PIR pratico per uso domestico: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Come molti di voi che lavorano con progetti di automazione domestica, stavo cercando di costruire un sensore PIR funzionale per automatizzare alcune svolte d'angolo nella mia casa. Sebbene i sensori PIR dell'interruttore della luce sarebbero stati ottimali, non puoi piegare un angolo. Questo progetto ha attraversato un paio di iterazioni e ho eseguito i tentativi attraverso molti altri tutorial disponibili online e non sono riuscito a trovarne uno che funzionasse per me. Se vuoi arrivare direttamente alla realizzazione, vai al passaggio 3, altrimenti vai al passaggio due in cui parlerò dello sviluppo.

Forniture:

Saldatore

Saldatura e flusso per l'elettronica

Cavo di collegamento di ricambio

stampante 3d

tagliere

Comprensione di base di Hassio

Competenze di programmazione Arduino di base

Passaggio 1: sviluppo

Home Assistant è un ottimo strumento per collegare alcune delle configurazioni più complicate che potresti desiderare. Per me, ottenere una luce in una scala con angolo è stato il mio interesse iniziale per il progetto. Trovare la guida giusta per costruire un efficace sensore PIR per uso domestico è stato complicato. Sicuramente ci sono un sacco di modi semplici per farlo funzionare, ma renderlo efficiente dal punto di vista energetico ed efficace per l'uso quotidiano era un'altra storia. C'era anche il problema della latenza, ovvero la velocità con cui la luce si accendeva una volta ricevuto il segnale. È un progetto complicato una volta che sono entrato davvero nelle erbacce di tutto questo. Quello che è successo è che sono arrivato a due punti principali sul perché questo design fosse efficace.

Latenza

Ho iniziato con ESPHome per progettare questo sensore. Ha tutte le campane e i fischietti ma anche un'interfaccia molto amichevole. Sfortunatamente, il protocollo ESPhome e il frame work consumano molta energia quando si contano i mWh. C'è anche un piccolo problema di latenza quando le chiamate per accendere una luce devono passare attraverso l'avvio di ESPhome, Hassio, quindi il controller della luce. Ho scoperto che questi sarebbero finiti nell'intervallo di 10 secondi. Saresti già salito per le scale (o forse stai camminando molto lentamente perché non c'è luce). Quindi quello che è diventato il modo più efficiente dal punto di vista energetico e più veloce per portare un segnale di movimento a Hassio è stato MQTT.

L'utilizzo di MQTT con un IP statico ha ridotto il tempo a circa meno di 2 secondi. Il segnale MQTT raggiungerebbe Hassio tra circa 800 ms e 1200 ms. Abbastanza dannatamente bene.

Durata della batteria

Come accennato in precedenza, il passaggio a MQTT ha anche risparmiato molto sul consumo di energia. Il sensore medio senza deep sleep su ESPHome durerebbe meno di un giorno con batterie da circa 800 mWh. Con il sonno profondo, circa 3-5 giorni a seconda dell'attivazione. Il WeMos D1 Mini non è un pazzo divoratore di energia, ma non è nemmeno il più efficiente nel gestire la sua potenza, quindi era importante spremere ogni parte della batteria. Ridurre ogni parte consumante è stato il passo più importante.

Esistono molti sensori PIR ma non tutti sono uguali. Uno dei primi punti che ho notato è stata la velocità, l'angolo e la velocità di fuoco di ciascun sensore PIR testato. Tra i sensori utilizzati, ho trovato il PIR grandangolare Simplytronics il più efficace in termini di portata e costo energetico. È un sensore PIR grandangolare con una portata eccellente e funziona solo su 3v, il che è assolutamente incredibile per quello di cui avevo bisogno.

Passaggio 2: materiali

WeMos D1 Mini

Caricabatterie USB Lipo/Li-Ion T4056

Sensore PIR grandangolare Simplytronics

Batteria Lipo da 3,7 V 1000 mWh

2x resistori da 10k

Resistenza da 120K

Resistenza 5k

Diodo raddrizzatore 1N4001

Condensatore 1uF

Transistor 2N2222

Passaggio 3: codice base e Arduino

Come facile, scarica il file arduino modificalo per funzionare con la tua configurazione. Gli aspetti più importanti da tenere a mente è assicurarsi che le impostazioni corrispondano a quanto indicato in Hassio.

Nel mio esempio, sto usando Mosquitto Broker. Ho inserito queste impostazioni nel mio codice arduino. Per il mio server MQTT, poiché è ospitato in Hassio, ho inserito l'indirizzo IP del mio Hassio.

La prossima cosa che dovremo fare è impostare alcuni sensori modello per contenere i nostri dati MQTT, quindi è un po' più amichevole con il front-end Hassio. Se desideri saperne di più su modelli e modelli, lascerò cadere questo collegamento Hassio qui.

Il nostro motion MQTT sarà un sensore binario modello e i nostri livelli di batteria saranno un sensore in Hassio.

Nel mio file principale configuration.yaml ho aggiunto alcune righe per includere sia i sensori binari modello che i sensori modello in file yaml separati. Non devi farlo in questo modo, ma trovo che mantenga le cose un po' più organizzate. Per fare ciò, usa semplicemente l'editor di file per creare un nuovo file yaml e intitolarlo in qualcosa a cui puoi fare riferimento in configuration.yaml. Nel mio esempio utilizzo templatesensor.yaml e templatebinarysensor.yaml

La cosa da assicurarsi è configurare gli argomenti e i payload MQTT in modo che corrispondano alla configurazione di Arduino o viceversa.

Ultimo ma non meno importante, imposta un elemento del cruscotto che può vedere i livelli della batteria e il sensore di movimento.

Fase 4: Schema e test

Seguendo lo schema di cablaggio, cablare i componenti per il test su una breadboard. Note importanti nel cablaggio è assicurarsi di avere i fili di terra corretti per l'effetto pull-down. Questo è ciò che farà sì che il transistor reimposti il WeMos D1 Mini alla riattivazione. Dovresti essere in grado di testare la funzione di riattivazione e ripristino collegando WeMos D1 Mini a una porta USB. Dovrebbe essere ripristinato una volta che agiti la mano davanti al PIR. Questo è facoltativo, ma puoi anche dissaldare le luci a led smd dal sensore di movimento per aumentare la durata della batteria. Consiglierei di farlo dopo aver verificato che il sensore di movimento funziona come previsto. Se hai la tua USB collegata al tuo computer, ricontrollala con l'IDE arduino che si avvia e si ripristina con un trigger dal movimento.

Nella tua Hassio Dashboard dovresti essere in grado di vedere alcuni valori dalla batteria e anche il sensore di movimento che si spegne. Se tutto è andato bene finora dovresti essere in affari! Potresti prendere questo piccolo prototipo di breadboard e spostarlo in casa e funzionerà come il tuo nuovo sensore di movimento fatto in casa. Potresti usarlo per attivare qualsiasi cosa all'interno di Hassio, e saresti finito qui se è tutto ciò che stai cercando. Ma diamo a questo un tocco finale per essere qualcosa che sia degno di un pilastro in casa.

Alcuni suggerimenti per la risoluzione dei problemi

- premendo il pulsante di reset sul WeMos D1 Mini dovresti far attivare l'MQTT con il codice arduino

- decommenta parte del codice arduino per vedere dove si trova ogni passaggio e cosa sta facendo all'hardware

- non dimenticare di collegare tutti i punti di derivazione negativi

Passaggio 5: connessione all'interruttore della luce Wi-Fi

Per fortuna Hassio ha una procedura guidata di automazione davvero eccezionale che può aiutarti con la tua configurazione. Non ho intenzione di aggiungere luci o componenti aggiuntivi, ma vedrò che le persone di Hassio hanno reso davvero facile aggiungere integrazioni e altre piattaforme da controllare con Hassio. Vai oltre e scopri come aggiungere il tuo interruttore della luce wifi preferito.

In questa procedura guidata di automazione vogliamo prestare attenzione a una cosa importante, che è il trigger. Potresti aggiungere il sensore binario del modello come trigger, ma ho scoperto che il sensore di movimento era un po' più "scattante" quando sono andato direttamente con il payload MQTT. Ultimo ma non meno importante, configura la tua scelta di luce o dispositivo e il sensore dovrebbe essere operativo.

Fase 6: Progetto Housing

Una volta che sei sicuro della tua breadboard, sposta tutte le parti su una scheda PCB di prototipazione e salda tutte le connessioni alla scheda più piccola che riesci a trovare. Ho tenuto i fili corti, ma flessibili in caso di ripristino/modifica/riparazione. Il design della custodia è una custodia minimale che può essere inserita in un angolo o in una superficie piana. Funziona molto bene anche con le strisce adesive 3M non dannose =)

Nota che ho un po' dimenticato dove ho ottenuto questo PCB di prototipazione in formato strano, quindi suggerirei di ridurre le dimensioni del tuo pcb e di praticare un foro o due. Se questa guida finirà per essere popolare, rilascerò una versione modificata con una dimensione più comune (avevo solo bisogno di due sensori di movimento e avevo esattamente due di quelle strane schede)

Passaggio 7: chiusura

Spero che questo design sia stato utile nei tuoi sforzi per far funzionare alcuni progetti di automazione domestica. È stato un lavoro piuttosto lungo per me ottenere tutte le parti mobili per produrre questo istruibile, ma sono contento di aver impiegato un po' di tempo per farlo scendere. Questo progetto mi ha mostrato un po' i limiti dell'utilizzo di alcune delle strade più accessibili per programmare i miei ESP. Questo non vuol dire che non dovresti usare ESPHome, ma per i progetti che sono più rigorosi nella gestione dell'energia, potresti dover seguire una strada diversa. I sensori sono stati finiti intorno a maggio o giugno e da allora non hanno avuto bisogno di una carica. Finora sono passati circa 4-5 mesi senza bisogno di un addebito. Come nota a margine, ho anche sviluppato un nuovo layout PCB basato sul WeMos D1 Mini. La particolarità del WeMos D1 Mini è che ha un convertitore integrato da 5v a 3v e un circuito integrato di programmazione USB affamato di energia. Ciò significa che se eliminassimo questi due fattori, potremmo spingere l'ESP8266 ad assorbire ancora meno energia.

Ancora una volta grazie per avermi assecondato nelle mie divagazioni e per avermi seguito in questo progetto.