IOToilet: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

IOToilet és el primer suport de paper higiènic intel·ligent, que fa un seguiment del nostre ús diari de paper higiènic i permet acumular estadístiques que mostren aquestes mètriques. I per què m’hauria de preocupar pel meu ús diari de paper higiènic que podeu demanar? Doncs bé, resulta que la nostra salut abdominal, especialment el cicle de digestió, té molt a veure tant amb la nostra salut física com amb la nostra salut mental. Per exemple, aquí teniu una bona xerrada sobre TED (una de les poques, per cert) que s’explica sobre aquest tema:

Inicialment, em van encarregar la construcció de 10 unitats d’aquest dispositiu per a una agència de marca, el clip del qual podeu veure més amunt (2a ubicació), per a una campanya de màrqueting específica per a una gran empresa. Al principi, vaig rebutjar la idea com una que prové d’una altra ment massa creativa que intentava desesperadament guanyar un compte de client, però gradualment va anar creixent fins que em vaig adonar del valor de la informació recopilada a través d’aquest dispositiu.

La compilació es basava en una peça de maquinari existent que el meu client va obtenir d'Ebay, un dispositiu de gravació de veu encapsulat en un suport de paper higiènic. Tenia el factor de forma adequat i tots els perifèrics necessaris ja incorporats, com ara un altaveu, un sensor de moviment per activar el dispositiu, molls per contenir el propi paper higiènic, el compartiment de la bateria i un interruptor d’encesa i apagada. utilitzant aquest producte ja fet en lloc de modelar i imprimir el meu.

Pas 1: eines i materials

Materials utilitzats:

Porta paper higiènic

Wemos D1 Mini

Xip ATTiny85, embalatge DIP

Transistor 2 x 2n2222

Resistència de 220 Ohm

Resistència de 2 * 1KOhm

Acceleròmetre MPU6050

Opcional, per si no faig servir el meu PCB:

Escut de prototipatge de Wemos

filferro, soldadura, etc.

Eines utilitzades:

Dremel amb un disc de tall

Tauler de desenvolupament ATTiny (per pujar el microprogramari convenientment)

Programador USB Tiny ISP

tornavís triangular, he utilitzat aquest kit:

Pas 2: desarticular la unitat original

Després d’obtenir el fus original del paper higiènic, vaig obrir la caixa amb un tornavís triangular i vaig retirar el PCB original, desconnectant l’altaveu i deixant-hi el màxim fil possible.

Després vaig soldar el LED i el sensor d’inclinació de la PCB original, per incorporar-los posteriorment al nou circuit. Presteu atenció a no sobreescalfar l’interruptor d’inclinació, ja que podria danyar-lo. El meu era gris, però com que no en vaig fer una bona foto en treure'l del dispositiu original, vaig haver d'utilitzar una foto de la xarxa (vegeu més amunt), on era verda. Només un detall menor.

Després d'obrir la caixa i treure l'electrònica, també vaig utilitzar un Dremel per eliminar l'excés de plàstic que s'utilitzava per mantenir el PCB original, aquestes petites prestatgeries de plàstic i un dels quatre tubs de cargol. Podeu posposar-ho a la fase de muntatge si voleu, però en qualsevol cas caldrà una retallada de plàstic.

Pas 3: explicació del circuit

Per tant, aquí teniu una mica de la lògica darrere del circuit:

Per tal que les bateries duressin molt de temps, vaig haver de posar l’acceleròmetre MPU6050 i el processador ESP8266 al Wemos D1 Mini per dormir entre activacions. El primer es va fer fàcilment mitjançant un transistor que encenia i apagava el MPU6050.

Nota: inicialment vaig pensar que podia programar-lo per enviar un senyal d’interrupció que despertés el processador principal. Per desgràcia, no he pogut trobar la manera de fer-ho realitat, configurar els registres adequats del MPU6050 era una tasca complicada que encara no sé si és possible …

La meva segona opció era utilitzar l’interruptor d’inclinació subministrat amb la unitat original per activar l’ESP. Primer el vaig lligar directament al passador RESET de Wemos tal com es descriu a les fotos anteriors, mitjançant un transistor per activar / desactivar el mecanisme. Quan la base del transistor era alta, el GND podia passar a través del commutador d’inclinació i fer que es connectés temporalment al pin RESET, provocant el restabliment de l’MCU (aparentment, és l’única manera de despertar un ESP des d’un somni profund). Llavors vaig connectar D0 a la base del transistor, seguint la premissa que aquesta pota és ALTA sempre que la MCU dormi i, tan bon punt es desperti, D0 torna a BAIX, desactivant el mecanisme de reinici. Al cap i a la fi, no necessitava un restabliment recurrent, només per primera vegada quan el suport del paper higiènic va començar a moure’s.

No obstant això, el que vaig descobrir va ser que el pin D0 triga força temps després de reiniciar l'MCU per tornar a BAIX, uns 200 ms. Això significava que si girava el suport del paper higiènic prou ràpidament mentre dormia l'MCU, es produirien múltiples RESET, en lloc de comptar les rondes, com cal.

Per tant, vaig intentar resoldre aquesta nova situació amb alguns components discrets (condensadors, transistors, etc.), però només vaig aconseguir obtenir una solució parcial al problema.

Vaig acabar afegint un altre MCU, un ATTiny85, que es despertaria del son mitjançant l’interruptor d’inclinació i, després, despertava l’ESP8266 i esperava una estona abans de tornar a dormir. Sé que probablement no és la solució més econòmica per al problema, però tenia un termini …

Podeu veure la solució detallada a l'esquema que he inclòs. Tingueu en compte que les resistències de 10K es van substituir per 1K, ja que les de 10k eren massa altes perquè els transistors s’obrissin completament.

Pas 4: Preparació de l'ATTiny85

Si mai heu programat un ATTiny85, no us temeu! L'ús de l'estimat IDE d'Arduino us permetrà arribar fins al final. Comenceu amb aquestes instruccions sobre com configurar l'IDE Arduino:

github.com/SpenceKonde/ATTinyCore/blob/mas…

A continuació, instal·leu els controladors per a USBTinyISP des d’aquí:

learn.adafruit.com/usbtinyisp/drivers

Ara, carregueu el codi de prova adjunt: WakeOnExternalInterruptTest.ino

i connecteu-vos (vegeu el diagrama Pinout ATTiny85):

1. Premeu el botó entre el pin 3 i el terra

2. Un led i una resistència de 220 Ohm en sèrie, entre el pin 2 i el sòl

Pròxim, Seleccioneu l'USBTinyISP com a programador (a Eines -> Programador) i pengeu l'esbós de la prova al tauler.

El LED hauria de parpellejar cinc vegades i després el xip hauria d’anar a dormir. Si premeu el botó, es despertarà i es repetirà aquesta seqüència.

Ho heu funcionat? genial! Pengeu l'esbós final "Awakener" a ATTiny per utilitzar-lo al circuit final.

Pas 5: construir l’escut de Wemos

Per tant, per construir l’escut teniu 3 opcions que podeu triar:

1. Utilitzeu una protecció estàndard per al Wemos i soldeu-hi els circuits.

2. Feu un PCB basat en els fitxers EAGLE adjunts.

3. Demaneu-me un PCB que us pugui enviar per correu caragolat (en tinc uns quants, el cost és gairebé res).

En qualsevol cas, recomano construir el circuit en una placa abans de comprometre's amb el PCB.

Si utilitzeu les opcions de PCB, assegureu-vos de connectar el cable negre com a les fotos, a la part frontal o posterior del tauler (aquest últim va funcionar millor per a mi). Aquest cable connecta el GND des del Wemos a l’ATTiny85 i, sense ell, no es produirà el despertar.

Només cal que mireu bé les imatges i llegiu les anotacions que he afegit, amb això n'hi hauria prou.

Pas 6: Preparació dels Wemos

Si mai no heu utilitzat Arduino IDE per programar una placa Wemos, començant per instal·lar el gestor de la placa i seleccionant la placa al menú Eines -> Tauler, tal com es descriu aquí:

github.com/esp8266/Arduino

Comenceu carregant l'esbós de parpelleig al tauler, assegurant-vos que el codi es penja correctament.

Pas 7: ajuntar-ho tot

Instal·leu l'escut al Wemos. Podeu soldar-lo, però recomano utilitzar capçaleres femenines soldades al Wemos que permetran la connexió temporal entre el Wemos i el blindatge, en cas de problemes. Tingueu en compte que la capçalera femenina haurà de baixar a la fase final de muntatge perquè la unitat s’adapti a la carcassa de plàstic. A més, per fer les coses una mica més complicades, hi ha moltes probabilitats que quan l’escut estigui connectat al Wemos, la càrrega de codi estigui desactivada. M’he trobat amb aquest fenomen de manera poc consistent i no he tingut temps d’investigar-lo.

Un consell: planifiqueu amb antelació.

Ara, proves!

Un cop instal·lat, comenceu carregant l'esbós de prova BlinkAccelerometer al Wemos i assegureu-vos que encengui i apagui el LED MPU6050. Si no, comproveu el cablejat del transistor que s’encarrega d’alimentar el MPU6050. La seva base hauria d’estar connectada al pin D5 del Wemos, el col·lector hauria d’estar connectat al GND de l’acceleròmetre i l’emissor hauria d’estar connectat al GND comú.

A continuació, pengeu l’esbós de TurnCountTest1 a la placa Wemos i obriu Serial Monitor. Heu de veure les dades que provenen de l’acceleròmetre presentades al monitor. Si no funciona, comproveu el cablejat de les dades i del rellotge: CLK s'hauria de connectar a D1 i DATA hauria d'estar connectat a D2.

Ara, soldeu l’interruptor d’inclinació als forats designats del tauler (vegeu les anotacions), assegurant-vos que sigui perpendicular a l’eix de rotació, de manera que girar el fus es tancarà i obrirà la connexió entre els seus dos cables.

A continuació, connecteu l’entrada de bateria 3V al Wemos VCC i el terminal menys al Wemos GND. Assegureu-vos que l’encesa de l’interruptor engega la unitat. Per últim, connecteu l’altaveu a GND i el pin D4 del Wemos.

Pengeu el codi final a Wemos, un esbós anomenat SmartWipe. Obriu un monitor en sèrie i assegureu-vos que la unitat es posi a dormir al cap de 3 minuts i es desperti movent l’interruptor d’inclinació (els missatges corresponents haurien d’aparèixer al monitor).

Si voleu disminuir el temps en què els Wemos estan desperts (principalment amb finalitats de prova), esmorteix el valor de WIFI_CONFIGURATION_IDLE_TIMEOUT definit a params.h i pengeu l’esbós al tauler. Assegureu-vos que després que el Wemos dormi profundament, si moveu l’interruptor d’inclinació, es despertarà l’ATTiny (assenyalat pel LED), que al seu torn despertarà el Wemos.

Torneu a canviar el valor del paràmetre a 180000L (3 minuts, en mil·lisegons) i assegureu-vos que Wemos activi un punt d'accés anomenat IOToilet_XXXXXXXXX, on es recuperarà XXXXXXX de l'adreça MAC del xip. Connecteu-vos a aquest Wifi mitjançant un telèfon intel·ligent i us hauria de dirigir a un formulari de registre (un mecanisme anomenat Portal captiu). Empleneu les dades, especialment important és l’SSID i la contrasenya del vostre wifi local i envieu el formulari. A continuació, la unitat hauria d’intentar connectar-se a la xarxa mitjançant les credencials subministrades i, si té èxit, reproduïu 3 sons ascendents a l’altaveu. Si hi ha hagut un problema en connectar-se a Wifi, es reproduirà 3 so descendent. Després d'això, els Wemos haurien d'anar a dormir profundament, fins que els despertés el moviment.

Finalment: Prova del sistema de punta a punta.

Feu rodar el porta-paper higiènic al llarg del seu eix de rotació uns quants girs i, a continuació, col·loqueu-lo sobre una superfície estable (per finalitzar la senyalització del rotlle i activar la pujada de dades). Espereu uns 10 segons perquè s’enviï el recompte de rotllos al núvol i, a continuació, aneu a https://smartwipe-iot.appspot.com/ i feu clic a Consulta. Hauríeu de veure els vostres detalls de registre i el vostre recompte d’ús recent al núvol. Assegureu-vos d’escriure el vostre uuid, que és el vostre identificador únic al sistema, extret de l’adreça MAC del vostre Wemos.

Si voleu extreure només les estadístiques en format JSON, utilitzeu un URL similar a aquest:

smartwipe-iot.appspot.com/api?action=query&uuid=1234567890

només heu de substituir uuid pel vostre.

He inclòs totes les fonts de l'aplicació web, que s'allotja al motor de l'aplicació Google perquè els usuaris que vulguin obtenir més privadesa de les dades, puguin desplegar-les al seu propi usuari de Google, afegir autenticació, etc.

Quan tot funcioni, introduïu l'electrònica a la carcassa de plàstic i retalleu el plàstic amb un dremel segons calgui. Tota la peça hauria d’adaptar-se bé a la carcassa.

Problemes? Escriu-me!

UNITS WE POOP!