HackerBox 0054: Casa intelligente: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Saluti agli hacker HackerBox di tutto il mondo! HackerBox 0054 esplora l'automazione domestica tramite interruttori intelligenti, sensori e altro ancora. Configura gli smart switch WiFi Sonoff. Modifica gli smart switch per aggiungere intestazioni di programmazione e flashare firmware alternativi. Configura Home Assistant, MQTT e integra hub domestici intelligenti come Amazon Alexa o Google Home. Assemblare nodi intelligenti WiFi fai-da-te utilizzando i moduli Wemos ESP8266. Configura i nodi intelligenti WiFi come punti di controllo degli interruttori, punti sensori o entrambi. Esplora più opzioni di sensori per le operazioni di casa intelligente. Sperimenta la pulsossimetria e il monitoraggio della frequenza cardiaca.

Questa guida contiene informazioni per iniziare con HackerBox 0054, che può essere acquistato qui fino ad esaurimento scorte. Se desideri ricevere un HackerBox come questo direttamente nella tua casella di posta ogni mese, iscriviti a HackerBoxes.com e unisciti alla rivoluzione!

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Passaggio 1: elenco dei contenuti per HackerBox 0054

• Due smart switch WiFi di base Sonoff
• Due moduli Wemos D1 Mini ESP8266
• Due mini scudi relè Wemos D1
• Due scudi prototipo Wemos D1 Mini
• Due adattatori di alimentazione da CA a 5 V CC
• Modulo USB seriale FTDI
• Modulo frequenza cardiaca pulsossimetro MAX30100
• Modulo sensore di movimento PIR MH-SR602
• Modulo sensore acqua
• Due sensori di temperatura digitali DS18B20
• Due resistori da 4,7K
• Maglioni DuPont 10cm uomo-donna
• Foglio esclusivo per il blocco della spia della webcam in vinile
• Toppa termoadesiva esclusiva HackerBox HackLife

Alcune altre cose che saranno utili:

• Uno o due cavi di prolunga CA a due poli
• Saldatore, saldatore e strumenti di saldatura di base
• Computer per l'esecuzione di strumenti software

Soprattutto, avrai bisogno di un senso di avventura, spirito hacker, pazienza e curiosità. Costruire e sperimentare con l'elettronica, sebbene molto gratificante, può essere complicato, impegnativo e persino frustrante a volte. L'obiettivo è il progresso, non la perfezione. Quando persisti e ti godi l'avventura, una grande soddisfazione può derivare da questo hobby. Fai ogni passo lentamente, presta attenzione ai dettagli e non aver paura di chiedere aiuto.

Come sempre, ti chiediamo di rivedere le domande frequenti sugli HackerBox. Lì troverai una grande quantità di informazioni per i membri attuali e potenziali. Quasi tutte le e-mail di supporto non tecnico che riceviamo hanno già una risposta nelle FAQ, quindi apprezziamo molto se dai una rapida occhiata.

Passaggio 2: automazione domestica con gli smart switch Sonoff

Gli Smart Switch di base Sonoff sono interruttori di alimentazione del telecomando che supportano la funzionalità Smart Home commutando l'alimentazione per quasi tutti i dispositivi elettrici in base ai messaggi inviati tramite WiFi. Gli Smart Switch di base Sonoff comprendono un microcontrollore WiFi ESP8266, un relè di potenza per accendere e spegnere il carico e un minuscolo convertitore di alimentazione da CA a CC per alimentare il microcontrollore e il relè dalla stessa linea che viene commutata.

ATTENZIONE: i dispositivi Smart Switch si collegano alla rete elettrica domestica. L'alimentazione di rete può essere pericolosa. Dovresti comprendere le implicazioni del collegamento dei dispositivi all'alimentazione di rete. Non lavorare mai su un dispositivo mentre è collegato alla rete di alimentazione. Non tentare di regolare, modificare o programmare un dispositivo mentre è collegato a una fonte di alimentazione di rete. Se non hai l'esperienza o il comfort per lavorare in sicurezza con l'alimentazione di rete, chiedi a qualcuno con le competenze adeguate di unirsi per aiutarti. LA SICUREZZA PRIMA

Un buon punto di partenza è mettere insieme una "prolunga commutabile" come mostrato nel disegno. Notare che una linea di alimentazione CA ha un CONDUTTORE N (NEUTRO) che di solito è BIANCO. Ha anche un CONDUTTORE L (LINE, LIVE, HOT) che di solito è NERO. Potrebbe esserci anche un CONDUTTORE G (MASSA) che di solito è VERDE o METALLO NUDO. L'N CONDUCTOR si collega alla lama più larga della spina e alla guaina isolante scanalata o contrassegnata. Tienili a mente durante il collegamento ai terminali a vite L e N del Sonoff Smart Switch.

Assicurarsi di avvitare le estremità dell'alloggiamento in plastica del Sonoff Smart Switch in modo che i denti interni aderiscano alla guaina isolante dei conduttori di rete. Ciò fornisce un serracavo che aiuta a prevenire l'allentamento di un filo sotto tensione che potrebbe quindi causare danni o lesioni. Se il cavo o l'apparecchio da commutare ha un terzo conduttore di TERRA, assicurati che la terra su entrambi i lati del Sonoff Smart Switch siano collegati insieme (bypassando l'interruttore).

L'app predefinita che comunica e controlla gli Smart Switch Sonoff fin da subito è eWeLink.

Passaggio 3: hackerare il Sonoff

Ci sono fori di saldatura per un'intestazione sulla scheda all'interno dello smart switch Sonoff. L'intestazione include alimentazione, massa, TX e RX. Questi possono essere usati per riprogrammare ESP8266. Il pulsante su Sonoff Smart Switch si collega a GPIO0, quindi può essere utilizzato per avviare ESP8266 in modalità di programmazione.

Si consiglia di utilizzare un'intestazione femmina sulla scheda Sonoff Smart Switch. Poiché ci sono alte tensioni sulla scheda durante l'uso, non vogliamo che un pin dell'intestazione maschio piegato metta in cortocircuito.

Ricordarsi di scollegare completamente l'alimentazione di rete prima di aprire lo smart switch Sonoff. Una volta programmato l'interruttore, richiuderlo completamente nella sua sede prima di ricollegare l'alimentazione di rete ad alta tensione

Video: connessione all'header Sonoff

Esistono diversi firmware che possono essere caricati su Smart Switch basati su ESP8266 per il tuo piacere di hacking. Uno dei più popolari è Tasmota (vedi Informazioni su Tasmota sul sito del progetto).

Video: caricamento di Tasmota su Sonoff

Video: guida completa a Tasmota

Passaggio 4: Home Assistant e MQTT

Il software di automazione domestica facilita il controllo degli elettrodomestici comuni presenti in una casa, in ufficio o talvolta in un ambiente commerciale, come luci, apparecchiature HVAC, controllo degli accessi, irrigatori e altri dispositivi. Di solito prevede attività di pianificazione, come l'accensione degli irrigatori al momento opportuno, e la gestione degli eventi, come l'accensione delle luci quando viene rilevato un movimento.

Due piattaforme di automazione domestica comuni sono Home Assistant e openHAB. Sono entrambi open source e molto completi. Esamineremo di più su Home Assistant.

Video: Guida per principianti di Home Assistant

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) è un protocollo di rete leggero e di pubblicazione-sottoscrizione per il trasporto di messaggi tra dispositivi.

Video: Comprendere MQTT in Home Assistant

Video: collegamento di dispositivi 8266 con MQTT e Adafruit.io

Video: Home Assistant con Alexa e Google Home

Passaggio 5: Smart Switch fai-da-te con Wemos D1 Mini

Il Wemos D1 Mini è un popolare modulo ESP8266 con supporto WiFi integrato e interfaccia USB. Può essere facilmente programmato tramite l'IDE Arduino e altre piattaforme che supportano ESP8266.

Un modulo ESP8266, come il Wemos D1 Mini, può essere collegato a un relè per fornire le stesse funzionalità di Sonoff Smart Switch. Tale configurazione fornisce anche serval pin GPIO aggiuntivi. Questi pin IO possono supportare il collegamento di sensori (ingressi), indicatori/attuatori (uscite), relè aggiuntivi e vari altri dispositivi.

Inoltre il relè può essere utilizzato per commutare qualsiasi tipo di segnale, non solo la tensione di rete di alimentazione. La commutazione di altri segnali può supportare il controllo di sistemi di condizionamento dell'aria, irrigazione/irrigatori, porte di garage, serrature di accesso/cancello e illuminazione a bassa tensione come luci di paesaggi o piscine. Ci sono molti esempi online di progetti come questi.

Il Wemos D1 Mini può essere alimentato da qualsiasi alimentatore da 5 V adeguato, come un caricabatterie per telefono "wall wart", tramite la porta microUSB. In alternativa, per l'alimentazione è possibile utilizzare un piccolo adattatore di alimentazione da CA a CC (molto simile a quello integrato in Sonoff Smart Switch). Tuttavia: è necessario prestare la massima attenzione quando si collega con attenzione l'alimentazione di rete all'adattatore di alimentazione. Inoltre, è necessario fornire un involucro per proteggere e isolare l'adattatore di alimentazione prima che venga attivata l'alimentazione di rete.

Progetto: controlla un mini relè Wemos D1 tramite WiFi

Video: caricamento di Tasmota su Wemos D1 Mini

Passaggio 6: sensori utili per la domotica

Sensore di movimento

L'MH-SR602 è un sensore a infrarossi passivo (sensore PIR). I PIR misurano la luce infrarossa (IR) irradiata dagli oggetti nel loro campo visivo. Sono più spesso utilizzati nei rilevatori di movimento basati su PIR. I sensori PIR sono comunemente usati negli allarmi di sicurezza e nelle applicazioni di illuminazione automatica. Tutti gli oggetti con una temperatura superiore allo zero assoluto emettono energia termica sotto forma di radiazione. Di solito questa radiazione non è visibile all'occhio umano perché irradia a lunghezze d'onda infrarosse, ma può essere rilevata da dispositivi elettronici come i PIR.

Questo esempio mostra come utilizzare un modulo sensore di movimento PIR in un progetto Arduino. Poiché il sensore di movimento PIR MH-SR602 opera nell'intervallo di tensione di 3,3 V-15 V. Può essere utilizzato con alimentazione a 3,3V e segnalazione con Wemos D1 Mini (ESP8266) o con Arduino 5V.

Sensore d'acqua

Questo progetto dimostrativo per il sensore dell'acqua parla praticamente da solo. Il modulo sensore funziona con 3,3 V o 5 V. L'uscita può essere rilevata utilizzando qualsiasi pin di ingresso analogico e la funzione Arduino analogRead().

Termometro

Il DS18B20 è un sensore di temperatura che può essere utilizzato in una varietà di applicazioni. Il sensore comunica utilizzando il bus a 1 filo (I2C) e richiede solo un resistore di pull-up da 4,7 K per funzionare. Questo progetto di esempio dimostra l'interfacciamento del DS18B20 con il Wemos D1 Mini.

Passaggio 7: pulsossimetro e cardiofrequenzimetro

La pulsossimetria è un metodo non invasivo per monitorare la saturazione di ossigeno di un paziente. Sebbene la sua lettura della saturazione di ossigeno periferico (SpO2) non sia sempre identica alla lettura più desiderabile della saturazione di ossigeno arterioso (SaO2) dall'analisi dei gas del sangue arterioso, i due sono correlati abbastanza bene che il metodo di pulsossimetria sicuro, conveniente, non invasivo ed economico è utile per misurare la saturazione di ossigeno nell'uso clinico.

Il MAX30100 (o MAX30102) è un modulo integrato per pulsossimetria e cardiofrequenzimetro. Include LED interni, fotorivelatori, elementi ottici ed elettronica a basso rumore con rifiuto della luce ambientale. Il MAX30100 fornisce una soluzione di sistema completa per facilitare il processo di progettazione per dispositivi mobili e indossabili.

Questo progetto di esempio illustra l'interfaccia del modulo MAX30100 al Wemos D1 Mini.

AVVISO: il modulo MAX30100, come qualsiasi soluzione fai-da-te, è destinato esclusivamente a sperimentazioni educative e dimostrazioni. Queste unità dimostrative non sono assolutamente dispositivi medici e non dovrebbero essere utilizzate per diagnosi o altri scopi clinici. Consultare sempre il proprio medico autorizzato per ulteriori informazioni.

Passaggio 8: hackerare il pianeta

Ci auguriamo che l'avventura di HackerBox di questo mese nell'elettronica e nella tecnologia informatica ti stia godendo. Raggiungi e condividi il tuo successo nei commenti qui sotto o sul gruppo Facebook HackerBox. Inoltre, ricorda che puoi inviare un'e-mail a [email protected] in qualsiasi momento se hai una domanda o hai bisogno di aiuto.

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