Мой автоматический дом: Raspberry Pi + Node-Red + MQTT & Amazon Echo

В нашей самой современной моей автоматизированной домашней функции Дейв Маклафлин проведет нас через свое путешествие, разработав свою собственную систему умного дома. С некоторыми обновлениями DIY до существующего оборудования для автоматизации домашней автоматизации и некоторой умной интеграции программного обеспечения он создал увлекательную систему…

В начале

Используя Homeseer и ряд проводных и беспроводных устройств, в то время как в Великобритании я перешел на беспроводную связь, когда переехал за границу в Индонезию в 2005 году. Поскольку я жил в арендованной квартире или квартире, мне нужен вариант, который не потребует никаких шнуров. чем, может быть, Ethernet в одной комнате.

Я выбираю систему Z-волны, а затем добавляя модули Wemo Lamp. Для Z-волнической стороны я выбрал модули устройства HomePro для розетков и модулей Everspring Lamp для освещения. Ни один из этих 2 модулей не был дешевым.

Я работал с этой настройкой до середины 2016 года, но следующие проблемы вызвали изменения. Во-первых, Z-Wave была темпераментной с 2 ​​единицами в дальнем конце квартиры OU, хотя у меня был модуль прибора на полпути между ней просто никогда не работал надежно. Я бы постоянно прижимал к таблетке на основе на основе Touch на основе Homeseer, чтобы получить свет, чтобы уйти. Позже у меня было бы 2 единицы, которые взорвались контролируемыми лампами и провалились. Один из ИК, который был частью источника питания, разделился большой открытой.

Следующей головной болью были модули Wemo Lamp. Единственный способ заставить их работать – это IFTTT через их каналы Homeereer и Wemo. Пока мое подключение к Интернету было хорошо, это сработало нормально, хотя иногда немного медленно. Не совсем 10 по шкале WAF.

В начале 2016 года я наткнулся на веб -сайт, которым управлял Питер Скаргилл, который много лет назад управлял компанией по дизайну электроники от Tyneside. В то время я использовал его контроллеры Appcon Wired для домашней автоматизации на основе маленьких 8 -битных фотоконтроллеров. У меня было сотни метров 4 -яйко -сервисной буделки по всей моей квартире. Система была уважаемой, но пытаясь скрыть весь этот шнур не очень хорошо с моим партнером в то время.

Перенесемся в 2016 год, и Питер вернулся на домашнюю автоматизацию с контроллерами на основе Little ESP8266.

Они основаны на ядре Cortex M4 с встроенным в 802.11 Wi -Fi и поставляются с SDK, который обеспечивает разработку с Eclipse, а также опцию Arduino IDE.

Поскольку мои подразделения HomePro были проблемными, я принял решение о повторном инжинирировании внутренних дел и сохранила механические детали. Поэтому я достал старую печатную плату и сделал все измерения, чтобы я мог сделать свою собственную сборку печатных платежных платежников почти так же, как старый. Нижняя печатная плата – это питания и реле твердого состояния.

Я выбрал реле твердотельного состояния, когда они включают нулевое пересечение и избегают каких -либо проблем с вытягиванием переменного тока и призывом к опусканию питания. Это работает безупречно, и я могу переключаться на 8 ампер с этим расположением. Гораздо более чем достаточно для предполагаемого использования этих модулей.

Эти изображения показывают новый стек платы и старые доски в модуле, и, наконец, новые платы, установленные в корпусе HomePro.

На доске есть светодиод, чтобы показать статус, и я пробурил небольшое отверстие, чтобы это было видно снаружи. Он быстро мигает, пока не получит соединение Wi -Fi и MQTT. Используя кнопку на передней части, вы можете нажать и удерживать ее в течение примерно 3-5 секунд сразу после питания, и это активирует APN и веб-страницу, которую вы можете использовать для настройки устройства. Гораздо проще, чем попытка сделать это по серийному соединению. Питер и Эйден рассмотрели все с этим.

Теперь освещение нужно было отсортировать. Подразделения Everspring, которые я купил в Великобритании пару лет назад, использовались, чтобы показать надое время. Они иногда начали выключаться, а затем снова снова. Это было совершенно случайно. Я заменил один блок на новое, и то же самое произошло. Затем однажды я определил, что неисправность включения/выключения возникала, когда напряжение в квартире или квартире падало ниже 209 В. Я открыл один из единиц и обнаружил, что они использовали очень недорогую конструкцию источника питания на основе типа капельницы конденсатора/резистора. Это хорошо, когда у вас есть стабильный источник питания, но им это действительно не нравится, когда вход напряжения слишком низкий.

Таким образом, вооруженный дизайном устройства HomePro, я приступил к созданию новой печатной платы, чтобы соответствовать существующим корпусам. ESP12 был расположен с одной стороны, а мощность AC-DC с другой. Твердовое реле было также на той же стороне, что и источник питания. Была также установлена ​​кнопка PROG и ON/OFF, чтобы я мог установить программное обеспечение изначально. Веб -интерфейс будет использоваться для его настройки позже. Вы можете увидеть ESP -сторону печатной платы ниже. Слот в печатной плате должен увеличить разделение мощности переменного тока со стороны DC низкого напряжения. Большие прокладки – это кондиционер и кондиционер к лампе.

Итак, теперь у меня было ряд модулей модернизации и контроллеров освещения, но как я собирался контролировать все это? Это wСо временем уйти в отставку мою старую систему Homeseer 2. ПК не был концом неприятностей, и, будучи Windows 10, он решил бы, что он обновится без моего разрешения. Время сделать шаг в Linux.

Итак, основываясь на блоге от Питера, я принял решение о том, чтобы выйти из моего Raspberry Pi3 с его 7 ″ LCD и запустить Node-Red. Node-Red для тех, кто не видел, это очень великое и стабильное программное обеспечение для управления перетаскиванием. Сначала было пугающе для настройки, но примерно после недели игры я начал обнаружить, что с ним было очень легко. Если у вас есть какие -либо навыки программирования, то вы будете чувствовать себя как дома со сценарием. Все модули поставляются в качестве источника сценариев Java, и на сайте Node-Red есть существенная библиотека.

Затем мне нужен был брокер MQTT, поскольку программное обеспечение от Peter сообщает, используя этот протокол. После того, как вы настроили и использовали MQTT, вы быстро понимаете, насколько эффективно это в вашей сети. Нет необходимости опросить устройства или даже знать IP -адрес устройств. Брокер позаботится об этом. Те, кто знаком с XAP, поймут это.

Используя Node-Red, я настроил различные таймеры (еще раз благодаря Питеру за его BigTimer) и включаю свет ночью. Используя плагин WEMO, я теперь также контролировал лампы WEMO, хотя и только включенные и выключенные. Разработчик плагина-узла-красного цвета обещал в какой-то момент контроль зажима.

Итак, у меня была настройка Node-Red и MQTT, но теперь мне нужен был способ управлять огнями и переключателями как голосом, так и с некоторой формой механического или сенсорного интерфейса. Я столкнулся с некоторыми беспроводными переключателями от enocean на веб-сайте Element14, поэтому я купил пару из них вместе с модулем Raspberry Pi enocean, который подключается к контактам GPIO на PI и использует UART для связи с узлом-красным и плагином.

Переключатели имеют вознаграждение в том смысле, что нет батареи для установки или позаботиться. Они используют сбор энергии через катушку и магнит, который активируется при нажатии кнопки. К сожалению, они не поставляются с какими -либо настенными приспособлениями, поэтому вы должны создавать свои собственные. Они поставляют кнопку переключения STL, который вы можете получить 3D, поэтому я использовал это и создал свой собственный монтаж для них. Это служит 2 целям, один для покрытия старого переключателя на стене, гарантируя, что он остается в положении ON, так что модули лампы всегда включены, а во -вторых, чтобы найти элементы управления в знакомого месте.

Используя подключение Node-Red enocean, я получаю полезную нагрузку сообщения с состояниями кнопки. Распоряжая это в узло-красный переключатель, я могу отправить правильную команду на свет или переключатель и т. Д. Это пример полезной нагрузки, отправленной переключателем enocean. Он кодируется в формате JSON, так легко проанализировать. ID и V – это то, что нас интересует.

{«полезная нагрузка»: {“id”: “002d0932”, “v”: “A0 Down”, “Unit”: “”, “rssi”: -76, “type”: “eep”, “eep”: ” F6-02-03 “,” Man “:” enocean_gmbh “,” desc “:” Rocker Switch “,” rv “:” 30 “,” ravbyte “:” 55000707017af630002d09323001ffffffff4c000d “},” _msgid “:” 3e6d4c8f.c192d “},” _msgid “:” 3e6d4c8f.c192 “}”, “_msgid”: ” }

На следующем изображении показано переключатель, который имеет 4 выхода на основе значения msg.payload.v в телеграмме из переключателя enocean. Затем они направлены на правильное устройство. Я использую функцию переключения в прошивке MQTT для включения и выключения устройства с того же переключателя. Это указывает на то, что у меня есть до 4 состояний коммутатора из каждого модуля EnoCean.

Теперь самое интересное, что начинается потому, что у меня есть Amazon Echo, и я всегда хотел контролировать свой дом с помощью голосовых команд. Вы можете обвинить Scifi в этом

Не существует прямой поддержки Echo, по крайней мере, не без подключения HTTPS с вашим узлом-красным, и это, к сожалению, невозможно с моим интернет-провайдером, поэтому мне нужна была альтернатива. Используя этот Amazon Echo Habridge от работы на той же Raspberry Pi3, я не смог настроить голосовые активации огней и т. Д. Хбридж эмулирует API Color Philips, чтобы эхо видит устройства, которые вы настраиваете. Вот пример устройства, которое называется вентилятором передней комнаты.

Выполнив следующее в эхо, фанат можно включить. «Alexa, включите фанат Front Room» или выключив «Алекса, выключите вентилятор Front Room»

Хабридж отправляет команды в Node-Red с помощью HTTP-запроса, а затем я анализирую URL для значений. Это базовый сценарий, как показано ниже.

Как сделать это с низкими модулями

Создав свои собственные печатные платы, чтобы заменить модули, мне нужен был способ добавить дополнительные модули коммутатора и контроллеры света.

Мои собственные дома, изготовленные в доме, стоят около 15 долларов США, чтобы заработать со всеми печатными платами и частями вместе. Так что еще низкая стоимость.

#
Предварительный просмотр
Продукт
Рейтинг
Цена

1

Джейн Чой МалинаPI 4 B Модель B 8GB Starter Kit (8 ГБ ОЗУ) -Motherboard 64GB SD Card, охлаждающий вентилятор, …

121 отзывы

£ 222,99

Получите на Амазонке

2

Raspberry Pi 400 4GB Официальный стартапный комплект, макет Великобритании

215 отзывов

£ 110,56

Получите на Амазонке

3

Freenove Высокий стартовый комплект для Raspberry Pi 4 B 3 B+ 400, 561-страничные углубленные учебники, Python C …

2835 отзывов

£ 42,95

Получите на Амазонке

Чтобы получить это еще ниже, я наткнулся на Shlampher Itead Studio и S20 Smart Switches. Это около 12 долларов США каждая для модулей S20 и 8,50 долл. США для контроллеров света, настолько значительных меньше, чем любой из модулей Z-волны на рынке. Они поставляются с собственной прошивкой Itead, которая контролируется из приложения iOS или Android, но я хотел иметь возможность использовать код Питера. Питер проводил некоторое исследование в этом и обнаружил, что с незначительными изменениями в его коде он будет программировать в подразделения и работу ITEAD. Вам нужен USB для UART с выходом 3,3 В, но это достаточно просто, если вы можете владеть паяльником. Единственным недостатком является то, что модули ITEAD поставляются с вспышкой 512 КБ, и для того, чтобы код Питера вносил обновления OTA, нам нужно изменить это на 8 МБ. IC памяти стоят около 3 долларов на 5 на eBay. Вооружившись станцией переработки горячего воздуха (позаимствуйте друзей, если у вас ее нет), работа быстрая и не рискует повреждать доски. Следующее изображение показывает верхнюю часть SOIC IC слева после удаления старого, и новая подготовила.

Вам также необходимо припаять на заголовке к одному ряду из 4 отверстий на печатной плате. Это применяется к плате и позволяет запрограммировать его с помощью настраиваемой прошивки MQTT. У меня есть подробный блог о том, как это сделать.

Модули S20 выглядят очень умными и современными. Переключатель питания позволяет вам включать и выключать его локально. Основные здесь, представленные здесь, являются розетками евро, но ITEAD будут предлагать как США, так и Великобританию, очень скоро.

Модули сзади являются контроллерами ламп на основе ES27, так что в настоящее время не оптимально для Великобритании, но они работают очень хорошо.

Учитывая, что они используют модули Switch в качестве Великобритании, я ожидаю, что в ближайшее время может появиться версия штыка. Мне действительно нравится тип винта сейчас для гораздо более простой установки.

Их легко открывать и изменить, как и раньше, с одним дополнительным шагом, кроме замены IC Flash, и для того, чтобы шаг по одной ссылке с ноль OHM FR FR