Geekly articles weekly

IOT untuk satu sen: panduan praktis. Bagian 1, perangkat keras



Hai Geektimes!

Kami menyajikan serangkaian artikel di mana kami akan mempertimbangkan bagaimana menerapkan perangkat IoT berbasis cloud berbiaya rendah dengan potensi besar dari awal dan tanpa penyolderan. Sebagai dasar, kami menggunakan microchip "clean" ESP8266, yang baru-baru ini kami tulis . Kami menggunakan firmware DeviceHive terbaru dan menulis aplikasi web sederhana untuk mengakses server cloud. Kami akan menghubungkan perangkat sederhana ke microchip, yang dapat dikontrol dengan beberapa klik di browser.

Ini adalah artikel pertama dalam seri ini, dari mana kita mempelajari peralatan apa yang kita butuhkan.

Baru-baru ini, rilis pertama dari versi pertama firmware DeviceHive untuk ESP8266 diadakan. Tujuan artikel kami adalah membantu semua orang yang ingin menerapkan solusi IoT mereka sendiri menggunakan DeviceHive semurah, cepat dan tanpa kesulitan yang tidak perlu.

Kami hanya membutuhkan lima hal:
  • papan dengan ESP8266 solder;
  • USB -> adaptor UART;
  • Sumber Daya listrik;
  • kabel
  • perangkat itu sendiri, yang kami ingin berteman dengan cloud.


Total biaya dari empat poin pertama tidak melebihi $ 5. Perangkat mana yang akan dipilih untuk eksperimen - putuskan sendiri.

Mari kita lihat setiap item dengan lebih detail.

Papan dengan ESP8266



Sebagian besar modul yang tersedia di pasaran dengan ESP8266 hanyalah papan tempat ESP8266 itu sendiri, 25Q40 512KB SPI memori flash terletak (ESP hanya memiliki 64 kilobyte memori untuk bootloader on board) dan sejumlah kecil elemen diskrit. Perbedaannya seringkali menjadi semata-mata visual, meskipun ada juga modul khusus dengan daya baterai dan berbagai modifikasi. Mereka lebih mahal, tetapi artinya tetap tidak berubah.

Secara terpisah, kami mencatat modul ESP-201 (atas di foto). Yang menarik, pertama-tama, karena tidak memerlukan penyolderan, dan jumlah maksimum pin ESP8266 terhubung ke konektor eksternal, yang dapat sangat berguna dalam percobaan. Lebih lanjut untuk demonstrasi kami akan menggunakan modul ini, namun, Anda dapat mengambil analog. Perbedaannya hanya akan ada pada kabel kesimpulan.

USB -> adaptor UART



Untuk memprogram ulang ESP8266 menggunakan antarmuka UART. Ini adalah port serial biasa dengan tingkat logika 3,3 volt, yaitu port COM sederhana dengan level listrik yang berbeda. Adaptor semacam itu tersembunyi di banyak perangkat, pasti Anda telah menggunakannya lebih dari sekali, bahkan tanpa mengetahuinya. Di masa lalu, adaptor semacam itu digunakan, misalnya, pada kabel telepon.

Adaptor pada CP2102, PL2303, CH431, FT232 dan beberapa lainnya adalah yang paling umum. Salah satu dari yang berikut ini akan cocok untuk kita. Namun, dengan yang terakhir ini, patut untuk berhati - hati . Masalah paling sedikit dengan driver untuk Windows dan OS X ada pada CP2102. Pengguna Linux tidak perlu khawatir sama sekali - semua chip secara native didukung oleh kernel.

Sumber Daya listrik



ESP8266 membutuhkan catu daya dengan tegangan output 3 hingga 3,6 volt. Ini bisa berupa adaptor jaringan 3,3 volt, atau sumber step-down. Pada saat inklusi dan penggunaan aktif, ESP8266 dapat mengkonsumsi pulsa hingga 300 miliamp.

Beberapa USB -> adaptor UART memiliki output 3,3 volt dari stabilizer internal. Arus keluar sangat lemah, sehingga sumber daya tambahan adalah kebutuhan yang diperlukan. Saat ditenagai oleh USB, sumber pada chip AMS1117-3.3 mungkin merupakan solusi yang baik.

Untuk demonstrasi, kami menggunakan sumber yang ditunjukkan dalam foto, karena dilengkapi dengan banyak terminal untuk koneksi.

Kabel



Anda cukup mengambil dan menyolder papan, tetapi hanya dengan satu dolar Anda dapat membeli seluruh kabel loop dengan konektor solder untuk menghubungkan modul. Dalam modul kami hanya ada jenis "laki-laki", jadi kami membutuhkan kabel dengan konektor "perempuan". Loop ini dapat dengan mudah dibagi dengan tangan menjadi loop dengan kabel lebih sedikit.

Untuk membuat prototipe - hanya mimpi!

Perangkat yang ingin kita sambungkan


Sudah ada ruang lingkup awal untuk imajinasi. Perangkat yang dapat dihubungkan ke cloud adalah ground. Namun, ada baiknya mempertimbangkan kemungkinan koneksi listrik. Pada pin apa pun dari sirkuit mikro, tidak mungkin untuk menerapkan tegangan yang melebihi tegangan dari sirkuit mikro itu sendiri. Arus beban maksimum yang diijinkan per pin GPIO adalah 12 miliamp. Tampaknya indikatornya agak sederhana, tetapi sebenarnya ini adalah karakteristik standar untuk mikrokontroler. Untuk terhubung dengan beban berat, Anda dapat menggunakan transistor MOSFET daya, thyristor, relay keadaan padat, dan solusi sirkuit lainnya, yang pertimbangannya berada di luar cakupan artikel ini.

Kami akan mempertimbangkan relai mekanis yang paling sederhana. Di sebagian besar lantai perdagangan, Anda dapat menemukan modul yang sudah jadi dengan relay yang disolder.


Apa itu modul? Ini adalah relay biasa dengan preamplifier yang disolder pada optocoupler atau transistor. Relai adalah sekelompok kontak yang secara mekanis menutup dan membuka menggunakan elektromagnet yang terletak di dalam. Dengan kata lain, kontak mampu memutus atau menghubungkan rangkaian listrik ketika tegangan kecil diberikan ke elektromagnet dari luar. Pada belitan elektromagnet, arus, sebagai suatu peraturan, diperoleh pada daerah 10 - 50 milliamps, oleh karena itu tidak mungkin untuk secara langsung menghubungkannya ke mikrokontroler. Khusus untuk ini, preamplifier kecil untuk relai disolder ke modul, yang dapat langsung dihubungkan ke mikrokontroler.

Kolom dengan blok terminal ditampilkan di sebelah kiri, di mana beban serius sudah dapat dihubungkan. Relai yang ditunjukkan pada foto dapat menahan 250 volt dan 10 ampere.



Di sebelah kiri dalam foto Anda dapat melihat blok terminal. Ketiga output ini adalah kelompok kontak yang umum: satu kontak normal tertutup, satu normal terbuka, dan satu umum. Ketika unit logis muncul di input modul, relay mentransfer output umum ke kontak lain. Dengan cara ini, Anda dapat beralih, membuka, atau menghubungkan apa pun.

Untuk menunjukkan operasi firmware, kami menggunakan modul laser berikut:



Modul ini membutuhkan tegangan 5 volt dan mengkonsumsi sekitar 90 miliamp. Untuk menghubungkannya, kita membutuhkan relay.

Jangan lupa: alih-alih modul ini kita dapat menggunakan perangkat lain, baik itu bola lampu di kamar Anda atau lampu sorot yang kuat (yang dengan sendirinya hanya senter besar yang mengkonsumsi kilowatt listrik). Hanya perlu mempertimbangkan kekuatan perangkat saat memilih relay.

Berbagai sensor dan sensor juga dapat dihubungkan ke ESP8266, karena outputnya (seperti mikrokontroler lainnya) dapat bekerja baik input maupun output. Selain itu, ESP8266 memiliki input analog yang dapat digunakan untuk mentransfer sinyal analog yang sebenarnya. Tapi ini, mungkin, kita akan mencurahkan artikel terpisah.

Pada artikel berikut kami akan memberi tahu :
  • Cara mendapatkan dan mengkonfigurasi server DeviceHive;
  • cara mem-flash dan mengkonfigurasi ESP8266 dengan firmware dari DeviceHive.


Padahal, tidak ada yang rumit di sini. Canggih untuk membaca sudah dapat mengambil firmware kami dan mencoba menjalankannya sendiri. Kode sumber dan gambar yang dikompilasi dapat ditemukan di sini . Sejauh ini, hanya versi publik awal yang tersedia, pekerjaan yang sedang berlangsung. Tetapi Anda dapat membangun perangkat DIY sekarang!

Diposting oleh Nikolai Khabarov, Senior Embedded Developer

Source: https://habr.com/ru/post/id382105/

More articles:


All Articles