Prese elettriche potenziate: 7 passaggi (con immagini)

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

Questa istruzione mostra come hackerare un adattatore di alimentazione standard per creare un adattatore di alimentazione abilitato per Internet utilizzando Electric Imp. Ciò consente di controllare in remoto qualsiasi dispositivo alimentato dalla rete utilizzando uno smartphone o un browser web. L'illuminazione "as-constructed" del mio garage è scarsa. Puoi usare la luce disponibile per trovare oggetti grandi come la tua auto, ma dimentica quella vite che hai appena lasciato cadere. Per risolvere il problema dell'illuminazione ho comprato due luci fluorescenti da negozio da 4 piedi e 4 tubi da appendere sopra la mia area di lavoro. Poiché il punto di presa è nel soffitto alto circa 12 piedi, avevo bisogno di un modo per accendere e spegnere le luci a distanza. Ho trovato una presa di corrente telecomandata Stanley in un negozio locale ed ero a posto, o almeno così pensavo. Il primo telecomando Stanley si è guastato il giorno 1. L'unità sostitutiva si è guastata dopo un paio di giorni. La terza unità sostitutiva si è guastata un paio di mesi dopo. Non sono mai riuscito a riportarlo al negozio: ho installato dei cordini per le luci del negozio come soluzione temporanea semi-remota vecchia scuola. Quello di cui avevo bisogno era un WeMo o un dispositivo simile. Una soluzione perfetta per le mie esigenze anche se forse un po' esagerata. Ma poi mi ha colpito. Molto probabilmente il punto di guasto con il dispositivo Stanley è il circuito RF che controlla la commutazione dell'AC. Se sostituissi quel circuito con un Electric Imp, non avrei bisogno di pasticciare con il design del circuito CA che è già approvato UL per la sicurezza e avrei un involucro ben fatto per l'avvio. Ho preso un cacciavite Philips e ho aperto l'unità Stanley. Gli interni sembravano PERFETTI per un retrofit di Electric Imp (https://www.electricimp.com) con il minimo sforzo… o almeno così pensavo. Le luci del mio negozio erano indirizzate al cloud di Internet. Sfortunatamente il piano per sostituire il circuito RF con un Electric Imp ha avuto un grosso problema perché l'alimentatore CC sulla ciabatta Stanley non può fornire abbastanza corrente per alimentare l'Electric Imp. L'Imp richiede circa 400 mA sulla trasmissione WiFi, quindi l'hack si è rivelato più invasivo di quanto avessi previsto, coinvolgendo un Imp, un caricatore del cellulare e una scheda relè, inseriti nel recinto dello Stanley. Poiché la stagione delle vacanze è proprio dietro l'angolo, questo ti permetterà di controllare il tuo display luminoso da qualsiasi luogo tu e il tuo smartphone vi troviate, anche se è solo dal divano per evitare il viaggio notturno nel tuo cortile pieno di neve…. tieni a mente l'impermeabilizzazione se lo fai in modo da non creare involontariamente un rischio elettrico. L'unità Stanley che ho usato è ancora disponibile da vari siti Internet, quindi se desideri un dispositivo di base simile a WeMo'ish, con accesso completo al codice sorgente e all'elettronica che puoi hackerare alla perfezione, questo Instructable ti porterà lì.

Passaggio 1: come funziona

L'Electric Imp è il cuore del funzionamento del sistema. Quando viene attivato il pulsante sull'app Web, viene inviata una richiesta HTTP AJAX a un URL specifico per il tuo Imp. Questa richiesta viene inviata all'agente Imp nel cloud Electric Imp che è specificamente associato al tuo Electric Imp. Il codice agente è un mini Web Server che analizza la richiesta e, se valida, la trasmette al firmware Imp tramite il cloud. Questa comunicazione dietro le quinte tra l'agente basato sul server e il firmware basato sull'hardware è stata sviluppata dalle persone di talento di Electric Imp. Il firmware Imp riceve il messaggio dall'agente basato su cloud e imposta l'uscita relè di conseguenza. Ciò consente di spegnere o accendere le prese Stanley premendo il pulsante sul tuo smartphone o browser web con il minimo sforzo di sviluppo di software e firmware. Simpatico!

Passaggio 2: le cose di cui avrai bisogno

Esistono molte varianti di interruttori di alimentazione CA telecomandati. Questi sono molto popolari durante le festività natalizie di dicembre negli Stati Uniti. Molto probabilmente, ognuno di essi può essere hackerato in modo simile. Questa è la lista delle parti e degli strumenti per l'unità Stanley che ho usato. Parti

• Stanley presa alimentata a distanza. L'unità che ho usato è ancora disponibile per circa $ 16 da 1000Bulbs.com Mi piace la comodità di avere 3 punti vendita
• Imp elettrico
• Scheda di trasporto Imp elettrico
• Scheda relè SainSmart a 2 canali. Dispone di ingressi optoisolati. Ho acquistato questa scheda per un altro progetto. A quel tempo (agosto 2013) costava meno di $ 5 consegnati con Amazon Prime. Il prezzo attuale è $9
• 1 connettore Molex a 4 pin. Ho comprato il mio da Jameco.com
• 1 connettore Molex a 3 pin. Jameco.com
• 5 x contatti connettore per connettori Molex serie KK. Jameco.com
• Termistore - 10K https://www.sparkfun.com/products/250 (Opzionale - devo ancora scrivere il codice per questo)
• Caricatore USB per iPhone per alimentare l'imp - Amazon ha i migliori prezzi
• Cavo USB che verrà mutilato per alimentare l'Imp. Se ne prendi uno con una piccola estremità della spina (come quella fornita con l'iPhone, sarai in grado di evitare il passaggio di mutilazione del connettore!)

Strumenti e forniture

• Cacciavite Philips per lo smontaggio dell'unità Stanley. Inutile dire che la tua garanzia è nulla non appena lo fai
• Saldatore e saldatura: Radioshack ha una varietà
• Cavo di collegamento 24 o 26 o 28 Gauge per il collegamento dell'imp I/O elettrico al relè. Radioshack ha diversi colori del calibro 24 disponibili
• Coltello multiuso affilato
• Piccoli utensili elettrici (tagliafili, spellafili, ecc.)
• Punte da trapano piccole (1/16") e trapano per realizzare lo slot Imp nel lato dell'unità Stanley. In alternativa uno strumento Dremel con una punta da taglio appropriata.
• Pistola per colla a caldo e stick di colla per il montaggio dell'Electric Imp e del relè all'interno dell'alloggiamento. Ho usato il tipo ad alta resistenza..

Ricorda, non appena apri l'interruttore Stanley Remote AC Outlet, la tua garanzia è nulla. Inoltre, assicurati di lavorare con procedure di sicurezza appropriate per i dispositivi alimentati principali. Scollegare l'unità Stanley prima di lavorarci. Mentre è scollegato, puoi lavorarci in sicurezza senza paura di scioccarti accidentalmente. Se provi a lavorare sull'unità mentre è collegata, le tensioni sotto tensione (115 V CA) all'interno dell'unità Stanley sono sufficienti per ucciderti. Non lavorare mai sulle parti interne dell'unità Stanley quando il coperchio è rimosso e l'unità è collegata. Sii sicuro. Per gli strumenti utilizzare procedure di sicurezza standard fai-da-te e indossare sempre occhiali di sicurezza.

Passaggio 3: smontaggio e modifica

L'unità Stanley si apre rimuovendo le 5 viti sul lato posteriore utilizzando un piccolo cacciavite Philips. Una delle viti potrebbe essere nascosta sotto un adesivo. Una volta svitate tutte e 5 le viti, allontanare delicatamente le due metà. Rimuovere la scheda del telecomando e smaltirla. Non lo utilizzeremo più. Qui è dove verrà installato l'Imp. Ci sono 2 grandi borchie in plastica stampate sull'alloggiamento in plastica inferiore su cui è stata montata la scheda RF originale. Queste sporgenze possono essere tagliate con un paio di tronchesi laterali ed essere ulteriormente levigate con uno strumento Dremel. I circuiti stampati Imp e relè saranno incollati alla base. È necessario rimuovere le borchie in modo che la scheda relè venga montata abbastanza in basso da liberare il coperchio superiore quando l'unità Stanley viene riassemblata. Rimuovere la scheda del circuito principale dal guscio. Usando uno strumento Dremel con un disco da taglio, tagliare con cura attorno al circuito esistente in modo da lasciare solo la parte CA del circuito come mostrato nelle immagini. Il taglio del PCB è necessario per fornire spazio per i nuovi relè che attiveranno e disattiveranno le prese. Vuoi lasciare le tracce AC principali che supportano le prese di corrente. Per fornire uno slot per la scheda imp elettrica, è necessario creare uno slot sul lato dell'alloggiamento. Inizialmente avevo intenzione di utilizzare l'unità Stanley incorporata nel regolatore per alimentare l'imp. Quando questa si è rivelata una potenza inadeguata, ho dovuto spostare lo slot sul lato opposto dell'alloggiamento inferiore. Per creare la fessura, praticare un numero di fori da 1/16 in linea retta, quindi utilizzare una piccola lima per quadrare la fessura. Non fare la fessura dove mostrano queste immagini … guarda le immagini finali nell'ultimo passaggio per vedere dove dovrebbe andare lo slot!

Passaggio 4: dettagli elettrici e assemblaggio

Il relè originale nell'unità Stanley era dotato di un relè da 250 V CA/10 A che richiedeva una tensione della bobina di 12 V per commutare. Difficile da attivare da un circuito a 5 V, quindi è stato sostituito con un modulo a doppio relè. Assicurarsi che l'unità Stanley non sia collegata prima di iniziare a lavorarci. La scheda relè che ho usato ha due relè da 10 A che commutano con una tensione della bobina di 5 V. Per garantire un rating di 15A dell'unità hackerata, ho usato i relè in parallelo per fornire un rating di carico di 20A. Ciò fornisce un fattore di sicurezza decente per un adattatore di alimentazione collegato a un circuito di cablaggio domestico protetto da interruttore standard da 15 A. Se usi un relè a corrente più alta, puoi cambiare le prese di corrente individualmente. Se la ciabatta ha una potenza nominale di 15 A, qualsiasi presa deve essere sicura per funzionare fino a 15 A. Collegando in parallelo i relè specificati per questa istruzione, è possibile garantire che ogni singola presa o tutte e 3 le prese insieme possano assorbire 15 A in sicurezza. Più carico di questo e l'interruttore automatico nel pannello di cablaggio domestico scatterà per proteggere il circuito. L'alimentazione per l'elettronica è fornita da un caricatore USB per iPhone. Avevo un ricambio che potevo usare. Sono economici e disponibili su Amazon ed ebay. È più economico acquistare il caricabatterie fornito con un cavo USB piuttosto che acquistare i componenti per costruire il proprio alimentatore. Il fattore di forma dell'iPhone funziona bene nello spazio interno limitato dell'unità Stanley. Utilizzare i terminali a forcella per collegarsi direttamente ai terminali CA del caricabatterie. Utilizzare un termoretraibile per coprire le parti esposte dei terminali CA per evitare contatti accidentali. Il cavo USB che ho trovato nella confezione del mio progetto aveva un connettore sagomato ingombrante. Usando un coltello affilato, le modanature di plastica sono state rimosse. I fili rosso e nero del cavo USB sono stati sostituiti con un filo di calibro 26 per fornire una maggiore robustezza meccanica e quindi il connettore è stato ulteriormente protetto mediante termoretraibile come mostrato nelle immagini. Inizialmente, avevo intenzione di commutare i relè in modo indipendente in modo da poter controllare almeno 2 prese in modo indipendente. Questo è il modo in cui il circuito è stato originariamente cablato. Dopo aver studiato la capacità di carico di corrente dei relè, ho scelto di mettere in parallelo le uscite dei relè. La connessione tra l'Imp e la scheda Relè ha due piedini Imp che controllano ciascun relè. In realtà, puoi semplicemente collegare un pin Imp a entrambi gli ingressi del relè. Il firmware commuta entrambi i pin insieme, quindi va bene in entrambi i casi. Il neutro CA e la terra CA sono già collegati alle prese elettriche. Lascia tutto collegato come viene dalla fabbrica. L'unico filo che deve essere modificato è il filo AC Live (Black Wire). Questo filo deve essere t'd o ramificato in modo da avere un'entrata di filo sotto tensione per ciascun relè come mostrato nello schema. Proteggi la giunzione con il termoretraibile. Ho usato un piccolo pezzo di filo 16AWG per questa ramificazione. Il cavo multifilare 16AWG può in genere trasportare 22A se utilizzato per il cablaggio del telaio a corto raggio. Le uscite relè sono saldate alla parte inferiore del PCB AC come mostrato nell'immagine. Una volta effettuati tutti i collegamenti, comprimere tutto nell'alloggiamento come mostrato e incollare a caldo le schede relè e imp alla base dell'alloggiamento.

Passaggio 5: Imp Firmware, Codice agente e Blink-up

Per far funzionare il tuo spiritello, deve connettersi alla tua rete wireless. Electric Imp fornisce uno strumento che esegue la configurazione otticamente. Il processo si chiama BlinkUp ed è dettagliato qui https://electricimp.com/docs/gettingstarted/1-blinkup/ Una volta completato BlinkUp, il tuo imp apparirà sul tuo IDE in New Devices. Se non hai mai usato un Electric Imp prima, ti suggerisco di provare prima l'esempio Hello World sul sito Electric Imp per ottenere il blocco del Imp. C'è anche un'ottima guida per l'imp su instructables scritta da @beardedinventor: https://www.instructables.com/id/Getting-Started-with-Electric-Imp/ Il firmware per l'imp è allegato a questo passaggio come ImpoweredImp.nut Il codice per l'agente è allegato come ImpoweredAgent.nutFirmware e l'interazione del codice dell'agente L'agente ha un URL specifico. Quando un messaggio HTTP viene inviato a questo URL, il codice dell'agente in esecuzione in Imp Cloud verifica la validità della richiesta confrontando la chiave API in entrata (qualsiasi chiave che crei - più bit lo rendono più difficile da indovinare) con la chiave API memorizzata in memoria dell'agente (idea chiave API da https://forums.electricimp.com/discussion/comment/8281#Comment_8281). Se la chiave corrisponde, il messaggio viene controllato per determinare se viene passato un evento buttonPress o una richiesta di stato nel pacchetto di richiesta HTTP. Se la richiesta HTTP è per lo stato, il codice agente restituisce lo stato On/Off delle prese CA. Lo stato viene aggiornato in modo asincrono dal firmware Imp quando i pin di uscita cambiano stato. Se un evento buttonPress viene passato nella richiesta HTTP, questo evento viene passato al firmware Imp attraverso il canale di comunicazione protetto Electric imp tra Imp e l'agente basato sul server. L'Imp "riceve" questo evento tramite la funzione agent.on("buttonPressed", function(value). Ogni volta che l'Imp riceve un evento di pressione di un pulsante, lo stato dell'uscita dei Pin1 e 7 viene commutato, il che attiva o disattiva i relè. Spento a seconda dello stato precedente La variabile di stato viene rinviata all'agente tramite il canale di comunicazione Agent-Imp e viene ricevuta dall'agente nella funzione device.on.

Passaggio 6: codice HTML/Javascript per iPhone

L'app client è un'app HTML/Javascript essenziale. Un'immagine semplice viene utilizzata come pulsante. Quando si preme l'immagine, il pulsante si anima per mostrare i pacchetti WiFi provenienti dal dispositivo. La comunicazione con l'Electric Imp avviene inviando un messaggio all'URL dell'agente che è specifico per il tuo particolare Imp. Nell'app HTML, creiamo un oggetto XMLHttpRequest e quindi pubblichiamo l'evento di pressione del pulsante in un pacchetto JSON formattato all'URL dell'agente. xmlhttp.open("POST", "https://agent.electricimp.com/YourURL?timestamp=" + new Date().getTime(), true); xmlhttp.setRequestHeader("Content-type", "application/x-www-form-urlencoded"); xmlhttp.setRequestHeader("x-apikey", "La tua chiave API"); var impRequest = { "request": "buttonPressed", "button": button.id }; xmlhttp.send(JSON.stringify(impRequest)); Per ottenere lo stato delle prese di corrente, viene interrogato l'agente xmlhttp.open("POST", "https://agent.electricimp.com/YourURL?timestamp=" + new Date().getTime(), true); xmlhttp.setRequestHeader("x-apikey", "La tua chiave API"); xmlhttp.setRequestHeader("Content-type", "application/x-www-form-urlencoded"); var impRequest = { "request": "GetStatus" }; xmlhttp.send(JSON.stringify(impRequest)); Per far apparire la pagina HTML come App nativa sul tuo iPhone, devi caricarla da un sito web e poi aggiungerla alla tua schermata iniziale. Il processo è descritto nella mia precedente istruzione qui: https://www.instructables.com/id/Electric-Imp-Garage-Door-Opener/step10/Configuring-IIS-Express-And-Loading-The-App-onto- y/ I file dell'iPhone sono allegati a questo passaggio

Passaggio 7: funziona

Dopo tutto l'edificio, la configurazione e forse anche un po' di imprecazioni, dovresti avere un dispositivo WeMo'ish che puoi controllare dal tuo iPhone/smartphone/browser Web da qualsiasi luogo ti trovi. Ci sono molti usi per una presa abilitata a Internet che rende la tua casa molto più intelligente.

• Controllo remoto dei tuoi dispositivi interni come lampade, hi-fi, TV ecc. Puoi migliorare il software e costruire più dispositivi per consentirti di controllare l'illuminazione della tua casa per far pensare alle persone che la casa è occupata mentre sei lontano. Puoi accendere e spegnere la TV per aumentare l'illusione. Potresti migliorare il firmware e il software dello smartphone per programmare ogni dispositivo in modo che venga eseguito su un diverso programma di accensione/spegnimento per simulare la natura casuale delle persone reali all'interno della tua casa per completare l'illusione per motivi di sicurezza quando sei lontano.
• È possibile aggiungere il telecomando per punti di alimentazione di difficile accesso…. le mie luci del garage per esempio!
• Puoi vedere lo stato dei tuoi punti vendita per rispondere alle domande che sembrano sempre sorgere dopo che hai già percorso molti chilometri in un viaggio lontano da casa come "tesoro hai acceso il ferro, i capelli hot stick, il filtro dell'acquario, il filtro della piscina, timer luce" on/off a seconda della natura di ciascun dispositivo.
• Aggiungi un sensore di movimento per accendere/spegnere automaticamente le cose quando viene rilevato un movimento.
• Aggiungere un termistore o un altro dispositivo di rilevamento della temperatura per monitorare la temperatura della stanza.
• Scopri come connetterti a IFTTT.com in modo da poter, ad esempio, inviare e-mail, messaggi FB, twittare il tuo punto vendita per accendere / spegnere
• Si prega di commentare qui sotto e aggiungerò le tue idee a questa lista!

Se ne costruisci uno, aggiungi i commenti e fammi sapere di eventuali funzionalità aggiuntive che hai aggiunto o dispositivi di presa di corrente alternativi che hai violato per raggiungere lo stesso scopo. Inoltre, se capisci come IFTTT questa cosa, mi piace sapere anche come! Saluti!

Secondo Premio nell'Hardware Hacking

Secondo Premio al Concorso Microcontrollori