NodeMCU Home Automation (ESP8266): 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ไงพวก! ฉันหวังว่าคุณจะสนุกกับคำสั่งก่อนหน้านี้ของฉัน "Arduino Heart Beat พร้อม ECG Display & Sound" และคุณพร้อมสำหรับสิ่งใหม่เช่นเคยฉันได้ทำบทช่วยสอนนี้เพื่อแนะนำคุณทีละขั้นตอนในขณะที่สร้างโครงการอิเล็กทรอนิกส์ราคาประหยัดที่น่าทึ่งสุด ๆ ซึ่งเป็น "ระบบบ้านอัตโนมัติ NodeMCU"

ในระหว่างการจัดทำโครงการนี้ เราพยายามทำให้แน่ใจว่าคำแนะนำนี้จะเป็นแนวทางที่ดีที่สุดสำหรับคุณ เพื่อช่วยคุณหากคุณต้องการสร้างบ้านอัจฉริยะของคุณเอง ดังนั้นเราจึงหวังว่าคำแนะนำนี้จะมีเอกสารที่จำเป็น โปรเจ็กต์นี้สะดวกมากที่จะทำเป็นพิเศษหลังจากได้รับ PCB แบบกำหนดเองที่เราสั่งจาก JLCPCB เพื่อปรับปรุงรูปลักษณ์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเรา และยังมีเอกสารและรหัสเพียงพอในคู่มือนี้ที่จะช่วยให้คุณสร้างโปรเจ็กต์ NodeMCU ของคุณได้อย่างง่ายดาย

เราสร้างโปรเจ็กต์นี้ในเวลาเพียง 4 วันเท่านั้น เพียงสองวันเพื่อรับชิ้นส่วนที่จำเป็นทั้งหมดและทำฮาร์ดแวร์และประกอบให้เสร็จ จากนั้นเราได้เตรียมโค้ดเพื่อให้เหมาะกับโปรเจ็กต์ของเรา และเริ่มการทดสอบและปรับแต่ง

สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้จากคำแนะนำนี้:

1. การเลือกฮาร์ดแวร์ที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณขึ้นอยู่กับฟังก์ชันการทำงาน
2. ทำความเข้าใจระบบโฮมออโตเมชั่น
3. เตรียมแผนภาพวงจรเพื่อเชื่อมต่อส่วนประกอบที่เลือกทั้งหมด
4. ประกอบชิ้นส่วนโครงการทั้งหมด (กล่องอุปกรณ์และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์)..
5. เริ่มการทดสอบครั้งแรกและตรวจสอบโครงการ

ขั้นตอนที่ 1: ระบบอัตโนมัติภายในบ้านคืออะไร

ระบบโฮมออโตเมชั่นเป็นเพียงระบบที่อนุญาตให้ผู้ใช้บางคนเข้าถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าบางอย่าง เช่น อุปกรณ์ฟ้าผ่า อุปกรณ์ตรวจสอบอุณหภูมิ ประตู อุปกรณ์ควบคุม ฯลฯ และการเข้าถึงนี้จะถูกตรวจสอบผ่านแอปพลิเคชันพื้นฐานที่เชื่อมต่อกับระบบหลักผ่านโปรโตคอลไร้สายหรือแบบมีสาย เกี่ยวกับ ส่วนระบบอัตโนมัติ ระบบสามารถปรับพารามิเตอร์สภาพแวดล้อมบางอย่างได้โดยอัตโนมัติโดยใช้ตัวกระตุ้นและเซ็นเซอร์บางตัว เช่น ระบบสามารถอ่านข้อมูลอุณหภูมิจากเซ็นเซอร์อุณหภูมิและตัดสินใจเปิดหรือปิดเครื่องปรับอากาศ

ในโครงการของเรา เราจะสร้างระบบหลักซึ่งเป็นแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้บอร์ด NodeMCU dev ซึ่งมีคุณสมบัติ wifi อยู่แล้ว และบอร์ดนี้จะถูกล้อมรอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์บางอย่าง เช่น รีเลย์ ออปโตคอปเตอร์ LED และเซ็นเซอร์ เกี่ยวกับเซ็นเซอร์ที่เรา จะใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวสำหรับการตรวจจับสัญญาณเตือน DHT11 สำหรับการวัดอุณหภูมิและความชื้น และ BH1750 สำหรับการตรวจจับแสง

เกี่ยวกับแอคทูเอเตอร์ เราจะควบคุมหลอดไฟ AC 220V และพัดลม DC บางตัว และแอคทูเอเตอร์เหล่านี้จะถูกควบคุมผ่านแอพ Android ที่เราพัฒนาผ่านแอปพลิเคชั่น Blynk ดังนั้นในแอปพลิเคชันนี้ ฉันจึงใส่เกจบางตัวเพื่ออ่านค่าแอนะล็อกจากเซ็นเซอร์ และฉันก็วางปุ่มและตัวเลื่อนเพื่อควบคุมเอาต์พุตของฉัน

ขั้นตอนที่ 2: CAD และชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์

ฉันใช้ซอฟต์แวร์ Solidworks เพื่อออกแบบบ้านรุ่นนี้ซึ่งมีซ็อกเก็ตสำหรับจุดฟ้าผ่าที่เซ็นเซอร์และพัดลมอยู่แล้ว คุณสามารถรับไฟล์ STL จากลิงก์ดาวน์โหลดด้านล่าง หลังจากเตรียมการออกแบบแล้ว การตัดด้วยเลเซอร์ CNC

ขั้นตอนที่ 3: แผนภาพวงจร

เมื่อย้ายมาที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉันได้สร้างแผนภาพวงจรนี้ซึ่งมีชิ้นส่วนที่จำเป็นทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับโครงการนี้ ฉันกำลังเชื่อมต่อเอาท์พุต realys กับบอร์ด NodeMCU Dev ของฉัน และฉันใช้ DHT11 หรือไม่ BH1750 และเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวที่เชื่อมต่อกับพอร์ต I²C และอินพุต ADC ฉันยังใช้เอาต์พุต PWM เดียวของบอร์ด NodeMCU Dev ของฉัน และฉันเชื่อมต่อกับขั้วสกรูเพื่อควบคุมความสว่างของ LED บางดวง ฉันใช้พลังงานแยก จ่ายไฟให้กับรีเลย์และ NodeMCU ด้วยวิธีนี้ ฉันจะปกป้องบอร์ด Dev ของฉันในขณะที่ควบคุมแรงดันไฟ AC 220V

ขั้นตอนที่ 4: การทำ PCB

เกี่ยวกับ JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) เป็นองค์กรต้นแบบ PCB ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนและเป็นผู้ผลิตเทคโนโลยีชั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้าน PCB ต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิต PCB ชุดเล็ก ด้วยประสบการณ์ในการผลิต PCB มากกว่า 10 ปี JLCPCB มีลูกค้ามากกว่า 200,000 รายทั้งในและต่างประเทศ โดยมีคำสั่งซื้อออนไลน์มากกว่า 8,000 รายการสำหรับการสร้างต้นแบบ PCB และการผลิต PCB ปริมาณน้อยต่อวัน กำลังการผลิตประจำปีคือ 200,000 ตร.ม. สำหรับ PCB 1 ชั้น 2 ชั้นหรือหลายชั้นต่างๆ JLC เป็นผู้ผลิต PCB มืออาชีพที่มีอุปกรณ์ขนาดใหญ่ การจัดการที่เข้มงวด และคุณภาพที่เหนือกว่า

พูดคุยอิเล็กทรอนิกส์

หลังจากออกแบบวงจรแล้ว ผมก็เปลี่ยนวงจรนี้เป็นการออกแบบ PCB แบบกำหนดเองด้วยรูปทรงบ้านเพื่อให้ได้การออกแบบ PCB ที่สวยงามเมื่อเราสั่งวงจรของเรา และทำทั้งหมดที่ฉันต้องการคือย้ายไปที่ JLCPCB ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์ PCB ที่ดีที่สุดตามลำดับ เพื่อให้ได้บริการการผลิต PCB ที่ดีที่สุด หลังจากการคลิกง่ายๆ ฉันได้อัปโหลดไฟล์ GERBER ที่เหมาะสมของการออกแบบของฉัน และฉันได้ตั้งค่าพารามิเตอร์บางอย่าง และคราวนี้ เราจะใช้สีดำสำหรับโครงการนี้โดยมีจุดสีทอง เพียงสี่วันหลังจากวางคำสั่งซื้อและ PCB ของฉันอยู่บนเดสก์ท็อป

ไฟล์ดาวน์โหลดที่เกี่ยวข้อง

ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบน PCB นั้นผลิตมาอย่างดี และฉันมีการออกแบบ PCB แบบเดียวกับที่เราสร้างขึ้นสำหรับกระดานหลักของเราและป้ายกำกับทั้งหมด โลโก้มีไว้เพื่อแนะนำฉันในระหว่างขั้นตอนการบัดกรี คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ Gerber สำหรับวงจรนี้ได้จากลิงค์ดาวน์โหลดด้านล่าง ในกรณีที่คุณต้องการสั่งซื้อการออกแบบวงจรเดียวกัน

ขั้นตอนที่ 5: ส่วนผสม

ก่อนเริ่มบัดกรีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เรามาทบทวนรายการส่วนประกอบสำหรับโครงการของเราก่อน ดังนั้นเราจึงต้องการ:

★☆★ส่วนประกอบที่จำเป็น ★☆★

• PCB ที่เราสั่งมาจาก JLCPCB
• บอร์ด NodeMCU:
• เซ็นเซอร์ BH1750:
• เซ็นเซอร์ DHT11:
• เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว:https://amzn.to/2CHxvRr
• จุดไฟ:
• แฟน DC:
• รีเลย์:
• ออปโตคอเปลอร์:
• ตัวต้านทานและทรานซิสเตอร์บางตัว
• ไฟ LED และซีเนอร์ไดโอดบางตัว
• ขั้วต่อหัวสกรูบางตัว:
• ขั้วต่อ SIL บางตัว

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบฮาร์ดแวร์

ตอนนี้ทุกอย่างพร้อมแล้ว เรามาเริ่มบัดกรีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของเรากับ PCB กัน และในการทำเช่นนั้น เราจำเป็นต้องมีหัวแร้งและลวดบัดกรีหลัก และสถานีปรับปรุง SMD สำหรับส่วนประกอบ SMD

ปลอดภัยไว้ก่อน

หัวแร้ง ห้ามสัมผัสส่วนของหัวแร้ง….400 °C! จับสายไฟเพื่อให้ความร้อนด้วยแหนบหรือที่หนีบ วางหัวแร้งกลับไปที่ขาตั้งเสมอเมื่อไม่ใช้งาน อย่าวางมันลงบนโต๊ะทำงาน ปิดเครื่องและถอดปลั๊กเมื่อไม่ใช้งาน อย่างที่คุณเห็น การใช้ PCB นี้ง่ายมากเนื่องจากมีการผลิตคุณภาพสูง และอย่าลืมฉลากที่จะแนะนำคุณในขณะที่ทำการบัดกรีส่วนประกอบแต่ละชิ้น เพราะคุณจะพบฉลากของแต่ละส่วนประกอบที่อยู่บนชั้นไหม บอร์ดและด้วยวิธีนี้ คุณจะมั่นใจได้ 100% ว่าคุณจะไม่ทำผิดพลาดในการบัดกรี ฉันได้บัดกรีส่วนประกอบแต่ละชิ้นเข้ากับตำแหน่งแล้ว และคุณสามารถใช้ PCB ทั้งสองด้านเพื่อประสานส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ

ขั้นตอนที่ 7: ส่วนซอฟต์แวร์ & การทดสอบ

ตอนนี้เรามี PCB พร้อมแล้วและส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการบัดกรีอย่างดี และหลังจากเสร็จสิ้นการประกอบเราต้องย้ายไปที่ส่วนซอฟต์แวร์ ฉันได้สร้างรหัส NodeMCU นี้สำหรับพวกคุณโดยใช้ Arduino IDE และถ้าคุณยังไม่ทราบวิธีใช้งาน บอร์ด NodeMCU ที่มี Arduino IDE เพียงตรวจสอบวิดีโอแนะนำที่เราให้ไว้ เกี่ยวกับโค้ดที่เราจะทดสอบแผงวงจรที่เราสร้างขึ้นด้วยโค้ดทดสอบโค้ดทดสอบที่ให้คุณควบคุมไฟ LED ของบอร์ดได้ เมื่อคุณเรียกใช้แอปพลิเคชัน Blynk คุณจะพบบอร์ด NodeMCU ที่เลือกออนไลน์อยู่แล้ว (หากคุณใช้โทเค็นที่ Blynk ให้ไว้ในรหัสของคุณ) ตอนนี้ทั้งหมดที่เราต้องการคือโค้ดสุดท้ายที่คุณมีได้ฟรีจากลิงก์ดาวน์โหลดด้านล่าง โค้ดนี้ได้รับการแสดงความคิดเห็นเป็นอย่างดี ดังนั้นคุณจึงสามารถเข้าใจและปรับเปลี่ยนโค้ดได้ตามความต้องการของคุณเอง