รางปลั๊กไฟอัจฉริยะที่ใช้ Beaglebone Black และ OpenHAB: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

!!!!! เล่นกับไฟหลัก (110/220V) เป็นอันตราย โปรดใช้ความระมัดระวังให้มาก !!!!

มีการออกแบบรางปลั๊กไฟแบบสมาร์ทที่มีอยู่บางส่วนโดยใช้ "Raspberry Pi" และ Arduinos สองตัวซึ่งแสดงในรูปภาพ "การออกแบบเก่า"

การออกแบบใหม่นี้แตกต่างจากของเก่าในสองวิธี:

1. เนื่องจาก Raspberry Pi สามารถควบคุม nRF24 ได้โดยใช้ SPI ของตัวเอง จึงไม่มีประสิทธิภาพในการใส่ Arduino เข้าไป นอกจากนี้ ฉันชอบบอร์ด Beaglebone Black เนื่องจากมีราคาถูกและทรงพลัง และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง บอร์ดนี้มีอุปกรณ์ต่อพ่วง (เช่น GPIO, SPI) มากกว่า Raspberry Pi
2. ในรูปแบบเก่า วิธีเดียวที่จะควบคุมรางปลั๊กไฟคือผ่านเว็บอินเทอร์เฟซ (เช่น OpenHAB) อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนี้ไม่สะดวกหากปลั๊กพ่วงอยู่ใกล้มือ ดังนั้นในการออกแบบนี้ รางปลั๊กไฟจึงมีสวิตช์แยกสำหรับแต่ละเต้ารับ และผู้คนสามารถเปิด/ปิดแต่ละเต้ารับโดยมีหรือไม่มี OpenHAB (หากใช้ OpenHAB สถานะบน OpenHAB จะได้รับการอัปเดตทุกครั้งที่มีการสลับสวิตช์ทางกายภาพ)

ขั้นตอนที่ 1: สาธิต

ขั้นตอนที่ 2: ภาพรวม

รางปลั๊กไฟอัจฉริยะของฉันประกอบด้วยสองส่วน: เกตเวย์และรางปลั๊กไฟ (แสดงในรูปภาพ "การออกแบบของฉัน")

ด้านเกตเวย์ประกอบด้วย:

1. กระดานดำบีเกิ้ลโบน
2. โมดูล nRF24L01+
3. OpenHAB + MQTT (บัสข้อความ)

ด้านรางปลั๊กไฟประกอบด้วย:

1. คอมโบสวิตช์มาตรฐาน + เต้าเสียบ 3 ชุด (พร้อมกล่อง 3-gang)
2. บอร์ด Arduino pro mini
3. โมดูล nRF24L01+
4. สามโมดูลรีเลย์

รายละเอียดจะกล่าวถึงในขั้นตอนต่อไปนี้

ขั้นตอนที่ 3: เกตเวย์ - ฮาร์ดแวร์

วัสดุ:

กระดานดำบีเกิ้ลโบน

โมดูล nRF24L01+

ตัวเก็บประจุ 10uF (RadioShack, ebay ฯลฯ) เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือในการรับสัญญาณ

ที่นี่ฉันแสดงการเชื่อมต่อระหว่าง Beaglebone Black และโมดูลวิทยุ ฉันยังแสดงวงจรของฉันด้วย แต่เขียงหั่นขนมก็จะทำงานได้ดีเช่นกัน

ในการใช้โมดูล SPI และ nRF24 ใน Bealebone Black จำเป็นต้องมีสองขั้นตอน

1. เปิดใช้งาน SPI บน Beaglebone Black
2. รับ NRF24L01+ วิทยุที่ทำงานบน BAGLEBONE BLACK

ขั้นตอนที่ 4: เกตเวย์ - ซอฟต์แวร์

ในแง่ของซอฟต์แวร์บน Beaglebone Black โครงสร้างโดยรวมแสดงในภาพที่ 1

เนื่องจากมี Debian ทำงานอยู่ จึงง่ายต่อการติดตั้งซอฟต์แวร์โดยใช้คำสั่ง apt-get

OpenHAB เป็น Java ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้ง Java VM โปรดดูรายละเอียดการติดตั้ง OpenHAB (สำหรับ Raspberry Pi แต่ apt-get ใช้ได้กับทั้งสองบอร์ด) ในการเปิดใช้งาน MQTT สำหรับ OpenHAB จะต้องวางไฟล์ "org.openhab.binding.mqtt-x.y.z.jar" ลงในโฟลเดอร์ "addons" ในโฟลเดอร์ซอร์สของ OpenHAB ต้องการไฟล์การกำหนดค่าสามไฟล์ (แนบด้านล่าง) โดยที่ "openhab.cfg", "test.sitemap" และ "test.items" ควรใส่ลงในโฟลเดอร์ "configurations", "configurations/sitemaps" และ "configurations/items" ตามลำดับ จากนั้น เปิด OpenHAB ได้โดยพิมพ์ "./start.sh"

สำหรับบัส MQTT ฉันใช้ Mosquitto ซึ่งเป็นโบรกเกอร์โอเพ่นซอร์ส MQTT เวอร์ชัน Mosquito บน apt-get ค่อนข้างเก่า ดังนั้นฉันจึงดาวน์โหลดซอร์สโค้ดเพื่อคอมไพล์และติดตั้ง

1. รับซอร์สโค้ดจากเว็บไซต์อย่างเป็นทางการด้านบน
2. ในโฟลเดอร์ซอร์สโค้ด ให้สร้างโฟลเดอร์ใหม่ชื่อ "build"
3. ไปที่ "สร้าง" พิมพ์ "cmake.."
4. จากนั้นกลับไปที่โฟลเดอร์ด้านบน พิมพ์ "make" และ "make install"

สุดท้าย โปรแกรมเกตเวย์เป็นสะพานเชื่อมระหว่าง MQTT บัสและโมดูล nRF24 และสถาปัตยกรรมแสดงในภาพที่ 2 มีสองคิว แต่ละคิวสำหรับทิศทางเดียว (เช่น หนึ่งสำหรับควบคุม CMD จาก OpenHAB ไปยังรางปลั๊ก หนึ่งสำหรับ กลับทิศทาง) โดยทั่วไปจะเป็นการนำตรรกะของผู้ผลิต/ผู้บริโภคไปใช้อย่างง่าย ซอร์สโค้ดของเกตเวย์สามารถพบได้ที่นี่ โดยใช้คุณลักษณะ C++11 บางอย่าง (หากต้องการติดตั้ง GCC ที่ใหม่กว่าบน Beaglebone Black โปรดดูบทความนี้) และถือว่า nRF24 lib ได้รับการติดตั้งแล้ว (โปรดดูขั้นตอนก่อนหน้า)

ขั้นตอนที่ 5: รางปลั๊กไฟ - ฮาร์ดแวร์

วัสดุ:

บอร์ด Arduino pro mini

โมดูล nRF24L01+

ตัวเก็บประจุ 10uF (RadioShack, ebay ฯลฯ) เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือในการรับสัญญาณ

ตัวต้านทาน 10K สามตัว (RadioShack, ebay เป็นต้น) สำหรับสวิตช์

สามโมดูลรีเลย์

คอมโบสวิตช์/เต้ารับมาตรฐานสามชุดและกล่องหนึ่งกล่อง ฉันซื้อมาจาก Lowe's

โมดูล 110vac ถึง 5vdc เพื่อจ่ายไฟให้กับ Arduino และรีเลย์

ขั้นตอนลงจาก 5vdc ถึง 3vdc เพื่อจ่ายไฟให้กับ nRF24

การเชื่อมต่อจะแสดงในรูปที่ 1

!!!!! หากคุณต้องการใช้คำสั่งผสมสวิตช์/เต้ารับเดียวกันกับฉัน โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ตัด "การแตก" ออกแล้ว (ดูรูปที่ 2) !!!!! นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งหรือคุณอาจทำลายวงจรทั้งหมดของคุณ !!!!!

รูปที่ 3 แสดงรางปลั๊กไฟที่เสร็จแล้ว อย่างที่คุณเห็น มันค่อนข้างเลอะเทอะในกล่อง (เนื่องจากผมหารางปลั๊กไฟที่ใหญ่พอจากชั้นวางที่มีสวิตช์แต่ละตัวใช้ไม่ได้) แต่ใช้งานได้ ^_^!

ขั้นตอนที่ 6: รางปลั๊กไฟ - ซอฟต์แวร์

ฉันใช้ไลบรารี nRF24 เดียวกันสำหรับ Arduino เช่นเดียวกับ Beaglebone Black (ในที่นี้ โฟลเดอร์ librf24-bbb ใช้สำหรับ Beaglebone Black ในขณะที่ไลบรารี่ในโฟลเดอร์รูทสำหรับ Arduino) แต่คุณยังสามารถใช้ Arduion เวอร์ชันที่แข็งแกร่งและทรงพลังกว่าได้ ที่นี่.

ซอร์สโค้ดของฉันสำหรับด้านรางปลั๊กพ่วงอยู่ที่นี่ โปรดใช้ Arduino IDE (หรือทางเลือกอื่น) และโปรแกรมเมอร์ที่ถูกต้องเพื่อติดตั้งบน Arduino pro mini

ขั้นตอนที่ 7: บทสรุป

สนุก!!!