Tomadas elétricas sem energia: 7 etapas (com fotos)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Este instrutível mostra como hackear um adaptador de energia disponível no mercado para fazer um adaptador de energia habilitado para internet usando o Electric Imp. Isso permite que você controle remotamente qualquer dispositivo alimentado pela rede elétrica usando um smartphone ou navegador da web. A iluminação "tal como foi construída" na minha garagem é fraca. Você pode usar a luz disponível para localizar objetos grandes como o seu carro, mas esqueça o parafuso que acabou de deixar cair. Para resolver o problema de iluminação, comprei duas lâmpadas fluorescentes de 4 pés e 4 tubos para pendurar acima da minha área de trabalho. Como o plug-point fica no teto com cerca de 3,6 metros de altura, eu precisava de uma maneira de ligar e desligar as luzes remotamente. Encontrei uma tomada elétrica com controle remoto Stanley em uma loja local e estava pronto, ou assim pensei. O primeiro controle remoto Stanley falhou no dia 1. A unidade de substituição falhou após alguns dias. A terceira unidade de substituição falhou alguns meses depois. Eu nunca tive tempo de levá-lo de volta para a loja - instalei puxadores para as luzes da loja como uma solução semi-remota temporária à moda antiga. O que eu precisava era de um WeMo ou dispositivo semelhante. Uma solução perfeita para minhas necessidades, mesmo que um pouco exagerada. Mas, então, percebi. Muito provavelmente, o ponto de falha com o dispositivo Stanley é o circuito RF que controla a comutação do AC. Se eu substituísse esse circuito por um Electric Imp, não precisaria mexer no design do circuito CA, que já é aprovado pela UL para segurança, e teria um gabinete bem feito para inicializar. Peguei uma chave de fenda Philips e abri a unidade Stanley. O interior parecia PERFEITO para um retrofit Electric Imp (https://www.electricimp.com) com o mínimo de esforço … ou assim pensei. As luzes da minha loja estavam indo para a nuvem da Internet. Infelizmente, o plano de substituir o circuito de RF por um Electric Imp atingiu um grande obstáculo porque a fonte de alimentação DC no filtro de linha de Stanley não pode fornecer corrente suficiente para alimentar o Electric Imp. O Imp requer cerca de 400mA na transmissão de WiFi, então o hack acabou sendo mais invasivo do que eu pretendia, envolvendo um Imp, carregador de celular e placa de retransmissão, calçados no gabinete de Stanley. Como a temporada de férias está chegando, este permitirá que você controle a sua tela de luz de onde quer que você e seu Smartphone estejam, mesmo que seja apenas do sofá para evitar a viagem noturna em seu quintal cheio de neve…. apenas tenha em mente a impermeabilização se fizer isso para não criar um risco elétrico involuntário. A unidade Stanley que usei ainda está disponível em vários sites da Internet, então se você quiser um dispositivo básico do tipo WeMo'ish, com acesso completo ao código-fonte e eletrônicos que você pode hackear com perfeição, este Instructable o levará até lá.

Etapa 1: como funciona

O Electric Imp é o núcleo da operação do sistema. Quando o botão no aplicativo da Web é ativado, uma solicitação AJAX HTTP é feita para uma URL específica para seu Imp. Esta solicitação é enviada ao Agente de Imp na nuvem Electric Imp que está especificamente associada ao seu Imp Elétrico. O código do agente é um mini servidor da Web que analisa a solicitação e, se válida, a passa para o firmware do Imp através da nuvem. Essa comunicação nos bastidores entre o Agente baseado em servidor e o firmware baseado em hardware foi desenvolvida por pessoas talentosas da Electric Imp. O firmware Imp recebe a mensagem do Agente baseado em nuvem e define a saída de relé de acordo. Isso permite que você desligue ou ligue as tomadas Stanley pressionando o botão em seu SmartPhone ou navegador da web com o mínimo de esforço de desenvolvimento de software e firmware. Agradável!

Etapa 2: as coisas de que você precisa

Existem muitas variações de interruptores de alimentação CA de controle remoto. Estes são muito populares durante a temporada de férias de dezembro nos EUA. Provavelmente, qualquer um deles pode ser hackeado de maneira semelhante. Esta é a lista de peças e ferramentas para a unidade Stanley que usei.

• Tomada elétrica remota Stanley. A unidade que usei ainda está disponível por cerca de US $ 16 em 1000Bulbs.com Gosto da conveniência de ter 3 pontos de venda
• Electric Imp
• Placa transportadora Electric Imp
• SainSmart 2-Channel Relay Board. Possui entradas opto-isolador. Comprei esta placa para outro projeto. Naquela época (agosto de 2013), ele custava menos de US $ 5, entregue com o Amazon Prime. O preço atual é de US $ 9
• Conector Molex de 1 x 4 pinos. Eu comprei o meu na Jameco.com
• 1 x Conector Molex de 3 pinos. Jameco.com
• 5 contatos de conector para conectores da série Molex KK. Jameco.com
• Termistor - 10K https://www.sparkfun.com/products/250 (Opcional - ainda preciso escrever o código para isso)
• Carregador USB para iPhone para alimentar o imp - Amazon tem os melhores preços
• Cabo USB que será mutilado para fornecer energia ao Imp. Se você comprar um com uma extremidade de plugue pequeno (como o que vem com o iPhone, você poderá evitar a etapa de mutilação do conector!)

Ferramentas e suprimentos

• Chave de fenda Philips para desmontagem da unidade Stanley. Escusado será dizer que sua garantia será anulada assim que você fizer isso
• Ferro de solda e solda - o Radioshack tem uma variedade
• Fio de conexão de calibre 24 ou 26 ou 28 para conectar o imp elétrico E / S ao relé. O Radioshack tem diferentes cores de calibre 24 disponíveis
• Faca afiada
• Pequenas ferramentas elétricas (cortador de fio, descascador de fios, etc.)
• Brocas pequenas (1/16 ") e broca para fazer a ranhura Imp na lateral da unidade Stanley. Em alternativa, uma ferramenta Dremel com uma broca de corte adequada.
• Pistola de cola quente e bastões de cola para montar o Imp elétrico e o relé dentro da caixa. Eu usei o tipo de alta resistência..

Lembre-se, assim que você abrir a chave da tomada remota de CA Stanley, sua garantia será anulada. Além disso, certifique-se de trabalhar com os procedimentos de segurança apropriados para dispositivos com alimentação principal. Desconecte a unidade Stanley antes de trabalhar nela. Enquanto estiver desconectado, você pode trabalhar nele com segurança, sem medo de se chocar acidentalmente. Se você tentar trabalhar na unidade enquanto ela estiver conectada, as tensões ativas (115 VCA) dentro da unidade Stanley serão suficientes para matá-lo. Nunca trabalhe nas partes internas da unidade Stanley quando a tampa for removida e a unidade estiver conectada. Esteja seguro. Para ferramentas, use os procedimentos de segurança padrão DIY e sempre use óculos de segurança.

Etapa 3: desmontagem e modificação

A unidade Stanley é aberta removendo os 5 parafusos na parte traseira usando uma pequena chave de fenda Philips. Um dos parafusos pode estar escondido embaixo de um adesivo. Quando todos os 5 parafusos forem retirados, afaste suavemente as duas metades. Remova a placa de controle remoto e descarte-a. Não o usaremos novamente. É aqui que o Imp será instalado. Existem 2 grandes saliências de plástico moldadas na caixa de plástico inferior em que a placa RF original foi montada. Essas saliências podem ser cortadas com um par de aletas laterais e ainda mais alisadas com uma ferramenta dremel. As placas de circuito do Imp e do relé serão coladas à base. A remoção das saliências é necessária para que a placa de relé seja montada em um local baixo o suficiente para liberar a tampa superior quando a unidade Stanley for remontada. Remova a placa de circuito principal do invólucro. Usando uma ferramenta Dremel com um disco de corte, corte cuidadosamente ao redor do circuito existente para que você deixe apenas a parte CA da placa de circuito conforme mostrado nas fotos. O corte do PCB é necessário para fornecer espaço para os novos relés que irão ligar e desligar as tomadas. Você deseja deixar as trilhas de CA principais que suportam as tomadas de força. Para fornecer um slot para o cartão elétrico imp, um slot precisa ser feito na lateral da caixa. Inicialmente, eu pretendia usar o regulador integrado da unidade Stanley para alimentar o diabinho. Quando a alimentação provou ser inadequada, tive que realocar a ranhura para o lado oposto da carcaça inferior. Para fazer o slot, faça furos de 1/16 em aproximadamente uma linha reta e, em seguida, use um pequeno arquivo para ajustar o slot. Não faça o slot onde essas imagens aparecem … veja as imagens finais na última etapa para ver onde o slot deve ir!

Etapa 4: Detalhe elétrico e montagem

O relé original na unidade Stanley foi equipado com um relé 250VAC / 10A que exigia uma tensão de bobina de 12V para alternar. Difícil de acionar em um circuito de 5 V, por isso foi substituído por um módulo de relé duplo. Certifique-se de que a unidade Stanley não esteja conectada antes de começar a trabalhar nela. A placa de relé que usei tem dois relés 10A que comutam com uma tensão de bobina de 5V. Para garantir uma classificação de 15A da unidade hackeada, usei os relés em paralelo para fornecer uma classificação de carga de 20A. Isso fornece um fator de segurança decente para um adaptador de energia conectado a um circuito de fiação residencial protegido por disjuntor 15A padrão. Se você usar um relé de corrente mais alta, poderá trocar as tomadas de energia individualmente. Se o filtro de linha estiver classificado em 15A, então qualquer uma das tomadas deve ser segura para operar em 15A. Ao conectar a fiação dos relés especificados para esta instrução em paralelo, você pode garantir que qualquer tomada individual ou todas as 3 tomadas juntas possam consumir 15A com segurança. Mais carga do que isso e o disjuntor no painel de fiação de sua casa desarmará para proteger o circuito. A energia para os componentes eletrônicos é fornecida por um carregador USB do iPhone. Eu tinha um sobressalente que poderia usar. Eles são baratos e estão disponíveis na Amazon e no ebay. É mais barato comprar o carregador que vem com um cabo USB do que comprar os componentes para montar sua própria fonte de alimentação. O formato do iPhone funciona bem no espaço interno limitado da unidade Stanley. Use terminais de espada para conectar-se diretamente aos terminais CA do carregador. Use termoencolhível para cobrir as partes expostas dos terminais CA para evitar contato acidental. O cabo USB que encontrei na caixa do meu projeto tinha um conector moldado volumoso. Usando uma faca afiada, as molduras de plástico foram removidas. Os fios vermelho e preto do cabo USB foram substituídos por fio de bitola 26 para fornecer mais robustez mecânica e, em seguida, o conector foi protegido por termoencolhível, como pode ser visto nas fotos. Originalmente, eu pretendia alternar os relés de forma independente para que pudesse controlar pelo menos 2 tomadas independentemente. É assim que o circuito foi originalmente instalado. Depois de investigar a capacidade de carga de corrente dos relés, optei por paralelizar as saídas dos relés. A conexão entre o Imp e a placa de relé tem dois pinos Imp controlando cada relé. Na realidade, você pode apenas conectar um pino Imp a ambas as entradas de relé. O firmware alterna os dois pinos juntos, portanto, qualquer uma das opções é adequada. O neutro CA e o aterramento CA já estão conectados às tomadas elétricas. Deixe tudo conectado do jeito que sai de fábrica. O único fio que precisa ser modificado é o fio AC Live (Black Wire). Este fio precisa ser ligado ou ramificado para que você tenha uma entrada de fio ativo para cada relé, conforme mostrado no esquema. Proteja a junção com termorretrátil. Usei um pequeno pedaço de fio 16AWG para esta ramificação. O fio 16AWG multistrand pode normalmente transportar 22Amps quando usado para fiação de chassi de curta distância. As saídas de relé são soldadas na parte inferior do PCB AC, conforme mostrado na imagem. Quando todas as conexões forem feitas, aperte tudo na caixa conforme mostrado e cole o relé e as placas de impacto na base da caixa.

Etapa 5: Imp Firmware, Código do Agente e Blink-up

Para fazer seu diabinho funcionar, ele precisa se conectar à sua rede sem fio. Electric Imp fornece uma ferramenta que faz a configuração opticamente. O processo é chamado BlinkUp e é detalhado aqui https://electricimp.com/docs/gettingstarted/1-blinkup/ Assim que o BlinkUp for concluído, seu imp aparecerá em seu IDE em Novos dispositivos. Se você nunca usou um Electric Imp antes, sugiro que experimente primeiro o exemplo Hello World no site Electric Imp para pegar o jeito do Imp. Há também um ótimo guia para o imp sobre instructables escrito por @beardedinventor: https://www.instructables.com/id/Getting-Started-with-Electric-Imp/ O firmware para o imp está anexado a esta etapa como ImpoweredImp.nut O código para o agente está anexado como ImpoweredAgent.nutFirmware e interação do código do Agente Seu Agente tem uma URL específica para ele. Quando uma mensagem HTTP é enviada para este URL, o código do agente em execução no Imp Cloud verifica a validade da solicitação comparando a chave API de entrada (qualquer chave que você criar - mais bits tornam mais difícil adivinhar) com a chave API armazenada na memória do Agente (ideia API Key de https://forums.electricimp.com/discussion/comment/8281#Comment_8281). Se a chave for compatível, a mensagem será verificada para determinar se um evento buttonPress ou uma solicitação de status está sendo transmitida no pacote de solicitação HTTP. Se a solicitação HTTP for para status, o código do agente retorna o status Ligado / Desligado das tomadas CA. O status é atualizado de forma assíncrona pelo firmware Imp quando os pinos de saída mudam de estado. Se um evento buttonPress for passado na solicitação HTTP, esse evento será passado para o firmware do Imp através do canal de comunicação seguro do imp elétrico entre o Imp e o Agente baseado no servidor. O Imp "recebe" este evento através do agent.on ("buttonPressed", função (valor) função. Cada vez que um evento de pressionamento de botão é recebido pelo Imp, o estado de saída do Pin1 e 7 é alternado, o que liga os relés ou Desligado dependendo do estado anterior. A variável de status é enviada de volta ao agente através do canal de comunicação Agent-Imp e é recebida pelo Agente na função device.on.

Etapa 6: Código HTML / Javascript do iPhone

O aplicativo cliente é um aplicativo HTML / Javascript básico. Uma imagem simples é usada como botão. Quando a imagem é pressionada, o botão é animado para mostrar os pacotes WiFi provenientes do dispositivo. A comunicação com o Imp elétrico é feita enviando uma mensagem para a URL do Agente que é específica para o seu Imp. No aplicativo HTML, criamos um objeto XMLHttpRequest e, em seguida, postamos o evento de pressionamento de botão em um pacote JSON formatado para a URL do agente. xmlhttp.open ("POST", "https://agent.electricimp.com/YourURL?timestamp=" + new Date (). getTime (), true); xmlhttp.setRequestHeader ("Content-type", "application / x-www-form-urlencoded"); xmlhttp.setRequestHeader ("x-apikey", "Sua chave de API"); var impRequest = {"request": "buttonPressed", "button": button.id}; xmlhttp.send (JSON.stringify (impRequest)); Para obter o status das tomadas de energia, o Agente é consultado xmlhttp.open ("POST", "https://agent.electricimp.com/YourURL?timestamp=" + new Date (). GetTime (), true); xmlhttp.setRequestHeader ("x-apikey", "Sua chave de API"); xmlhttp.setRequestHeader ("Content-type", "application / x-www-form-urlencoded"); var impRequest = {"request": "GetStatus"}; xmlhttp.send (JSON.stringify (impRequest)); Para fazer com que a página HTML apareça como um aplicativo nativo em seu iPhone, você precisa carregá-la de um site e adicioná-la à tela inicial. O processo é descrito em meu instrutível anterior aqui: https://www.instructables.com/id/Electric-Imp-Garage-Door-Opener/step10/Configuring-IIS-Express-And-Loading-The-App-onto- y / Os arquivos do iPhone estão anexados a esta etapa

Etapa 7: Funciona

Depois de toda a construção, configuração e talvez até mesmo um pouco de xingamento, você deve ter um dispositivo WeMo'ish que possa controlar a partir do seu iPhone / Smartphone / Navegador da Web de qualquer lugar que esteja. Há muitos usos para uma tomada habilitada para internet que torna sua casa muito mais inteligente.

• Controle remoto de seus dispositivos internos como lâmpadas, hi-fi, TV etc. Você pode aprimorar o software e construir vários dispositivos para permitir que você controle a iluminação de sua casa para fazer as pessoas pensarem que a casa está ocupada enquanto você estiver fora. Você pode ligar e desligar a TV para aumentar a ilusão. Você pode aprimorar o firmware e o software do smartphone para programar cada dispositivo para funcionar em uma programação liga / desliga diferente para simular a natureza aleatória de pessoas reais dentro de sua casa para completar a ilusão para fins de segurança quando você estiver ausente.
• Você pode adicionar controle remoto para pontos de energia de difícil acesso…. minhas luzes de garagem, por exemplo!
• Você pode ver o status de seus pontos de venda para responder às perguntas que sempre parecem surgir depois que você já está muitos quilômetros em uma viagem longe de casa, como "querida, você ligou o ferro, vara quente para cabelo, filtro de tanque de peixes, filtro de piscina, temporizadores de luz "liga / desliga dependendo da natureza de cada dispositivo.
• Adicione o sensor de movimento para ligar / desligar automaticamente quando o movimento é detectado.
• Adicione um termistor ou outro dispositivo sensor de temperatura para monitorar a temperatura ambiente.
• Descubra como se conectar ao IFTTT.com para que você possa, por exemplo, enviar e-mail, mensagem FB, tweetar sua tomada para ligar / desligar
• Por favor, comente abaixo e eu adicionarei suas idéias a esta lista!

Se você criar uma, adicione aos comentários e me informe sobre quaisquer recursos adicionais que você adicionou ou dispositivos de tomada de energia alternativos que você hackeado para atingir o mesmo fim. Além disso, se você descobrir como fazer o IFTTT dessa coisa, também gosto de saber como! Saúde!

Segundo Prêmio no Hacking de Hardware

Segundo Prêmio no Concurso de Microcontroladores