Cercador de claus IoT amb ESP8266-01: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Ets com si oblidés sempre on guardaves les claus? Mai puc trobar les meves claus a temps! I per aquest costum meu, he arribat tard a la meva universitat, aquella venda d’obsequis de Star Wars d’edició limitada (encara molesta!), Una cita (ja no va tornar a triar la meva trucada).

Llavors, què és exactament aquest clauer IoT

Doncs permeteu-me que us faci una idea abstracta. Imagineu-vos que teniu previst un sopar amb els vostres pares en un restaurant elegant. Vostè estava a punt de sortir a la carretera de sobte que falten les claus, oi! Saps que la clau està en algun lloc de la casa. Aleshores recordeu, hey, he adjuntat un clauer IoT que he fet referint a l’Instruïble de Ashwin, gràcies a Déu! Traieu el telèfon i obriu Chrome i, a continuació, escriviu IP de clauer (per exemple, 192.168.43.193/) o mycarkey.local / (això funciona a causa de mDNS) i premeu Search. Vaja !, apareix un lloc al vostre telèfon (imagineu que el vostre clauer és el servidor, tan estrany!). Feu clic al botó Buz My Key i en alguns moments sentiu un so que surten de les sabates de treball (vaja aquests gats). Doncs heu trobat les claus i heu sortit a la carretera en un tres i no res, voilà!

Una breu idea de com funciona

Doncs bé, l’ESP-01 del clauer es connecta a qualsevol WiFi que heu mencionat al programa (podeu esmentar diversos noms de WiFi juntament amb els seus codis de pas i l’ESP-01 es connectarà a la xarxa WiFi més forta disponible en aquest punt). Si treieu el clauer fora del vostre abast WiFi, ESP-01 probablement es desconnectarà i intentarà connectar-se a la connexió WiFi esmentada disponible (per tant, si heu perdut la clau a casa del vostre amic, la podreu trobar fàcilment amb només activar l’hotspot del telèfon (no es requereixen dades) i ESP-01 es connectarà automàticament al vostre punt d'accés i llavors podreu canviar el clauer i trobar-lo fàcilment).

Abans de començar, recomanaria als usuaris d’ESP per primera vegada que llegissin Una guia per a principiants de l’ESP8266 de Pieter P. Feu clic aquí. Aquesta guia m'ha estat molt útil com a principiant al xip ESP8266.

Quina relació hi ha entre ESP8266 i ESP-01

Quan vaig començar a treballar amb ESP em vaig confondre força. Hi havia molta informació sobre xips ESP a Internet. Abans pensava que ESP8266, ESP-01, ESP-12E, etc. eren diferents i no puc fer servir el programa escrit en ESP-01 a ESP-12E, però no és així. Deixeu-me aclarir els vostres dubtes! ESP8266 és un xip que s'utilitza en tots els mòduls ESP (com ESP-12E i ESP-01). Hi ha molts més mòduls ESP disponibles al mercat i tots utilitzen el xip ESP8266. L'única diferència entre ells és la funcionalitat que proporciona el mòdul ESP. Diguem que l’ESP-01 té bastants menys pins GPIO mentre que l’ESP-12E té molts pins GPIO. És possible que l’ESP-01 no tingui modes de son diferents, com l’ESP-12E, mentre que l’ESP-01 és més barat i de mida petita.

Tingueu en compte que ja que tots utilitzen el mateix xip ESP8266, podem utilitzar el mateix programa ESP8266 en tots els mòduls ESP sense problemes, sempre que no feu servir un programa que només pugui funcionar en un xip específic (per exemple, proveu de activeu el pin GPIO 6 de l’ESP-01 que no té. No hi ha problemes i programes que he donat en aquest tutorial que és compatible amb tots els mòduls ESP. De fet, he fet tota la codificació de l’ESP-12E NodeMCU, ja que era més fàcil de treballar Després d'haver estat convençut del meu treball, vaig provar aquells programes a ESP-01 que funcionaven com un encant sense cap modificació.

Alguns punts clau:

• El meu objectiu és ajudar-vos a entendre com podem incrustar IoT a qualsevol lloc.
• El principal menjar d’aquest instructiu és el coneixement d’incorporar ESP-01 dins d’un clauer que sembla estrany, però bé, l’enginyeria està plena de reptes. Recomano a tothom que pugui tenir diferents dissenys de clauer i provar de fer que la idea de clauer de IoT sigui perfecta.
• El clauer IoT que he fabricat no és molt eficient en bateria (6 hores amb bateria Li-Po de 500 mAH 3,7 v) i és una mica voluminós. Però ho sé, podeu fer-ho perfecte, si no millor, i fer el vostre propi instructible (no oblideu mencionar-me!)

Prou bla bla bla! Comencem

Com flueix la meva instrucció

1. Materials i components necessaris [Pas 1]
2. ESP-01 Introducció [Pas 2]
3. Prepara el brunzidor per a ESP-01 [Pas 3]
4. Preparació per a la programació [Pas 4]
5. Personalització del programa [Pas 5]
6. Permet programar ESP-01 [Pas 6]
7. IP i mDNS per controlar el brunzidor [Pas 7]
8. Selecció d'una bateria adequada [Pas 8]
9. Col·locació de tots els components [Pas 9]
10. Preparació de la coberta exterior per a la col·locació del circuit del clauer i de la bateria [Pas 10]
11. És hora d’envejar els vostres amics! Alguns pensaments finals [Pas 11]

Pas 1: materials i components necessaris

Així que ja esteu a punt, genial!

He esmentat tots els components que s’utilitzen en aquest instructiu a la imatge de més amunt (una imatge val més que mil paraules)

Pas 2: Introducció a l'ESP-01

He utilitzat molts mòduls ESP, però he de dir que ESP-01 és el meu mòdul ESP8266 preferit, ja que és el més petit i econòmic.

Hi ha un total de 8 pins a l’ESP-01. He proporcionat la imatge del diagrama de pins anterior.

Utilitzarem la placa Arduino UNO i Arduino IDE per programar l’ESP-01, ja que molts de vosaltres teniu Arduino a casa.

Hi ha dos modes a l’ESP-01:

• Mode de programació
• Mode d'arrencada normal

Per canviar els modes, només necessitem canviar els pins RST i GPIO 0.

ESP8266 comprovarà en arrencar en quin mode s'hauria d'arrencar. Ho fa comprovant el pin GPIO 0. Si el pin està connectat a terra, 0V ESP arrencarà en mode de programació. Si el pin es manté flotant o connectat a botes ESP de 3,3V normalment.

El pin RST està actiu baix, de manera que 0V al pin RST restablirà el xip (només cal tocar el pin RST a terra durant un segon)

Per al mode d’arrencada normal: GPIO 0 hauria de ser flotant o connectat a 3,3 V després de restablir o arrencar el xip per primera vegada

Per al mode de programació: GPIO 0 s'hauria de connectar a terra després de restablir o arrencar el xip per primera vegada i mantenir-lo a terra fins que acabi la programació. Per sortir d’aquest mode, només cal que traieu el pin GPIO 0 del sòl i manteniu-lo flotant o bé connecteu-lo a 3V i, a continuació, poseu a terra el pin RST durant un segon. L'ESP torna a iniciar el mode normal.

ESP-01 té 1 MB de memòria flash.

Atenció! L'ESP-01 funciona amb 3,3 V, si doneu més de 3,6 V a qualsevol dels pins, fregireu el xip (ja he fregit dos ESP-01). El podem utilitzar entre 3V - 3,6V, ara és útil perquè utilitzarem bateria LiPo de 3,7V. Explicaré com podem utilitzar aquesta bateria amb ESP-01 en els propers passos.

Pas 3: deixeu a punt el brunzidor per a ESP-01

Hi ha dos tipus de buzzer:

• Zumbador actiu
• Zumbador passiu

Els brunzidors actius funcionen directament donant una mica de tensió. De seguida sentireu el so que brilla.

Els brunzidors passius requereixen PWM. Per tant, si apliqueu una tensió constant, el brunzidor no emetrà cap so.

Seleccioneu un brunzidor actiu de 3V.

Els pins ESP-01 només poden donar fins a 12 mA, la qual cosa és bastant inferior tenint en compte la necessitat d’alimentació d’un zumbador de 3 V. Així que utilitzarem un transistor NPN (he utilitzat 2N3904) com a interruptor per controlar el brunzidor.

Seguiu l'esquema de connexions remetent les imatges pujades més amunt. Feu les connexions en una taula de treball. En les properes etapes, podeu provar el vostre circuit i assegurar-vos que tot funciona abans de soldar tots els components d’un PCB.

Pas 4: Preparació per a la programació

Ara configurem l'IDE Arduino per programar ESP-01

Primer afegirem la placa ESP8266 a Arduino IDE. Obriu l'IDE d'Arduino i aneu a Fitxer> Preferències. Veureu l'URL del gestor de taulers addicionals. Enganxeu aquest enllaç:

• Ara aneu a Eines> Tauler> Gestor de taulers
• Cerca esp8266. Hauríeu de veure la comunitat esp8266 per ESP8266. Instal·leu-lo.
• Ara aneu a Eines> Tauler> Taulers ESP8266. Seleccioneu el mòdul ESP8266 genèric.
• Fet! Heu definit l'IDE Arduino

Connexions

Connecteu el vostre ESP-01 a la placa Arduino UNO fent referència al diagrama de connexions de les imatges anteriors.

No utilitzarem el xip Atmega328p (sí, aquest xip tan llarg i gran a la placa Arduino). Només fem servir la placa Arduino UNO per programar ESP-01, per això hem connectat el pin RESET d’Atmega al port de 5 V.

GPIO0 i pin RST s’utilitzen per controlar l’arrencada de l’ESP-01. Més informació al pas 6

El LED VERMELL s’utilitza per comprovar si el programa carregat funciona o no.

D'acord, ara que s'han fet les connexions, descarregueu-me el codi de clauer des de baix. Al següent pas explicaré com fer alguns canvis al meu codi i com penjar el programa.

Alguna informació addicional (Omet si vols)

És possible que us hàgiu adonat que Rx va a Rx i Tx va a Tx. Això no està bé !. Si un dispositiu està transmetent, l’altre dispositiu està rebent (Tx a Rx) i viceversa (Rx a Tx). Llavors, per què aquesta connexió?

Bé, la placa Arduino UNO es va fer així. Deixeu-me clar, el Rx i Tx del cable USB que es connecta a la placa Arduino UNO està connectat a Atmega328p. La connexió es fa així: Rx de l'USB va a Tx d'Atmega i Tx de l'USB va a Rx d'Atmega. Ara, el Port Pin 0 i 1 donats com a Rx i Tx respectivament es connecten directament a Atmega (Rx d’Atmega és el Rx al Port Pin 0 i Tx de l’Atmega és el Tx del Port Pin 1) i com no anem a utilitzeu Atmega per programar i només necessiteu connexions USB directament, podeu veure Tx d’USB és el Rx de la placa Arduino UNO Pin 0 i Rx de l’USB és un Tx de la placa Arduino UNO Pin 1

Uf! Ara ja coneixeu les connexions Rx Tx.

Deu haver notat una resistència entre la connexió Rx - Rx. Bé, això és important per evitar que el xip ESP-01 es fregís a causa del TTL 5V. Hem utilitzat una connexió dividida per voltatge que bàsicament redueix els 5V a Rx a 3,3V perquè l'ESP-01 no es fregís. Si voleu saber com funciona el divisor de tensió, aneu a aquest enllaç:

Pas 5: personalització del programa

Quan obriu el meu programa, és possible que us deixeu intimidar per tot l'argot i els codis. No us preocupeu. Si voleu saber com funciona el programa, consulteu l'enllaç de la Guia per a principiants que he indicat al començament d'aquest instructable.

Tota l'àrea del codi on podeu fer canvis hi ha entre comentaris d'una sola línia com aquest

//-----------------------------------

feu els vostres canvis aquí;

//----------------------------------

Llegiu els comentaris que he proporcionat al programa per entendre millor el codi

…….

Podeu afegir diversos noms de WiFi i els seus respectius codis d'accés al programa. L'ESP-01 es connectarà al que és el més fort en el moment de l'escaneig. Després de la desconnexió, cercarà constantment el WiFi disponible al qual es pugui connectar i després es connectarà automàticament. Us recomanaria que afegiu la vostra connexió WiFi a casa i el vostre punt d'accés mòbil al programa.

Sintaxi per afegir WiFi: wifiMulti.addAP ("Hall_WiFi", "12345678");

La primera cadena és el nom del WiFi i la segona cadena és la contrasenya.

…….

Si voleu canviar el pin on està connectat el brunzidor, podeu esmentar-lo a la variable

const int buz_pin = pin_no;

pin_no hauria de ser un valor vàlid segons el mòdul ESP que utilitzeu.

El valor LED_BUILTIN és el pin GPIO 2 per a ESP-01;

…….

Extra [Omet si vols]

Com que el nostre ESP-01 actuarà com un servidor, hi ha un codi bàsic de lloc web HTML que ja he afegit al programa que heu descarregat abans. No aprofundiré en els detalls, però si voleu explorar el codi font HTML, el podeu descarregar des de sota. [RENOMINEU EL FITXER DE html code.html.txt a html code.html]

Pas 6: Permet programar ESP-01

1)

• Connecteu la placa Arduino UNO a l'ordinador.

• Assegureu-vos que a Eines es seleccionin aquestes opcions

  • Tauler: "Mòdul ESP8266 genèric"
  • Velocitat de càrrega: "115200"
  • Deixeu que les altres opcions continuïn sent predeterminades
• No aneu a Eines> Port
• Seleccioneu el port COM Arduino UNO (el meu PC mostra COM3. El vostre pot variar.

2) Això és tot. Ara abans de fer clic a Puja, hem d’arrencar l’ESP-01 al mode de programació. Per a aquest terra 0V el pin ESP-01. A continuació, poseu a terra el passador RST durant un segon. Ara ESP-01 ha arrencat en mode de programació.

3) Ara feu clic a Puja al vostre IDE Arduino. Es triga un temps a compilar l’esbós. Superviseu les finestres d'estat de l'ordre sota l'IDE Arduino.

4) Un cop feta la compilació, hauríeu de veure Connecting ……._ ……._ ……… És quan el vostre PC intenta connectar-se al vostre ESP-01. Si teniu connexió ……. durant molt de temps o si la connexió falla (em passa molt), simplement restableix l’ESP-01 de nou (toco el RST de l’ESP-01 a terra 0V 2 - 3 vegades per assegurar-me que ha arrencat en mode programació).

De vegades, fins i tot després de fer això, la connexió falla, el que faig és després d’aconseguir la connexió …… _ …… Restableixo l’ESP-01 de nou i normalment funciona. Tingueu en compte que el pin GPIO 0 s'hauria de connectar a terra durant tot el període de programació.

5) Un cop finalitzada la càrrega, obtindreu:

Sortint ……

Restabliment dur mitjançant el pin RTS…

Això indica que el codi s'ha carregat correctament. Ara traieu el pin GPIO 0 de terra i reinicieu de nou l'ESP-01. Ara el vostre ESP arrencarà en mode normal i intentarà connectar-se a la xarxa WiFi que heu mencionat al programa.

Podeu controlar el programa ESP-01 des del monitor sèrie Arduino.

6) Obriu el monitor de sèrie, a l'extrem inferior dret Seleccioneu NL i CR i la velocitat de transmissió com a 115200. Restabliu l'ESP-01 (manteniu el GPIO 0 flotant o connectat a 3,3 V, ja que estem intentant executar el programa carregat) i després veureu tots els missatges retornats per ESP-01. Inicialment, podeu veure alguns valors d’escombraries, cosa normal en tots els xips ESP8266. Quan la connexió tingui èxit, veureu una adreça IP impresa a la pantalla. Anoteu-ne una nota.

He afegit algunes emoticones al serial.print (), que es veu bé al monitor de sèrie, ja que proporciona algunes expressions. Qui diu que no podem ser més creatius!

Pas 7: IP i MDNS per controlar el timbre

Abans d’entrar en detalls sobre com funciona el servidor, proveu d’encendre el timbre. El dispositiu al qual intenteu accedir al servidor ESP-01 hauria d’estar connectat a la mateixa xarxa que l’ESP-01 o hauria d’estar connectat al punt d'accés del dispositiu. Ara obriu el navegador preferit i escriviu l'adreça IP que vau obtenir al pas anterior i cerqueu. Hauria d'obrir una pàgina. Feu clic a Toggle buzz i el LED VERMELL hauria de començar a parpellejar.

Què és l'adreça IP?

La IP és una adreça que cada dispositiu obté després de connectar-se a una xarxa WiFi. L'adreça IP és com un identificador únic que ajuda a trobar un dispositiu concret. No hi ha dos dispositius que puguin tenir la mateixa adreça IP a la mateixa xarxa. Quan l'ESP-01 es connecta al WiFi o al punt d'accés Wi-Fi, se li assigna una adreça IP que imprimeix al monitor sèrie.

Llavors, què és mDNS?

Comprenem el DNS. Significa Sistema de noms de domini. És un servidor especial que retorna l'adreça IP del domini que heu cercat. Posem per exemple que heu cercat instructables.com. El navegador consulta el servidor DNS i el servidor retorna l’adreça IP d’instructables.com. En el moment d’escriure aquest Instructable, vaig obtenir l’adreça IP d’instructables.com com a 151.101.193.105. Ara, si poso 151.101.193.105 a la barra d'adreces del navegador i busco, obtindré el mateix lloc Instructables.com, ordenat. Hi ha un avantatge més del DNS, l’adreça IP dels dispositius continua canviant, diuen que la vostra IP d’encaminadors avui era 92.16.52.18 i, demà, potser 52.46.59.190. La IP canvia cada vegada que el dispositiu es torna a connectar a una xarxa. Com que el DNS actualitza automàticament la IP de tots els dispositius, sempre ens encaminem al servidor de destinació adequat.

Però no podem crear un servidor DNS per al nostre ESP-01 que consulti la seva IP. En aquest cas utilitzarem mDNS. Funciona en dispositius locals. Al monitor sèrie és possible que hagueu notat esp01.local / aquest és el nom que hem assignat al nostre ESP-01 que respondria automàticament a esp01.local / (proveu de buscar esp01.local / al vostre navegador). Així, ara podeu accedir a l’ESP-01 directament igual que cerqueu instructables.com sense conèixer la seva adreça IP. Però hi ha un problema, mDNS encara no funciona a Android significa que no podeu accedir al vostre ESP mitjançant mDNS en dispositius Android, sinó que heu d’escriure l’adreça IP a la barra de cerca. mDNS funciona molt bé a iOS, macOS, ipadOS i per a Windows heu d’instal·lar Bonjour mentre a Linux heu d’instal·lar Avahi.

Per canviar el nom de ESP-01 mDNS, trobeu mdns.begin ("esp01"); al meu programa i substituïu la cadena "esp01" per qualsevol cadena preferida que vulgueu.

Si no voleu utilitzar mDNS, podeu fer una altra cosa. Aneu a la configuració del vostre enrutador després que l'ESP-01 estigui connectat al vostre enrutador i configureu una adreça IP estàtica per a l'ESP-01. La IP estàtica no canvia amb el pas del temps. Podeu cercar a Internet sobre com configurar l’encaminador per configurar la IP estàtica a qualsevol dispositiu. Obtindreu molts llocs útils. Per tant, un cop assigneu la IP estàtica, només cal que en tingueu nota o anoteu un marcador al navegador per tal que la propera vegada pugueu cercar directament des del marcador.

Ara, per als punts d'accés mòbils, la IP no canvia (no ha canviat per a mi com mai!). Podeu obtenir les adreces IP del dispositiu connectat al vostre punt d'accés a la configuració del punt d'accés d'Android. Només heu de fer un marcador de l’IP ESP-01 al navegador i ja està, podeu accedir al lloc en qualsevol moment i animar el vostre clauer.

L’ADREÇA IP ASSIGNADA A ESP-01 PODEU SER DIFERENT EN CONNEXIÓ A HOTSPOT M ANDBIL I WIFI

Nota: Per accedir a l’ESP-01 heu d’estar a la mateixa xarxa que el vostre mòdul ESP. Per tant, no es pot controlar per Internet, sinó només per la xarxa local.

Pas 8: Seleccionar una bateria adequada

Anem a entendre mAh primer

Suposem que teniu una bateria de 3,7 V amb una capacitat de 200 mAh. La bateria està connectada a un circuit que consumeix 100 mA. Llavors, quant de temps podrà la bateria alimentar el circuit?

només cal dividir

200mAh / 100mA = 2h

Sí, 2 hores!

mAh és una qualificació que indica quanta potència pot donar una font durant una hora. Si la bateria té 200 mAh, donarà 200 mA d’alimentació contínua durant 1 hora abans d’extingir-se.

He seleccionat una bateria de 3,7 V de 500 mAh (busqueu més mAh> 1000 mAh (preferit). No he pogut obtenir una bateria de mAh millor a cap botiga).

L'ESP-01 consumeix aproximadament 80 mA de corrent

Aproximadament, el nostre circuit hauria de consumir 100 mA sense brunzir el brunzidor. Per tant, la nostra bateria hauria de poder alimentar el circuit durant més de 5 hores (per a una bateria de 500 mAh) tenint en compte que el timbre està apagat la major part del temps. Una bateria de 1000 mAh hauria de proporcionar més de 10 hores de còpia de seguretat de la bateria. Trieu una bateria segons el vostre requisit.

D’acord, doncs, ara podem connectar la bateria directament al nostre circuit? NO. La tensió de la bateria és de 3,7 V. Qualsevol voltatge superior a 3,6 V matarà el nostre xip ESP8266. Llavors, què fer? Podeu augmentar el voltatge a 5V i baixar-lo fins a 3,3V mitjançant un regulador de commutació, però bé! Aquests circuits ocuparan molt espai. I també ens oblidem que la bateria de 3,7 V donarà 4,2 V a plena càrrega. Això em va molestar molt inicialment!

Llavors vaig recordar que podem utilitzar un díode per baixar el voltatge. Si ho recordeu, el díode de silici cau aproximadament 0,7 V quan es polaritza cap endavant. Podeu connectar el vostre ESP-01 al díode connectat a la bateria de 3,7 V. El díode hauria de caure 0,7 V, de manera que hauria d’obtenir 3 V (3,7 - 0,7). I a plena càrrega hauríem d’obtenir 3,5 (4,2 - 0,7), que és un bon rang per alimentar l’ESP-01. Seleccioneu el díode de la sèrie 1N400x.

Consulteu les connexions de les imatges anteriors.

Bé. Ara que hem finalitzat la bateria, veurem com fer un muntatge de càrrega per al nostre clauer.

Pas 9: col·locació de tots els components

Quasi hem acabat el nostre clauer!

L’únic que queda és fer un clauer i col·locar-hi tots els components.

El diagrama de circuits es dóna més amunt. Assegureu-vos de planejar com s’ajustaran els components.

És possible que hagueu notat un condensador al diagrama del circuit. És necessari per eliminar les fluctuacions de tensió del circuit, ja que l’ESP8266 és sensible als canvis de tensió.

Podeu utilitzar el connector JST per connectar la bateria al circuit, ja que serà més fàcil substituir la bateria en el futur.

Estic fent servir pins femenins de capçalera soldats al PCB per connectar ESP-01. Es fa fàcil treure i inserir ESP-01 al circuit.

Assegureu-vos que el vostre circuit sigui el més petit possible!

Pas 10: Preparació de la coberta exterior per a la col·locació del circuit de clauer i de la bateria

Aquí és on vull que tinguin idees diferents per al clauer.

Estic fent servir retalls de cartró per fer un cub dins del qual es col·loca la bateria i el circuit. És una mica voluminós però bo per portar a la butxaca.

Pluja d’idees i crea idees increïbles per als claueres.

Pas 11: Acabeu

Enhorabona! Ja heu creat el clauer IoT.

Hi ha moltes possibilitats de millora en aquest projecte, ja que podem millorar la durada de la bateria, fent que el clauer sigui encara més petit, etc. Seguiré actualitzant aquest instructiu amb millors funcions que podem afegir al clauer.

Fins llavors seguiu construint, seguiu trencant, seguiu reconstruint!

Subscriu-me per rebre notificacions sobre la meva propera instrucció.

Qualsevol consulta no dubteu a publicar-la a la secció de comentaris. Ens veiem a la següent instrucció.