Ciabatta intelligente basata su Beaglebone Black e OpenHAB: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

!!!!! Giocare con la rete (110/220V) è pericoloso, per favore stai MOLTO MOLTO attento !!!

Esistono alcuni progetti di prese elettriche intelligenti esistenti basati su "Raspberry Pi" e due Arduino, come mostrato nell'immagine "Vecchio design".

Questo nuovo design differisce da quelli vecchi in due modi:

1. Poiché Raspberry Pi può controllare nRF24 utilizzando il proprio SPI, non è efficiente inserire un Arduino nel mezzo. Inoltre preferisco la scheda Beaglebone Black poiché è economica e potente, e soprattutto ha più periferiche disponibili (come GPIO, SPI) rispetto a Raspberry Pi.
2. Nei vecchi progetti, l'unico modo per controllare la ciabatta è tramite l'interfaccia web (es. OpenHAB). Tuttavia, è molto scomodo farlo se la ciabatta è a portata di mano. Pertanto, in questo design, la ciabatta ha un interruttore individuale per ogni presa e le persone possono accendere/spegnere ogni presa con o senza OpenHAB (se con OpenHAB, lo stato su OpenHAB verrà aggiornato ogni volta che l'interruttore fisico viene attivato).

Passaggio 1: dimostrazione

Passaggio 2: Panoramica

La mia ciabatta smart è composta da due parti: gateway e ciabatta (mostrata nell'immagine "Il mio design").

Il lato gateway comprende:

1. Una tavola nera Beaglebone
2. Un modulo nRF24L01+
3. OpenHAB + MQTT (bus di messaggi)

Il lato ciabatta comprende:

1. Tre combo standard di interruttore + presa (con una scatola da 3 posti)
2. Una mini scheda Arduino pro
3. Un modulo nRF24L01+
4. Tre moduli relè

I dettagli saranno trattati nei passaggi seguenti.

Passaggio 3: Gateway - Hardware

Materiali:

Una tavola nera Beaglebone

Un modulo nRF24L01+

Un condensatore da 10uF (RadioShack, ebay ecc.), per migliorare l'affidabilità della ricezione.

Qui mostro la connessione tra il Beaglebone Black e il modulo radio. Mostro anche il mio circuito per questo, ma anche una breadboard farà il lavoro.

Per utilizzare il modulo SPI e nRF24 in Bealebone Black, sono necessari due passaggi.

1. Abilita SPI su Beaglebone Black
2. OTTIENI RADIO NRF24L01+ FUNZIONANTI SU BEAGLEBONE BLACK

Passaggio 4: Gateway - Software

In termini di software sul Beaglebone Black, la struttura complessiva è mostrata nella figura 1.

Dato che c'è un Debian in esecuzione su di esso, è molto facile installare il software usando il comando apt-get.

OpenHAB è basato su Java, quindi è necessario installare Java VM. Fare riferimento all'installazione di OpenHAB per i dettagli (è per Raspberry Pi, ma apt-get funziona per entrambe le schede). Per abilitare MQTT per OpenHAB, il file "org.openhab.binding.mqtt-x.y.z.jar" deve essere inserito nella cartella "addons" nella cartella dei sorgenti di OpenHAB. Sono necessari tre file di configurazione (allegati sotto), dove "openhab.cfg", "test.sitemap" e "test.items" dovrebbero essere messi nella cartella "configurations", "configurations/sitemaps" e "configurations/items", rispettivamente. Quindi, OpenHAB può essere lanciato digitando "./start.sh".

Per il bus MQTT, utilizzo Mosquitto che è un broker MQTT open source. La versione Mosquito su apt-get è piuttosto vecchia, quindi scarico il codice sorgente per compilarlo e installarlo.

1. Ottieni il codice sorgente dal sito ufficiale sopra.
2. Nella cartella del codice sorgente, crea una nuova cartella chiamata "build".
3. Vai in "build", digita "cmake.."
4. Quindi torna alla cartella superiore, digita "make" e "make install"

Infine, il programma gateway fa da ponte tra bus MQTT e modulo nRF24, e l'architettura è mostrata in figura 2. Ci sono due code, ciascuna per una direzione (cioè una per il CMD di controllo da OpenHAB alla ciabatta, una per il direzione inversa). Fondamentalmente è una semplice implementazione della logica produttore/consumatore. Il codice sorgente del gateway può essere trovato qui, utilizza alcune funzionalità C++ 11 (per installare il nuovo GCC su Beaglebone Black, fare riferimento a questo articolo) e presuppone che sia installata la lib nRF24 (fare riferimento al passaggio precedente).

Passaggio 5: ciabatta - Hardware

Materiali:

Una mini scheda Arduino pro.

Un modulo nRF24L01+.

Un condensatore da 10uF (RadioShack, ebay ecc.), per migliorare l'affidabilità della ricezione.

Tre resistenze da 10K (RadioShack, ebay ecc.), per switch.

Tre moduli relè.

Tre combo standard di interruttore/presa e una scatola, li ho comprati da Lowe's.

Un modulo da 110vac a 5vdc, per alimentare Arduino e relè.

Un step-down da 5vdc a 3vdc, per alimentare l'nRF24.

Il collegamento è mostrato in figura 1.

!!!!! Se vuoi usare la mia stessa combinazione interruttore/presa, assicurati di tagliare il "breakoff" su di essa (vedi foto 2) !!!!! Questo è estremamente importante o potresti distruggere l'intero circuito !!!!

L'immagine 3 mostra la ciabatta finita, come puoi vedere, è piuttosto disordinata nella scatola (dal momento che non riesco a trovarne una abbastanza grande dallo scaffale con interruttore individuale da usare), ma funziona ^_^!

Passaggio 6: presa multipla - Software

Uso la stessa libreria nRF24 per Arduino come per Beaglebone Black (qui, la cartella librf24-bbb è per Beaglebone Black, mentre quella nella cartella principale è per Arduino), ma puoi anche usare una versione più robusta / potente per Arduion in qui.

Il mio codice sorgente per il lato ciabatta è allegato qui, usa Arduino IDE (o qualsiasi altra alternativa) e un programmatore corretto per installarlo su Arduino pro mini.

Passaggio 7: conclusione

Godere!!!