piątek, 29 grudnia 2023

Moduły w domowej sieci IoT - sprzęt


Cały ten zgiełk związany z domową automatyką byłby bez sensu gdyby nie jeden kluczowy element systemu. Własnoręcznie zaprojektowane i wykonane, napełnione  z autorskim oprogramowaniem mikroprocesorowe moduły są jedynym powodem dla mnie by temat IoT drążyć dalej. Zakup gotowego systemu (Fibaro, Grenton Tuya czy jakikolwiek Zigbee) pozwala na zrobienie tego samego nieporównanie krócej i summa summarum taniej. Ale z zerową czy też niewielką satysfakcją. No i nie byłoby czym się chwalić. 

Dziś więc trochę elektronicznej autoreklamy w stylu ESP8266.

 Powrót do elektronicznych eksperymentów w dzisiejszych czasach to sama przyjemność. Wszystkiego jest w bród i do tego w śmiesznie niskich cenach. A dzięki projektowi Arduino powstało tysiące gotowych modułów, które do uruchomienia potrzebują zazwyczaj jedynie podania napięcia zasilania. 

No właśnie ARDUINO. Ten wspaniały projekt dla początkujących elektroników w nieprawdopodobny sposób otworzył mikroprocesorowy świat praktycznie dla każdego. Uniwersalny moduł Arduino UNO plus super uproszczone oprogramowanie dla tworzenia mikroprocesorowego kodu pozwala tworzyć złożone projekty nawet dzieciom.

Zainspirowany ideą klocków LEGO zarówno elektronicznych jak i programowych jaka stoi u źródeł sukcesu ARDUINO od samego początku powrotu do elektroniki staram się w maksymalny sposób korzystać z gotowych, stworzonych przez innych, komponentów i modułów. W warstwie programowej jest jeszcze łatwiej gdyż Arduino zainspirowała nieprawdopodobną liczbę programistów, którzy całkowicie za darmo udostępnili i udostępniają swoje biblioteki obsługujące praktycznie wszystkie funkcje jakie przyjdzie nam wymyśleć dla naszych urządzeń. Należy tylko wszystkie potrzebne komponenty sprzętowe i programowe inteligentnie połączyć by otrzymać działające urządzenie w krótkim czasie i po niewielkich kosztach.

Ale dopiero pojawienie się mikrokontrolera ESP8266 dopełniło cały projekt ARDUINO o jeden niezwykle ważny element - bezprzewodową łączność WiFi. Rewolucję jaka dokonała się w amatorskiej elektronice dzięki temu chipowi za dolara można porównać do rewolucji jaką było połączenie stacjonarnych komputerów siecią INTERNET. A już z pewnością nie mówilibyśmy o domowej automatyce w obecnym kształcie bez tego układu.

I te trzy główne elementy - Ardunio z tysiącem bibliotek, gotowe moduły elektroniczne obsługujące różnorodne zaawansowane funkcje i mikrokontroler ESP8266 są podstawą mojej domowej sieci IoT. Jest oczywiście jeszcze jeden element - serwer VIRTUINO - łączący materię nieożywioną z człowiekiem. Ale to dodatek, prawda że istotny, bez którego system automatyki mógłby się w ostateczności obejść. 

Na obecnym stanie rozwoju systemu podstawowy moduł został maksymalnie uproszczony. W zasadzie spełnia kilka podstawowych funkcji:

  • zapewnia łączność WiFi z serwerem VIRTUINO
  • pozwala na odbiór i nadawanie stałych kodów w paśmie 433 MHz 
  • posiada kilka (2-3 LEDy) elementów sygnalizacyjnych i jeden przełącznik konfiguracyjny
  • pozwala na zasilanie modułu napięciem od 5 do 12 V
  • zawiera czujnik temperatury DS18B20
  • posiada szereg dodatkowych punktów lutowniczych pozwalających na ewentualną rozbudowę o inne funkcje

Zasadniczo są dwie wersje modułów - z ESP01S i z klonem D1MINI. Ten drugi jest mocno preferowany - po prostu działa lepiej z OTA


Klocki LEGO z jakich składa się ten moduł można poglądowo przedstawić tak


D1MINI jest kompletnym modułem mikroprocesorowym z zasilaniem 3V3 i układem wspomagającym programowanie z portu szeregowego. Gdy potrzeba większego zasięgu w sieci WiFi warto sięgnąć po opcjonalny moduł posiadający lepszą antenę i dodatkowe gniazdo RF dla przyłączenia zewnętrznej anteny. Ma też 16MB pamięci ale to już zbytek jak na potrzeby zwykłych projektów 


Transmisję RF433 MHz obsługuje para modułów STX882 Tx + SRX882S Rx sprzedawana w komplecie z antenami. Jak do tej pory są to najlepsze moduły radiowe jakie testowałem a było tego sporo. 
Ostatni klocek to przetwornica dc-dc na 3V3. Wcześniej w tym miejscu lądował liniowy LM ale dużo lepsze okazały się te małe chińskie przetwornice.
Brak na rysunku widocznych na zdjęciu modułu LEDów, przełącznika, transoptora i czujnika temperatury DS18B20 - jak na razie pełnią one głównie rolę dekoracyjną.

Wszystkie elementy umieściłem na dwustronnej płytce drukowanej wykonanej w Chinach za niewielkie pieniądze w ramach promocji.


Wszystko zaś zmieściło się w niewielkiej obudowie po bezprzewodowej czujce ruchu.



Wszystko co ciekawe w module kryje się w jego oprogramowaniu.
Ale to inna bajka naszego dalszego ciągu.





Brak komentarzy:

Prześlij komentarz