IoT Keychain Finder usando ESP8266-01: 11 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Você gosta de mim sempre esquecendo onde guarda suas chaves? Nunca consigo encontrar minhas chaves a tempo! E por causa desse meu hábito, cheguei atrasado para a minha faculdade, aquela venda de guloseimas do Guerra nas Estrelas de edição limitada (ainda preocupada!), Um encontro (ela nunca atendeu minha ligação novamente!)

Então, o que exatamente é este IoT Keychain

Bem, deixe-me dar uma ideia abstrata, imagine que você planejou um jantar com seus pais em um restaurante chique. Você estava prestes a cair na estrada de repente, as chaves estão faltando, ai! Você sabe que a chave está em algum lugar da casa. Então você se lembra, ei, eu anexei um chaveiro IoT que fiz referindo-se ao Instructable de Ashwin, graças a Deus! Você pega o telefone e abre o Chrome, em seguida, digita o IP das chaves (por exemplo, 192.168.43.193/) ou mycarkey.local / (funciona por causa do mDNS) e clica em pesquisar. Uau !, aparece um site no seu telefone (imagine que seu chaveiro é o servidor, que estranho!). Você clica no botão Buz My Key e em instantes você ouve um bipe vindo de seus sapatos de trabalho (caramba, esses gatos). Bem, você encontrou as chaves e caiu na estrada em nenhum momento, voila!

Uma breve ideia de como funciona

Bem, o ESP-01 no Keychain se conecta a qualquer WiFi que você mencionou no programa (você pode mencionar vários nomes de WiFi junto com seus códigos de acesso e o ESP-01 se conectará à rede WiFi mais forte disponível nesse ponto). Se você levar o chaveiro para fora do alcance do seu WiFi, o ESP-01 provavelmente se desconectará e tentará se conectar ao WiFi mencionado disponível (então, se você perdeu a chave na casa do seu amigo, pode encontrá-la facilmente apenas ligando o ponto de acesso do seu telefone (não são necessários dados) e o ESP-01 se conectará ao seu ponto de acesso automaticamente e, em seguida, você pode usar o chaveiro e localizá-lo facilmente).

Antes de começar, recomendo a todos os usuários do ESP iniciantes que leiam o Guia para iniciantes do ESP8266 de Pieter P. Clique aqui. Este guia foi muito útil para mim como um iniciante no chip ESP8266.

Qual é a relação entre ESP8266 e ESP-01

Quando comecei a trabalhar com ESP, fiquei bastante confuso. Havia muitas informações sobre os chips ESP na Internet. Eu costumava pensar que ESP8266, ESP-01, ESP-12E etc. eram todos diferentes e não posso usar um programa escrito em ESP-01 no ESP-12E, mas esse não é o caso. Deixe-me esclarecer suas dúvidas! ESP8266 é um chip que é usado em todos os módulos ESP (como ESP-12E e ESP-01). Existem muitos mais módulos ESP disponíveis no mercado e todos eles usam o chip ESP8266. A única diferença entre eles é a funcionalidade que o módulo ESP está fornecendo. Digamos que o ESP-01 tenha muito menos pinos GPIO, enquanto o ESP-12E tem muitos pinos GPIO. O ESP-01 pode não ter diferentes modos de hibernação, como o ESP-12E, enquanto o ESP-01 é mais barato e pequeno em tamanho.

Tenha em mente que todos eles usam o mesmo chip ESP8266, podemos usar o mesmo programa ESP8266 em todos os módulos ESP sem problemas, desde que você não esteja usando um programa que possa funcionar em apenas um chip específico (digamos que você esteja tentando ligue GPIO pino 6 no ESP-01 que ele não tem. Não se preocupe e os programas que dei neste tutorial são compatíveis com todos os módulos ESP. Na verdade, eu fiz toda a codificação no ESP-12E NodeMCU porque era mais fácil de trabalhar e depurar erros na placa de desenvolvimento. Depois de ser convencido com meu trabalho, tentei esses programas no ESP-01 que funcionaram perfeitamente sem nenhuma modificação!

Alguns pontos-chave:

• Meu objetivo é ajudá-lo a entender como podemos incorporar a IoT em qualquer lugar.
• A principal lição deste Instructable é o conhecimento de embutir ESP-01 dentro de um chaveiro que parece bizarro, mas hey, a engenharia é cheia de desafios! Eu recomendo a todos que criem designs de chaveiros diferentes e tentem tornar a ideia de chaveiro IoT perfeita.
• O chaveiro IoT que eu fiz não é muito eficiente em termos de bateria (6 horas com bateria Li-Po de 500mAH 3.7v) e é um pouco volumoso. Mas eu sei, vocês podem torná-lo perfeito, se não melhor, e fazer o seu próprio Instructable (não se esqueça de me mencionar!)

Chega de bla bla bla! Vamos começar

Como meu Instructable flui

1. Materiais e componentes necessários [Etapa 1]
2. ESP-01 Primeiros passos [Etapa 2]
3. Vamos preparar a campainha para ESP-01 [Etapa 3]
4. Preparando-se para a programação [Etapa 4]
5. Personalização do programa [Etapa 5]
6. Vamos programar ESP-01 [Etapa 6]
7. IP e mDNS para controlar a campainha [Etapa 7]
8. Seleção de uma bateria adequada [Etapa 8]
9. Colocando todos os componentes [Etapa 9]
10. Preparando a tampa externa para a colocação do circuito do chaveiro e da bateria [Etapa 10]
11. É hora de invejar seus amigos! Algumas reflexões finais [Etapa 11]

Etapa 1: Materiais e componentes necessários

Então você está pronto, ótimo!

Eu mencionei todos os componentes que são usados neste Instructable na foto acima (uma imagem vale mais que mil palavras)

Etapa 2: ESP-01 Primeiros passos

Usei muitos módulos ESP, mas devo dizer que ESP-01 é meu módulo ESP8266 favorito, pois é o menor e mais barato.

Há um total de 8 pinos no ESP-01. Eu forneci a imagem do diagrama de pinos acima.

Estaremos usando a placa Arduino UNO e o IDE do Arduino para programar o ESP-01, pois muitos de vocês devem ter o Arduino em casa.

Existem dois modos no ESP-01:

• Modo de programação
• Modo de inicialização normal

Para alterar os modos, precisamos apenas alternar os pinos RST e GPIO 0.

O ESP8266 irá verificar na inicialização em qual modo ele deve ser inicializado. Ele faz isso verificando o pino GPIO 0. Se o pino estiver aterrado, o ESP 0V inicializará no modo de programação. Se o pino for mantido flutuando ou conectado a uma ESP de 3,3 V, inicializa normalmente.

O pino RST está ativo baixo, então 0V no pino RST irá reiniciar o chip (basta tocar o pino RST para aterrar por um segundo)

Para o modo de inicialização normal: GPIO 0 deve ser flutuante ou conectado a 3,3 V após redefinir ou inicializar o chip pela primeira vez

Para o modo de programação: GPIO 0 deve ser aterrado após reinicializar ou inicializar o chip pela primeira vez e permanecer aterrado até que a programação termine. Para sair deste modo, apenas remova o pino GPIO 0 do solo e mantenha-o flutuando ou conecte-o a 3V e aterre o pino RST por um segundo. O ESP inicializa de volta ao modo normal.

ESP-01 tem 1 MB de memória flash.

Aviso! O ESP-01 funciona com 3,3V, se der mais de 3,6V a algum dos pinos você vai fritar o chip (já fritei dois ESP-01). Podemos usá-lo entre 3V - 3,6V, agora isso é útil porque usaremos bateria LiPo de 3,7V. Explicarei como podemos usar esta bateria com ESP-01 nas próximas etapas.

Etapa 3: vamos preparar a campainha para ESP-01

Existem dois tipos de campainha:

• Campainha ativa
• Campainha passiva

As campainhas ativas funcionam diretamente fornecendo alguma voltagem. Você ouvirá imediatamente o som de zumbido.

Os alarmes passivos requerem PWM. Portanto, se você aplicar uma tensão constante, a campainha não emitirá nenhum som.

Selecione uma campainha 3V ativa.

Os pinos do ESP-01 só podem fornecer até 12 mA, o que é muito menos considerando o requisito de energia para uma campainha de 3V. Portanto, usaremos um transistor NPN (usei 2N3904) como uma chave para controlar a campainha.

Siga o diagrama de conexão referindo-se às imagens carregadas acima. Faça as conexões em uma placa de ensaio. Nos próximos estágios, você pode testar seu circuito e certificar-se de que tudo está funcionando antes de soldar todos os componentes em um PCB.

Etapa 4: se preparando para a programação

Agora vamos definir o IDE do Arduino para programar ESP-01

Primeiro, adicionaremos a placa ESP8266 no IDE do Arduino. Abra o IDE do Arduino e vá para Arquivo> Preferências. Você verá o URL do gerenciador de placas adicionais. Cole este link:

• Agora vá para Ferramentas> Placa> Gerenciador de placas
• Pesquisar esp8266. Você deve ver esp8266 pela comunidade ESP8266. Instale-o.
• Agora vá para Ferramentas> Placa> Painéis ESP8266. Selecione o módulo ESP8266 genérico.
• Feito! Você configurou o IDE do Arduino

Conexões

Conecte seu ESP-01 à placa Arduino UNO consultando o diagrama de conexões nas imagens acima.

Não vamos usar o chip Atmega328p (sim, aquele chip grande e comprido na placa Arduino). Estamos apenas usando a placa Arduino UNO para a programação do ESP-01, por isso conectamos o pino RESET do Atmega à porta 5V.

Os pinos GPIO0 e RST são usados para controlar a inicialização do ESP-01. Mais na etapa 6

O LED VERMELHO é usado para verificar se o programa carregado está funcionando ou não.

Ok, agora que as conexões foram feitas, baixe meu código das Chaves abaixo. Na próxima etapa, explicarei como fazer algumas alterações em meu código e como fazer o upload do programa.

Algumas informações extras (pule se quiser)

Você deve ter notado que Rx vai para Rx e Tx vai para Tx. Isso não está certo !. Se um dispositivo estiver transmitindo, o outro dispositivo estará recebendo (Tx para Rx) e vice-versa (Rx para Tx). Então, por que essa conexão?

Bem, a placa Arduino UNO foi feita assim. Deixe-me esclarecer, o Rx e o Tx do cabo USB conectado à placa Arduino UNO está conectado ao Atmega328p. A conexão é feita assim: o Rx do USB vai para o Tx do Atmega e o Tx do USB vai para o Rx do Atmega. Agora a porta Pin 0 e 1 dado como Rx e Tx respectivamente está conectado diretamente ao Atmega (Rx do Atmega é o Rx na porta Pin 0 e Tx do Atmega é o Tx da porta Pin 1) e como não vamos use Atmega para programação e só precisa de conexões USB diretamente, você pode ver que Tx do USB é o Rx da placa Arduino UNO Pin 0 e Rx do USB é um Tx da placa Arduino UNO Pino 1

Ufa! Agora você conhece as conexões Rx Tx.

Você deve ter notado um resistor entre a conexão Rx - Rx. Bem, isso é importante para evitar que o chip ESP-01 frite devido ao TTL 5V. Nós usamos uma conexão de tensão dividida que basicamente reduz os 5 V em Rx para 3,3 V para que o ESP-01 não frite. Se você quiser saber como funciona o divisor de tensão, acesse este link:

Etapa 5: Personalização do programa

Ao abrir meu programa, você pode ficar intimidado por todos os jargões e códigos. Não se preocupe. Se você quiser saber como o programa está funcionando, consulte o link do Guia para Iniciantes que mencionei no início deste Instructable.

Todas as áreas do código onde você pode fazer alterações estão presentes entre comentários de uma única linha como este

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

faça suas alterações aqui;

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

Leia os comentários que forneci no programa para entender melhor o código

…….

Você pode adicionar vários nomes de WiFi e suas respectivas senhas no programa. O ESP-01 se conectará ao que for mais forte no momento da varredura. Após a desconexão, ele irá procurar constantemente o WiFi disponível ao qual pode se conectar e, em seguida, se conecta automaticamente. Eu recomendo que você adicione seu Home WiFi e seu Mobile Hotspot no programa.

Sintaxe para adicionar WiFi: wifiMulti.addAP ("Hall_WiFi", "12345678");

A primeira string é o nome do WiFi e a segunda string é a senha.

…….

Se você quiser mudar o pino no qual a campainha está conectada, você pode mencioná-lo na variável

const int buz_pin = pin_no;

pin_no deve ser um valor válido de acordo com o módulo ESP que você está usando.

O valor LED_BUILTIN é o pino GPIO 2 para ESP-01;

…….

Extra [pule se quiser]

Como nosso ESP-01 funcionará como um servidor, há um código HTML básico de site que já adicionei no programa que você baixou antes. Não vou entrar em muitos detalhes, mas se você quiser explorar o código-fonte HTML, você pode baixá-lo abaixo. [RENOMEAR O ARQUIVO DE html code.html.txt para html code.html]

Etapa 6: vamos ao programa ESP-01

1)

• Conecte a placa Arduino UNO ao seu computador.

• Certifique-se de que em Ferramentas essas opções estejam selecionadas

  • Placa: "Módulo ESP8266 Genérico"
  • Velocidade de upload: "115200"
  • Deixe as outras opções permanecerem padrão
• Não vá para Ferramentas> Porta
• Selecione a porta COM do Arduino UNO (Meu PC estava exibindo COM3. O seu pode variar.

2) É isso aí. Agora, antes de clicar em Upload, temos que inicializar o ESP-01 no modo de programação. Para esse aterramento 0V o pino ESP-01. Em seguida, aterre o pino RST por um segundo. Agora o ESP-01 foi inicializado no modo de programação.

3) Agora clique em Upload em seu Arduino IDE. Demora algum tempo para compilar o esboço. Monitore as janelas de status do comando abaixo do IDE do Arduino.

4) Assim que a compilação for concluída, você deverá ver Conectando ……._ ……._ ……… Isso é quando o seu PC está tentando se conectar ao ESP-01. Se você obtiver Conectando ……. por um longo tempo ou se a conexão falhar (acontece muito comigo), apenas reinicie o ESP-01 novamente (eu bato o RST no ESP-01 para aterrar 0V 2 - 3 vezes para ter certeza de que ele inicializou no modo de programação).

Às vezes, mesmo depois de fazer isso, a conexão falha, o que eu faço é depois de me conectar …… _ …… Eu reinicio o ESP-01 novamente e geralmente funciona. Lembre-se de que o pino GPIO 0 deve ser aterrado durante todo o período de programação.

5) Depois de fazer o upload, você obterá:

Deixando……

Reinicialização forçada via pino RTS…

Isso indica que o código foi carregado com sucesso. Agora remova o pino GPIO 0 do solo e reinicie o ESP-01 novamente. Agora, o ESP será inicializado no modo normal e tentará se conectar à rede WiFi que você mencionou no programa.

Você pode monitorar o programa ESP-01 a partir do Arduino Serial Monitor.

6) Abra o Serial Monitor, no canto inferior direito, selecione NL e CR e a taxa de transmissão como 115200. Reinicialize o ESP-01 (mantenha GPIO 0 flutuando ou conectado a 3,3 V enquanto estamos tentando executar o programa carregado) e então você verá todas as mensagens retornadas pelo ESP-01. Inicialmente, você pode ver alguns valores de lixo que são normais em todos os chips ESP8266. Depois que a conexão for bem-sucedida, você verá um endereço IP impresso na tela. Tome nota disso.

Eu adicionei alguns emoticons no serial.print () que ficam bem no Serial Monitor, pois fornece algumas expressões. Quem disse que não podemos ser mais criativos!

Etapa 7: IP e MDNS para controlar a campainha

Antes de entrar em detalhes sobre como o servidor está funcionando, tente ligar a campainha. O dispositivo que você tenta acessar o servidor ESP-01 deve estar conectado à mesma rede do ESP-01 ou deve estar conectado ao ponto de acesso do dispositivo. Agora abra seu navegador favorito e digite o endereço IP que você obteve na etapa anterior e pesquise. Deve abrir uma página. Clique em Alternar zumbido e o LED VERMELHO deve começar a piscar!

O que é endereço IP?

IP é um endereço que cada dispositivo obtém após se conectar a uma rede sem fio. O endereço IP é como um identificador único que ajuda a encontrar um determinado dispositivo. Dois dispositivos não podem ter o mesmo endereço IP na mesma rede. Quando o ESP-01 se conecta ao WiFi ou ponto de acesso, é atribuído um endereço IP que imprime no Monitor Serial.

Então, o que é mDNS?

Vamos entender o DNS. Significa Sistema de Nome de Domínio. É um servidor especial que retorna o endereço IP do domínio que você pesquisou. Digamos, por exemplo, que você pesquisou instructables.com. O navegador consulta o servidor DNS e o servidor retorna o endereço IP de instructables.com. No momento em que escrevi este Instructable, obtive o endereço IP de instructables.com como 151.101.193.105. Agora, se eu colocar 151.101.193.105 na barra de endereço do navegador e pesquisar, obterei o mesmo site Instructables.com, legal! Há mais uma vantagem do DNS, o endereço IP dos dispositivos está sempre mudando, digamos que o IP dos seus roteadores hoje é 92.16.52.18, então amanhã talvez 52.46.59.190. O IP muda cada vez que seu dispositivo se reconecta a uma rede. Como o DNS atualiza automaticamente o IP de todos os dispositivos, sempre somos roteados para o servidor de destino adequado.

Mas não podemos fazer um servidor DNS para nosso ESP-01 que consultaria seu IP. Nesse caso, usaremos o mDNS. Funciona em dispositivos locais. No monitor serial, você deve ter notado esp01.local / este é o nome que atribuímos ao nosso ESP-01, que responderia automaticamente a esp01.local / (tente pesquisar esp01.local / em seu navegador). Portanto, agora você pode acessar o ESP-01 diretamente, apenas pesquisando instructables.com sem saber seu endereço IP. Mas há um problema, o mDNS ainda não funciona no Android significa que você não pode acessar seu ESP usando o mDNS em dispositivos Android, em vez de digitar o endereço IP na barra de pesquisa. mDNS funciona muito bem em iOS, macOS, ipadOS e para Windows, você deve instalar o Bonjour, enquanto no Linux você deve instalar o Avahi.

Para alterar o nome do mDNS ESP-01, localize mdns.begin ("esp01"); no meu programa e substitua a string "esp01" por qualquer string de sua preferência.

Se você não quiser usar o mDNS, há outra coisa que você pode fazer. Vá para as configurações do roteador depois que o ESP-01 estiver conectado ao roteador e defina um endereço IP estático para o ESP-01. O IP estático não muda com o tempo. Você pode pesquisar na Internet como configurar o roteador para definir IP estático para qualquer dispositivo. Você obterá muitos sites úteis. Assim, depois de atribuir o IP estático, apenas anote-o ou crie um marcador no navegador para que na próxima vez você possa pesquisar diretamente do marcador.

Agora, para hotspots móveis, o IP não muda (não mudou para mim como nunca!). Você pode obter os endereços IP do dispositivo conectado ao seu ponto de acesso acessando as configurações de ponto de acesso do Android. Basta fazer um bookmark do IP do ESP-01 no navegador e pronto, você pode acessar o site a qualquer hora e buzz seu chaveiro.

O ENDEREÇO IP ATRIBUÍDO AO ESP-01 AO LIGAR AO HOTSPOT MÓVEL E WIFI PODE SER DIFERENTE

Nota: Para acessar o ESP-01, você deve estar na mesma rede que o seu módulo ESP. Portanto, você não pode controlá-lo pela Internet, mas apenas pela rede local.

Etapa 8: Seleção de uma bateria adequada

Vamos entender primeiro o mAh

Digamos que você tenha uma bateria de 3,7 V com capacidade de 200mAh. A bateria está conectada a um circuito que consome 100mA. Então, por quanto tempo a bateria será capaz de alimentar o circuito?

apenas divida

200mAh / 100mA = 2h

Sim, 2 horas!

mAh é uma classificação que indica quanta energia uma fonte pode fornecer por uma hora. Se a bateria tiver 200mAh, ela fornecerá 200mA de energia continuamente por 1 hora antes de morrer.

Selecionei bateria de 3,7 V 500 mAh (vá para mais mAh> 1000 mAh (preferencial). Não consegui uma bateria de mAh melhor em nenhuma loja).

ESP-01 consome cerca de 80mA de corrente

Aproximadamente nosso circuito deve consumir 100mA sem zumbido. Portanto, nossa bateria deve ser capaz de alimentar o circuito por mais de 5 horas (para bateria de 500mAh) considerando que a campainha fica desligada na maior parte do tempo. Uma bateria de 1000mAh deve fornecer mais de 10 horas de backup de bateria. Portanto, escolha uma bateria de acordo com suas necessidades.

Ok, agora podemos conectar a bateria diretamente ao nosso circuito? NÃO. A voltagem da bateria é 3,7V. Qualquer tensão acima de 3,6 V matará nosso chip ESP8266. Então o que fazer? Você pode aumentar a tensão para 5 V e depois diminuí-la para 3,3 V usando um regulador de comutação, mas ei! esses circuitos ocuparão muito espaço. E também estamos esquecendo que a bateria de 3,7 V dará 4,2 V com carga total. Isso me incomodou muito no início!

Então lembrei que podemos usar um diodo para diminuir a voltagem. Se você se lembra, o diodo de silício cai cerca de 0,7 V quando polarizado direto. Você pode conectar seu ESP-01 ao diodo que foi conectado à bateria 3,7V. O diodo deve cair 0,7 V, portanto, deve chegar a 3 V (3,7 - 0,7). E com a carga total devemos obter 3,5 (4,2 - 0,7), que é uma boa faixa para alimentar o ESP-01. Vá para o diodo da série 1N400x.

Consulte as conexões nas fotos acima.

OK. Agora que finalizamos a bateria, vamos ver como fazer uma montagem de carregamento para nosso chaveiro.

Etapa 9: Colocando todos os componentes

Estamos quase terminando nosso chaveiro!

Só falta fazer um chaveiro e colocar todos os componentes dentro.

O diagrama do circuito é fornecido acima. Certifique-se de planejar como seus componentes se encaixarão.

Você deve ter notado um capacitor no diagrama do circuito. É necessário para remover flutuações de tensão no circuito, pois ESP8266 é sensível a mudanças de tensão.

Você pode usar o conector JST para conectar a bateria ao seu circuito, pois será fácil substituir a bateria no futuro.

Estou usando pinos conectores fêmeas soldados no PCB para conectar o ESP-01. Torna-se fácil remover e inserir o ESP-01 no circuito.

Certifique-se de tornar seu circuito o menor possível!

Etapa 10: Preparando a tampa externa para a colocação do circuito das chaves e da bateria

É aqui que eu quero que vocês tenham ideias diferentes para o chaveiro.

Estou usando recortes de papelão para fazer um cubo dentro do qual a bateria e o circuito são colocados. É um pouco volumoso, mas bom para carregar no bolso.

Brainstorm e ter ideias incríveis para os chaveiros!

Etapa 11: Concluindo

Parabéns! Você fez o chaveiro IoT!

Há muito espaço para melhorias neste projeto, como podemos ter uma vida útil melhor da bateria, tornando o chaveiro ainda menor, etc. Vou continuar atualizando este Instructable com melhores recursos que podemos adicionar ao chaveiro.

Até então, continue construindo, continue quebrando, continue reconstruindo!

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Qualquer consulta fique à vontade para postá-la na seção de comentários. Até o próximo Instructable.