ปิดเครื่องหรือรีสตาร์ทคอมพิวเตอร์จากระยะไกลด้วยอุปกรณ์ ESP8266: 10 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

เพื่อความชัดเจนในที่นี้ เรากำลังปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ของคุณ ไม่ใช่คอมพิวเตอร์ของคนอื่น

เรื่องราวดำเนินไปดังนี้:

เพื่อนของฉันใน Facebook ส่งข้อความมาหาฉันและบอกว่าเขามีคอมพิวเตอร์หลายสิบเครื่องที่ใช้คณิตศาสตร์ แต่ทุกเช้าตอนตี 3 คอมพิวเตอร์จะถูกล็อค เนื่องจากคอมพิวเตอร์อยู่ห่างออกไป 30 นาที จึงเป็นเรื่องที่น่ารำคาญมากที่จะขับรถสองเมืองข้ามไป (เราอาศัยอยู่ในเซาท์ดาโคตา) เพื่อหมุนเวียนคอมพิวเตอร์ เขาถามว่า ฉันจะสร้างอุปกรณ์ IoT ให้เขาเพื่อรีสตาร์ทคอมพิวเตอร์ที่มีปัญหาจากเตียงอันแสนสบายของเขาได้ไหม

ไม่พลาดที่จะท้าทาย ฉันตกลงที่จะรวบรวมบางสิ่งบางอย่างสำหรับเขา นี่คือโครงการนั้น

ด้วยการลงทะเบียนกะบิตสองอันคือ ESP8266 ESP01 ไฟ LED จำนวนหนึ่งและออปโตโซเลเตอร์แบบโฮมเมดบางโครงการมีราคาประมาณ 5 ดอลลาร์หากคุณซื้อชิ้นส่วนจากประเทศจีนบนอีเบย์ อาจจะ 20 ดอลลาร์จากอเมซอน

นี่เป็นงานสร้างที่ค่อนข้างซับซ้อนพร้อมการบัดกรีที่ดีมากมาย ไม่นับการขันสกรูและการบัดกรีใหม่ ฉันใช้เวลาส่วนที่ดีกว่าในการสร้าง 20 ชั่วโมง แต่กลับกลายเป็นว่าน่าทึ่งและทำงานได้อย่างสมบูรณ์

เอาล่ะ.

ขั้นตอนที่ 1: บอร์ดต้นแบบ

เริ่มต้นโครงการทั้งหมดด้วยเขียงหั่นขนมต้นแบบเสมอ เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการตรวจสอบว่าคุณมีส่วนประกอบทั้งหมดและทำงานตามที่คาดไว้หรือไม่ โปรเจ็กต์นี้ค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นฉันขอแนะนำให้สร้างมันบนเขียงหั่นขนมก่อนที่จะดำเนินการต่อ

ชิ้นส่วนที่คุณต้องการคือ:

• หนึ่ง ESP8266 ESP01 (แม้ว่าอุปกรณ์ ESP8266 ใด ๆ จะใช้งานได้)
• รีจิสเตอร์กะ 8 บิตสองตัว ฉันใช้ 74HC595N
• ไฟ LED 16 ดวง ฉันใช้ไฟ LED สีขาวหมวกฟางที่ทำงานที่ 3.3V หากคุณใช้ตัวอื่น คุณอาจต้องใช้ตัวต้านทาน
• ตัวต้านทาน 3k3-ohmpulldown สามตัว
• สายจัมเปอร์และเขียงหั่นขนม

คุณจะต้องสร้าง optoisolator อย่างน้อยหนึ่งตัว ฉันใช้ท่อหดสีดำ ไฟ LED สีขาวสว่าง ตัวต้านทาน 220 โอห์ม และโฟโตรีซีสเตอร์ ประสานตัวต้านทาน 220 โอห์มกับแคโทดของ LED จากนั้นปิดผนึก LED และโฟโตรีซีสเตอร์ภายในท่อหดที่หันเข้าหากัน แต่เราจะพูดถึงสิ่งเหล่านั้นในขั้นตอนต่อไป

ทำตามแผนภาพการเดินสายไฟที่ให้ไว้ในขั้นตอนต่อไป การเดินสายไฟค่อนข้างตรงไปตรงมา

เนื่องจาก ESP8266 ทำงานที่ 3.3V ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้จ่ายไฟอย่างเหมาะสม

ขั้นตอนที่ 2: สคีมาโดยใช้ Will-CAD

แผนผังค่อนข้างตรงไปตรงมา เรากำลังติดตามการต่อสายมาตรฐานของการลงทะเบียนกะ 8 บิต เนื่องจากฉันใช้รีจิสเตอร์กะ 8 บิตสองตัว พวกเขาจึงต้องเชื่อมโยงเข้าด้วยกันบนหมุด 'นาฬิกา' และ 'สลัก'

เนื่องจาก ESP01 มีเพียงสองพิน GPIO เราจึงต้องใช้ TX & RX เป็นเอาต์พุตอีกครั้ง ซึ่งทำงานได้ดีสำหรับจุดประสงค์ของเรา คุณสามารถใช้ ESP-12 หรือรุ่นอื่นที่มีพิน GPIO มากกว่าสองพิน หากคุณต้องการการควบคุมเพิ่มเติม แต่นั่นจะเพิ่มอีก $2 ให้กับต้นทุนของโปรเจ็กต์ ซึ่งมันก็แค่เรื่องบ้าๆ บอๆ

เราจำเป็นต้องรักษาการลงทะเบียนกะ 8 บิตของเราไว้และหมุด ESP01 ถูกดึงขึ้นสูงในการบู๊ต ดังนั้นจึงไม่ทำสิ่งแปลก ๆ หรือเข้าสู่โหมดโปรแกรม ฉันใช้ตัวต้านทาน 3k3 สามตัว ค่าที่มากหรือน้อยก็ใช้ได้เช่นกัน ค่านี้มาจากคำแนะนำที่พูดถึงการใช้ประโยชน์จากพินทางเลือกใน ESP01

ESP01 (ESP8266)

• TX clock pin 3k3 pullup
• RX สลักสลัก 3k3 pullup
• 00 ข้อมูลอนุกรม 3k3 pullup
• 02 ลอยตัว

8 บิต Shift Register (74HC595H)

• VCC 3.3V
• OE 3.3V (นี่คือพินเปิดใช้งาน)
• GND GND
• CLR GND (สิ่งนี้ทำให้พินชัดเจนจากการหักล้าง)
• และไฟ LED เหล่านั้นก็ลงสู่พื้น

ขั้นตอนที่ 3: รหัส ESP8266

รหัส ESP8266 ค่อนข้างตรงไปตรงมา น่าเสียดายที่ตัวแก้ไขใน Instructables นั้นค่อนข้างไร้ประโยชน์ ดังนั้น คุณจะต้องรับรหัสโดยตรงจาก Github

โครงการ "racks-reboot":

github.com/bluemonkeydev/arduino-projects/…

คลาส "SensorBase" มีให้ที่นี่ จำเป็นหากคุณต้องการ "ใช้" รหัสของฉัน:

github.com/bluemonkeydev/arduino-projects/…

มีบางสิ่งที่ควรทราบ รหัสมีเอกสารค่อนข้างดี

1. ฉันเป็นนักพัฒนาที่ขี้เกียจมาก ดังนั้นฉันจึงใส่รหัส ESP8266 ที่ใช้ซ้ำได้ทั้งหมดลงในคลาสที่เรียกว่า "SensorBase" คุณสามารถพบสิ่งนี้ได้ใน Github ลิงค์ด้านบน
2. คุณต้องพิมพ์เซิร์ฟเวอร์ ชื่อผู้ใช้ รหัสผ่าน และพอร์ตของโบรกเกอร์ MQTT สิ่งเหล่านี้สามารถพบได้เล็กน้อยเมื่อเราสร้างบริการ CloudMQTT
3. คุณไม่จำเป็นต้องทำตามรูปแบบไวยากรณ์หัวข้อของฉัน อย่างไรก็ตาม ฉันอยากจะแนะนำให้ทำตาม
4. ไม่มีอะไรฉลาดเกี่ยวกับรหัสนี้ มันเป็นเรื่องจริงมาก

ขั้นตอนที่ 4: เค้าโครง Perfboard

โปรเจ็กต์นี้จะถูกติดตั้งที่ศูนย์ข้อมูลขนาดเล็ก ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจใช้บอร์ดที่สมบูรณ์แบบสำหรับการออกแบบขั้นสุดท้าย Perfboard ใช้งานได้ดีกับโครงการในลักษณะนี้ และง่ายต่อการจัดวางโดยใช้กระดาษกราฟแบบกำหนดเอง ที่นี่คุณจะเห็นเค้าโครงของฉัน แน่นอน คุณอาจจะเลือกทำอย่างอื่นก็ได้

โปรเจ็กต์ของฉันต้องการ 8-bit shift register สองตัว ดังนั้นฉันจึงเริ่มต้นด้วยการวางตำแหน่งไว้ตรงกลาง ฉันรู้ว่าตัวเชื่อมต่อของฉันกับออปโตโซเลเตอร์จะเป็นส่วนหัวสำหรับผู้หญิงแบบธรรมดาในตอนนี้ แม้ว่านั่นจะไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาในอุดมคติก็ตาม

ฉันรักไฟ LED และจำเป็นต้องมี LED สำหรับวงจรออปโตโซเลเตอร์แต่ละตัว ฉันรู้ว่าขั้นตอนการทดสอบจะง่ายขึ้นอย่างไม่มีขีดจำกัดถ้าฉันสามารถได้รับการตอบรับทันทีบนกระดานโดยตรง แต่ฉันก็รู้ด้วยว่าไฟ LED เหล่านั้นจะทำให้เกิดความเจ็บปวดอย่างมากในการประสาน และพวกเขาก็ ฉันไม่มี LED ที่เล็กกว่า 5 มม. เลย ดังนั้นฉันจึงต้องส่ายหน้า การออกแบบขั้นสุดท้ายของฉันสร้างรูปแบบซิกแซกของแคโทดเพราะฉันไม่ต้องการรันแอโนดเหนือสายกราวด์ นี่เป็นการออกแบบที่ดี สายไฟ LED เชื่อมต่อกันเหนือการลงทะเบียนกะแบบ 8 บิต และวิ่งบนกระดานด้วยสายไฟที่มีฉนวนหุ้มเพื่อความเรียบง่าย

สำหรับพลังงาน ฉันต้องการเรียกใช้จากสาย USB แบบเก่าเพื่อจ่ายไฟโดยตรงจากคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง วิธีนี้จะทำงานได้ดีเนื่องจากพอร์ต USB มักจะได้รับพลังงานแม้ว่าคอมพิวเตอร์จะปิดอยู่ ฉันใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น LM317 เพื่อลดพลังงานเป็น 3.3V ตัวควบคุม 3.3V ก็ใช้งานได้เช่นกัน แต่ฉันไม่มี

เพื่อหลีกเลี่ยงการเดินสายไฟมากเกินไป ฉันจึงใช้สายไฟสองสามเส้นที่ด้านบนของบอร์ดประสิทธิภาพ ซึ่งฉันพยายามหลีกเลี่ยง โปรดทราบว่ารูทะลุเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ดังนั้นควรใช้สายไฟที่มีฉนวนป้องกันเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจร การเชื่อมต่อที่เกิดขึ้นที่ด้านบนของกระดานจะแสดงเป็นเส้นประบนไดอะแกรมของฉัน

ขั้นตอนที่ 5: กระดานบัดกรี

บอร์ดบัดกรีสุดท้ายของฉันเปิดออกได้ดีจริงๆ ตามที่คาดไว้ ไฟ LED ที่ด้านบนต้องทำงานหนักมากในการบัดกรีให้ถูกต้องโดยไม่ต้องใช้กางเกงขาสั้น หลังจากที่คุณบัดกรี LED และส่วนหัวแล้ว ใช้มัลติมิเตอร์เพื่อตรวจสอบว่าคุณมีกางเกงขาสั้นหรือไม่ เป็นการดีที่สุดที่จะหาตอนนี้

นอกจากไฟ LED แล้ว อย่างอื่นก็ไปได้สวย ฉันต้องทำซ้ำการเชื่อมต่อบางอย่าง แต่สำหรับผู้ป่วยบางราย การดีบักบางส่วน และการบัดกรีใหม่เล็กน้อย ทุกอย่างจะทำงานได้ดี

จากภาพนี้ คุณจะเห็นว่าฉันได้ต่อออปโตโซเลเตอร์ด้วย ซึ่งฉันใช้สายเคเบิล CAT-5 แบบ 8 สาย เหตุผลก็คือราคาถูกสุด ประกบง่าย และมีการทำเครื่องหมายไว้อย่างดีเกี่ยวกับออปโตโซเลเตอร์เหล่านั้นในขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 6: การสร้างออปโตไอโซเลเตอร์

แน่นอน คุณไม่จำเป็นต้องสร้าง optoisolators ของคุณเอง รุ่นเชิงพาณิชย์หลายรุ่นมีราคาต่อหนึ่งเพนนีและจะทำงานได้ดีกว่าเนื่องจากสามารถขับเคลื่อนสายไฟของคอมพิวเตอร์ได้โดยตรงโดยไม่มีการต่อต้านใดๆ แต่ฉันไม่มีออปโตไอโซเลเตอร์ ดังนั้นฉันต้องสร้างของฉันโดยใช้ LED, ตัวต้านทาน และโฟโตรีซีสเตอร์

หลังจากยืนยันว่าภายในปลอกหุ้มท่อหดสีดำ ความต้านทาน " ปิด " ที่น้อยกว่ามิเตอร์ของฉันสามารถอ่านได้ และความต้านทาน " เปิด " อยู่ที่สองสามพันโอห์ม ฉันได้ทำการทดสอบครั้งสุดท้ายกับเมนบอร์ดรุ่นเก่า มันทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบสำหรับฉัน ฉันสงสัยว่าคอมพิวเตอร์บางเครื่องอาจมีความไวไม่มากก็น้อย แต่บนเมนบอร์ดที่ฉันทดสอบ การกำหนดค่านี้ใช้ได้ดี

คุณจะต้องใช้ LED สีขาวที่สว่างมากเพื่อให้ได้แสงสูงสุดในโฟโตรีซีสเตอร์ ฉันไม่ได้ลองตัวเลือกมากมาย แต่ไฟ LED สีขาวสว่างและตัวต้านทาน 220 โอห์มทำงานได้ดีอย่างแน่นอน

ขั้นตอนที่ 7: การตั้งค่า CloudMQTT

บริการ MQTT ใดๆ หรือบริการ IoT ที่คล้ายกัน เช่น Blynk จะใช้งานได้ แต่ฉันเลือกใช้ CloudMQTT สำหรับโครงการนี้ ฉันเคยใช้ CloudeMQTT กับหลายโครงการมาก่อน และเนื่องจากโครงการนี้จะถูกส่งต่อให้เพื่อน จึงควรสร้างบัญชีใหม่ที่สามารถโอนได้ด้วย

สร้างบัญชี CloudMQTT แล้วสร้าง "อินสแตนซ์" ใหม่ เลือกขนาด "แมวน่ารัก" เนื่องจากเราใช้เฉพาะสำหรับการควบคุม ไม่มีการบันทึก CloudMQTT จะให้ชื่อเซิร์ฟเวอร์ ชื่อผู้ใช้ รหัสผ่าน และหมายเลขพอร์ตแก่คุณ (โปรดทราบว่าหมายเลขพอร์ตไม่ใช่พอร์ต MQTT มาตรฐาน) โอนค่าทั้งหมดเหล่านี้ไปยังรหัส ESP8266 ของคุณในตำแหน่งที่เกี่ยวข้อง ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากรณีถูกต้อง (อย่างจริงจังคัดลอก/วางค่า)

คุณสามารถใช้แผง "Websocket UI" บน CloudMQTT เพื่อดูการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ การกดปุ่ม และในสถานการณ์แปลก ๆ ที่คุณได้รับข้อความแสดงข้อผิดพลาด

คุณจะต้องใช้การตั้งค่าเหล่านี้เมื่อกำหนดค่าไคลเอ็นต์ Android MQTT ด้วย ดังนั้นโปรดจดค่าไว้หากต้องการ หวังว่ารหัสผ่านของคุณจะไม่ซับซ้อนเกินกว่าจะพิมพ์บนโทรศัพท์ของคุณ คุณไม่สามารถตั้งค่านั้นใน CloudMQTT

ขั้นตอนที่ 8: ไคลเอ็นต์ MQTT Android

ไคลเอนต์ MQTT ของ Android (หรือ iPhone) จะใช้งานได้ แต่ฉันชอบ MQTT Dash MQTT Dash ใช้งานง่าย ตอบสนองได้ดี และมีตัวเลือกทั้งหมดที่คุณต้องการ

เมื่อติดตั้งแล้ว ให้ตั้งค่าเซิร์ฟเวอร์ MQTT เติมข้อมูลเซิร์ฟเวอร์ พอร์ต ชื่อผู้ใช้ และรหัสผ่านด้วยค่าอินสแตนซ์ของคุณ ไม่ใช่ข้อมูลการเข้าสู่ระบบ CloudMQTT คุณสามารถใช้ชื่อลูกค้าใดก็ได้ที่คุณต้องการ

หากคุณพิมพ์ทุกอย่างถูกต้อง เซิร์ฟเวอร์จะเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ MQTT ของคุณโดยอัตโนมัติและแสดงหน้าจอว่างเนื่องจากคุณยังไม่ได้ตั้งค่าปุ่ม ข้อความ หรือข้อความใดๆ ในหน้าจอว่าง คุณจะเห็น "+" ที่มุมบนขวา ให้คลิกที่เครื่องหมายนั้น แล้วเลือก " เลือก/ปุ่ม " เราจะเพิ่ม " เลือก/ปุ่ม " หนึ่งรายการต่อคอมพิวเตอร์ ดังนั้น 8 หรือ 16 หรือน้อยกว่า

หากคุณได้รับข้อผิดพลาดในการเชื่อมต่อ แสดงว่าคุณมีค่าที่ไม่ถูกต้อง กลับไปและตรวจสอบอีกครั้ง

คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะใช้หัวข้อที่สอดคล้องกับค่าที่ระบุในรหัสของคุณ หากคุณปฏิบัติตามข้อตกลงของฉัน สิ่งเหล่านี้จะเป็น "คลัสเตอร์/แร็ค-01/คอมพิวเตอร์/01" ทางที่ดีควรเปลี่ยนค่า " on " และ " off " เพื่อให้ตรงกับโค้ดของเรา แทนที่จะใช้ " 0 " และ " 1 " ให้ใช้ค่า " on " และ " off " ตามลำดับ ฉันขอแนะนำให้ใช้ QoS(1) เนื่องจากเราจะรอการยืนยันจากเซิร์ฟเวอร์

หลังจากเพิ่มแล้ว คุณสามารถกดค้างไว้และใช้ตัวเลือก " clone " เพื่อสร้างพวง จากนั้นเปลี่ยนชื่อและหัวข้อ

ง่ายพอ

ขั้นตอนที่ 9: รับ ESP8266 ของคุณบน Wifi

การใช้โมดูล ESP8266 Wifi Manager ทำให้ง่ายต่อการนำอุปกรณ์ของเราไปใช้ Wifi หากคุณใช้คลาส SensorBase ของฉัน คลาสนี้มีอยู่แล้วภายใน หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ทำตามคำแนะนำในหน้า Wifi Manager

Wifi Manager จะพยายามเชื่อมต่อกับ SSID ของคุณตอนบูต ซึ่งไม่สามารถทำได้เนื่องจากคุณไม่เคยบอก SSID ของคุณ ดังนั้นมันจะเข้าสู่โหมดจุดเข้าใช้งาน (หรือโหมด AP) โดยอัตโนมัติ และแสดงหน้าเว็บง่ายๆ ที่ขอ SSID ของคุณ & รหัสผ่าน. ใช้โทรศัพท์หรือแล็ปท็อปของคุณเชื่อมต่อเครือข่ายไร้สายใหม่ที่มีชื่อ SSID "ESP_xxxxxx " โดยที่ "xxxxxx" เป็นลำดับแบบสุ่ม (ไม่ใช่แบบสุ่มจริงๆ) (ดูคำแนะนำแบบเต็มได้ในหน้า Wifi Manager)

เมื่อเชื่อมต่อแล้ว ให้เปิดเว็บเบราว์เซอร์ของคุณและชี้ไปที่ 192.168.4.1 พิมพ์ SSID และรหัสผ่าน แล้วคลิกบันทึก

ตอนนี้คุณอยู่บนอินเทอร์เน็ต และอุปกรณ์ IoT ของคุณมีส่วน "I" ที่ใช้งานได้!

ขั้นตอนที่ 10: การเชื่อมต่อและการทดสอบขั้นสุดท้าย

ทุกอย่างเสร็จเรียบร้อย.

หากต้องการเชื่อมต่อทุกอย่าง ให้ค้นหาสายปุ่มเปิดปิดของคอมพิวเตอร์ที่ตรงกับเมนบอร์ด คุณควรเห็นส่วนหัวสองแถวที่มีสายไฟและขั้วต่อเป็นพวง โดยปกติแล้วจะมีป้ายกำกับค่อนข้างดี ถอดปลั๊กสวิตช์และเสียบปลั๊กออปโตโซเลเตอร์ ฉันเสียบปลั๊ก "ดูปองท์" บางอันแล้วเสียบเหมือนสายไฟ ขั้วที่ปลายด้านนี้ไม่สำคัญ แต่ให้แน่ใจว่าคุณมีขั้วของปลายอีกข้างหนึ่งถูกต้อง -- ขั้วหนึ่งจะไปที่บอร์ดที่คุณกำหนดเอง

และทำงานได้อย่างสมบูรณ์ เมื่อใช้ไคลเอ็นต์ MQTT Dash (หรือเครื่องมือที่คล้ายกัน) คุณสามารถจ่ายไฟให้กับคอมพิวเตอร์ของคุณจากระยะไกลได้

กดปุ่มตรวจสอบที่เกี่ยวข้องในแอปของคุณ และเมื่อแอปได้รับการตอบกลับจากเซิร์ฟเวอร์ MQTT พร้อมข้อความ "ปิด" ปุ่มจะเปลี่ยนกลับเป็นปุ่มที่ไม่ได้เลือก

ดำเนินการมาสองสามสัปดาห์แล้วโดยไม่มีปัญหาใดๆ เราสังเกตเห็นว่าจำเป็นต้องขยายระยะเวลาในการดึงปุ่มต่ำบนคอมพิวเตอร์ เราจบลงด้วย 1 วินาทีเต็ม ค่านี้สามารถเปิดเผยเป็นค่าที่ตั้งค่าได้ผ่านเซิร์ฟเวอร์ MQTT หรือคุณสามารถเดินสายค่านั้นได้ ขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณ

ขอให้โชคดีและแจ้งให้เราทราบว่าคุณเป็นอย่างไร