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L'IoT pour un sou: un guide pratique. Partie 1, matériel



Salut les Geektimes!

Nous présentons une série d'articles dans lesquels nous examinerons comment mettre en œuvre un dispositif IoT peu coûteux avec un énorme potentiel à partir d'un nuage à partir de zéro et sans soudure. Comme base, nous prenons la puce "propre" ESP8266, dont nous avons récemment parlé . Nous utilisons le dernier firmware DeviceHive et écrivons une application Web simple pour accéder au serveur cloud. Nous allons connecter un simple appareil à la puce électronique, qui peut être contrôlé en quelques clics dans le navigateur.

Voici le premier article de la série, à partir duquel nous apprenons de quel type d'équipement nous avons besoin.

Plus récemment, la première version de la première version du firmware DeviceHive pour ESP8266 a eu lieu. Le but de nos articles est d'aider tous ceux qui souhaitent implémenter leur propre solution IoT en utilisant DeviceHive de manière aussi économique, rapide et sans difficultés inutiles.

Nous n'avons besoin que de cinq choses:
  • carte avec ESP8266 soudé;
  • USB -> adaptateur UART;
  • source de courant;
  • fils
  • l'appareil lui-même, que nous voulons faire des amis avec le cloud.


Le coût total des quatre premiers points ne dépasse pas 5 $. Quel appareil choisir pour les expériences - décidez par vous-même.

Examinons chaque élément plus en détail.

Conseil avec ESP8266



La plupart des modules disponibles sur le marché avec ESP8266 ne sont qu'une carte sur laquelle se trouve l'ESP8266 lui-même, une mémoire flash SPI 25Q40 512 Ko (ESP n'a que 64 kilo-octets de mémoire pour le chargeur de démarrage à bord) et un petit nombre d'éléments discrets. Les différences s'avèrent souvent exclusivement visuelles, bien qu'il existe également des modules spécialisés avec alimentation par batterie et diverses modifications. Ils sont plus chers, mais le sens reste inchangé.

Séparément, on note le module ESP-201 (en haut sur la photo). Il est intéressant, tout d'abord, car il ne nécessite pas de soudure, et le nombre maximum de broches ESP8266 est connecté à un connecteur externe, ce qui peut être très utile dans les expériences. Plus loin pour la démonstration, nous utiliserons ce module, cependant, vous pouvez prendre n'importe quels analogues. Les différences ne concerneront que le câblage des conclusions.

Adaptateur USB -> UART



Pour la reprogrammation, l'ESP8266 utilise l'interface UART. Il s'agit d'un port série ordinaire avec un niveau logique de 3,3 volts, c'est-à-dire un simple port COM avec un niveau électrique différent. De tels adaptateurs sont cachés dans de nombreux appareils, c'est sûr que vous les avez utilisés plus d'une fois, sans même le savoir. Dans le passé, de tels adaptateurs étaient utilisés, par exemple, dans les câbles téléphoniques.

Les adaptateurs sur CP2102, PL2303, CH431, FT232 et certains autres sont les plus courants. L'un des éléments suivants nous conviendra. Avec ce dernier, cependant, cela vaut la peine d'être prudent . Les moindres problèmes avec les pilotes pour Windows et OS X se trouvent sur le CP2102. Les utilisateurs de Linux n'ont pas à s'inquiéter du tout - toutes les puces sont prises en charge nativement par le noyau.

Source de courant



L'ESP8266 a besoin d'une alimentation avec une tension de sortie de 3 à 3,6 volts. Il peut s'agir d'une carte réseau 3,3 volts ou d'une source descendante. En période d'inclusion et d'utilisation active, l'ESP8266 peut consommer jusqu'à 300 milliampères en impulsions.

Certains adaptateurs USB -> UART ont une sortie de 3,3 volts du stabilisateur interne. Le courant sortant est extrêmement faible, donc une source d'alimentation supplémentaire est une nécessité nécessaire. Lorsqu'il est alimenté par USB, une source sur la puce AMS1117-3.3 peut être une bonne solution.

Pour la démonstration, nous utilisons la source montrée sur la photo, car elle est équipée de nombreux terminaux pour les connexions.

Fils



Vous pouvez simplement prendre et souder les cartes, mais pour seulement un dollar, vous pouvez acheter une boucle de câble avec des connecteurs soudés pour connecter les modules. Dans nos modules, il n'y a que des fils de type «mâle», nous avons donc besoin de fils avec des connecteurs femelles. Ces boucles peuvent être facilement divisées à la main en boucles avec moins de fils.

Pour le prototypage - juste un rêve!

L'appareil que nous voulons connecter


Il y a déjà de la place pour l'imagination. Les appareils pouvant être connectés au cloud sont mis à la terre. Cependant, il convient d'envisager la possibilité d'une connexion électrique. À n'importe quelle broche du microcircuit, il est impossible d'appliquer une tension dépassant celle à partir de laquelle le microcircuit lui-même est alimenté. Le courant de charge maximal autorisé par broche GPIO est de 12 milliampères. Il semble que les indicateurs soient plutôt modestes, mais en fait ce sont des caractéristiques standard pour le microcontrôleur. Pour vous connecter avec des charges lourdes, vous pouvez utiliser des MOSFET de puissance, des thyristors, des relais statiques et d'autres solutions de circuits, dont la prise en compte dépasse le cadre de cet article.

Nous considérerons le relais mécanique le plus simple. Sur la plupart des parquets, vous pouvez trouver des modules prêts à l'emploi avec des relais soudés.


Qu'est-ce qu'un module? Il s'agit d'un relais ordinaire avec un préamplificateur soudé sur un optocoupleur ou un transistor. Un relais est un groupe de contacts qui se ferment et s'ouvrent mécaniquement à l'aide d'un électroaimant situé à l'intérieur. En d'autres termes, les contacts sont capables de couper ou de connecter le circuit électrique lorsqu'une petite tension est appliquée à l'électro-aimant de l'extérieur. Sur l'enroulement de l'électro-aimant, le courant est généralement obtenu dans la région de 10 à 50 milliampères, il est donc impossible de le connecter directement au microcontrôleur. Surtout pour cela, un petit préamplificateur pour le relais est soudé au module, qui peut être directement connecté au microcontrôleur.

Une colonne avec des borniers est affichée à gauche, à laquelle une charge sérieuse peut déjà être connectée. Le relais montré sur la photo peut supporter 250 volts et 10 ampères.



Sur la gauche de la photo, vous pouvez voir le bornier. Ces trois sorties sont un groupe commun de contacts: un normalement fermé, un normalement ouvert et un commun. Lorsqu'une unité logique apparaît à l'entrée du module, le relais transfère la sortie commune à un autre contact. De cette façon, vous pouvez basculer, ouvrir ou connecter n'importe quoi.

Pour démontrer le fonctionnement du firmware, nous utilisons le module laser suivant:



Le module nécessite une tension de 5 volts et consomme environ 90 milliampères. Pour le connecter, nous avons besoin d'un relais.

N'oubliez pas: au lieu de ce module, nous pouvons utiliser n'importe quel autre appareil, que ce soit une ampoule dans votre chambre ou un puissant projecteur (qui en soi n'est qu'une énorme lampe de poche consommant des kilowatts d'électricité). Il suffit de prendre en compte la puissance de l'appareil lors du choix d'un relais.

Divers capteurs et capteurs peuvent également être connectés à l'ESP8266, car ses sorties (comme les autres microcontrôleurs) peuvent fonctionner à la fois en entrée et en sortie. De plus, l'ESP8266 possède une entrée analogique qui peut être utilisée pour transférer les signaux analogiques réels. Mais cela, peut-être, nous consacrerons un article séparé.

Dans l'article suivant, nous dirons :
  • Comment obtenir et configurer le serveur DeviceHive;
  • comment flasher et configurer ESP8266 avec le firmware de DeviceHive.


En fait, il n'y a rien de compliqué ici. Une lecture sophistiquée peut déjà prendre notre micrologiciel et essayer de l'exécuter vous-même. Le code source et l'image compilée peuvent être trouvés ici . Jusqu'à présent, seule une première version publique est disponible, dont les travaux sont en cours. Mais vous pouvez construire des appareils de bricolage maintenant!

Publié par Nikolai Khabarov, développeur principal embarqué

Source: https://habr.com/ru/post/fr382105/

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