Temperatur və Nəmlik Monitoru: 6 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Bu təlimatda qonaq otağınız üçün öz istiliyinizi və rütubətinizi necə düzəldəcəyinizi sizə göstərəcəyəm. Cihaz, məlumatları uzaq bir serverə (məsələn, Raspberry Pi) daxil etmək və daha sonra sadə bir veb interfeysi ilə daxil olmaq üçün WiFi xüsusiyyətlərinə malikdir.

Cihazın əsas hissələri ESP8266 mikrokontrolörü, DHT11 temperatur və rütubət sensoru və 16x4 xarakterli LCD -dir. Layihə tamamilə açıq mənbəyidir, buna görə də korpusun sxematik, lövhə və dizayn sənədlərini yükləməkdən və istədiyiniz dəyişiklikləri etməkdən çekinmeyin.

Addım 1: Alətlər və hissələr

Monitoru qurmaq üçün aşağıdakı hissələrə ehtiyacınız olacaq:

1 x ESP-12F [2 €]-Bildiyimə görə ESP-12E və ESP-12F əsasən eynidir, fərqlə ESP-12F-nin daha yaxşı antenaya malik olmasıdır.

1 x DHT11 Temperatur və Rütubət Sensoru [0.80 €] - DHT22 də işləməyə davam edəcək, lakin korpusun 3D modelində bəzi dəyişikliklər edilməlidir, DHT22 də bir az daha bahalıdır.

1 x 16x4 Xarakterli LCD 5V [3.30 €] - Bəli, PCB dizayn edildiyi üçün LCD -nin gərginlik tənzimləyicisindən deyil, 5V -dən birbaşa işləyəcəyi üçün 5V -ə ehtiyacınız olacaq. Bu, gərginlik tənzimləyicisindəki yükü azaltmaq üçün, həm də 5V displeylərin daha ucuz olması səbəbindən edildi. ESP8266 3.3V -da işləsə də, narahat olmayın.

LD33 (SOT223 paketi) olaraq da bilinən 1 x LD1117V33 SMD Gərginlik Tənzimləyicisi [0.80 €]

1 x 100nF Seramik SMD Kondansatör (0603 paketi)

1 x 10 uF Tantalum SMD Kondansatör (3528 paket)

1 x 10K SMD Rezistoru (0805 paketi)

1 x 10K Bıçaq Qazanı (Çuxurdan)

1 x 47Ω SMD Rezistoru (0805 paketi) - Bu yalnız LCD -nin arxa işığına gedən cərəyanı məhdudlaşdırmaq üçündür. Fərqli müqavimət dəyərləri ilə sınaqdan keçirin və istədiyiniz intensivliyi seçin.

1 x SMD Anlıq Anahtarı [0.80 €] - İstifadə etdiyim xüsusiyyət budur, ancaq eyni ayaq izi ilə istədiyiniz ani keçiddən istifadə edə bilərsiniz. EBay -də eyni açarları birdən çox əldə edərək daha az qiymətə tapa bildim.

1 x 5.5x2.1mm DC Jack (Panel montajı) [0.50 €] - İstifadə etdiyim panelin kəsmə diametri 8 mm və uzunluğu 9 mm -dir. EBay -də "Panel Montaj DC Jack" axtararaq asanlıqla tapa bilərsiniz (əlavə olunmuş şəklə baxın).

1 x 2.54mm (100 mil) 40 pinli Kişi Pin Başlığı (Delikdən)

1 x 2.54mm (100 mil) 40 pinli işlənmiş qadın pin başlığı (delikdən)

1 x 2.54 mm (100 mil) tullanan - Kompüter anakartlarında istifadə edilənlərlə eynidir.

4 x M3 8 mm boltlar

4 x M3 4x4mm Yivli Əlavə - eBay -də "M3 Presli Pirinç Mis Əlavələr" axtararaq asanlıqla tapa bilərsiniz (əlavə olunmuş şəklə baxın).

4 x M2 12 mm boltlar

4 x M2 Fındıq

1 x USB Type A -dan 5.5x2.1mm DC Fiş Kabelinə [1.5 €] - Bu, cihazınızı ya standart telefon şarj cihazından, ya da USB portu olan demək olar ki, hər hansı bir kompüterdən gücləndirməyə imkan verəcəkdir. Cihaz yalnız ən pis vəziyyətdə 300mA və orta hesabla 250mA çəkir, buna görə hətta USB 2.0 portu belə edəcək.

1 x PCB - Lövhənin qalınlığı kritik deyil, buna görə də əksər PCB istehsalçıları üçün ümumiyyətlə ən ucuz seçim olan 1.6 mm -ə keçin.

3 x Telli Tel (hər biri təxminən 60 mm)

3 x İstilik daralma borusu (hər biri təxminən 10 mm)

Və aşağıdakı vasitələr:

Lehimleme dəmir

USB -dən Serial Dönüştürücü - Gəmidə ESP8266 proqramlaşdırmaq üçün buna ehtiyacınız olacaq.

Phillips Tornavida və/və ya Hex Açarı - İstifadə edəcəyiniz vintlərin növündən asılıdır.

3D Yazıcı - 3D printerə çıxışınız yoxdursa, hər zaman ümumi bir plastik layihə qutusundan istifadə edə və Dremel ilə kəsiklər edə bilərsiniz. Belə bir qutu üçün minimum daxili ölçülər 24 mm yüksəklik, 94 mm uzunluq və 66 mm genişlikdə olmalıdır. LCD montaj üçün 8 mm M2 dayaqlardan da istifadə etməlisiniz.

Dremel - Yalnız 3D çaplı korpusa getməsəniz lazımdır.

Addım 2: PCB hazırlayın

İlk addım PCB etməkdir. Bunu özünüz vuraraq və ya sadəcə sevdiyiniz PCB istehsalçısının veb saytına daxil olaraq sifariş verə bilərsiniz. Lövhə planında hər hansı bir dəyişiklik etməyi planlaşdırmırsınızsa, bu addımda əlavə edilmiş gerber faylları olan ZIP faylını tutub birbaşa istehsalçıya göndərə bilərsiniz. Dəyişikliklər etmək istəsəniz, KiCAD sxematik və lövhə düzeni sənədlərini burada tapa bilərsiniz.

Əllərinizi lövhələrə vurduqdan sonra komponentləri lehimləmə vaxtıdır. Bu olduqca sadə olmalıdır, ancaq qeyd edilməli olan bir neçə şey var. Birincisi, PCB -ni hələ də LCD başlığına lehimləməyə başlamayın, bu, korpusun dizayn tərzinə görə son montaj zamanı edilməlidir. Öz korpusunuzu hazırlayırsınızsa, bu məsləhətə məhəl qoymayın.

U3 konnektoru, DHT11 sensorunun qoşulacağı yerdir. İdeal olaraq, bu məqsədlə 90 ° bucaqlı işlənmiş qadın pin başlığı istifadə etməlisiniz. Amma əgər mənim xoşuma gəlirsə, birini tapa bilmirsənsə, düzünü al və özünü əy. Daha sonra etsəniz, DHT11 -in ucları da qısa olacaq, buna görə bəzi uzantıları lehimləməli olacaqsınız. Pin başlığı ilə sensor arasındakı məsafə təxminən 5 mm olmalıdır.

İşlənmiş bir pin başlığı istifadə etmək istəməyinizin səbəbi, deliklərin adi qadın pin başlıqlarına nisbətən daha kiçik olmasıdır. Beləliklə, sensorun ucları möhkəm bir əlaqə yaratmaq üçün orada sıx şəkildə otura bilər. Ancaq DHT11 -ni bir kişi pin başlığına lehimləməyi də cəhd edə bilərsiniz və eyni şəkildə işləməli olan adi bir açılı qadın pin başlığına bu şəkildə bağlaya bilərsiniz.

Addım 3: Qutunun hazırlanması

PCB lehimləndiyinə görə, korpusu düzəltməyin vaxtı gəldi. Kassanın əsas gövdəsi və qapaq olmaqla, çap edilməsi lazım olan iki fərqli hissə var. Qapaqda divarınıza yapışdırmaq üçün montaj delikləri də var.

Hər iki hissə 0,2 mm təbəqə hündürlüyündə standart 0,4 mm nozzle ilə çap oluna bilər, mənim vəziyyətim üçün hər iki hissə üçün çap müddəti təxminən 4 saat idi. Qapaq, korpusun əsas hissəsinə heç bir dəstək tələb etmir, lakin əsasən vida yuvalarının altındakı hissəyə aiddir. Çap edildikdən sonra dəstəkləri çıxarmaqla çox diqqətli olun, bunu edərkən LCD üçün dayaqlardan birini qıra bildim və yenidən super yapışqanla yapışdırmalı oldum.

Kassa FreeCAD üzərində hazırlanmışdır, buna görə də hər hansı bir dəyişiklik etmək istəyirsinizsə, olduqca sadə olmalıdır. Qapağı çap etmək üçün STL sənədləri və FreeCAD dizayn sənədləri Thingiverse -də tapıla bilər.

Addım 4: Monitoru yığın

Kassa çap edildikdə, hər şeyi bir yerə yığmağın vaxtı gəldi. Birincisi, LCD -ni korpusun içinə qoyun və sola sürüşdürün, beləliklə sensör üçün delik arasında boşluq yaranacaq.

Sonra, PCB -ni yuxarıya yerləşdirin, sensoru artıq pin başlığına əlavə edin.

Bundan sonra, sensoru çuxura itələyin, LCD -ni geri itələyin və PCB -ni pin başlığına daxil edin. İndi LCD -ni M2 qoz -fındıq və boltlardan istifadə edərək düzəldin və PCB -ni pin başlığına lehimləyin.

Sonra, elektrik prizini yerinə qoyun, bir az tel bağlayın və digər uclarını PCB -yə lehimləyin. Burada bir az istilik borusu istifadə etmək də yaxşı bir fikir olardı.

Son addım, qapağın M3 boltlarla vidalanması üçün metal yivli əlavələr quraşdırmaqdır. Bu məqsədlə onları qızdırmaq üçün lehimləmə dəmirindən istifadə etməlisiniz, beləliklə dəliklərə itələyə bilərlər. 3D izlərinizə metal iplər əlavə etmək haqqında daha çox məlumata ehtiyacınız varsa, bu təlimata baxa bilərsiniz.

Addım 5: Serverin qurulması

Firmware -ni ESP8266 -ya yükləməzdən əvvəl, cihaz tərəfindən alınan məlumatların qeydiyyatı üçün bir server qurulması lazım olan başqa bir şey var. Bu məqsədlə, şəxsi şəbəkənizdəki bir Raspberry Pi -dən DigitalOcean damlasına qədər istədiyiniz qədər çox Linux maşınından istifadə edə bilərsiniz. Daha sonra getdim, amma nə seçdiyinizdən asılı olmayaraq proses eynidir.

Apache, MySQL (MariaDB) və PHP qurmaq

Əvvəlcə LAMP qurmalı və ya başqa sözlə serverdə Apache, MySQL (MariaDB) və PHP qurmalıyıq. Bunun üçün dağıtımınızın paket menecerindən istifadə etməlisiniz, misal üçün Raspbian da daxil olmaqla demək olar ki, hər hansı bir Debian əsaslı dağıtımın istifadə etdiyi paket meneceri olan apt istifadə edəcəyəm.

sudo apt yeniləmə

sudo apt install apache2 mysql-server mysql-client php libapache2-mod-php php-mysql

Bundan sonra, serverinizin IP ünvanını brauzerinizin ünvan çubuğuna qoysanız, Apache -nin standart səhifəsini görə bilməlisiniz.

Verilənlər bazasının qurulması

İndi məlumatları qeyd etmək üçün bir verilənlər bazasına ehtiyacımız var. Əvvəlcə işləyərək MySQL -ə kök olaraq qoşulun, sudo mysql

Və verilənlər bazasını və ona daxil olan bir istifadəçini aşağıdakı kimi yaradın, DATABASE `sensorlar` yaradın

Sensorlar istifadə edin; Cədvəl yaradın temperaturu (`id` bigint (20) NULL AUTO_INCREMENT DEĞİL,` client_id` smallint (6) NULL DEĞİL, `dəyər` smallint (6) NULL deyil,` yaradılmış_at` zaman damgası NULL VARSIZ CURRENT_TIMESTAMP, İLK KEY (" MOTOR = InnoDB; TABLO nəmliyi yarat (`id` bigint (20) NULL AUTO_INCREMENT,` client_id` smallint (6) NULL, `value` smallint (6) NOT NULL,` created_at` zaman damgası NULL VARSIZ CURRENT_TIMESTAMP, İLK KEY (" MOTOR = InnoDB; KULLANICI YARADIN '[istifadəçi adı]'@'localhost' TANIŞLI '[parol]'; 'Sensor'larda BÜTÜN İSTİFADƏLƏR VERİN.* TO' sensorlar '@' localhost '; Çıx

[İstifadəçi adı] və [parol] sözlərini istədiyiniz MySQL istifadəçisi üçün əsl istifadəçi adı və şifrə ilə əvəz etdiyinizə əmin olun. Həm də bunları qeyd edin, çünki növbəti addım üçün onlara ehtiyacınız olacaq.

Giriş və veb interfeysi skriptlərinin konfiqurasiyası

Varsayılan Apache virtual hostunun sənəd kökü olan/var/www/html qovluğuna keçin, standart veb səhifəni ehtiva edən HTML faylını silin və daxilindəki qeyd və veb interfeysi skriptlərini yükləyin.

cd/var/www/html

sudo rm index.html sudo wget https://raw.githubusercontent.com/magkopian/esp-arduino-temp-monitor/master/server/log.php sudo wget https://raw.githubusercontent.com/magkopian/esp- arduino-temp-monitor/master/server/index.php

İndi nano istifadə edərək qeyd skriptini redaktə edin, sudo nano log.php

Əvvəlki addımda yaratdığınız MySQL istifadəçisi üçün [istifadəçi adı] və [parol] sözlərini istifadəçi adı və şifrə ilə əvəz etməlisiniz. Ayrıca, [müştəri açarını] unikal bir sim ilə əvəz edin və qeyd edin. Bu bir parol olaraq istifadə ediləcək, buna görə monitor özünü serverdə təsdiq edə bilər.

Nəhayət, nano ilə index.php redaktə edin, sudo nano index.php

və [istifadəçi adı] və [şifrəni] qeyd skriptində olduğu kimi MySQL istifadəçisi üçün istifadəçi adı və şifrə ilə əvəz edin.

HTTPS qurulması (İsteğe bağlı)

Bu isteğe bağlı ola bilər, ancaq ESP8266 ilə server arasındakı əlaqə İnternet üzərindəndirsə, bəzi şifrələmələrdən istifadə etmək tövsiyə olunur.

Təəssüf ki, sertifikat əldə etmək üçün irəli gedib Şifrələyək kimi bir şeydən istifadə edə bilməzsiniz. Bunun səbəbi, ən azından yazı yazarkən, ESP8266 üçün HTTP müştəri kitabxanasının hələ də http.begin () çağırarkən sertifikatın barmaq izinin ikinci bir arqument olaraq verilməsini tələb etməsidir. Bu o deməkdir ki, Let's Encrypt kimi bir şey istifadə edirsinizsə, hər yeniləmədən sonra sertifikat barmaq izini yeniləmək üçün firmware proqramını çipə hər 3 aydan bir yeniləməlisiniz.

Bunun bir yolu, çox uzun müddətdən sonra (məsələn, 10 il) başa çatan, öz imzası olan bir sertifikat yaratmaq və giriş skriptini öz alt domeniylə öz virtual hostunda saxlamaqdır. Bu yolla, etibarlı bir orqanın müvafiq sertifikatından istifadə edəcək ayrı bir alt alandakı məlumatlara daxil olmaq üçün veb interfeysinə sahib ola bilərsiniz. Bu vəziyyətdə özünü imzalayan bir sertifikatın istifadəsi bir təhlükəsizlik problemi deyil, çünki onu unikal şəkildə tanıdan sertifikatın barmaq izi firmware-də kodlaşdırılacaq və sertifikat yalnız ESP8266 tərəfindən istifadə ediləcək.

Başlamazdan əvvəl güman edəcəyəm ki, artıq bir domen adınız var və bunun üzərində alt alanlar yarada bilərsiniz. Beləliklə, 10 ildən sonra bitən bir sertifikat yaratmaq üçün aşağıdakı əmri işlədin və suallara cavab verin.

sudo openssl req -x509 -düyünlər -günlər 3650 -yeni açar rsa: 2048 -keyout /etc/ssl/private/sensors.key -out /etc/ssl/certs/sensors.crt

Bu, öz-özünə imzalanmış bir sertifikat olduğu üçün, Ümumi Adı soruşan sual istisna olmaqla, əksər suallarda cavablandırdığınızın heç bir əhəmiyyəti yoxdur. Bu virtual ana üçün istifadə ediləcək tam alt domeni təmin etməyiniz lazım olan yer budur. Burada verəcəyiniz alt alan, daha sonra virtual ana konfiqurasiyanızda quracağınız ServerName ilə eyni olmalıdır.

Sonra yeni bir virtual ana konfiqurasiyası yaradın, sudo nano /etc/apache2/sites-available/sensors-ssl.conf

aşağıdakı məzmunla, ServerName [subdomain] DocumentRoot/var/www/sensors SSLEngine ON SSLCertificateKeyFile /etc/ssl/private/sensors.key SSLCertificateFile /etc/ssl/certs/sensors.crt Seçimləri +FollowSymlinks -Andekslər İzni Verir error-ssl.log CustomLog $ {APACHE_LOG_DIR} /sensors-access-ssl.log birləşdirildi

Yenə də [subdomaini] sertifikatla istifadə etdiyiniz eyni alt alanla əvəz etməyinizə əmin olun. Bu nöqtədə, Apache -in standart virtual ev sahibini deaktiv etməlisiniz.

sudo a2dissite 000-default

sənədin kök qovluğunun adını dəyişdirin, sudo mv/var/www/html/var/www/sensorlar

və nəhayət yeni virtual hostu işə salın və Apache -ni yenidən başladın, sudo a2ensite sensorlar-ssl

sudo systemctl apache2 yenidən başladın

Etməli olduğunuz son şey sertifikatın barmaq izini əldə etməkdir, çünki onu firmware kodunda istifadə etməlisiniz.

openssl x509 -yox -barmaq izi -sha1 -in /etc/ssl/certs/sensors.crt

Http.begin (), barmaq izinin baytları arasındakı ayırıcıların boşluq olmasını gözləyir, buna görə kodunuzda istifadə etməzdən əvvəl iki nöqtəni boşluqlarla əvəz etməlisiniz.

İndi, veb interfeysi qurmaq üçün yeni bir alt sahə qurmaq və yeni bir virtual ana konfiqurasiya yaratmaq üçün özünü imzalayan bir sertifikatdan istifadə etmək istəmirsinizsə, sudo nano /etc/apache2/sites-available/sensors-web-ssl.conf

aşağıdakı məzmunla, ServerName [subdomain] DocumentRoot/var/www/sensors #SSLEngine ON #SSLCertificateFile /etc/letsencrypt/live/ [subdomain]/cert.pem #SSLCertificateKeyFile /etc/letsencrypt/live/[subdomain]/privkey.php /CSSLCertificateFile #SSLCertificateFile /letsencrypt/live/ [subdomain]/chain.pem Options +FollowSymlinks -Indexes AllowOrride All ErrorLog $ {APACHE_LOG_DIR} /sensors-web-error-ssl.log CustomLog $ {APACHE_LOG_DIR} /sensors-web-access-

[Alt domeni] veb interfeysi üçün qurduğunuz alt alanla əvəz etməyinizə əmin olun. Sonra yeni virtual hostu işə salın, Apache -ni yenidən başladın, certbot quraşdırın və Let's Encrypt -dən yeni alt alan üçün sertifikat alın.

sudo a2ensite sensorlar-web-ssl

sudo systemctl apache2 yenidən başladın sudo apt yeniləmə sudo apt install certbot sudo certbot certonly --apache -d [subdomain]

Sertifikat əldə etdikdən sonra yenidən SSLEngine, SSLCertificateFile, SSLCertificateKeyFile və SSLCertificateChainFile xətlərini şərh etməmək və Apache -ni yenidən başladın.

İndi ESP8266-dan məlumatları serverə göndərmək üçün öz-özünə imzalanmış sertifikatı istifadə edən birinci alt domendən istifadə edə bilərsiniz, ikincisini brauzerinizdən veb interfeysinə daxil olmaq üçün istifadə edə bilərsiniz. Certbot, standart olaraq aktiv edilməli olan bir sistem taymeri istifadə edərək, sertifikatı hər 3 ayda bir avtomatik olaraq yeniləməyinizlə də məşğul olacaq.

Addım 6: ESP8266 proqramlaşdırılması

Nəhayət, qalan yeganə şey mikroprosessora firmware yükləməkdir. Bunu etmək üçün firmware üçün mənbə kodunu buradan yükləyin və Arduino IDE -dən istifadə edərək açın. [SSID] və [Şifrəni] WiFi şəbəkənizin əsl SSID və şifrəsi ilə əvəz etməlisiniz. Sprintf funksiyası zəngində [Müştəri Kimliyi] və [Müştəri Açarını] serverdəki PHP skriptində istifadə etdiyinizlə əvəz etməlisiniz. Nəhayət, [Host] u domen adı və ya serverin IP ünvanı ilə əvəz etməli olacaqsınız. HTTPS istifadə edirsinizsə, http.begin () funksiyası zəngində ikinci bir arqument olaraq sertifikatınızın barmaq izini verməlisiniz. Sertifikatın barmaq izinin necə alınacağını əvvəlki addımdakı "HTTPS -in Qurulması" bölməsində izah etmişəm.

Daha sonra, hələ də etməmisinizsə, Arduino IDE -nin İdarəetmə Menecerindən istifadə edərək ESP8266 Community əsas paketini quraşdırmalısınız. Bunu etdikdən sonra lövhələr menyusundan NodeMCU 1.0 (ESP-12E Modulu) seçin. Sonra, Kitabxana Menecerindən istifadə edərək SimpleDHT kitabxanasını qurmalısınız. Nəhayət, kodun səhvsiz tərtib olunduğundan əmin olmaq üçün IDE pəncərənizin yuxarı sol küncündəki Doğrula düyməsini vurun.

Və nəhayət, firmware -ni mikro nəzarətçiyə yazmağın vaxtı gəldi. Bunu etmək üçün JP1 atlayıcısını sağa hərəkət etdirin, beləliklə ESP8266 -nın GPIO0 -u yerə qoşulacaq və bu da proqramlaşdırma rejimini aktivləşdirəcəkdir. Sonra, USB -ni P1 olaraq etiketlənmiş proqramlaşdırma başlığına keçid telləri istifadə edərək serial çeviriciyə bağlayın. Proqramlaşdırma başlığının 1 -ci pimi torpaqdır, 2 -ci pin ESP8266 -nın qəbul pinidir və 3 -cü ötürücüdür. USB ötürücünüzün serial çeviricisinə, ötürücüsünün qəbuluna və əlbəttə ki, torpağa keçməsi üçün ESP8266 -nın qəbuluna ehtiyacınız var.

Nəhayət, USB -dən DC -ə qədər cərəyan kabelindən istifadə edərək cihazı 5V ilə gücləndirin və USB -ni seriya çeviriciyə kompüterə qoşun. İndi IDE -də alətlər menyusunu açan kimi ESP8266 -nın qoşulduğu virtual serial portunu görə bilməlisiniz. İndi yalnız Yüklə düyməsini vurun və budur! Hər şey gözlənildiyi kimi gedirsə, cihazın LCD -də temperatur və rütubət oxunuşlarını görə bilməlisiniz. ESP8266 şəbəkənizə qoşulduqdan və serverlə ünsiyyət qurmağa başladıqdan sonra cari tarix və vaxt da ekranda görünməlidir.

Server yaxşı miqdarda məlumat toplayandan bir neçə saat sonra http (s): // [host] /index.php?client_id= [müştəri id] saytına daxil olaraq temperatur və rütubət cədvəllərini görə bilməlisiniz. Harada [host] ya serverinizin IP ünvanı və ya veb interfeysi üçün istifadə etdiyiniz alt alan, və [müştəri id] cihazın müştəri identifikatoru olduğu halda onu standart dəyərinə qoysanız 1 olmalıdır.