Саморобки Конструктори Електроніка: NODE MCU

Показ дописів із міткою NODE MCU. Показати всі дописи

пʼятницю, 7 червня 2019 р.

Blynk: Авто-кватирка на ESP8266 та Stepper Motor

Передмова

Розробив на замовлення "Авто-кватирку", яка може міряти температуру і вологість в приміщення сенсором DHT, та відкривати чи закривати кватирку, або вікно за допомоги крокового двигуна (Stepper Motor 28BYJ-48 With Driver Module ULN2003). Схему і код публікую з дозволу замовника.

Зачиняти і відчиняти вікно можна як з кнопки на пристрою, так і зі смартфону з додатку Blynk. А також задати залежності відкриття і закриття від температури і вологості в приміщенні. Плюс є два тижневих планувальника подій, яким можна задати час відкриття, та час закриття вікна. Чим повністю автоматизувати процес провітрювання приміщення.

Залізяччя

Будь яка плата на основі WiFi чипу ESP8266
Сенсор DHT
Кроковий двигун з драйвером Stepper Motor 28BYJ-48 With Driver Module ULN2003
Тактильна кнопка
Геркон
Два резистора на 10 КОм

Схема

Схема авто-кватирка

Макет авто-кватирки

Скетч

Текст програми завеликий для публікації в статті. Завантажити скетч можна на GitHub.

На початку програми є деякі налаштування, за допомоги яких можна встановити інші піни для сенсора, мотора, кнопки, геркону, світлодіоду та номера віртуальних шпильок в Blynk:

#define BUTTON_SYSTEM   0
#define LED_BLUE    2
#define INITIAL_POSITION_SWITCH 16
#define ULN2003_IN1    5
#define ULN2003_IN2    4
#define ULN2003_IN3    14
#define ULN2003_IN4    12

#define DHTTYPE DHT11  // DHT11, DHT 22  (AM2302), AM2321
#define DHTPIN 13   // DHT PIN

// Сенсор DHT
#define TMP_DHT V5
#define HUM_DHT V6

#define MOTOR_MOVE_SLIDER   V20 // Віджет слайдера
#define MOTOR_SPEED_STEP_CONTROL V21 // Віджет STEP CONTROL
#define MOTOR_MAXIMUM_STEPS   V22 // Максимальна кількість кроків для слайдеру і кнопки
#define MOTOR_DIRECTION_MENU  V60 // Меню направлення руху мотору

#define TERMINAL   V41
#define TIME_INPUT_0  V50
#define TIME_INPUT_1  V51

#define WIFI_SIGNAL   V80

Опис можливостей

В проекті є налаштування максимальної кількості кроків двигуна "MAX STEPS" і швидкість руху двигуна "SPEED MOTOR". Направлення руху двигуна (revers/direction). Рівень сигналу WiFi. Та вікно терміналу де друкуються деякі події, що відбуваються. Два планувальника подій "TIME INPUT". Та датчики температури і вологості.

Термінал приймає деякі команди:

version - друкує в термінал поточну версію прошивки;
name - друкує в термінал поточну назву пристрою;
ip - друкує в термінал IP пристрою в мережі;
mac - друкує в термінал MAC адресу пристрою;
reboot - перезавантажує пристрій;
reset - скидає налаштування до "заводських";
pins - пам'ятка на яких віртуальних шпилька що "сидить".

Також в проекті присутній віджет "Eventor" за допомоги якого можна встановити залежності від температури і вологості і назначити для цього дії.

Пристрій підтримує оновлення прошивки по WEB OTA. Для цього потрібно в браузері ПК, який знаходиться в тій же ж мережі що і пристрій, набрати IP адресу пристрою і додати "/update", наприклад пристрій має IP адресу "192.168.0.102" тоді в браузері набрати таку адресу "192.168.0.102/update" і ви потрапите на сторінку оновлення прошивки. Обирайте файл прошивки і тисніть кнопку "UPDATE". Після оновлення пристрій перезавантажиться і почне працювати знову.

Приклад роботи

вівторок, 25 вересня 2018 р.

MyHomeIoT: Рівень води Water Level шина I2C

MyHomeIoT Water Level

Рівень води MyHomeIoT Water Level призначений для контролю рівня води, та керуванням впускним і випускним клапаном по шині I2C з мікроконтролера. Приєднавши цю плату до Sonoff Basic (TH), або до будь якого пристрою на ESP8266, схемно сумісного з Sonoff basic (TH) та прошитого прошивкою MyHomeIoT починаючи з версії 1.1.4 і вище, до шини I2C, отримуєте контроль рівня води (чотири рівня: пустий, 1/4, 1/2, 3/4 і повний) плюс керування впускним і випускним клапаном зі світлодіодною індикацією і зворотнім зв'язком, як з додатку blynk app, так і з кнопки на самій платі. В додачу два тижневих планувальника для встановлення потрібного рівня води.
Також цей Water Level можна використовувати з будь яким мікроконтролером для своїх поробок автоматики і систем розумного будинку написавши програмну підтримку до свого мікроконтролеру який будете використовувати.

Схема пристрою

Схема рівня води (тицяйте в зображення для збільшення)

Схема складається з мікросхеми PCF8574P, яка є двонаправленим розширювачем портів вводу/виводу з керуванням по I2C шині і має адресу 0x21. Та мікросхеми ULN2803A, яка є масивом транзисторів Дарлінгтона і має 8 транзисторів з загальним емітером та внутрішніми діодами для індуктивних навантажень (реле).

Перші чотири входи IN1 - IN4 мікросхеми ULN2803A використовуються для визначення рівня води. Виходи OUT5 і OUT6 мікросхеми ULN2803A керують впускним і випускним клапаном. А OUT7 керує світлодіодним індикатором режиму роботи. OUT8 не використовується (резерв), тому можна замість мікросхеми ULN2803A застосувати UNL2003.

Мікросхема PCF8574P - двонаправлений розширювач портів вводу/виводу з шиною I2C
Кнопка S1 - встановлення потрібного рівня води.

Світлодіод D2 - для індикації режимів роботи та помилок сенсору.

Реле К1, К2 - керування впускним і випускним клапаном

Транзистор Q1 - захист від переливу води у випадку, якщо мікроконтролер "завис" або не працює з якихось причин. Можна без транзистору, тоді OUT5 мікросхеми ULN2803A з'єднати на пряму з реле К1 (вивід 2 на схемі).

Демонстраційний код

/*
 Name:  pcf8574_water_level.ino
 Created: 7/16/2018 8:59:19 AM
 Author: Andriy
*/
#include <Ticker.h>
#include <Wire.h>
#include <pcf8574_esp.h>


#define ADDRESS_WATER_LEVEL  0x21 // Address PCF8574 on the I2C bus
#define SDA    4 // Pin SDA wire 
#define SCL    5 // Pin SCL wire

typedef enum {
 empty  = 0x00,
 quarter  = 0x40,
 half  = 0x80,
 threeQuarters = 0xC0,
 full  = 0xFE,
 errorSensor = 0xFF
}WaterLevelEnum;

typedef enum {
 sensor_0,
 sensor_1,
 sensor_2,
 sensor_3,
 intake_pump,
 outlet_pump,
 led_indicator,
 button
}WaterLevelPortEnum;

typedef struct
{
 bool triggerInit  = false;   // трігер чи є такий пристрій в системі
 bool triggerButton  = false;   // трігер натискання і відпускання кнопки
 bool triggerStart  = false;   // трігер старту встановлення рівня води 
 bool stateLed   = false;   // стан світлодіодного індікатора увімк/вимкн 
 bool stateRelay[2]  = { false, false }; // стан впускного і випускного реле 
 uint8_t requiredWaterLevel = full;
 uint8_t currentWaterLevel = empty;
}WaterLevelTypeDef;

WaterLevelTypeDef waterLevelStruct;

PCF857x waterLevelDevice(ADDRESS_WATER_LEVEL, &Wire, false);

Ticker tickerWaterLevel;

static void wl_Run(bool setOutletPump);
static uint8_t wl_GetWaterLevel(void);
static void wl_SetWaterLevel(uint8_t level);
static void wl_ReadKey(void);
static void wl_Control(bool setOutletPump);
static void wl_ErrorLedStatus(void);
static void wl_Action(bool state, bool stateIntakePump, bool stateOutletPump, String str);

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup()
{
 Serial.begin(115200);

 Wire.begin(SDA, SCL);
 // ініціалізуємо рівень води
 waterLevelDevice.begin(0x8F);
 // встановлюємо потрібний рівень
 wl_SetWaterLevel(half);
 // взнаємо поточний рівень води і заносимо до структури
 waterLevelStruct.currentWaterLevel = wl_GetWaterLevel();

 if (waterLevelStruct.currentWaterLevel != errorSensor)
 {
  wl_Action(false, false, false, "Device water level is OK!");

  if (tickerWaterLevel.active())
  {
   tickerWaterLevel.detach();
   waterLevelDevice.write(led_indicator, LOW);
  }
 }
 else
 {
  wl_Action(false, false, false, "Device water level is sensor error!");
  
  if (!tickerWaterLevel.active())
  {
   tickerWaterLevel.attach(0.2, wl_ErrorLedStatus);
  }  
 }
}

// the loop function runs over and over again until power down or reset
void loop() 
{ 
 wl_Run(true);
}

static void wl_Run(bool setOutletPump)
{
 wl_ReadKey();
 wl_Control(setOutletPump);  
}

static void wl_ReadKey(void)
{
 if (!waterLevelDevice.read(button) && !waterLevelStruct.triggerButton)
 {
  waterLevelStruct.triggerButton = true;
  waterLevelStruct.triggerStart = !waterLevelStruct.triggerStart; 
 }
 else if (waterLevelDevice.read(button) && waterLevelStruct.triggerButton)
 {
  waterLevelStruct.triggerButton = false;  
 }
}

static void wl_Control(bool setOutletPump)
{
 if (waterLevelStruct.triggerStart) 
 {  
  waterLevelStruct.currentWaterLevel = wl_GetWaterLevel();

  if (waterLevelStruct.currentWaterLevel == errorSensor)
  {  
   wl_Action(false, false, false, "Error water sensor");
   
   if (!tickerWaterLevel.active())
   {
    tickerWaterLevel.attach(0.2, wl_ErrorLedStatus);
   }   
  }
  else
  {      
   if (tickerWaterLevel.active())
   {
    tickerWaterLevel.detach();
    waterLevelDevice.write(led_indicator, LOW);
   }
   
   if (waterLevelStruct.currentWaterLevel == waterLevelStruct.requiredWaterLevel)
   {    
    wl_Action(false, false, false, "The tank has already reached the required level");    
   }
   else if (waterLevelStruct.currentWaterLevel < waterLevelStruct.requiredWaterLevel)
   {
    if (!waterLevelStruct.stateRelay[0])
    {     
     wl_Action(true, true, false, "Intake Pump ON");
    }
   }
   else if (waterLevelStruct.currentWaterLevel > waterLevelStruct.requiredWaterLevel)
   {
    if (setOutletPump)
    {     
     if (!waterLevelStruct.stateRelay[1])
     {
      wl_Action(true, false, true, "Outlet Pump ON");
     }
    }
   }
  }  
 }
 else
 {
  if (waterLevelStruct.stateRelay[0])
  {   
   wl_Action(false, false, false, "Intake Pump OFF");
  }
  
  if (waterLevelStruct.stateRelay[1])
  {
   wl_Action(false, false, false, "Outlet Pump OFF");
  }
 } 
}

static void wl_Action(bool state, bool stateIntakePump, bool stateOutletPump, String str)
{ 
 waterLevelStruct.triggerStart = state;
 waterLevelStruct.stateLed = state;
 waterLevelStruct.stateRelay[0] = stateIntakePump;
 waterLevelStruct.stateRelay[1] = stateOutletPump; 
 Serial.println(str);
 Serial.print("Current water level is ");
 switch (waterLevelStruct.currentWaterLevel)
 {
 case empty:
  Serial.println("empty");
  break;
 case quarter:
  Serial.println("1/4");
  break;
 case half:
  Serial.println("1/2");
  break;
 case threeQuarters:
  Serial.println("3/4");
  break;
 case full:
  Serial.println("full");
  break;
 case errorSensor:
  Serial.println("error");
  break;
 default:
  break;
 } 

 waterLevelDevice.write(led_indicator, waterLevelStruct.stateLed);
 waterLevelDevice.write(intake_pump, waterLevelStruct.stateRelay[0]);
 waterLevelDevice.write(outlet_pump, waterLevelStruct.stateRelay[1]); 
}

static void wl_ErrorLedStatus(void)
{
 waterLevelDevice.toggle(led_indicator);
}

static uint8_t wl_GetWaterLevel(void)
{ 
 uint8_t level = (waterLevelDevice.read8() & 0xF) ^ 0x0F;
 
 if (level != 0b0000 && level != 0b0001 &&\
  level != 0b0011 && level != 0b0111 && level != 0b1111)
 {
  return errorSensor;
 }
 else
 {
  if (level == 0b0000)
   return empty;
  else if (level == 0b0001)
   return quarter;
  else if (level == 0b0011)
   return half;
  else if (level == 0b0111)
   return threeQuarters;
  else if (level == 0b1111)
   return full;  
 } 
}

static void wl_SetWaterLevel(uint8_t level)
{
 waterLevelStruct.requiredWaterLevel = level;
}

вівторок, 3 жовтня 2017 р.

ESP8266: Вихід з режиму deep-sleep як по RTC так і по зовнішньому перериванню

Передмова

При розробці одного пристрою IoT на ESP8266, виникла необхідність живити цей пристрій від батарейок. Щоб забезпечити довге життя батарейкам потрібно вводити ESP8266 в режим глибокого сну (deep sleep), а прокидатись по зовнішній події, наприклад в моєму випадку це спрацювання сенсору присутності людини "Human detector sensor". Що ж, режим deep-sleep у чипа ESP8266 в наявності, а також в наявності штатні способи виходу зі сну, як по внутрішньому RTC, так і по зовнішньому перериванню. Для пробудження по RTC достатньо з'єднати піни GPIO16 і RST. І тоді, наприклад, по команді:

ESP.deepSleep(10e6);

ESP8266 увійде в режим глибокого сну, а через 10 секунд прокинеться і почне виконувати код з самого початку.
Якщо потрібно пробудження по зовнішньому перериванню то потрібно забезпечити короткий імпульс логічного нуля на виводі RST чипу ESP8266. І тоді відправивши чип у глибокий сон "навічно":

ESP.deepSleep(0);

Можна кнопкою "Reset", яка під'єднана до виводу RST чипу і до GND схеми, вивести з режиму глибокого сну, або замість кнопки буде якийсь датчик чи сенсор, який при спрацюванні буде давати короткий імпульс логічного нуля.
Наче нічого складного. Але є одне але.

Чому не все так просто

Наприклад, в моєму випадку з PIR сенсором:

HC-SR501 Infrared PIR Motion Sensor Module

Цей сенсор, при спрацюванні має на виході стійку логічну одиницю протягом від декількох секунд до декількох хвилин. В залежності від налаштувань сенсора. А нам потрібен короткий імпульс логічного нуля. Бо чип ESP8266 не перезавантажиться поки на сенсорі PIR буде логічна одиниця. Значить потрібна схема не тільки інвертору , яка з логічної одиниці перетворить сигнал на логічний нуль, а ще й сформувати короткий імпульс логічного нуля по фронту що наростає на вході.

Це добре, є такі схеми, але ж хочеться мати і пробудження по внутрішньому RTC (а раптом при подальшій розробці пристрою захочеться розширити функціонал?). Здавалося нічого складного, з'єднав GPIO16 з RST і користуйся. Але так не можна робити, бо в нас крім GPIO16 до RST буде під'єднано, як кнопку "reset" для ручного перезавантаження ESP8266, так і "формувач короткого імпульсу". Потрібно GPIO16 з'єднати з RST через струмообмежувальний резистор близько 470 Ом. Спробувавши з'єднання через резистор, мій ESP8266 так і не зміг прокинутись за допомоги внутрішнього RTC. Додавши між GPIO16 та RST "буферний емітерний повторювач", чип ESP8266 чудово і безвідмовно прокидався через назначений час. Добре, додамо до схеми і емітерний повторювач. Готового рішення в інтернеті я не знайшов, хоч по всіляким форумам люди шукають рішення. Наведені схеми не робочі, або взагалі не мають ніякого логічного сенсу. Тож втілимо своє рішення-схему самі.

Схемна реалізація виходу з режиму DEEP-SLEEP

Коли спрацьовує PIR Sensor на його виході йде перемикання стану з "0" на "1". Конденсатор C1 за короткий час заряджається і на короткий час відкривається транзистор Q1, а також на короткий час відкриється буферний емітерний повторювач на транзисторі Q2. Забезпечивши короткий імпульс логічного нуля на виводі RST чипу ESP8266, саме під час перекидання стану виходу PIR sensor з 0 на 1. Подальша поведінка PIR sensor не впливає на чип поки сенсор не перемикнеться в початковий стан, а для програмного контролю, чи спрацював PIR сенсор, чи вже скинувся в початковий стан можна контролювати на якомусь вільному виводі GPIO чипу ESP8266. В мене на схемі це "D1" для NODE MCU, або "GPIO5" для ESP8266.

Щоб мати можливість прокидатись і по внутрішньому RTC, під'єднаємо на вхід буферного емітерного повторювача вихід "D0" для NODE MCU, або "GPIO16" для ESP8266, через резистор на сотні Ом (в мене під рукою був 330 Ом, але підійде мабуть будь який в межах 200 Ом - 10 кОм).

До виходу схеми під'єднаємо кнопку "Reset", для ручного скидання чипу і сам пін "RST" чипу "ESP8266".

Схема пройшла випробування і реально працює. Радіймо!

Модифікація схеми

При подальшому розвитку проекту, відпала необхідність контролювати стан PIR сенсору мікроконтролером. Плюс необхідно було передбачити неможливість перезавантаження пристрою від PIR сенсору, коли пристрій "пробуджений" і працює. Схему переробив і виконав на мікросхемі дрібної логіки 74HC00 з 4-ма елементами 2І-НІ.

Схема виходу з режиму deep-sleep як від внутрішнього RTC так і від зовнішнього переривання

Коли пристрій "спить" на виході D1 немає ніякого сигналу, але вхід логічного елементу D1.3 (інвертор) підтягнуто до загального дроту і має на вході логічний нуль. Цей нуль інвертується в логічну одиницю на виході і подається на один з входів елементу D1.1. Ця одиниця виконує роль дозволу на перезавантаження пристрою як від PIR сенсору, так і по RTC (короткий імпульс логічного "0" на D0). Коли PIR сенсор спрацює і на його виході буде логічна "1", конденсатор почне заряджатись і на короткий час на іншому вході елементу D1.1 з'явиться "1". І на цей короткий час на виході елементу D1.1 з'явиться логічний "0" і NodeMCU перезавантажиться, та почне виконувати програму. Достатньо на початку програми вихід D1 плати NodeMCU встановити в високий стан (логічна "1") і маємо на виході елементу D1.3 логічний "0", який буде виконувати роль "заборони" перезавантаження поки NodeMCU працює. Тоді незалежно від того який стан на іншому вході елементу D1.1 на його виході буде постійно логічна "1". Щоб працювало пробудження по таймеру, а це короткий логічний "0" на виводі D0 плати NodeMCU, в нашому випадку, треба його інвертувати до короткої логічної "1" елементом D1.2, та через діод в прямому напрямку подати на вхід елементу D1.1, там де вже під'єднано PIR сенсор. Така собі "імітація" спрацювання PIR сенсора. Діод виконує роль елементу АБО. Функцію іншого діода виконує конденсатор. Так що коли NodeMCU "спить", то короткий імпульс логічного "0" на D0, "АБО" перепад з "0" на "1" на PIR сенсорі - пробудить пристрій.

Саморобки Конструктори Електроніка

пʼятницю, 7 червня 2019 р.

Blynk: Авто-кватирка на ESP8266 та Stepper Motor

Передмова

Залізяччя

Схема

Скетч

Рекомендації по збиранню

Опис можливостей

Приклад роботи

вівторок, 25 вересня 2018 р.

MyHomeIoT: Рівень води Water Level шина I2C

MyHomeIoT Water Level

Схема пристрою

Демонстраційний код

вівторок, 3 жовтня 2017 р.

ESP8266: Вихід з режиму deep-sleep як по RTC так і по зовнішньому перериванню

Передмова

Чому не все так просто

Схемна реалізація виходу з режиму DEEP-SLEEP

Модифікація схеми

Загальна кількість переглядів сторінки

пʼятницю, 7 червня 2019 р.

Blynk: Авто-кватирка на ESP8266 та Stepper Motor

Передмова

Залізяччя

Схема

Скетч

Рекомендації по збиранню

Опис можливостей

Приклад роботи

вівторок, 25 вересня 2018 р.

MyHomeIoT: Рівень води Water Level шина I2C

MyHomeIoT Water Level

Схема пристрою

Демонстраційний код

вівторок, 3 жовтня 2017 р.

ESP8266: Вихід з режиму deep-sleep як по RTC так і по зовнішньому перериванню

Передмова

Чому не все так просто

Схемна реалізація виходу з режиму DEEP-SLEEP

Модифікація схеми

Загальна кількість переглядів сторінки

пʼятницю, 7 червня 2019 р.

вівторок, 25 вересня 2018 р.

вівторок, 3 жовтня 2017 р.