HackerBox 0054: Smart Home: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Saudações aos Hackers HackerBox de todo o mundo! O HackerBox 0054 explora a automação residencial por meio de interruptores inteligentes, sensores e muito mais. Configure os interruptores inteligentes Sonoff WiFi. Modifique os interruptores inteligentes para adicionar cabeçalhos de programação e firmwares alternativos de flash. Configure o Home Assistant, MQTT e integre hubs de casa inteligente como Amazon Alexa ou Google Home. Monte nodos inteligentes DIY WiFi usando módulos Wemos ESP8266. Configure nós inteligentes de WiFi como pontos de controle de switch, pontos de sensores ou ambos. Explore várias opções de sensores para operações de casa inteligente. Experimente oximetria de pulso e monitoramento da freqüência cardíaca.

Este guia contém informações para começar a usar o HackerBox 0054, que pode ser adquirido aqui enquanto durar o estoque. Se você gostaria de receber um HackerBox como este diretamente em sua caixa de correio a cada mês, inscreva-se em HackerBoxes.com e junte-se à revolução!

HackerBoxes é o serviço de caixa de assinatura mensal para hackers de hardware e entusiastas de eletrônicos e tecnologia de computador. Junte-se a nós e viva o HACK LIFE.

Etapa 1: Lista de conteúdo para HackerBox 0054

• Dois interruptores inteligentes WiFi básicos da Sonoff
• Dois módulos Wemos D1 Mini ESP8266
• Duas blindagens de mini relé Wemos D1
• Dois escudos de protótipo Wemos D1 Mini
• Dois adaptadores de alimentação CA para 5V CC
• Módulo USB Serial FTDI
• MAX30100 Módulo de frequência cardíaca de oxímetro de pulso
• Módulo sensor de movimento PIR MH-SR602
• Módulo Sensor de Água
• Dois Sensores Digitais de Temperatura DS18B20
• Dois resistores de 4,7K
• Jumpers Masculino-Feminino DuPont 10cm
• Folha de bloqueador de espiões de vinil de webcam exclusivo
• Remendo para passar a ferro exclusivo HackerBox HackLife

Algumas outras coisas que serão úteis:

• Um ou dois cabos de extensão AC de dois pinos
• Ferro de soldar, solda e ferramentas básicas de solda
• Computador para executar ferramentas de software

Mais importante ainda, você precisará de um senso de aventura, espírito hacker, paciência e curiosidade. Construir e experimentar com eletrônicos, embora muito gratificante, pode ser complicado, desafiador e até mesmo frustrante às vezes. O objetivo é o progresso, não a perfeição. Quando você persiste e aproveita a aventura, uma grande satisfação pode ser derivada deste hobby. Dê cada passo lentamente, preste atenção aos detalhes e não tenha medo de pedir ajuda.

Como sempre, solicitamos que você analise as Perguntas frequentes dos HackerBoxes. Lá, você encontrará uma grande variedade de informações para sócios atuais e potenciais. Quase todos os e-mails de suporte não técnico que recebemos já foram respondidos no FAQ, então realmente agradecemos se você der uma olhada rápida.

Etapa 2: automação residencial com interruptores inteligentes Sonoff

Sonoff Basic Smart Switches são interruptores de controle remoto que suportam a funcionalidade Smart Home, alternando a energia para quase todos os dispositivos elétricos de acordo com as mensagens enviadas por WiFi. Sonoff Basic Smart Switches compreende um microcontrolador ESP8266 WiFi, um relé de energia para ligar e desligar a carga e um pequeno conversor de energia CA para CC para alimentar o microcontrolador e relé da mesma linha que está sendo comutada.

CUIDADO: Os dispositivos de comutação inteligente conectam-se à rede elétrica de sua casa. A rede elétrica pode ser perigosa. Você deve compreender as implicações de conectar dispositivos à rede elétrica. Nunca trabalhe em um dispositivo enquanto ele estiver conectado à fonte de alimentação principal. Não tente ajustar, modificar ou programar um dispositivo enquanto ele estiver conectado a uma fonte de alimentação elétrica. Se você não tiver experiência ou conforto para trabalhar com segurança com energia elétrica, peça a alguém com o conhecimento adequado para ajudá-lo. SEGURANÇA PRIMEIRO

Um bom ponto de partida é montar um "cabo de extensão comutável", conforme mostrado no desenho. Observe que uma linha de alimentação CA tem um CONDUTOR N (NEUTRO) que geralmente é BRANCO. Ele também tem um CONDUTOR L (LINHA, AO VIVO, QUENTE) que geralmente é PRETO. Também pode haver um CONDUTOR G (TERRA) que geralmente é VERDE ou METAL NU. O N CONDUCTOR conecta-se à lâmina mais larga do plugue e à capa isolante nervurada ou marcada. Lembre-se disso ao conectar aos terminais de parafuso L e N do Sonoff Smart Switch.

Certifique-se de aparafusar as extremidades do invólucro de plástico do Sonoff Smart Switch de forma que os dentes internos se encaixem na capa isolante dos condutores da rede elétrica. Isso fornece um alívio de tensão que ajuda a evitar que um fio energizado seja puxado, o que poderia causar danos ou ferimentos. Se o cabo ou aparelho que está sendo trocado tiver um terceiro condutor de ATERRAMENTO, certifique-se de que os dois lados do Sonoff Smart Switch estejam conectados (ignorando o interruptor).

O aplicativo padrão que se comunica e controla os Sonoff Smart Switches pronto para uso é o eWeLink.

Etapa 3: hackear o Sonoff

Existem orifícios de solda para um cabeçalho na placa dentro do interruptor inteligente Sonoff. O cabeçalho inclui alimentação, aterramento, TX e RX. Eles podem ser usados para reprogramar o ESP8266. O botão no Sonoff Smart Switch se conecta ao GPIO0, para que possa ser usado para inicializar o ESP8266 no modo de programação.

É sugerido o uso de um conector fêmea na placa Sonoff Smart Switch. Como há altas tensões na placa durante o uso, não queremos um pino conector macho dobrado para causar curto-circuito.

Lembre-se de desconectar completamente a fonte de alimentação antes de abrir o interruptor inteligente Sonoff. Uma vez que o interruptor foi programado, vede-o completamente de volta em seu alojamento antes de reconectar a fonte de alimentação de alta tensão

Vídeo: Conectando ao Cabeçalho Sonoff

Existem vários firmwares diferentes que podem ser carregados nos Smart Switches baseados em ESP8266 para o seu prazer de hackear. Um dos mais populares é o Tasmota (veja Sobre Tasmota no site do projeto).

Vídeo: Carregando Tasmota para Sonoff

Vídeo: Guia completo para Tasmota

Etapa 4: Assistente doméstico e MQTT

O software de automação residencial facilita o controle de eletrodomésticos comuns encontrados em uma casa, escritório ou, às vezes, em um ambiente comercial, como luzes, equipamento HVAC, controle de acesso, sprinklers e outros dispositivos. Geralmente, ele permite o agendamento de tarefas, como ligar sprinklers no momento apropriado e lidar com eventos, como acender luzes quando o movimento é detectado.

Duas plataformas comuns de automação residencial são o Home Assistant e o openHAB. Eles são ambos de código aberto e muito completos. Veremos mais sobre o Home Assistant.

Vídeo: Guia para iniciantes do Home Assistant

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) é um protocolo de rede leve de publicação-assinatura para o transporte de mensagens entre dispositivos.

Vídeo: Noções básicas sobre MQTT no Home Assistant

Vídeo: Conectando 8266 dispositivos com MQTT e Adafruit.io

Vídeo: Home Assistant com Alexa e Google Home

Etapa 5: Faça você mesmo comutador inteligente com Wemos D1 Mini

O Wemos D1 Mini é um módulo ESP8266 popular com suporte Wi-Fi integrado e interface USB. Ele pode ser facilmente programado por meio do IDE do Arduino e outras plataformas que suportam o ESP8266.

Um módulo ESP8266, como o Wemos D1 Mini, pode ser conectado a um relé para fornecer a mesma funcionalidade do Sonoff Smart Switch. Essa configuração também fornece pinos GPIO adicionais servais. Esses pinos IO podem suportar a conexão de sensores (entradas), indicadores / atuadores (saídas), relés adicionais e vários outros dispositivos.

Além disso, o relé pode ser usado para comutar qualquer tipo de sinal, não apenas a tensão da rede elétrica. A troca de outros sinais pode ajudar no controle de sistemas de ar condicionado, irrigação / sprinklers, portas de garagem, travas de acesso / portão e iluminação de baixa tensão, como luzes de paisagem ou de piscina. Existem muitos exemplos online de projetos como esses.

O Wemos D1 Mini pode ser alimentado por qualquer fonte de 5 V adequada, como um carregador de telefone "wall wart", através da porta microUSB. Como alternativa, um pequeno adaptador de energia CA para CC (muito parecido com o integrado no Sonoff Smart Switch) pode ser usado para energia. No entanto: Extremo cuidado deve ser tomado ao conectar cuidadosamente a alimentação elétrica ao adaptador de alimentação. Além disso, um gabinete deve ser fornecido para proteger e isolar o adaptador de energia antes que a energia principal seja ativada.

Projeto: Controlar um Mini Relé Wemos D1 por WiFi

Vídeo: Carregando Tasmota no Wemos D1 Mini

Etapa 6: Sensores úteis para automação residencial

Sensor de movimento

O MH-SR602 é um sensor infravermelho passivo (sensor PIR). Os PIRs medem a luz infravermelha (IR) que irradia de objetos em seu campo de visão. Eles são mais frequentemente usados em detectores de movimento baseados em PIR. Os sensores PIR são comumente usados em alarmes de segurança e aplicações de iluminação automática. Todos os objetos com temperatura acima do zero absoluto emitem energia térmica na forma de radiação. Normalmente, essa radiação não é visível ao olho humano porque irradia em comprimentos de onda infravermelhos, mas pode ser detectada por dispositivos eletrônicos como PIRs.

Este exemplo demonstra como usar um módulo de sensor de movimento PIR em um projeto Arduino. Já o MH-SR602 PIR Motion Sensor opera na faixa de tensão de 3,3V-15V. Pode ser usado com alimentação de 3,3V e sinalização com o Wemos D1 Mini (ESP8266) ou com um Arduino 5V.

Sensor de Água

Este projeto de demonstração para o sensor de água fala por si mesmo. O módulo sensor opera com 3,3V ou 5V. A saída pode ser detectada usando qualquer pino de entrada analógica e a função analogRead () do Arduino.

Sensor de temperatura

O DS18B20 é um sensor de temperatura que pode ser usado em uma variedade de aplicações. O sensor se comunica usando o barramento de 1 fio (I2C) e requer apenas um resistor pull up de 4,7K para operar. Este projeto de exemplo demonstra a interface do DS18B20 com o Wemos D1 Mini.

Etapa 7: oxímetro de pulso e monitor de frequência cardíaca

A oximetria de pulso é um método não invasivo para monitorar a saturação de oxigênio do paciente. Embora sua leitura de saturação de oxigênio periférico (SpO2) nem sempre seja idêntica à leitura mais desejável de saturação de oxigênio arterial (SaO2) da análise de gases no sangue arterial, os dois estão correlacionados bem o suficiente para que o método de oximetria de pulso seguro, conveniente, não invasivo e barato é valioso para medir a saturação de oxigênio em uso clínico.

O MAX30100 (ou MAX30102) é um módulo biossensor de monitor de oximetria de pulso e frequência cardíaca integrado. Inclui LEDs internos, fotodetectores, elementos ópticos e eletrônicos de baixo ruído com rejeição de luz ambiente. O MAX30100 fornece uma solução de sistema completa para facilitar o processo de design para dispositivos móveis e vestíveis.

Este projeto de exemplo ilustra a interface do módulo MAX30100 com o Wemos D1 Mini.

AVISO: O módulo MAX30100, como qualquer solução DIY, destina-se apenas para fins de experimentação e demonstração educacional. Essas unidades de demonstração não são absolutamente dispositivos médicos e não devem ser utilizadas para diagnóstico ou qualquer outro propósito clínico. Sempre consulte seu médico licenciado para obter mais informações.

Etapa 8: hackear o planeta

Esperamos que você esteja aproveitando a aventura HackerBox deste mês em eletrônica e tecnologia de computador. Entre em contato e compartilhe seu sucesso nos comentários abaixo ou no Grupo HackerBox no Facebook. Além disso, lembre-se de que você pode enviar um e-mail para [email protected] a qualquer momento se tiver alguma dúvida ou precisar de ajuda.

Qual é o próximo? Junta-te à revolução. Viva o HackLife. Receba uma caixa de equipamentos hackeavel diretamente em sua caixa de correio a cada mes. Navegue até HackerBoxes.com e cadastre-se para obter sua assinatura mensal do HackerBox.