إنترنت الأشياء مقابل بنس واحد: دليل عملي. الجزء 1 ، الأجهزة
مرحبًا Geektimes!نقدم سلسلة من المقالات التي سننظر فيها في كيفية تنفيذ جهاز إنترنت الأشياء غير مكلفة مع إمكانات هائلة من سحابة من الصفر وبدون لحام. كأساس ، نأخذ رقاقة ESP8266 "النظيفة" ، التي كتبنا عنها مؤخرًا . نحن نستخدم أحدث البرامج الثابتة DeviceHive ونكتب تطبيق ويب بسيط للوصول إلى خادم السحابة. سنقوم بتوصيل جهاز بسيط بالشريحة الصغيرة ، والتي يمكن التحكم فيها ببضع نقرات في المتصفح.فيما يلي أول مقال في السلسلة ، نتعلم منه نوع المعدات التي نحتاجها.في الآونة الأخيرة ، تم عقد الإصدار الأول من الإصدار الأول من البرامج الثابتة DeviceHive لـ ESP8266. الغرض من مقالاتنا هو مساعدة كل من يريد تطبيق حل إنترنت الأشياء الخاص بهم باستخدام DeviceHive بتكلفة زهيدة وسريعة وبدون صعوبات غير ضرورية.نحن بحاجة إلى خمسة أشياء فقط:- لوحة ملحومة ESP8266 ؛
- USB -> محول UART ؛
- مزود الطاقة؛
- الأسلاك
- الجهاز نفسه ، الذي نريد تكوين صداقات معه في السحاب.
لا تتجاوز التكلفة الإجمالية للنقاط الأربع الأولى 5 دولارات. أي جهاز تختار للتجارب - تقرر بنفسك.دعونا نلقي نظرة على كل عنصر بمزيد من التفصيل.المجلس مع ESP8266
معظم الوحدات المتاحة في السوق مع ESP8266 ليست سوى لوحة توجد عليها ESP8266 نفسها ، وذاكرة فلاش 25Q40 512KB SPI (يحتوي ESP على 64 كيلوبايت فقط من الذاكرة لمحمل الإقلاع على متن الطائرة) وعدد صغير من العناصر المنفصلة. غالبًا ما تتحول الاختلافات إلى بصرية حصرية ، على الرغم من وجود أيضًا وحدات متخصصة مع طاقة البطارية وتعديلات مختلفة. إنها أغلى ثمنا ، لكن المعنى يبقى دون تغيير.بشكل منفصل ، نلاحظ وحدة ESP-201 (الجزء العلوي في الصورة). إنه مثير للاهتمام ، أولاً وقبل كل شيء ، لأنه لا يتطلب لحامًا ، ويتصل الحد الأقصى لعدد دبابيس ESP8266 بموصل خارجي ، والذي يمكن أن يكون مفيدًا جدًا في التجارب. علاوة على ذلك ، سنستخدم هذه الوحدة للتوضيح ، ومع ذلك ، يمكنك أخذ أي نظائرها. سوف تكون الاختلافات فقط في توصيل الاستنتاجات.USB -> محول UART
لإعادة برمجة ESP8266 يستخدم واجهة UART. هذا هو منفذ تسلسلي عادي بمستوى منطقي 3.3 فولت ، أي منفذ COM بسيط بمستوى كهربائي مختلف. يتم إخفاء هذه المحولات في العديد من الأجهزة ، بالتأكيد لقد استخدمتها أكثر من مرة ، حتى دون معرفة ذلك. في الماضي ، تم استخدام هذه المحولات ، على سبيل المثال ، في كابلات الهاتف.تعتبر المحولات على CP2102 و PL2303 و CH431 و FT232 وبعض الأنواع الأخرى الأكثر شيوعًا. أي مما يلي يناسبنا. مع هذا الأخير ، من الجدير أن نكون حذرين . المشاكل الأقل مع برامج تشغيل Windows و OS X موجودة على CP2102. لا داعي لأن يقلق مستخدمو لينكس على الإطلاق - جميع الرقائق مدعومة أصلاً من قبل النواة.مزود الطاقة
يحتاج ESP8266 إلى مصدر طاقة بجهد خرج من 3 إلى 3.6 فولت. يمكن أن يكون هذا محول شبكة 3.3 فولت ، أو مصدر تنحى. في أوقات التضمين والاستخدام النشط ، يمكن أن تستهلك ESP8266 ما يصل إلى 300 مللي أمبير في البقول.بعض محولات USB -> UART لها خرج 3.3 فولت من المثبت الداخلي. التيار الصادر ضعيف للغاية ، لذا فإن مصدر طاقة إضافي هو ضرورة ضرورية. عند تشغيله بواسطة USB ، قد يكون مصدر على شريحة AMS1117-3.3 حلاً جيدًا.للتوضيح ، نستخدم المصدر الموضح في الصورة ، لأنه مجهز بالعديد من المحطات الطرفية للاتصالات.الأسلاك
يمكنك فقط أخذ الألواح واللحام بها ، ولكن مقابل دولار واحد فقط ، يمكنك شراء حلقة كبل كاملة مع موصلات ملحومة لتوصيل الوحدات. في وحداتنا لا يوجد سوى خيوط من نوع "ذكور" ، لذلك نحن بحاجة إلى أسلاك ذات موصلات "أنثوية". يمكن تقسيم هذه الحلقات بسهولة باليد إلى حلقات ذات عدد أقل من الأسلاك.للنماذج - مجرد حلم!الجهاز الذي نريد توصيله
هناك بالفعل مجال بداية للخيال. الأجهزة التي يمكن توصيلها بالسحابة أرضية. ومع ذلك ، يجدر النظر في إمكانية التوصيل الكهربائي. من المستحيل تطبيق جهد على أي دبوس في الدائرة المصغرة يتجاوز الجهد الذي يتم تشغيل الدائرة المصغرة منه. الحد الأقصى المسموح به لتيار الحمل لكل دبوس GPIO هو 12 مل أمبير. يبدو أن المؤشرات متواضعة إلى حد ما ، ولكن في الواقع هذه خصائص قياسية للمتحكم الدقيق. للتواصل مع الأحمال الثقيلة ، يمكنك استخدام MOSFET الطاقة ، والثايرستور ، ومرحلات الحالة الصلبة وغيرها من حلول الدوائر ، والتي يعتبر النظر فيها خارج نطاق هذه المقالة.سننظر في أبسط تتابع ميكانيكي. في معظم طوابق التداول ، يمكنك العثور على وحدات جاهزة مع مرحلات ملحومة.ما هي الوحدة؟ هذا هو مرحل عادي مع مضخم مسبق ملحوم على optocoupler أو الترانزستور. التتابع هو مجموعة من جهات الاتصال التي تغلق وتفتح ميكانيكيًا باستخدام مغناطيس كهربائي موجود في الداخل. وبعبارة أخرى ، فإن جهات الاتصال قادرة على كسر أو توصيل الدائرة الكهربائية عند تطبيق جهد صغير على المغناطيس الكهربائي من الخارج. عند لف المغناطيس الكهربائي ، يتم الحصول على التيار ، كقاعدة عامة ، في منطقة تتراوح من 10 إلى 50 مللي أمبير ، وبالتالي من المستحيل توصيله مباشرة بالميكروكونترولر. خاصة لهذا ، يتم لحام مضخم صغير للترحيل إلى الوحدة ، والتي يمكن توصيلها مباشرة بالمتحكم الدقيق.يتم عرض عمود به كتل طرفية على اليسار ، حيث يمكن توصيل حمولة خطيرة بالفعل. يمكن أن يتحمل التتابع الموضح في الصورة 250 فولت و 10 أمبير.على اليسار في الصورة ، يمكنك رؤية كتلة المحطة الطرفية. هذه المخرجات الثلاثة هي مجموعة مشتركة من جهات الاتصال: واحدة مغلقة عادة ، وواحدة مفتوحة عادة ، وواحدة مشتركة. عندما تظهر وحدة منطقية عند إدخال الوحدة النمطية ، ينقل التتابع الإخراج المشترك إلى جهة اتصال أخرى. بهذه الطريقة ، يمكنك تبديل أي شيء أو فتحه أو توصيله.لتوضيح تشغيل البرنامج الثابت ، نستخدم وحدة الليزر التالية:تتطلب الوحدة جهد 5 فولت وتستهلك حوالي 90 مللي أمبير. لربطه ، نحن بحاجة إلى تتابع.لا تنس: بدلاً من هذه الوحدة ، يمكننا استخدام أي جهاز آخر ، سواء كان مصباحًا في غرفتك أو كشافًا قويًا (وهو في حد ذاته مجرد مصباح يدوي ضخم يستهلك كيلووات من الكهرباء). من الضروري فقط مراعاة قوة الجهاز عند اختيار التتابع.يمكن أيضًا توصيل أجهزة استشعار وأجهزة استشعار مختلفة بـ ESP8266 ، لأن مخرجاتها (مثل وحدات التحكم الدقيقة الأخرى) يمكن أن تعمل على حد سواء المدخلات والمخرجات. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي جهاز ESP8266 على مدخل تناظري يمكن استخدامه لنقل الإشارات التناظرية الفعلية. لكن هذا ، ربما ، سوف نكرس مقالة منفصلة.في المقالة التالية سنقول :- كيفية الحصول على وتكوين خادم DeviceHive ؛
- كيفية وميض وتكوين ESP8266 مع البرامج الثابتة من DeviceHive.
في الواقع ، لا يوجد شيء معقد هنا. متطورة للقراءة يمكن أن تأخذ بالفعل البرامج الثابتة لدينا ومحاولة تشغيلها بنفسك. يمكن العثور على رمز المصدر والصورة المترجمة هنا . حتى الآن ، لا يتوفر سوى إصدار عام مبكر ، والعمل جار عليه. ولكن يمكنك بناء أجهزة DIY الآن!نشرها نيكولاي خاباروف ، كبير مطوري البرامج Source: https://habr.com/ru/post/ar382105/
All Articles