fi приобрела широчайшую популярность, прежде всего из-за отсутствия необходимости использования проводов при подключении к сети. И если изначально технология Wi-Fi применялась для подключения носимых и наладонных компьютеров, то в настоящее время эта технология проникла и в фотоаппараты, и в бытовую технику, и в мультимедийные устройства, и в устройства управления. Широко применяются и беспроводные датчики различных физических величин – температуры, давления, влажности и т.п. Устройства контроля и управления «умным домом», оснащенные Wi-Fi модулями, могут осуществлять свои функции из любой точки, где доступна локальная беспроводная сеть, а в случае, если эта сеть через роутер имеет возможность выхода в глобальную сеть – и из любой точки, где есть интернет. С помощью своего смартфона, подключенного к интернету (посредством Wi-Fi или GSM), пользователь может не только просматривать сайты, но и управлять бытовой техникой, расположенной на любой расстоянии от него.
Стандартная схема Wi-Fi сети содержит, как минимум, одну точку доступа, формирующую беспроводную сеть с известным идентификатором (SSID) и параметрами шифрования, к которой подключен, как минимум, один клиент. Точкой доступа может служить, как специализированный прибор, так и подключенный к глобальной сети роутер, оснащенный беспроводным радиомодулем. Также, к примеру, точкой доступа могут выступать ноутбук или смартфон, оснащенные Wi-Fi модулями, и подключенными к сети с помощью кабеля или технологии GSM соответственно.
В предлагаемом обзоре мы рассмотрим некоторые модули, предлагаемые компанией Мастер Кит, использующие беспроводную технологию Wi-Fi. Некоторые модули предназначены для использования в проектах DIY, поставляются в виде печатной платы с компонентами и не имеют корпусов, другие же выполнены в виде законченных устройств и предназначены для использования «из коробки». Следует учесть, что каждое из рассматриваемых устройств является клиентом беспроводной сети, следовательно, для подключения их к сети необходима точка доступа. Также нужно обращать внимание на то, с какой сетью устройство соединяется – локальной или глобальной. Многие Wi-Fi устройства используют порталы, размещенные в глобальной сети для связи с другими такими устройствами и обмена информацией. Такой способ связи позволяет упростить соединение, так как не требует постоянного выделенного IP-адреса глобальной сети и относительно сложных сетевых настроек типа NAT («проброса» портов) для доступа извне в локальную сеть, расположенную за файрволом роутера.
Для удобства сравнения основные характеристики устройств сведены в таблицу, расположенную в конце обзора.
Начнет наш обзор с DIY-модулей Мастер Кит, использующих технологию Wi-Fi.
Основой устройства служит получивший широкое распространение Wi-Fi модуль ESP8266. Модуль представляет собой микроконтроллер, оснащенный беспроводным интерфейсом. Он поддерживает стандарты IEEE 802.11 b/g/n, с шифрованием WEP и WPA/WPA2. Также модуль имеет 11 доступных для пользователя портов ввода/вывода и интерфейсы проводной связи SPI, I2C, I2S, UART и 10-разрядный АЦП. Имеются несколько свободно распространяемых комплектов разработчика (SDK) с компилятором и библиотеками, позволяющими эффективно использовать возможности ESP8266.
Все это позволило создать современное устройство для мобильного управления различными электроприборами с помощью смартфоны или планшета.
Как уже было отмечено, модуль рассчитан для работы в локальных сетях. Если необходимо использовать доступ к глобальной сети, то в этом поможет следующий прибор.
Сетевой протокол MQTT (Message Queue Telemetry Transport) является упрощенным протоколом передачи данных между устройствами и работает поверх протокола TCP/IP. Этот протокол использует поведенческий шаблон проектирования передачи сообщений, известный как «издатель-подписчик», весьма прост в использовании и администрировании, не создает больших нагрузок на каналы связи и успешно работает при наличии проблем в этих каналах, а также не накладывает ограничений на формат передаваемых данных. MQTT разработан в расчете на маломощные встроенные устройства, поэтому для его реализации требуются минимальные вычислительные мощности, с которыми справляются микроконтроллеры. Таким образом, протокол MQTT является, наряду с некоторыми другими аналогичными протоколами, например MODBUS или RS-485, отличным средством для реализации функций «интернета вещей» - IoT.
Дистанционное управление двумя реле по 2000 Вт каждое;
Прием и передача в сеть показаний подключаемых к нему двух датчиков температуры типа DS18B20;
Прием и передача показаний датчиков влажности DHT11 или DHT22, аналоговых датчиков с использованием встроенного АЦП.
Но, помимо этого, он обеспечивает считывание данных с датчиков и управление встроенными реле через интернет в любой точке, есть имеется подключение к глобальной сети. При работе в глобальной сети используется бесплатный MQTT сервер, по умолчанию , но можно использовать и другой.
Применение микроконтроллера STM8 позволило реализовать в небольшом объеме весьма широкий функционал. Модуль является с одной стороны законченным устройством для сбора данных о потребляемых бытовых ресурсах, таких, как вода, тепло, газ, электроэнергия, а с другой стороны – многофункциональным устройством контроля и управления исполнительными модулями и механизмами.
Прибор собирает данные с подключенных к нему датчиков и счетчиков по установленному расписанию и передает эти данные на сервер, для дальнейшей обработки и использования.
К одному прибору может быть подключено до 8 любых устройств в любой комбинации:
Счетчики воды;
Счетчики газа;
Счетчики электричества (при установке дополнительного модуля интерфейса CAN или RS-485);
Датчики температуры, например, ;
Датчики протечки воды, например, ;
Датчики уровня жидкости;
Датчики утечки газа;
Исполнительные устройства (запорно-регулирующая арматура с электроприводом), например, шаровый кран с электроприводом .
При использовании дополнительных встраиваемых модулей интерфейсов RS-485 или CAN к одному модулю, помимо 8 устройств, перечисленных выше в описании, можно подключить до 8 счетчиков электроэнергии типа Меркурий.
Модули можно объединять для увеличения количества обслуживаемых каналов сбора информации.
Прибор собирает данные со счетчиков и датчиков и по установленному в настройках расписанию передает их на сервер, расположенный на территории России. В штатном режиме данные отправляются раз в сутки с почасовой детализацией. Если обнаруживается аварийная ситуация (отключился счетчик воды, возникла протечка, садится батарея и т.д.) прибор выходит на связь немедленно и сообщает об этом владельцу с использованием PUSH или E-MAIL уведомлений. На сервере организован личный кабинет каждого пользователя.
В личном кабинете можно указать, в какой день и час сервер будет ежемесячно автоматически отправлять показания. Показания могут отправляться следующими способами: в виде PUSH уведомления, в виде E-MAIL, непосредственно на портал MOS.RU. Забудьте о рутине связанной с ежемесячной передачей показаний вручную!
Также вы можете просто смотреть показания и графики на вашем мобильном телефоне, планшете или компьютере, используя браузер или мобильное приложение для iOS и Android.
Питание модуля производится от трех щелочных (Alkaline) батареек типоразмера АА, продолжительность автономной работы не менее 3 лет. При снижении уровня заряда ниже 10% пользователю будет отправлено PUSH или E-MAIL уведомление.
Устройство связывается с сервером, используя выход в интернет через частную или публичную сеть Wi-Fi с шифрованием. Можно использоваться две сети: основную и резервную. В отсутствии связи прибор собирает и хранит почасовой журнал в течение 1 месяца, при её возобновлении передает данные на сервер. В любой нештатной ситуации (прибор не выходит на связь, произошла протечка, обрыв в линии связи до датчика или счетчика и т.п.) сервер отправит вам PUSH или E-MAIL уведомление.
Начнем сначала.
Чип ESP 8266
Чип ESP8266 разработан специально для «интернета вещей». Существует два варианта использования этого чипа. Первый - в качестве моста UART-WIFI для подключения к микроконтроллеру и управления АТ-командами. Второй вариант - чип сам исполняет роль управляющего контроллера. По моим оценкам в среде любителей электроники чип чаще используется как управляющий контроллер.
Возможности чипа:
- Поддержка 802.11 b/g/n
- Встроенный 32-bit MCU с низким энергопотреблением
- Встроенный 10-bit ADC
- Встроенный стек TCP/IP
- Встроенный усилитель ВЧ сигнала
- Поддержка разнесения антенн
- WiFi 2.4 GHz, поддержка WPA/WPA2
- Поддержка STA/AP/STA+AP режимов
- SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO
- STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
- A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4s guard interval
- Выходная мощность +20 dBm в 802.11b режиме
По одним данным всей этой прелестью управляет 32-разрядное процессорное ядро Xtensa LX106, по другим данным - Tensilica’s L106 Diamond. Под микроскопом выглядит чип как целый город из связанных элементов.
Сейчас уже можно найти в продаже старшего брата ESP8266 - это модуль ESP-32. На Aliexpress пока всего у двух продавцов есть эти модули. Цена около 250 рублей против 110 рублей за ESP-12E. В новом модуле будет еще больше плюшек.
По умолчанию в платформу загружена прошивка NodeMCU с поддержкой интерпретатора скриптового языка LUA. Скрипты задают поведение платы.
Я пишу и заливаю программы с помощью Arduino IDE. Для работы с платформой необходимо установить библиотеки. С библиотеками идет большое количество примеров программ.
Установка библиотек в среду Arduino IDE для работы с NodeMCU .
Для установки библиотек необходимо зайти в настройки Arduino IDE и в поле «Additional board» ввести адрес http://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json
Пролистываете список вниз и находите ESP8266 by ESP8266 Community, и устанавливаете библиотеки.
Чтобы понять какой модуль у вас установлен и какую версию выбрать, посмотрите на модуль. Если контакты на нем расположены с трех сторон - это ESP-12E, если только с двух - это ESP-12.
Назначение выводов платформы NodeMCU
Вписываете в пример Auth Token с секретной бумажки почты. А также SSID вашей сети WiFi и пароль доступа к ней.
На экране размещаются: поле ввода для ввода IP адреса, кнопка установки адреса и отправки тестового запроса. Ниже располагается компонент «WebViewer», в нем будет отображаться присланная в ответ от NodeMCU страница. Ниже идут 4 группы по две кнопки, которые включают и выключают реле. Также нужен компонент «TinyDB», в нем будем хранить переменную для построения запроса. Также я для пробы добавил компонент распознавания голоса, чтобы можно было управлять реле голосовыми командами. Описывать алгоритм действий при распознавании текста не буду, так как пользоваться этой функцией крайне неудобно. Сначала нужно нажать на кнопку, потом выводится окошко от гугла с надписью «говорите», потом произносится команда. Причем после окончания произношения команды система распознавания ждет некоторое время, потом соображает, что все уже сказано. Затем идет распознавание речи и приходит текстовый ответ. Его надо сравнить с заранее заготовленными фразами. И только после этого команда будет выполнена. Проще тапнуть кнопку.
Вторая вкладка называется «Blocks». Здесь в виде блоков задается вся «программная» часть приложения.
wait000){
buildXML();
wait000=millis()+1000UL;
}
if(millis()>wait001){
wait001=millis()+300; //Обновляем значения раз в 300 милисекунд
Trimer = (ESPval*.0015);
Serial.print(" Skorost] ");
Serial.print(ESPval);
Serial.print(" Povorot ");
Serial.print(ESPval);
Serial.print(" Trimer ");
Serial.print(ESPval);
Serial.print(Trimer);
if (ESPval > 200){ // Если слайдер скорости > 200
if (ESPval > 600) { // Если слайдер поворота > 600 то поворачиваем на лево
analogWrite(OUT1, ESPval);
analogWrite(OUT2, int(ESPval * Povorot*Trimer));
Serial.print(" Le ");
Serial.print(ESPval * Povorot*Trimer);
}
else if (400 > ESPval){ // Если слайдер поворота < 400 то поворачиваем на право
analogWrite(OUT1, int(ESPval * Povorot));
analogWrite(OUT2, int(ESPval*Trimer));
Serial.print(" Pr ");
Serial.print(int(ESPval * Povorot));
}
else { // Если слайдер поворота > 400 и < 600то едем прямо
analogWrite(OUT1, ESPval);
analogWrite(OUT2, int(ESPval*Trimer));
Serial.print(" OK ");
}
}
else { // Если слайдер скорости < 200 - выключить моторы
analogWrite(OUT1, 0);
analogWrite(OUT2, 0);
Serial.print(" Stop ");
}
Serial.print(" Batareya ");
Serial.println(Batareya);
}
}
В коде довольно много пояснений, надеюсь всё будет понятно.
Двигатели кораблика управляются путём изменения положения ползунков трёх слайдеров на странице.
- Первый слайдер отвечает за скорость вращения моторов (и скорость движения кораблика соответственно). Если изменять положение ползунка этого слайдера от 20 до 100%, то будет меняться значение связанной со слайдером переменной ESPval. Значение переменной записывается в порты OUT1 и OUT2 ESP8266 (выводы которых идут на управляющие затворы полевых транзисторов) и обороты двигателей будут нарастать от 0 до максимума.
В диапазоне положений этого ползунка от 0 до 20% в порты записываются 0 и двигатели стоят.
- Второй слайдер отвечает за повороты (переменная ESPval). Если его ползунок находится в правом или левом положении, то значение скорости соответствующего двигателя будет снижаться на коэффициент 0,8 (константа Povorot). Двигатель будет притормаживаться, а кораблик поворачивать в нужную сторону.
- Третий слайдер (переменные ESPval и Trimer) нужен для нивелирования разности характеристик двигателей. В зависимости от положения слайдера можно притормаживать или ускорять один из двигателей.
К сожалению функционал измерения напряжения батареи довести до конца не удалось. В процессе наладки был сожжён вход ADC модуля (надо думать замкнул его на + батареи)…
Измерение мощности сигнала WiFi работает, но требуется более точная калибровка.
Для отладки использовалось подключение к домашней WiFi сети и вывод информации в последовательный порт. 
В рабочей же версии кода модулем поднимается отдельная точка доступа и вывода не нужен - соответствующие строки кода закомментированны.
Скетч компилировался в IDE версии 1.6.12.
Свободной памяти осталось более чем достаточно для воплощения в коде разных последующих хотелок.
Если у кого будут конструктивные дополнения/исправления по коду - прошу высказываться в комментариях.
Плавание
Сначала были пробные запуски в акватории ванной, по результатам которых были сделаны следующие доработки:
- 4 батарейки АА в источнике питания были безоговорочно заменены на 2 аккумулятора 18650
- к регулировкам скорости и поворота было добавлено триммирование одного из двигателей
- был увеличен шаг гребных винтов
Затем в ближайший выезд на дачу судно было было торжественно отправлено в плавание на большой воде.
Полевые испытания показали что в следующей версии необходимо:
- усилить мощность сигнала WiFi модуля путём добавления внешней антенны
- увеличить диаметр гребных винтов (или заказать винты на Алиэкспресс)
- увеличить притормаживание двигателей при поворотах с 20% до 40-50%
- доработать корпус для улучшения обтекания
- заменить двигатели на бесколлекторные
- сделать руль с приводом от сервомашинки
- прикрутить FPV
- добавить светодиодной иллюминации для ночных заплывов
- установить на палубу фейерверк и запускать его на середине пруда
- всё что душа пожелает…
Но эти доработки возможно воплотятся уже в новом сезоне.
Вот так, приложив немного времени и средств, любой рукодел средней продвинутости сможет собрать свою радиоуправляемую игрушку.
Без существенной переделки программы таким же нехитрым образом можно слепить управляемую машинку (или несколько машинок) для весёлых заездов по квартире долгими зимними вечерами.
Буду рад если этот опус вдохновит кого либо для занятий творчеством.
Планирую купить +87 Добавить в избранное Обзор понравился +131 +257Продолжаю рассказывать про самые простые и доступные способы управления электрическими приборами через интернет с использованием облачных сервисов. В первую очередь такие устройства актуальны для владельцев загородных домов, чтобы иметь возможность дистанционно включить обогрев и не допустить вымораживания дома. Беспроводные вай-фай реле в формате DIY от компании ITEAD в первую очередь привлекательны своей ценой. Готовое к работе устройство предлагают фактически по себестоимости компонентов, которые в нём используются. Шутка ли, что самое простое реле стоит менее 5 долларов?
Ранее, я уже про компактные реле, которые позволяют дистанционно управлять нагрузкой. Сегодня же я покажу новые устройства. Во-первых, это устройство с двумя независимыми реле Sonoff Dual, а во-вторых, реле Sonoff TH, имеющее на борту ввод для внешнего датчика температуры/влажности. Такое реле позволяет не только получить возможность дистанционного наблюдения за температурой и влажностью, но и автоматизировать процесс поддержания этих параметров в заданном диапазоне.
Итак, давайте разбираться!
2. В первую очередь, реле обзавелись новым корпусом. По размерам они стали примерно в 2 раза больше, чем реле первого поколения. Появилась более внятная маркировка и более удобная кнопка для программирования и ручного управления.
3. Винтовые клеммы заменены на пружинные. Очень правильное решение, позволяющее надежно подключить нагрузку без риска сорвать резьбу на контактах. Sonoff TH выпускается в двух модификациях, с реле рассчитанным на нагрузку 10 или 16 ампер. То есть во втором случае через реле можно коммутировать нагрузку мощностью до 3600 ватт. Модификация с реле на 10 ампер стоит 7,5 долларов. С реле на 16 ампер - 8,6 долларов (столько же стоит двойное 10А реле Sonoff Dual).
4. Реле может работать самостоятельно, либо к нему можно подключить внешние датчики. На выбор предлагается температурный зонд DS18B20 (на фото по центру), стоимостью 3,5 долларов, либо температурно/влажностный сенсор AM2301 стоимостью 4,3 доллара.
5. Слева одиночное реле с разъемом для внешних датчиков. Справа - двойное реле, без разъема для внешних датчиков.
6. Устройство построено на базе хорошо известного чипа ESP8266. Вся слаботочная часть находится на нижней части платы. Слева можно видеть разъемы, позволяющие подключить USB-TTL адаптер. Те, кто не доверяет публичному облачному сервису всегда может залить модифицированную прошивку на устройство и настроить его под свои нужды. В интернете есть примеры, как это сделать.
7. Собираем простейшую схему, чтобы продемонстрировать работу устройства. В качестве нагрузки у нас небольшой светодиодный прожектор. Подключаем его к сети 220 вольт через реле Sonoff TH10. Чтобы иметь возможность дистанционного управления реле, вам необходимо произвести процедуру «спаривания» реле с вашей домашней wi-fi сетью, работающей в диапазоне 2,4 Ггц.
8. Настройка производится через фирменное приложение EWeLink на смартфоне, доступное как для iOs, так и для Android.
9. После первичной процедуры спаривания, вы получаете возможность управлять нагрузкой как вручную (с кнопки на корпусе реле), так и дистанционно (через приложение на смартфоне). Также можно настроить таймеры на включение и автоматизировать управление, указав рабочие диапазоны температуры и влажности.
10. Один из вариантов применения реле первой версии - управление бра рядом с кроватью в спальне. Единственный недостаток заключается в том, что с экстетической точки зрения лучше бы реле было сделано в корпусе обычного торшерного выключателя, т.к. в таком виде, как сейчас, нажимать маленькую кнопку на корпусе, для включения света не через приложение, совершенно неудобно. Наличие таймера позволяет запрограммировать включение/выключение света например на период вашего отпуска, чтобы создать имитацию того, что в квартире кто-то находится.
11. Вариантов для использования реле - огромное множество. В частности у меня есть желание наконец-то автоматизировать управление с помощью двойного реле Sonoff Dual (одно реле на опускание троса, другое - на подъем). Как сделаю, обязательно об этом напишу. Также я использую реле для дистанционного включения света, когда подъезжаю к загородному дому в темное время суток.
Применений достаточно много. Можно, например, сделать самодельный теплоаккумулятор из бака с водой, запрограммировав его на нагрев в ночное время, на дешевом тарифе. Можно сделать хранилище для картошки на балконе с подогревом или же дистанционное открытие ворот в гараже. Можно автоматизировать включение вентилятора в санузле при превышении заданного порога уровня влажности. В общем, всё зависит от вашей фантазии. Для программирования и дистанционного управления реле необходимо, чтобы они имели доступ в интернет. Если они предварительно запрограммированы на работу по таймеру, то они могут работать автономно. Заказывать реле лучше на официальном сайте компании, доставка в Россию стоит 6 долларов.
Все материалы про строительство загородного дома своими руками в хронологическом порядке можно посмотреть .
Канал Science Vetal показал, как сделать машинку на управлении практически от любого андроид смартфона. При этом не будем использовать «Arduino», возьмем микроконтроллер от китайского производителя «Espressive» «esp 8266», штуковина представляет из себя «Arduino» плюс wi-fi модуль.
Все радиодетали и модули в этом китайском магазине .
Вы помните «Arduino uno», оно большое, а здесь маленькая такая штучка, в которой есть wi-fi, возможности «Arduino». К этому микроконтроллеру китайцы разработали такой shield. Он удобный: можно подключить 2 двигателя, или даже 4, при этом можно использовать 11 выводов. Так же возьмем 2 двигателя, 2 стандартных «Arduino» колеса.
Когда на «aliexpress» вводишь «Arduino» в поиск, открываются не только платы, но, сопутствующие товары. Интересные элементы, обязательно что-то интересное найдете, попробуйте.
Возьмём для питания 2 аккумулятора 18650, к ним бокс для 2-х акб, также возьмем 2 уголка, размеры около 5 дюймов, это не столь важно там плюс-минус полдюйма, дюйм. Дело в том, что конструкция может быть ваша, но представленная в ролике авторская удачна, проста.
Берем 2 уголка, при помощи винтов их необходимо соединить, чтобы сюда спокойно помещался shield. Сверлом, диаметр которого 3 мм, делаем 4 отверстия. Берем малюсенькие винты, зажимаем, соединяем эту конструкцию. Такая штуковина получается, прочности данного соединения для такой машинки, как делаем, предостаточно.
Сбоку для вала видео сверлим отверстие диаметром 8 мм, получается конструкция, но необходимо еще сделать 3 отверстия диаметром 3 мм: одно для этого выступа, для этих отверстий крепежных еще 2.
Берем, подставляем таким способом, закручиваем с помощью винтов. Один из идеальных случаев, машинка нравится, сюда нечего добавить, ее незачем переделывать. Делаем отверстия для крепления платы.
Ничего не меняем, кроме как тут, где стоит галочка, выбираем адрес к файлу, который будем заливать, затем выбираем нужный com port, нажимаем кнопочку start. Также под видео есть ссылка на программу, которую нужно установить на ваш любимый android.
Закрепил эту плату, вставляем микроконтроллер. Подключаем провода от двигателей, смотрим, если нижний будет «A-», то с этой стороны «B-» будет верхний. Настало время прикрепить колеса. Делается это легко, так как колёса двигателей – это комплект. В этом месте сверлим отверстие диаметром 4 мм, вставляем винт. Делаем такую нехитрую операцию, регулируем высоту, даже еще ниже можно, что-то получился винт, который сильно торчит. Это лишнее. Это получается, устройство дороже на копеечки, что нам, в общем-то, не нужно, как-то оно выглядит коряво.
Так посмотрим, как получается устройство, которое будет управляться андроидом на расстоянии через wifi. Конечно, получше штука. Отсек для аккумуляторов прикрепим термоклеем, машинка получается.
Вставляем аккумуляторы, необходимо быть внимательным, так как бывает часто так, что все вроде бы правильно собрал, вставил аккумуляторы, а устройство не работает. Оказывается, что эти черные пластиковые боксы. Они не дают акб встать на место.
Программа и скетч http://bbs.smartarduino.com/showthread.php?tid=2013
Приложение для управления https://play.google.com/store/apps/details?id=com.doit.carset