HackerBox 0054: บ้านอัจฉริยะ: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

สวัสดี HackerBox แฮกเกอร์ทั่วโลก! HackerBox 0054 สำรวจระบบอัตโนมัติภายในบ้านผ่านสวิตช์อัจฉริยะ เซ็นเซอร์ และอื่นๆ กำหนดค่าสวิตช์อัจฉริยะ Sonoff WiFi แก้ไขสวิตช์อัจฉริยะเพื่อเพิ่มส่วนหัวการเขียนโปรแกรมและแฟลชเฟิร์มแวร์สำรอง ตั้งค่า Home Assistant, MQTT และผสานรวมฮับสมาร์ทโฮม เช่น Amazon Alexa หรือ Google Home ประกอบสมาร์ทโหนด DIY WiFi โดยใช้โมดูล Wemos ESP8266 กำหนดค่าสมาร์ทโหนด WiFi เป็นจุดควบคุมสวิตช์ จุดเซ็นเซอร์ หรือทั้งสองอย่าง สำรวจตัวเลือกเซ็นเซอร์หลายตัวสำหรับการทำงานของบ้านอัจฉริยะ ทดลองกับการวัดระดับออกซิเจนในเลือดและการตรวจวัดอัตราการเต้นของหัวใจ

คู่มือนี้มีข้อมูลสำหรับการเริ่มต้นใช้งาน HackerBox 0054 ซึ่งสามารถซื้อได้ที่นี่จนกว่าของจะหมด หากคุณต้องการรับ HackerBox แบบนี้ในกล่องจดหมายของคุณทุกเดือน โปรดสมัครสมาชิกที่ HackerBoxes.com และเข้าร่วมการปฏิวัติ!

HackerBoxes เป็นบริการกล่องสมัครสมาชิกรายเดือนสำหรับแฮกเกอร์ฮาร์ดแวร์และผู้ที่ชื่นชอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ เข้าร่วมกับเราและใช้ชีวิต HACK LIFE

ขั้นตอนที่ 1: รายการเนื้อหาสำหรับ HackerBox 0054

• สวิตช์อัจฉริยะ WiFi พื้นฐาน Sonoff สองตัว
• โมดูล Wemos D1 Mini ESP8266 สองโมดูล
• สอง Wemos D1 Mini Relay Shields
• สอง Wemos D1 Mini Prototype Shields
• อะแดปเตอร์ไฟ AC ถึง 5V DC สองสาย
• โมดูล USB อนุกรม FTDI
• MAX30100 Pulse Oximeter Heart Rate โมดูล
• MH-SR602 โมดูลเซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว PIR
• โมดูลเซ็นเซอร์น้ำ
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิดิจิตอล DS18B20 สองตัว
• ตัวต้านทาน 4.7K สองตัว
• จัมเปอร์ดูปองท์ชาย-หญิง 10ซม.
• แผ่นไวนิล Webcam Spy Blocker พิเศษ
• แพทช์พิเศษ HackerBox HackLife Iron-On

สิ่งอื่น ๆ ที่จะเป็นประโยชน์:

• สายไฟต่อ AC หนึ่งหรือสองสาย
• หัวแร้ง หัวแร้ง และเครื่องมือบัดกรีพื้นฐาน
• คอมพิวเตอร์สำหรับใช้งานเครื่องมือซอฟต์แวร์

ที่สำคัญที่สุด คุณจะต้องมีความรู้สึกของการผจญภัย จิตวิญญาณของแฮ็กเกอร์ ความอดทน และความอยากรู้อยากเห็น การสร้างและทดลองใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แม้จะให้ผลตอบแทนสูง แต่ก็อาจเป็นเรื่องยาก ท้าทาย และน่าหงุดหงิดในบางครั้ง เป้าหมายคือความก้าวหน้า ไม่ใช่ความสมบูรณ์แบบ เมื่อคุณยืนกรานและสนุกไปกับการผจญภัย งานอดิเรกนี้จะได้รับความพึงพอใจอย่างมาก ทำแต่ละขั้นตอนอย่างช้าๆ ใส่ใจในรายละเอียด และอย่ากลัวที่จะขอความช่วยเหลือ

และเช่นเคย เราขอให้คุณตรวจสอบคำถามที่พบบ่อยของ HackerBoxes คุณจะพบข้อมูลมากมายสำหรับสมาชิกปัจจุบันและที่คาดหวัง อีเมลสนับสนุนที่ไม่ใช่ด้านเทคนิคเกือบทั้งหมดที่เราได้รับนั้นได้รับคำตอบแล้วในคำถามที่พบบ่อย ดังนั้นเราขอขอบคุณเป็นอย่างยิ่งหากคุณได้ดูอย่างรวดเร็ว

ขั้นตอนที่ 2: ระบบอัตโนมัติภายในบ้านด้วย Sonoff Smart Switches

Sonoff Basic Smart Switches เป็นสวิตช์ควบคุมระยะไกลที่รองรับฟังก์ชัน Smart Home โดยการสลับพลังงานสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าเกือบทุกประเภทตามข้อความที่ส่งผ่าน WiFi Sonoff Basic Smart Switches ประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 WiFi, รีเลย์กำลังไฟเพื่อเปิดและปิดโหลด และตัวแปลงไฟ AC เป็น DC ขนาดเล็กเพื่อจ่ายไมโครคอนโทรลเลอร์และรีเลย์จากสายเดียวกันที่กำลังเปลี่ยน

ข้อควรระวัง: อุปกรณ์สวิตช์อัจฉริยะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลักที่บ้านของคุณ แหล่งจ่ายไฟหลักอาจเป็นอันตรายได้ คุณควรเข้าใจความหมายของการเชื่อมต่ออุปกรณ์กับแหล่งจ่ายไฟหลัก ห้ามใช้งานอุปกรณ์ในขณะที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลัก อย่าพยายามปรับ แก้ไข หรือตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ในขณะที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลัก หากคุณขาดประสบการณ์หรือความสะดวกสบายในการทำงานกับแหล่งจ่ายไฟหลักอย่างปลอดภัย โปรดให้ผู้เชียวชาญที่มีความเชี่ยวชาญที่เหมาะสมเข้าร่วมเพื่อช่วยเหลือคุณ ปลอดภัยไว้ก่อน

จุดเริ่มต้นที่ดี คือการใส่ "สายไฟต่อแบบสลับได้" ตามที่แสดงในภาพวาด โปรดทราบว่าสายไฟหลัก AC มีตัวนำ N (เป็นกลาง) ซึ่งมักจะเป็นสีขาว นอกจากนี้ยังมีคอนดักเตอร์ L (LINE, LIVE, HOT) ที่ปกติจะเป็น BLACK อาจมีตัวนำ G (GROUND) ที่มักจะเป็น GREEN หรือ BARE METAL N CONDUCTOR เชื่อมต่อกับใบมีดปลั๊กที่กว้างขึ้นและปลอกหุ้มฉนวนยางหรือแบบมีเครื่องหมาย โปรดคำนึงถึงสิ่งเหล่านี้ขณะเชื่อมต่อกับขั้วต่อสกรู L และ N ของ Sonoff Smart Switch

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ขันปลายตัวเรือนพลาสติกของ Sonoff Smart Switch ลง เพื่อให้ฟันด้านในยึดเกาะฉนวนของตัวนำไฟฟ้าหลัก สิ่งนี้ช่วยบรรเทาความเครียดที่ช่วยป้องกันไม่ให้ลวดที่มีชีวิตถูกดึงหลวมซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายหรือการบาดเจ็บได้ หากสายไฟหรืออุปกรณ์ที่กำลังเปลี่ยนมีตัวนำกราวด์ที่สาม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าต่อกราวด์ทั้งสองด้านของ Sonoff Smart Switch เข้าด้วยกัน (ข้ามสวิตช์)

แอปเริ่มต้นที่สื่อสารกับและควบคุม Sonoff Smart Switches ทันทีที่แกะกล่องคือ eWeLink

ขั้นตอนที่ 3: แฮ็ค Sonoff

มีรูบัดกรีสำหรับส่วนหัวบนบอร์ดภายในสวิตช์อัจฉริยะของ Sonoff ส่วนหัวประกอบด้วยพลังงาน กราวด์ TX และ RX สามารถใช้เพื่อตั้งโปรแกรม ESP8266 ใหม่ได้ ปุ่มบน Sonoff Smart Switch เชื่อมต่อกับ GPIO0 ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อบูต ESP8266 เข้าสู่โหมดการเขียนโปรแกรม

ขอแนะนำให้ใช้ส่วนหัวของเพศหญิงบนบอร์ด Sonoff Smart Switch เนื่องจากมีไฟฟ้าแรงสูงบนบอร์ดขณะใช้งาน เราจึงไม่ต้องการให้หมุดส่วนหัวของตัวผู้ที่งองอเพื่อลัดวงจรสิ่งใดๆ

อย่าลืมถอดแหล่งจ่ายไฟหลักออกก่อนเปิดสวิตช์อัจฉริยะของ Sonoff เมื่อตั้งโปรแกรมสวิตช์แล้ว ให้ผนึกกลับเข้าไปในตัวเรือนให้สนิทก่อนที่จะต่อแหล่งจ่ายไฟหลักไฟฟ้าแรงสูงอีกครั้ง

วิดีโอ: การเชื่อมต่อกับ Sonoff Header

มีเฟิร์มแวร์ต่างๆ มากมายที่สามารถโหลดลงใน Smart Switches ที่ใช้ ESP8266 ได้ เพื่อความเพลิดเพลินในการแฮ็คของคุณ หนึ่งในความนิยมมากที่สุดคือ Tasmota (ดูเกี่ยวกับ Tasmota บนเว็บไซต์ของโครงการ)

วิดีโอ: กำลังโหลด Tasmota ไปที่ Sonoff

วิดีโอ: คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับ Tasmota

ขั้นตอนที่ 4: Home Assistant และ MQTT

ซอฟต์แวร์ Home Automation ช่วยอำนวยความสะดวกในการควบคุมเครื่องใช้ทั่วไปที่พบในบ้าน สำนักงาน หรือบางครั้งในสถานที่เชิงพาณิชย์ เช่น ไฟ อุปกรณ์ HVAC ระบบควบคุมการเข้าออก สปริงเกอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ โดยปกติแล้วจะจัดเตรียมงานตามกำหนดเวลา เช่น การเปิดสปริงเกอร์ในเวลาที่เหมาะสม และการจัดการเหตุการณ์ เช่น การเปิดไฟเมื่อตรวจพบการเคลื่อนไหว

แพลตฟอร์ม Home Automation ทั่วไปสองแพลตฟอร์มคือ Home Assistant และ openHAB พวกเขาเป็นทั้งโอเพ่นซอร์สและมีคุณสมบัติครบถ้วนมาก เราจะดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Home Assistant

วิดีโอ: Home Assistant Beginners Guide

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) เป็นโปรโตคอลเครือข่ายที่มีน้ำหนักเบา เผยแพร่และสมัครรับข้อมูลสำหรับการขนส่งข้อความระหว่างอุปกรณ์

วิดีโอ: การทำความเข้าใจ MQTT ใน Home Assistant

วิดีโอ: การเชื่อมต่ออุปกรณ์ 8266 กับ MQTT และ Adafruit.io

วิดีโอ: ผู้ช่วยในบ้านกับ Alexa และ Google Home

ขั้นตอนที่ 5: DIY Smart Switch ด้วย Wemos D1 Mini

Wemos D1 Mini เป็นโมดูล ESP8266 ยอดนิยมพร้อมการสนับสนุน WiFi และอินเทอร์เฟซ USB ในตัว สามารถตั้งโปรแกรมได้ง่ายผ่าน Arduino IDE และแพลตฟอร์มอื่นๆ ที่รองรับ ESP8266

โมดูล ESP8266 เช่น Wemos D1 Mini สามารถเชื่อมต่อกับรีเลย์เพื่อให้มีฟังก์ชันการทำงานเหมือนกับ Sonoff Smart Switch การกำหนดค่าดังกล่าวยังจัดเตรียมพิน GPIO เพิ่มเติมของเซิร์ฟเวอร์ หมุด IO เหล่านี้สามารถรองรับการเชื่อมต่อของเซ็นเซอร์ (อินพุต) ไฟแสดงสถานะ/แอคทูเอเตอร์ (เอาต์พุต) รีเลย์เพิ่มเติม และอุปกรณ์อื่นๆ

นอกจากนี้ รีเลย์ยังสามารถใช้เพื่อสลับสัญญาณประเภทใดก็ได้ ไม่ใช่แค่เพียงแรงดันไฟหลักที่จ่ายไฟเท่านั้น การสลับสัญญาณอื่นๆ สามารถรองรับการควบคุมระบบปรับอากาศ การชลประทาน/สปริงเกลอร์ ประตูโรงรถ ล็อคทางเข้า/ประตู และไฟส่องสว่างแรงดันต่ำ เช่น ไฟแนวนอนหรือสระว่ายน้ำ มีตัวอย่างมากมายทางออนไลน์ของโครงการเช่นนี้

Wemos D1 Mini ใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ 5V ที่เพียงพอ เช่น ที่ชาร์จโทรศัพท์ "หูดที่ผนัง" ผ่านพอร์ต microUSB หรือจะใช้อะแดปเตอร์แปลงไฟ AC เป็น DC ขนาดเล็ก (เหมือนกับอะแดปเตอร์ที่ติดตั้งใน Sonoff Smart Switch) เพื่อจ่ายไฟ อย่างไรก็ตาม: ต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟหลักกับอะแดปเตอร์แปลงไฟอย่างระมัดระวัง นอกจากนี้ ต้องมีกล่องหุ้มเพื่อป้องกันและแยกอะแดปเตอร์ไฟฟ้าก่อนที่จะเปิดใช้งานไฟหลัก

โครงการ: ควบคุม Wemos D1 Mini Relay ผ่าน WiFi

วิดีโอ: กำลังโหลด Tasmota บน Wemos D1 Mini

ขั้นตอนที่ 6: เซ็นเซอร์ที่เป็นประโยชน์สำหรับระบบอัตโนมัติภายในบ้าน

เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว

MH-SR602 เป็นเซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบพาสซีฟ (เซ็นเซอร์ PIR) PIR วัดแสงอินฟราเรด (IR) ที่แผ่ออกมาจากวัตถุในขอบเขตการมองเห็น มักใช้ในเครื่องตรวจจับความเคลื่อนไหวแบบ PIR เซ็นเซอร์ PIR มักใช้ในสัญญาณเตือนความปลอดภัยและการใช้งานไฟส่องสว่างอัตโนมัติ วัตถุทั้งหมดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะปล่อยพลังงานความร้อนออกมาในรูปของรังสี โดยปกติสายตามนุษย์จะมองไม่เห็นรังสีนี้เนื่องจากแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นอินฟราเรด แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่น PIR สามารถตรวจจับได้

ตัวอย่างนี้สาธิตวิธีการใช้โมดูลเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว PIR ในโครงการ Arduino เนื่องจาก MH-SR602 PIR Motion Sensor ทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้า 3.3V-15V สามารถใช้กับการจ่ายและส่งสัญญาณ 3.3V กับ Wemos D1 Mini (ESP8266) หรือกับ Arduino 5V

เซ็นเซอร์น้ำ

โครงการสาธิตสำหรับ Water Sensor นี้ค่อนข้างพูดเพื่อตัวเอง โมดูลเซ็นเซอร์ทำงานด้วย 3.3V หรือ 5V สามารถตรวจจับเอาต์พุตได้โดยใช้พินอินพุตแบบอะนาล็อกและฟังก์ชัน Arduino analogRead ()

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

DS18B20 เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่สามารถใช้งานได้หลากหลาย เซ็นเซอร์สื่อสารโดยใช้บัส 1 สาย (I2C) และต้องการตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 4.7K เพียงตัวเดียวเพื่อทำงาน โครงการตัวอย่างนี้สาธิตการเชื่อมต่อ DS18B20 กับ Wemos D1 Mini

ขั้นตอนที่ 7: Pulse Oximeter และ Heart-Rate Monitor

การวัดค่าออกซิเจนในเลือดของชีพจรเป็นวิธีที่ไม่เป็นอันตรายสำหรับการตรวจสอบความอิ่มตัวของออกซิเจนของผู้ป่วย แม้ว่าการอ่านค่าความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือด (SpO2) จะไม่เหมือนกับการอ่านค่าความอิ่มตัวของออกซิเจนในหลอดเลือด (SaO2) ที่เป็นที่ต้องการมากกว่าจากการวิเคราะห์ก๊าซในเลือด แต่ทั้งสองมีความสัมพันธ์กันดีพอที่วิธีการวัดค่าออกซิเจนในเลือดของชีพจรที่ปลอดภัย สะดวก ไม่รุกล้ำ และราคาไม่แพง มีค่าสำหรับการวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนในการใช้งานทางคลินิก

MAX30100 (หรือ MAX30102) เป็นโมดูลไบโอเซนเซอร์ตรวจวัดชีพจรและอัตราการเต้นของหัวใจแบบบูรณาการ ประกอบด้วยไฟ LED ภายใน เครื่องตรวจจับแสง องค์ประกอบออปติคัล และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำพร้อมระบบตัดแสงโดยรอบ MAX30100 มอบโซลูชันระบบที่สมบูรณ์เพื่อลดขั้นตอนการออกแบบสำหรับอุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์สวมใส่

โครงการตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นการเชื่อมต่อโมดูล MAX30100 กับ Wemos D1 Mini

ข้อสังเกต: โมดูล MAX30100 เช่นเดียวกับโซลูชัน DIY ใดๆ มีไว้สำหรับการทดลองเพื่อการศึกษาและการสาธิตเท่านั้น หน่วยสาธิตเหล่านี้ไม่ใช่อุปกรณ์ทางการแพทย์โดยเด็ดขาด และไม่ควรใช้เพื่อการวินิจฉัยหรือวัตถุประสงค์ทางคลินิกอื่นใด ปรึกษาแพทย์ที่ได้รับใบอนุญาตของคุณเสมอสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม

ขั้นตอนที่ 8: แฮ็กดาวเคราะห์

เราหวังว่าคุณจะสนุกกับการผจญภัยของ HackerBox ในเดือนนี้ในด้านอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ ติดต่อและแบ่งปันความสำเร็จของคุณในความคิดเห็นด้านล่างหรือบน HackerBox Facebook Group นอกจากนี้ โปรดจำไว้ว่า คุณสามารถส่งอีเมลถึง [email protected] ได้ทุกเมื่อ หากคุณมีคำถามหรือต้องการความช่วยเหลือ

อะไรต่อไป? เข้าร่วมการปฏิวัติ ใช้ชีวิต HackLife รับกล่องอุปกรณ์แฮ็คสุดเจ๋งที่ส่งตรงถึงกล่องจดหมายของคุณทุกเดือน ท่องไปที่ HackerBoxes.com และสมัครสมาชิก HackerBox รายเดือนของคุณ