计时器-开始

一切始于他。 这是我在Aliexpress上首次购买该国的第一套自动化设备-我想在温室中进行自动浇水。 计时器装在一个弄皱的盒子里，上面有一个破裂的保护盖，但是可以用。 在整个夏季，他都为黄瓜浇水做得很好，冬天被移走并藏在温暖干燥的地方。 但是下个赛季，我在等待一个令人不愉快的惊喜-计时器开始挂起，停止响应控制按钮并打开水面。 起初，我用便宜的电池犯了罪，然后用金霸王品牌的电池代替了它们。 我认为问题出在电源和浪涌电流。 它没有帮助。 然后，我取出烙铁，焊接了所有可能的东西，甚至还添加了一些缺少的电容器。 但是他强地继续上吊。 不幸的是，该产品的维护性不是很好-因为我使用了开路微电路跌落装置，而且显然在微电路的化合物下正好卸下了某些东西。 这样一个混乱的计时器使赛季结束了，我开始思考应该用什么代替它。

我的第一个想法是采用Arduino Mini模块，时钟模块，指示器，并以某种方式将其全部塞入定时器损坏的情况下，并使用其本地电机和球阀。 但是不知何故，它实际上并没有到那里去，它消耗的能量显然要比原始填充物多（这意味着您可以忘记电池盒中的电池），而且它很无聊且无法扩展-我不仅要给温室浇水，而且要给一个破烂的计时器浇水。

然后在Ali上，我遇到了一个普通的电动球阀。 这是一个英俊的男人：



是的，它花了可观的钱，但是将其与夏季供水连接并让它无人看管一周也不为过。 尽管配备了塑料变速箱，但总体上还是相当坚固的-现在，在我的主要供水系统上，有两个这样的水龙头可以工作，压力为5大气压。

这个想法很简单。 带有ESP8266 WiFi模块的手帕在桌子的抽屉中等待。 决定放弃节电措施，转而使用废旧汽车电池，根据计算，该废旧汽车电池至少可以使用一个月，为了避免错过电池放电时刻，该电路提供了一个分压器，内置ESP8266 ADC通过该分压器连续测量电源电压。 带电池的DS3231模块应作为电路中的时钟，每m / s MP1584EN的手帕应将电压从12V降低到3.3V。

这是一个原型框图：



吊车电机控制在这里简单地完成-在表的抽屉中找到了哪些晶体管，它们已安装。 实际上，可以通过m / s ULN2003来控制电动机，方法是与具有逻辑控制的场效应晶体管并联，或者通常通过具有光电隔离的继电器模块，并行接通几个通道。 仅需考虑工作电流约为70 mA的电动机的涌入电流（以及堵转时的电流）约为300-350 mA。

用一个简单的Web界面在Arduino中编写一个快速草图：



原型处于测试任务。 我通过路由器转发了起重机的Web界面，该设备一直在线可用。

和想法继续。 一个原型是好的，但是我想要几个这样的水龙头，而在面包板上做所有这些事情不是一个选择。 起重机已打开。 很明显，一个密封的盖子下面有很多空间，甚至还有固定的地方：



在原型中使用的那个水龙头中，盖子下面是一个带有继电器的小电路板，该继电器提供了控制逻辑。 照片中有一台起重机的索引号为CR05。 这些分接头中没有逻辑或电路板。 只需将电动机控制线和限位开关线拔出即可。 而且您需要通过更改电动机电压的极性来控制此类起重机。 同时，强烈建议在TC的端点上控制闭合/断开结束时刻，我们记住这些时刻的电流已经为300-350mA。

框图开始如下所示：



现在，我们将卡尺（一张纸）拿在手中，开始进行测量，绘制印刷电路板的轮廓，然后尝试在其上放置组件。 放弃了一个大的CR2032电池，并使用了一个小的CR1220（或1225）。 长期以来，一直选择H桥芯片来控制电动机。 选择似乎很大，但是这些微电路中的很多要么不能在12V的电源电压下工作，要么它们使用压降很大的双极晶体管，或者这种情况不成功。 TB6612芯片起初很长一段时间都没有引起我的注意，然后显得非常多余且不方便焊接。 但最后，我把重点放在了她身上-在Ali上，这是负担得起的，而且价格便宜。 那里的H桥建立在场效应晶体管上，可以在高达15伏的电压下工作。 DC-DC转换器模块（MP1584EN）留在模块中-事实证明，它的价格便宜得多，而且易于焊接。 为了可靠性，主要的事情是用一个恒定的电阻（27kOhm-它将提供3.4V的输出电压）代替它。时钟的微电路可以在更紧凑的情况下使用，但是有一个警告-我要为Ali订购所有组件，所以有被损坏的风险。虚假或断路。 因此，在最初阶段，计划购买所有的微电路作为成品模块的一部分，并焊接到开发板上。 在模块中，时钟仅在SO16情况下。 实际上，只有一个手表微电路被证明是有缺陷的或伪劣的-其石英频率为32727，设置为32768 kHz。

完成所有准备工作后，我们请KiKad，Google稍作寻找缺少的席位，自己绘制一些组件并开始培育董事会：



我们以1：1的比例打印进行检查。 我们附上零件和模块，如果所有匹配，我们也会准备Gerber文件进行生产并发送给EasyEda。 3周后，我们将获得10张可爱的手帕并收集它们。


照片中还剩5个，其余全部工作


模块组装

当然，紧固件的孔一点也不重合，有些座位没有按他们的意愿摆放，但总的来说，产品在组装和固件后马上就可以工作了。 在Ali上购买了密封电源尾巴，通过了建筑物中的标准压力密封，WiFi起重机计时器的出厂外观为：



以下是在该国执行战斗任务的几台起重机：


但是后来这个念头又继续了。 我希望在该国实现更多自动化，并且该模块非常紧凑且通用。 通过H桥，您可以轻松控制常规继电器。 对于DIY自动化，很多人都选择Sonoff，但事实证明，我本人可以做得更好。

从这里开始，将简单的Wi-Fi分接头转换为代号SHAPEsp-基于Esp 8266的智能家庭自动化平台的简称。 按照计划，这应该成为用于家庭自动化的廉价通用模块。 所有这些都应该是可靠的，并且在价格合理的情况下组装后看起来像成品。

令人惊讶的是，事实证明，在带有2DIN的Aliexpress的中文情况下，该单元很好，身体在体内，广受欢迎的AC / DC 220V / 12V HiLink转换器（及其克隆），继电器和电源连接器，当然还有我稍微转换的模块ESP8266，时钟和H桥。




我们得到：



稍微改变了模块的形状。 我添加了边缘连接器，以便它可以直立在2DIN封装中。 我在板上端放置了指示灯LED，这些指示灯在塑料盒中的灯光下可见。 好吧，我散布了用于继电器和电源的介质板。 为了使其更便宜，所有这些都通过一个板发送到生产环境：



我组装了两个这样的原型，并将它们放在平房中，以控制冬季到来时对流器的包含：


但是后来他决定进一步改进它，使其更具通用性。 为了获得更可靠，更方便的固件，我将NodeMcu的固件方案放在模块上。 他推导了所有可能的引脚并增加了接触垫，以方便连接不同的传感器。 所有边缘销均以2.54 mm的增量放置，因此可以将模块插入面包板面包板。 自然，我在比较器上测试了ds1820温度计，组合的BME280传感器和湿度传感器的连接。 事实证明，除了带有继电器或起重机的简单计时器之外，您还可以轻松地建立气象站或aquastop系统。 好吧，各种各样的其他通知和控制系统...

搬走了，为弗里辛画了他的模块模型。 因此，您可以虚拟地评估和轮换各种应用程序选项：



到GitHub模型的链接在本文的底部。

好了，然后最困难的部分开始了-模块的软件支持。 最初，我使用相当简单的Arduino草图测试并测试了所有内容。 简单的HTML，一些Java脚本，各种简单的数据传输方式，只有计时器的功能和一些我需要的传感器。 但是很快就很清楚，掌握物联网和智能住宅建设现代世界中的所有内容并非易事。 而且也只是懒惰（这是一个微笑的笑脸）。 有时我不想重新发明轮子。

因此，决定查看现有的固件，可以在其中添加对模块的支持。 首先，我们采用了Sonoff产品的替代固件：Sonoff-Tasmota，ESPurna，ESPEasy。 搜索可以找到这些固件的比较评论。

例如：

https://lobradov.imtqy.com/FOSS-Firmware-comparison-overview/

https://lobradov.imtqy.com/FOSS-Firmware-comparison-developers/

实际上，我以某种方式亲自浏览了这些固件存储库中的源代码，我意识到对我而言，最简单的方法是将模块添加到ESPurna固件中。 固件代码的结构相当合理，最初假定添加了新模块和功能。 在固件中是我需要的计时器功能，即独立的Sheduler。 此外，可以说是开箱即用的，只是在hardware.h文件中用一个简单的继电器描述了我的配置，我得到了WiFi继电器固件的有效版本。

但是，我的模块具有更丰富，更复杂的功能。 并决定为固件做出贡献。 一方面，这很简单-我们编写功能并执行请求请求，但实际上这是一个枯燥而漫长的过程，并不总是会产生积极或快速的结果。 这些都是以下事实的代价：基本上我和我未知的董事会仅需要所建议的功能。

我从手表的支持开始。 在ESPurna固件中，一切都通过NTP和arduino的时间库工作-从历史上来说，您需要知道时间，但是Sonoff产品没有独立的时钟，并且假定它们始终可以访问Internet。 为了支持RTC时钟，我编写了一个简单的模块，如果需要，可以将时间提供程序功能从纯NTP替换为NTP + RTC。 原理很简单-如果无法使用NTP同步，则我们尝试从本地RTC时钟中读取时间。 当出现对NTP服务器的访问时，我们将恢复同步，并在需要时同步本地时钟。 因此，我模块上的时钟开始工作了。 拉取请求很快就被接受了，但是它转到了一个单独的espurna-rtc分支。

接下来是一个简单的请求。 由于我测量了DC-DC转换器的电源电压以跟踪电池放电，因此我不需要监视ESP8266模块的电源电压，而是监视一些用户定义的电压。 我将其设计为请求请求“添加了对自定义VCC监视的支持”。 但是这种要求悬而未决……贡献的欲望消退了。

此外，很明显，将模块添加到受支持的成品设备列表中并不是一件容易的事-它具有许多不同的配置。 因此，决定简单地开发其固件分支。 如果可能并希望保持同步，请在主固件存储库中发出拉取请求或提供选择。

经过这样的决定，一切变得简单了。 在固件中，继电器控制系统被部分重写。 添加了H桥控制模式，在添加自定义继电器操作模式方面变得更加方便。

对固件代码的进一步研究表明，不可能对其进行重构。 对于微控制器，在某些地方编写和使用资源的样式非常残酷（尽管它是相当聪明的32位）。 例如，用于发布调试消息的系统以极快的速度吞噬了堆栈，但与此同时，为了不掉落整个系统，当堆栈大小小于10kB时，它就被阻塞了。 我在线程中重新编写了一些代码，以便现在控制台中的所有调试消息和提示都完整显示。

好吧，目前，计算子系统已添加到固件中
日出/日落和虚拟的SunriseSensor，因此您可以从SHAPEsp模块构建一个简单的天文继电器。 需要勇气并致力于主存储库。 我认为这是有用的功能。

这是一个关于DIY创意从原型到几乎成品的转变的故事。 也许是需求产品。 最令人惊奇的是，我还没有尝试过任何智能家居系统-所有模块彼此完全独立地为我工作，并且可以通过Internet上的Web界面轻松访问。 购买后，OrangePi PC板位于抽屉中，正在等待成为智能家居控制器。

链接列表：

1. Fritzing模型以及如何聚会我认为Kikad中将有电路和模块布局
   
2. 模块的简单测试固件
   
3. 具有模块支持的ESPurna固件分支
   
4. ESPurna主固件库