SmartBox - Sistema de casa inteligente para seu quarto: 6 etapas

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

Olá pessoal!

Neste instrutível, vou explicar a você como fazer um sistema de sala inteligente. Este sistema contém dois dispositivos.

Um dispositivo geral com sensor de umidade e sensor de temperatura que mede a qualidade de vida atual em sua sala. Você poderá definir a temperatura / umidade mínima e máxima desejada. Quando esses valores se desviam, você receberá notificações na página inicial.

Além dos sensores, há também um rádio-relógio inteligente integrado a um alto-falante que você pode controlar pelo site. Você pode criar, excluir e habilitar / desabilitar alarmes. Os alarmes de desabilitação acontecem com um simples movimento da mão sobre um sensor ultrassônico.

Como um segundo dispositivo separado, você poderá controlar uma faixa de LED com padrões e cores pré-programados.

Suprimentos

- Raspberry Pi 3 modelo B +

- Cartão SD de 16GB

- Arduino Uno

- Pi T-Cobbler Plus montado

- Pequeno breadboard

- Fonte de alimentação da placa de ensaio (por exemplo, a fonte de alimentação YwRobot)

- Sensor de temperatura de um fio (DS18B20 +)

- Sensor digital de umidade e umidade (DHT22)

- Sensor de distância ultrassônico (HC-SR05)

- Tela LCD 16x2

- Potenciômetro

- Amplificador (Amplificador Adafruit MAX98357A I2S 3W Classe D)

- Diâmetro do alto-falante de 3 - 4 Ohm 3 Watt

- Módulo Bluetooth (HC-05)

- Ledstrip 5V RGB (WS1812B)

- 1 resistor de 4,7 K Ohm

- 1 resistor de 10K Ohm

- 3 resistores de 1K Ohm

- 1 resistor de 330 Ohm

- Pular cabos de arame

Etapa 1: Fiação

Vamos começar, vamos?

Primeiro, conecte tudo como no esquema acima. Certifique-se de conectar tudo corretamente, caso contrário, algumas coisas não funcionarão.

NOTA: Se você quiser fazer ajustes, terá que editar o código. Portanto, só faça isso se você souber o que está fazendo! Você sempre pode entrar em contato comigo para perguntas ou problemas.

Se você precisar dos esquemas fritzing, pode baixá-los aqui.

Etapa 2: Banco de dados

O banco de dados salvará todas as medições do sensor em uma tabela de histórico. Isso é usado para gráficos de histórico no site.

Se quiser operar no site, você precisará de uma conta. Cada conta armazena alarmes, dispositivos de luz, notificações e configurações.

NOTA: O mecanismo de login não está incluído, mas posso adicioná-lo mais tarde.

Etapa 3: configuração do Raspberry Pi

Então, se tudo estiver conectado, podemos começar com a configuração do Raspberry Pi.

Primeiro, vamos começar com a imagem.

A imagem

1: Baixe a imagem do Raspberry Pi OS:

2: Baixe e instale Win32DiskImager:

3: Insira o cartão SD e execute o Win32DiskImager.

4: Selecione a imagem baixada em sua unidade. Em seguida, selecione o cartão SD e pressione o botão de gravação. (Certifique-se de que o cartão SD está vazio antes de iniciar este processo, todos os dados serão removidos!)

5: Se o processo estiver concluído, podemos fazer os últimos ajustes no Raspberry Pi. Vá para o diretório do cartão SD e adicione um arquivo "ssh" sem extensão para ter certeza de que o pi habilitará o SSH na inicialização.

6: Abra cmdline.txt no mesmo diretório e adicione "ip = 169.254.10.1" no final da linha e clique em salvar. NOTA: Mantenha tudo em uma linha ou algumas configurações não funcionarão.

7: Agora ejete com segurança o cartão SD do seu computador e coloque o cartão SD no Raspberry Pi.

8: Quando terminar, você pode conectar o pi com um cabo Ethernet à porta LAN do seu laptop ou computador.

9: Ligue o Raspberry Pi.

A configuração de Wi-Fi e Pi

Para controlar o Raspberry Pi sobre SSH, precisamos de um software chamado Putty. Você pode baixar e instalar o Putty aqui:

1: Assim que o Putty estiver instalado, você pode se conectar ao pi com IP: 169.254.10.1 e porta: 22. Quando a interface da linha de comando aparecer, você pode fazer o login com o usuário: pi e a senha: raspberry.

2: Agora estamos logados, digite "sudo raspi-config" e vá para as opções de interface. Certifique-se de que One-Wire, Serial (habilite apenas a porta serial de hardware, não o shell de login sobre serial), I2C e SPI estão habilitados.

3: Para fazer a conexão com Wifi, precisamos usar o usuário root. Digite "sudo -i" para fazer o login como usuário root.

4: Para adicionar sua rede Wifi ao Raspberry Pi, digite

"wpa_passphrase" SSID "" sua senha ">> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf"

no terminal com o nome e senha da sua rede.

5: Feito isso, reinicie seu pi.

6: Se tudo estiver certo, você deverá ver um IP na sua interface wlan0. Faça "ip a" para verificar isso.

7: Como último digite "sudo apt-get update" e "sudo apt-get upgrade" para atualizar seu pi.

8: Certifique-se de instalar o MySQL, apache2 e php-mysql para este projeto. Digite: sudo apt install apache2 mariadb-server php-mysql -y

9: Para instalar o MySQL, leia este artigo:

10: Edite seu usuário e senha MySQL no arquivo config.py no backend.

Configuração de Bluetooth

1: Ligue o Arduino

2: Digite hcitool scan para encontrar o endereço mac do seu módulo Bluetooth. Uma vez encontrado, escreva ou copie em um documento diferente.

3: Agora vamos adicionar o módulo Bluetooth ao Raspberry Pi. Faça os seguintes comandos:

sudo bluetoothctl

agente em

par mac-address (se ele pede um pino, o pino padrão é 1234)

endereço mac confiável

4: Adicione seu endereço mac ao arquivo app.py no backend.

Configuração de alto-falante

Agora seu pi está atualizado e temos conexão com a internet. Podemos começar a configurar os alto-falantes.1: Execute o seguinte comando: "curl -sS https://raw.githubusercontent.com/adafruit/Raspbe… | bash"

2: Quando terminar, ele solicitará uma reinicialização, pressione y e enter.

3. Agora execute o script novamente, isso garantirá que o áudio funcione corretamente. Se tudo estiver certo, você ouvirá uma mulher falando.

4. Quando terminar, reinicie uma segunda vez.

Configuração Python

O código do projeto é executado em python, portanto, certifique-se de ter o python 3.7 instalado. Verifique isso com "python3-V". Se você tiver python, poderá instalar os seguintes pacotes com o instalador do pip: pip install Flask Flask-Cors Flask-MySQL Flask-SocketIO PyMySQL gevent gevent-websocket python-socketio solicitações

Instalação SmartBox

Agora que todas as configurações principais estão configuradas, podemos começar com a configuração oficial do SmartBox.

1: Clone o repositório SmartBox em seu diretório inicial (/ home / pi) digitando: git clone

2: Feito isso, você pode executar o arquivo sql. Digite "sudo mysql -u root -p << SmartBox.sql" para criar o banco de dados.

3: Em seguida, copie o frontend para / var / www / html fazendo "cp -R frontend /. / Var / www / html"

4: Para inicialização automática, adicione o arquivo de serviço ao systemd. Digite: "cp service / SmartBox.service /etc/systemd/system/SmartBox.service" e "sudo systemctl enable myscript.service" para habilitá-lo.

5: Uma vez feito isso, vá para o config.py no backend e altere-o para sua senha do mysql.

6: Reinicie seu pi

Etapa 4: configuração do Arduino Uno

Agora que o dispositivo principal está pronto, vamos começar com o ledstrip. O Arduino controlará a faixa de LED 5V WS1812B para nós.

1: Baixe e instale o IDE do Arduino:

2: Baixe o código do Arduino em meu repositório github:

3: Se tudo for baixado e instalado, você pode conectar seu Arduino Uno.

4: Abra o arquivo LedStripCode.ino e carregue-o em seu Arduino clicando na seta que aponta para a direita.

5: Conecte seu módulo bluetooth e ledstrip ao arduino e tudo deve funcionar. (Consulte a Etapa 1 Fiação)

Etapa 5: Design do caso

Para o design da minha caixa, usei uma caixa de plástico existente e a caixa oficial Raspberry Pi. Na vista frontal, fiz vários orifícios para o alto-falante e um para a tela LCD.

Na parte de trás fiz uma abertura para a fiação do sensor de temperatura e umidade. Há também uma abertura para a fiação da fonte de alimentação da placa de ensaio no interior.

Na vista superior, há dois orifícios para o sensor ultrassônico, de modo que o movimento pode ser detectado quando um alarme dispara.

Montei o Raspberry Pi na caixa do lado direito da caixa, para que possa atualizá-lo ou substituí-lo com mais facilidade.

Feito isso, você pode integrar seu T-cobbler e sensores. Usei parafusos e silicone para garantir que tudo é sólido.

NOTA: Se você usar parafusos de metal para montar o Raspberry Pi, certifique-se de usar fita isolante.

Etapa 6: toque final

Agora que tudo está feito, você pode deletar a parte do IP no cmdline.txt.

Use: sudo nano /boot/cmdline.txt