منزلي الآلي: Raspberry Pi + Node-Red + MQTT & Amazon Echo
في أحدث ميزة منزلي الآلي ، يأخذنا Dave McLaughlin خلال رحلته لتطوير نظامه المنزلي الذكي. مع بعض ترقيات DIY إلى أجهزة التشغيل الآلي للمنزل الحالي وبعض تكامل البرامج الذكية ، قام ببناء نظام رائع …
في البداية
بعد أن استخدمت Homeseer وعدد من الأجهزة السلكية واللاسلكية أثناء تواجدك في المملكة المتحدة ، تحولت إلى اللاسلكي عندما انتقلت إلى الخارج إلى إندونيسيا في عام 2005. بينما كنت أعيش في شقة مستأجرة أو شقة ، أحتاج إلى خيار لا يتطلب أي سلك آخر من ربما Ethernet في نفس الغرفة.
أقرر نظام Z-Wave ، وأضيف لاحقًا وحدات مصباح Wemo أيضًا. بالنسبة لجانب الموجة Z من الأشياء ، اخترت وحدات الأجهزة HomePro للمآخذ ووحدات مصباح Everspring للإضاءة. لم يكن أي من هذه الوحدات 2 رخيصة.
ركضت مع هذا الإعداد حتى منتصف عام 2016 ، لكن المشكلات التالية أدت إلى تغيير. أولاً ، كان Z-Wave مزاجيًا مع وحدتين في الطرف البعيد لشقة OU ، على الرغم من أن لدي وحدة أجهزة في منتصف الطريق بينها لم تعمل بشكل موثوق. كنت سأضغط باستمرار على جهاز الكمبيوتر اللوحي المستند إلى Homeseer Touch للحصول على ضوء سريري للانفصال. في وقت لاحق ، كان لدي وحدتان تسيطران على تفجير المصابيح وتفشل. أحد IC الذي كان جزءًا من مصدر الطاقة قد انقسم مفتوحًا كبيرًا.
كان الصداع التالي وحدات مصباح Wemo. كانت الطريقة الوحيدة للحصول على هذه العمل هي مع IFTTT من خلال قنوات Homeseer و Wemo. طالما أن اتصال الإنترنت الخاص بي كان جيدًا ، فقد نجح هذا جيدًا ، وإن كان بطيئًا بعض الشيء في بعض الأحيان. ليس بالضبط 10 على مقياس WAF.
في أوائل عام 2016 ، صادفت موقع ويب يديره بيتر سكارجيل الذي اعتاد تشغيل شركة لتصميم الإلكترونيات قبل سنوات من Tyneside. في ذلك الوقت ، استخدمت وحدات تحكم AppCon Wired الخاصة به للأتمتة المنزلية استنادًا إلى موكّنات الصور الصغيرة 8 بت. كان لدي مئات الأمتار من سلك الإنذار الأساسي 4 في جميع أنحاء شقتي. كان النظام ذا سمعة طيبة ولكن محاولة إخفاء كل هذا الحبل لم ينخفض بشكل جيد مع شريكي في ذلك الوقت.
سريعًا إلى الأمام حتى عام 2016 ، عاد بيتر وهو يقوم بأتمتة المنزل مع وحدات التحكم في ESP8266 الصغيرة.
وتستند هذه إلى قلب القشرة M4 مع بنيت في 802.11 wifi وتأتي مع SDK التي تسمح بالتطوير مع الكسوف وكذلك خيار Arduino IDE.
نظرًا لأن وحدات HomePro الخاصة بي كانت مزعجة ، فقد اتخذت قرارًا بإعادة هندسة الأجزاء الداخلية والحفاظ على الأجزاء الميكانيكية. لذا ، أخرجت ثنائي الفينيل متعدد الكلور القديم وقمت بجميع القياسات حتى أتمكن من صنع مجموعة ثنائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور المكدس الخاص بي في نفس القديم. أقل ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو إمدادات الطاقة وتتابع الحالة الصلبة.
لقد اخترت مرحلات الحالة الصلبة أثناء تشغيلها على الصفر وتجنب أي مشاكل في سحب التيار المتردد والتسبب في تراجع إمدادات الطاقة. هذا يعمل بلا خطأ ويمكنني التبديل إلى 8 أمبير مع هذا الترتيب. أكثر بكثير من كافية للاستخدام المقصود لهذه الوحدات.
تُظهر هذه الصور مكدس اللوحة الجديد واللوحات القديمة داخل الوحدة ، وأخيراً اللوحات الجديدة المثبتة في حاوية HomePro.
هناك LED على اللوحة لإظهار الحالة وحفرت حفرة صغيرة للسماح برؤية هذا من الخارج. تومض بسرعة حتى تحصل على اتصال wifi و mqtt. باستخدام الزر الموجود في المقدمة ، يمكنك الضغط على هذا لمدة 3-5 ثوانٍ تقريبًا بعد تشغيل الطاقة ، وسيؤدي ذلك إلى تنشيط صفحة APN وصفحة الويب التي يمكنك استخدامها لتكوين الجهاز. أسهل بكثير من محاولة القيام بذلك على الاتصال التسلسلي. لقد فكر بيتر وأيدن في كل شيء مع هذا.
الآن يجب فرز الإضاءة. اعتادت وحدات Everspring التي اشتريتها من المملكة المتحدة قبل عامين لإظهار خطأ مزعج. كانوا في بعض الأحيان بدأوا في إيقاف التشغيل ثم العودة مرة أخرى. كان عشوائيا تماما. لقد استبدلت وحدة واحدة بوحدة جديدة وحدث نفس الشيء. ثم في أحد الأيام ، حددت أن خطأ التشغيل/الإيقاف كان يحدث عندما كان الجهد في الشقة أو الشقة ينخفض إلى ما دون 209VAC – إندونيسيا ليست جيدة جدًا عندما تتعلق باستقرار إمدادات التيار الكهربائي. لقد فتحت إحدى الوحدات ووجدت أنها استخدمت تصميم إمدادات الطاقة منخفضة التكلفة استنادًا إلى نوع قطارة المكثف/المقاوم. هذه جيدة عندما يكون لديك إمدادات طاقة مستقرة ولكنها لا تحب ذلك حقًا عندما تكون إدخال الجهد منخفضًا جدًا.
مسلحًا جدًا بتصميم وحدة HomePro ، لقد شرعت في إنشاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور جديد لتناسب العبوات الموجودة. يقع ESP12 على جانب واحد وقوة AC-DC من جهة أخرى. كان ترحيل الحالة الصلبة أيضًا على نفس الجانب مثل مصدر الطاقة. تم تركيب زر ON و OFF/OFF حتى أتمكن من تثبيت البرنامج في البداية. سيتم استخدام واجهة الويب لتكوينها لاحقًا. يمكنك رؤية جانب ESP من PCB أدناه. تتمثل الفتحة الموجودة في PCB في زيادة فصل طاقة التيار المتردد عن جانب DC الجهد المنخفض. وسادات كبيرة هي التيار المتردد داخل و AC إلى المصباح.
والآن كان لدي عدد من وحدات الأجهزة التي تمت ترقيتها ووحدات تحكم الإضاءة ولكن كيف كنت سأتحكم في كل هذا؟ ثكوقت للتقاعد من نظام Homeseer 2 القديم. لم يكن جهاز الكمبيوتر هو نهاية المتاعب وأن Windows 10 سيقرر أنه سيتم تحديث نفسه دون إذن مني. حان الوقت لاتخاذ الخطوة إلى Linux.
لذلك ، استنادًا إلى المدونة من بيتر ، اتخذت قرارًا بالخروج من Raspberry PI3 مع شاشة LCD 7 ″ و Fire Up-Red. Node-Red لأولئك الذين لم يروا هذا هو برنامج السحب والإسقاط رائع ومستقر للغاية. في البداية ، كان من الصعب الإعداد ، لكن بعد حوالي أسبوع من اللعب ، بدأت أجد أنه من السهل جدًا الحصول على السيطرة عليه. إذا كان لديك أي مهارات برمجة ، فستشعر بالمنزل مع البرمجة النصية. يتم توفير جميع الوحدات النمطية كمصدر للنص Java وهناك مكتبة كبيرة وزيادة على الإطلاق على موقع Node-Red.
بعد ذلك ، كنت بحاجة إلى وسيط MQTT حيث يتواصل البرنامج من Peter باستخدام هذا البروتوكول. بمجرد إعداد MQTT واستخدامها ، تدرك بسرعة مدى كفاءتها على شبكتك. ليست هناك حاجة لاستطلاع أجهزة أو حتى لمعرفة عنوان IP للأجهزة. الوسيط يعتني بهذا. أولئك الذين يعرفون XAP سوف يفهمون هذا.
باستخدام Node-Red أقوم بإعداد أجهزة ضبط الوقت المختلفة (بفضل بيتر مرة أخرى على Bigtimer) وتبديل الأضواء في الليل. باستخدام مكون إضافي WEMO ، كان لدي الآن أيضًا تحكم في مصابيح WEMO وإن كان فقط على وإيقاف تشغيله. وعد مطور المكون الإضافي بالعقدة Red تحكم في وقت ما.
حسنًا ، لذلك كان لدي إعداد Node-Red و MQTT ، لكن الآن كنت بحاجة إلى وسيلة للتحكم في الأضواء والتبديل بكل من الصوت وبعض أشكال الواجهة الميكانيكية أو اللمس. ركضت عبر بعض المفاتيح اللاسلكية من enocean على موقع Element14 على الويب ، لذا اشتريت اثنين منهم مع وحدة Raspberry Pi Enocean التي توصل إلى دبابيس GPIO على PI وتستخدم UART للتواصل مع Node-Red ومكون من البرنامج المساعد.
تحتوي المفاتيح على مكافأة من حيث أنه لا توجد بطارية لتثبيت أو رعاية. يستخدمون حصاد الطاقة من خلال لفائف ومغناطيس يتم تنشيطه أثناء الضغط على الزر. إنهم للأسف لا يأتي مع أي تركيبات على الحائط ، لذا عليك تصميم خاص بك. يقومون بتزويد ملف STL لزر Toggle Button ، يمكنك الحصول على طباعة ثلاثية الأبعاد ، لذا استخدمت هذا وإنشاء تصاعد خاص بي. هذا يخدم أغراضين ، واحد لتغطية المفتاح القديم على الحائط لضمان بقائه في الموضع بحيث تكون وحدات المصباح دائمًا في وضع ضوابط في موقع مألوف.
باستخدام قابس enocean enocean العقدة ، أحصل على حمولة رسائل مع حالات الزر. عن طريق تحليل ذلك في مفتاح RED Node ، يمكنني إرسال الأمر المناسب إلى الضوء أو التبديل وما إلى ذلك. هذا مثال على الحمولة النافعة التي يتم إرسالها بواسطة مفتاح enocean. إنه مشفر بتنسيق JSON سهل التحليل. الهوية والخامس هما ما المهتمين به.
{“payload”: {“id”: “002d0932” ، “V”: “A0 Down” ، “Unit”: “” ، “Rssi: -76 ،” type “:” State “،” EEP: ” F6-02-03 “،” man “:” enocean_gmbh “،” desc “:” Rocker Switch “،” RV “:” 30 “،” Rawbyte “:” 55000707017AF630002D09323001FFFFFFFFFF4C000D “، _MSGID”: }
تعرض الصورة التالية المفتاح الذي يحتوي على 4 مخرجات بناءً على قيمة msg.payload.v في البرقية من مفتاح enocean. ثم يتم توجيه هذه إلى الجهاز المناسب. يمكنني استخدام ميزة Toggle داخل البرامج الثابتة MQTT لإيقاف تشغيل الجهاز وإيقاف تشغيله من نفس المفتاح. يشير هذا إلى أن لدي ما يصل إلى 4 حالات تبديل من كل وحدة enocean.
الآن يبدأ الجزء الممتع لأن لديّ صدى أمازون وأردت دائمًا التحكم في منزلي بأوامر صوتية. يمكنك إلقاء اللوم على Scifi لهذا
لا يوجد دعم مباشر للصدى ، على الأقل ليس من دون وجود اتصال HTTPS بعقابك الحمراء وهذا للأسف مستحيل مع مزود خدمة الإنترنت الخاص بي ، لذلك كنت بحاجة إلى بديل. باستخدام هذا Amazon Echo Habridge من الركض على نفس Raspberry PI3 ، لم أستطع إعداد مصابيح تنشيط الصوت وما إلى ذلك. فيما يلي مثال على جهاز يسمى مروحة الغرفة الأمامية.
من خلال نطق ما يلي في الصدى ، يمكن تشغيل المروحة. “أليكسا ، قم بتشغيل مروحة الغرفة الأمامية” أو بقول “Alexa ، قم بإيقاف تشغيل مروحة الغرفة الأمامية”
يرسل Habridge الأوامر إلى Node-Red عن طريق طلب HTTP ، ثم أقوم بتحليل عنوان URL للقيم. هذا نص أساسي كما هو موضح أدناه.
كيفية القيام بذلك مع وحدات منخفضة التكلفة
بعد أن أنشأت ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بي لاستبدال الوحدات النمطية التي كنت بحاجة إلى وسيلة لإضافة وحدات التبديل الإضافية ووحدات التحكم في الضوء.
تكلف وحدات منزلي المصنوعة حوالي 15 دولارًا أمريكيًا لصنعها مع جميع أجهزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور والأجزاء معًا. لذلك لا تزال منخفضة التكلفة.
#
معاينة
المنتج
تقييم
السعر
1
جين تشوي التوتPI 4 B Model B 8GB Starter Kit (8GB RAM)-بطاقة SD 64GB 64GB ، مروحة التبريد ، …
121 مراجعة
222.99 جنيه إسترليني
احصل على أمازون
2
Raspberry PI 400 4GB Kit Start-up STARTER ، تخطيط المملكة المتحدة
215 مراجعات
110.56 جنيه إسترليني
احصل على أمازون
3
Freenove Himimim Starter Kit for Raspberry Pi 4 B 3 B+ 400 ، 561 صفحة تعليمية متعمقة ، Python C …
2،835 مراجعات
42.95 جنيه إسترليني
احصل على أمازون
للحصول على هذا الأمر ، صادفت Itead Studio Slampher ومفاتيح S20 الذكية. هذه حوالي 12 دولارًا أمريكيًا لكل وحدات S20 و 8.50 دولارات لوحدات تحكم الضوء أقل من أي من وحدات الموجة Z في السوق. إنها تأتي مع البرامج الثابتة الخاصة بـ Itead التي يتم التحكم فيها من تطبيق iOS أو Android ، لكنني أردت أن أكون قادرًا على استخدام رمز بيتر. كان بيتر يقوم ببعض الأبحاث في هذا ووجد أنه مع تغييرات طفيفة على رمزه ، فإنه سيبرمج في وحدات ITEAD والعمل. تحتاج إلى USB إلى UART مع إخراج 3.3V للقيام بذلك ولكن هذا أساسي بما فيه الكفاية إذا كنت تستطيع استخدام مكواة لحام. الجانب السلبي الوحيد هو أن وحدات ITEAD تأتي مع فلاش 512 كيلو بايت وللسماح لبرمجية بيتر بالقيام بتحديثات OTA ، نحتاج إلى تغيير هذا إلى 8 ميغابايت. تبلغ حوالي 3 دولارات للذاكرة لمدة 5 دولارات على موقع eBay. مسلحًا بمحطة إعادة صياغة الهواء الساخن (استعارة أصدقاء إذا لم يكن لديك وظيفة) ، فإن المهمة سريعة ولا تخاطر بالأضرار التي لحقت باللوحات. تُظهر الصورة التالية الجزء العلوي من SOIC IC بعد إزالة الصورة القديمة والمجهزة الجديدة.
تحتاج أيضًا إلى اللحام على رأس إلى صف واحد من 4 ثقوب على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ينطبق هذا على الطاقة على اللوحة ويسمح لك ببرمجة برنامج MQTT المصنوع خصيصًا. لدي مدونة متعمقة حول كيفية القيام بذلك.
تبدو وحدات S20 ذكية وحديثة للغاية. يتيح لك مفتاح الطاقة تشغيله وإيقافه محليًا. تلك الموضحة هنا هي مآخذ أوروبا ولكن Itead ستقدم خيارات الولايات المتحدة والمملكة المتحدة قريبًا جدًا.
وحدات Slampher عبارة عن وحدات تحكم مصباح تعتمد على ES27 ، لذا فهي ليست مثالية للمملكة المتحدة في الوقت الحالي ولكنها تعمل بشكل جيد للغاية.
بالنظر إلى أنهم يستخدمون وحدات التبديل كمملكة المتحدة ، أتوقع أن يأتي إصدار Bayonet قريبًا. أنا في الواقع أحب نوع المسمار الآن لتثبيت أسهل بكثير.
من السهل فتحها وتعديلها كما كان من قبل مع خطوة إضافية بخلاف استبدال IC الفلاش وهذا هو خطوة صفر أوم رابط FR
