IoT nøkkelringfinder ved bruk av ESP8266-01: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Er du som meg alltid glemmer hvor du beholdt nøklene dine? Jeg finner aldri nøklene mine i tide! Og på grunn av denne vanen min, har jeg kommet for sent på college, det begrensede opplaget star wars -godbitsalget (fortsatt bekymret!), En date (hun valgte aldri samtalen min igjen!)

Så hva er egentlig denne IoT -nøkkelringen

La meg gi deg en abstrakt idé, tenk deg at du planla en middag med foreldrene dine på en koselig restaurant. Du holdt på å treffe veien plutselig mangler nøklene. Du vet at nøkkelen er et sted i huset. Så husker du, hei, jeg har festet en IoT -nøkkelring som jeg lagde med referansen til Ashwin's Instructable, Thank God! Du tar ut telefonen og åpner Chrome og skriver deretter inn nøkkelring-IP (f.eks. 192.168.43.193/) eller mycarkey.local/ (dette fungerer på grunn av mDNS) og trykker på søk. Wow !, et nettsted vises i telefonen din (tenk at nøkkelringen din er serveren, så rart!). Du klikker på Buz My Key -knappen, og i noen øyeblikk hører du et pip fra arbeidsskoene dine (jøss disse kattene). Vel, du fant nøklene og gikk på veien på kort tid, voila!

En kort idé om hvordan det fungerer

Vel, ESP-01 i nøkkelringen kobles til hvilken som helst WiFi du har nevnt i programmet (du kan nevne flere WiFi-navn sammen med deres pass-koder, og ESP-01 vil koble seg til det sterkeste tilgjengelige WiFi-nettverket på det tidspunktet). Hvis du tar nøkkelringen utenfor WiFi-området, vil ESP-01 trolig koble fra og prøve å koble til tilgjengelig Wi-Fi (så hvis du forlagt nøkkelen din hjemme hos en venn, kan du enkelt finne den ved å slå på telefonens hotspot (ingen data nødvendig) og ESP-01 vil automatisk koble seg til ditt hotspot, og deretter kan du surre nøkkelringen og finne den enkelt).

Før jeg starter vil jeg anbefale alle første gang ESP -brukere å lese A Beginner's Guide to the ESP8266 av Pieter P. Klikk her. Denne guiden har vært veldig nyttig for meg som nybegynner for ESP8266 -brikke.

Hva er forholdet mellom ESP8266 og ESP-01

Da jeg begynte å jobbe med ESP ble jeg ganske forvirret. Det var mye informasjon om ESP -brikker på internett. Jeg pleide å tro at ESP8266, ESP-01, ESP-12E osv. Var forskjellige og kan ikke bruke program skrevet i ESP-01 på ESP-12E, men det var ikke tilfelle. La meg klargjøre tvilen din! ESP8266 er en brikke som brukes i hele ESP-modulen (som ESP-12E og ESP-01). Det er mange flere ESP -moduler tilgjengelig på markedet, og de bruker alle ESP8266 -brikke. Den eneste forskjellen mellom dem er funksjonaliteten som ESP -modulen tilbyr. Si at ESP-01 har ganske færre GPIO-pinner, mens ESP-12E har mange GPIO-pinner. ESP-01 har kanskje ikke forskjellige hvilemoduser som ESP-12E, mens ESP-01 er billigere og mindre i størrelse.

Husk at alle bruker den samme ESP8266 -brikken, vi kan bruke det samme ESP8266 -programmet på alle ESP -modulene uten problemer så lenge du ikke bruker et program som bare kan fungere på en bestemt brikke (si at du prøver å slå på GPIO pin 6 på ESP-01 som den ikke har. Ingen bekymringer og programmer jeg ga i denne opplæringen er kompatibel med alle ESP-moduler. Faktisk gjorde jeg all kodingen på ESP-12E NodeMCU siden det var lettere å jobbe og feilsøkingsfeil på utviklingsbordet. Etter å ha blitt overbevist om arbeidet mitt, prøvde jeg deretter programmene på ESP-01 som fungerte som sjarm uten noen endringer!

Noen viktige punkter:

• Målet mitt er å hjelpe deg å forstå hvordan vi kan bygge inn IoT hvor som helst.
• Den viktigste takeawayen fra denne Instructable er kunnskapen om å legge inn ESP-01 i en nøkkelring som virker bisarr, men hei, ingeniørfag er full av utfordringer! Jeg anbefaler alle å komme med forskjellige nøkkelringdesign og prøve å gjøre ideen til IoT nøkkelring perfekt.
• IoT-nøkkelringen som jeg har laget er ikke mye batterieffektiv (6 timer med 500mAH 3.7v Li-Po batteri) og er litt klumpete. Men jeg vet, dere kan gjøre det perfekt om ikke bedre og lage din egen Instructable (ikke glem å nevne meg!)

Nok bla bla bla! La oss komme i gang

Hvordan mine instrukser flyter

1. Nødvendige materialer og komponenter [Trinn 1]
2. ESP-01 Komme i gang [Trinn 2]
3. Gjør klar summeren for ESP-01 [Trinn 3]
4. Gjør deg klar for programmering [trinn 4]
5. Personliggjøre programmet [Trinn 5]
6. Lar programmere ESP-01 [Trinn 6]
7. IP og mDNS for kontroll av summer [Trinn 7]
8. Velge et passende batteri [Trinn 8]
9. Plassering av alle komponentene [Trinn 9]
10. Forbereder ytterdeksel for plassering av nøkkelringskretsen og batteriet [Trinn 10]
11. På tide å misunne vennene dine! Noen avsluttende tanker [Trinn 11]

Trinn 1: Nødvendige materialer og komponenter

Så du er klar, flott!

Jeg har nevnt alle komponentene som brukes i denne instruksjonsboken på bildet ovenfor (et bilde er verdt tusen ord)

Trinn 2: ESP-01 Komme i gang

Jeg har brukt mange ESP-moduler, men jeg må si at ESP-01 er min favoritt ESP8266-modul, siden den er den minste og billigste.

Det er totalt 8 pinner på ESP-01. Jeg har gitt pin -diagrambildet ovenfor.

Vi bruker Arduino UNO-kort og Arduino IDE for programmering av ESP-01, ettersom mange av dere må ha Arduino hjemme.

Det er to moduser i ESP-01:

• Programmeringsmodus
• Normal oppstartsmodus

For å endre modusene trenger vi bare å bytte RST- og GPIO 0 -pinner.

ESP8266 sjekker ved oppstart til hvilken modus den skal starte opp i. Det gjør dette ved å sjekke GPIO 0 -pinnen. Hvis pinnen er jordet, vil 0V ESP starte opp i programmeringsmodus. Hvis pinnen holdes flytende eller koblet til 3.3V ESP -støvler normalt.

RST -pinnen er aktiv lav, så 0V ved RST -pinnen vil nullstille brikken (bare berør RST -pinnen til bakken i et sekund)

For normal oppstartsmodus: GPIO 0 skal enten være flytende eller koblet til 3.3V etter å ha tilbakestilt eller startet opp brikken for første gang

For programmeringsmodus: GPIO 0 bør jordes etter å ha tilbakestilt eller startet opp brikken for første gang og forbli jordet til programmeringen er over. For å komme ut av denne modusen, fjern GPIO 0 -pinnen fra bakken og la den enten flyte eller koble til 3V, og jord deretter RST -pinnen et sekund. ESP starter tilbake til normal modus.

ESP-01 har 1 MB flashminne.

Advarsel! ESP-01 fungerer med 3,3V, hvis du gir mer enn 3,6V til noen av pinnene vil du steke brikken (jeg har allerede stekt to ESP-01). Vi kan bruke den mellom 3V - 3.6V, nå er dette nyttig fordi vi skal bruke 3.7V LiPo -batteri. Jeg vil forklare hvordan vi kan bruke dette batteriet med ESP-01 i de kommende trinnene.

Trinn 3: La oss gjøre summeren klar for ESP-01

Det er to typer summer:

• Aktiv summer
• Passiv summer

Aktive summer fungerer direkte ved å gi litt spenning. Du vil umiddelbart høre den summende lyden.

Passive summer krever PWM. Så hvis du bruker en konstant spenning, vil ikke summeren lage noen lyd.

Velg en aktiv 3V summer.

ESP-01-pinner kan bare gi opptil 12mA, noe som er ganske mindre med tanke på effektbehovet for en 3V summer. Så vi vil bruke en NPN -transistor (jeg har brukt 2N3904) som en bryter for å kontrollere summeren.

Følg tilkoblingsdiagrammet ved å referere til bildene som er lastet opp ovenfor. Gjør tilkoblingene på et brødbrett. I de kommende stadiene kan du teste kretsen din og kontrollere at alt fungerer før du lodder alle komponentene på en PCB.

Trinn 4: Gjør deg klar for programmering

La oss nå sette Arduino IDE for programmering av ESP-01

Først vil vi legge til ESP8266 -bord på Arduino IDE. Åpne Arduino IDE og gå til Fil> Innstillinger. Du vil se tilleggsadressen til Boards Manager. Lim inn denne lenken:

• Gå nå til Verktøy> Brett> Styringsleder
• Søk esp8266. Du bør se esp8266 av ESP8266 community. Installer den.
• Gå nå til Verktøy> Brett> ESP8266 -kort. Velg generisk ESP8266 -modul.
• Ferdig! Du har angitt Arduino IDE

Tilkoblinger

Koble ESP-01 til Arduino UNO-kortet ved å se tilkoblingsdiagrammet på bildene ovenfor.

Vi kommer ikke til å bruke Atmega328p -brikke (Ja den lange store brikken på Arduino -brettet). Vi bruker bare Arduino UNO-kortet for programmering av ESP-01, det er grunnen til at vi har koblet RESET-pinnen til Atmega til 5V-porten.

GPIO0 og RST pin brukes til å kontrollere ESP-01 oppstart. Mer om trinn 6

RØD LED brukes for å sjekke om det opplastede programmet fungerer eller ikke.

Ok nå som tilkoblingene er gjort, last ned min nøkkelringskode nedenfra. I neste trinn vil jeg forklare hvordan jeg gjør noen endringer i koden min og hvordan jeg laster opp programmet.

Litt ekstra informasjon (hopp over hvis du vil)

Du har kanskje lagt merke til at Rx går til Rx og Tx går til Tx. Det er ikke riktig!. Hvis en enhet sender, mottar den andre enheten (Tx til Rx) og omvendt (Rx til Tx). Så hvorfor denne forbindelsen?

Arduino UNO -styret ble laget slik. La meg gjøre meg tydelig, Rx og Tx for USB -kabelen som kobles til Arduino UNO -kortet er koblet til Atmega328p. Tilkoblingen er gjort slik: Rx av USB går til Tx of Atmega og Tx av USB går til Rx of Atmega. Nå er Port Pin 0 og 1 gitt som henholdsvis Rx og Tx koblet direkte til Atmega (Rx of Atmega er Rx ved Port Pin 0 og Tx for Atmega er Tx for Port Pin 1), og som vi ikke skal bruk Atmega for programmering og trenger bare USB -tilkoblinger direkte, du kan se Tx for USB er Rx på Arduino UNO -kortet Pin 0 og Rx på USB er en Tx av Arduino UNO -kortet Pin 1

Puh! Nå kjenner du Rx Tx -tilkoblinger.

Du må ha lagt merke til en motstand mellom Rx - Rx -tilkoblingen. Det er vel viktig for å forhindre at ESP-01-brikken steker på grunn av TTL 5V. Vi har brukt en spenningsdelt forbindelse som i utgangspunktet reduserer 5V ved Rx til 3,3V slik at ESP-01 ikke steker. Hvis du vil vite hvordan spenningsdeleren fungerer, gå til denne lenken:

Trinn 5: Tilpass programmet

Når du åpner programmet mitt, kan du bli skremt av all sjargong og koder. Ikke bekymre deg. Hvis du vil vite hvordan programmet fungerer, kan du se lenken for nybegynnere som jeg har uttalt i begynnelsen av denne instruksjonsboken.

Hele området i koden der du kan gjøre endringer, er tilstede mellom enkeltlinjekommentarer som dette

//-----------------------------------

gjør endringene dine her;

//----------------------------------

Vennligst les kommentarene jeg har gitt i programmet for å bedre forstå koden

…….

Du kan legge til flere WiFi-navn og deres respektive passord i programmet. ESP-01 kobles til den som er sterkest på skanningstidspunktet. Ved frakobling vil den hele tiden søke etter tilgjengelig WiFi den kan koble seg til og deretter koble til automatisk. Jeg vil anbefale deg å legge til Home WiFi og ditt mobile hotspot i programmet.

Syntaks for å legge til WiFi: wifiMulti.addAP ("Hall_WiFi", "12345678");

Den første strengen er navnet på WiFi og den andre strengen er passordet.

…….

Hvis du vil endre pinnen som summeren er koblet til, kan du nevne det i variabelen

const int buz_pin = pin_no;

pin_no skal være en gyldig verdi i henhold til ESP -modulen du bruker.

LED_BUILTIN-verdien er GPIO 2-pinners for ESP-01;

…….

Ekstra [Hopp over hvis du vil]

Siden vår ESP-01 vil fungere som en server, er det en grunnleggende HTML-nettstedskode som jeg allerede har lagt til i programmet du lastet ned tidligere. Jeg vil ikke gå så mye inn på detaljer, men hvis du vil utforske kilde -HTML -en, kan du laste den ned nedenfor. [Gi nytt navn til filen fra html code.html.txt til html code.html]

Trinn 6: Lar programmet ESP-01

1)

• Koble Arduino UNO -kortet til datamaskinen.

• Sørg for at disse alternativene er valgt under Verktøy

  • Brett: "Generisk ESP8266 -modul"
  • Last opp hastighet: "115200"
  • La de andre alternativene forbli standard
• Ikke gå til Verktøy> Port
• Velg Arduino UNO COM -port (Min PC viste COM3. Din kan variere.

2) Det er det. Nå før vi klikker på Last opp, må vi starte ESP-01 i programmeringsmodus. For den bakken 0V ESP-01-pinnen. Jord deretter RST -pinnen et sekund. Nå har ESP-01 startet opp i programmeringsmodus.

3) Klikk nå på Last opp i Arduino IDE. Det tar litt tid å kompilere skissen. Overvåk kommandostatusvinduene under Arduino IDE.

4) Når kompileringen er ferdig, bør du se Koble til ……._ ……._ ……… Dette er når PC-en prøver å koble til ESP-01. Hvis du får tilkobling ……. lenge eller hvis tilkoblingen mislykkes (det skjer mye med meg) bare tilbakestill ESP-01 igjen (jeg trykker på RST på ESP-01 til bakken 0V 2-3 ganger for å sikre at den har startet opp i programmeringsmodus).

Noen ganger, selv etter at jeg har gjort dette, mislykkes tilkoblingen, det jeg gjør er etter at jeg har koblet til …… _ …… jeg tilbakestiller ESP-01 igjen og vanligvis fungerer det. Husk at GPIO 0 -pinnen skal være jordet under hele programmeringsperioden.

5) Etter at opplastingen er fullført, får du:

Avreise ……

Hard tilbakestilling via RTS -pin…

Dette indikerer at koden ble lastet opp. Fjern nå GPIO 0-pinnen fra bakken, og tilbakestill ESP-01 igjen. Nå vil ESP starte opp i normal modus og prøve å koble til WiFi -nettverket du nevnte i programmet.

Du kan overvåke ESP-01-programmet fra Arduino Serial Monitor.

6) Åpne Serial Monitor, nederst til høyre Velg både NL og CR og baud rate som 115200. Tilbakestill ESP-01 (hold GPIO 0 flytende eller tilkoblet 3.3V mens vi prøver å kjøre det opplastede programmet) og deretter du vil se alle meldingene returnert av ESP-01. I utgangspunktet kan du se noen søppelverdier som er normale i alle ESP8266 -brikker. Etter at tilkoblingen er vellykket, vil du se en IP -adresse skrevet ut på skjermen. Noter det.

Jeg har lagt til noen uttrykksikoner i serial.print () som ser bra ut i Serial Monitor som det gir noen uttrykk. Hvem sier at vi ikke kan være mer kreative!

Trinn 7: IP og MDNS for kontroll av summeren

Før jeg går inn på detaljer om hvordan serveren fungerer, kan du prøve å slå på summeren. Enheten du prøver å få tilgang til ESP-01-serveren, bør være koblet til det samme nettverket som ESP-01 eller være koblet til enhetens hotspot. Åpne nå din favorittleser og skriv inn IP -adressen du fikk i forrige trinn, og søk. Den skal åpne en side. Klikk på Toggle buzz og den RØDE LED -en skal begynne å blinke!

Hva er IP -adresse?

IP er en adresse som hver enhet får etter tilkobling til et WiFi -nettverk. IP -adresse er som en unik identifikator som hjelper til med å finne en bestemt enhet. Ingen to enheter kan ha samme IP -adresse under samme nettverk. Når ESP-01 kobles til WiFi eller hotspot, tildeles den en IP-adresse som den skriver ut i seriell skjerm.

Så hva er mDNS?

La oss forstå DNS. Det står for Domain Name System. Det er en spesiell server som returnerer IP -adressen til domenet du har søkt på. Si for eksempel at du søkte på instructables.com. Nettleseren spør DNS -serveren, og serveren returnerer IP -adressen til instructables.com. Da jeg skrev denne instruksjonsboken, fikk jeg IP -adressen til instructables.com som 151.101.193.105. Hvis jeg legger 151.101.193.105 på nettleserens adressefelt og søker, får jeg det samme Instructables.com -stedet, greit! Det er en fordel med DNS, IP -adressen til enhetene endrer seg, si at ruterenes IP i dag var 92.16.52.18, så i morgen er den kanskje 52.46.59.190. IP -en endres hver gang enheten kobler seg til et nettverk på nytt. Siden DNS automatisk oppdaterer IP -adressen til alle enhetene, blir vi alltid dirigert til riktig destinasjonsserver.

Men vi kan ikke lage en DNS-server for ESP-01 som ville spørre om dens IP. I så fall vil vi bruke mDNS. Det fungerer på lokale enheter. I den serielle skjermen har du kanskje lagt merke til esp01.local/ dette er navnet vi tildelte ESP-01 som automatisk ville svare på esp01.local/ (prøv å søke esp01.local/ i nettleseren din). Så du kan nå få tilgang til ESP-01 direkte som å søke på instructables.com uten å vite IP-adressen deres. Men det er et problem, mDNS fungerer ikke på Android, men betyr at du ikke kan få tilgang til ESP ved hjelp av mDNS på Android -enheter, snarere må du skrive inn IP -adressen på søkefeltet. mDNS fungerer utmerket på iOS, macOS, ipadOS, og for Windows må du installere Bonjour mens du må installere Avahi på Linux.

For å endre navnet på ESP-01 mDNS, finn mdns.begin ("esp01"); i programmet mitt og erstatt "esp01" -strengen med en hvilken som helst foretrukket streng du vil ha.

Hvis du ikke vil bruke mDNS, er det en annen ting du kan gjøre. Gå til ruterens innstillinger etter at ESP-01 er koblet til ruteren, og angi en statisk IP-adresse for ESP-01. Statisk IP endres ikke over tid. Du kan søke på internett om hvordan du konfigurerer ruteren til å sette statisk IP til hvilken som helst enhet. Du får mange nyttige sider. Så når du har tilordnet den statiske IP -en, må du bare notere den eller lage et bokmerke i nettleseren, slik at du neste gang kan søke direkte fra bokmerket.

Nå for mobile hotspots endres ikke IP -en (endret seg ikke for meg som noen gang!). Du kan få IP -adressene til enheten koblet til hotspot fra å gå til Android hotspot -innstillingene. Bare lag et bokmerke for ESP-01 IP i nettleseren, og det er det. Du kan når som helst få tilgang til nettstedet og buzz nøkkelringen din.

IP-ADRESSE TILGJENGT TIL ESP-01 NÅR TILKOBLING TIL MOBIL HOTSPOT OG WIFI KAN VÆRE ANDRE

Merk: For å få tilgang til ESP-01 må du være på samme nettverk som ESP-modulen. Så du kan ikke kontrollere det over internett, men bare over det lokale nettverket.

Trinn 8: Velge et passende batteri

La oss forstå mAh først

Si at du har et 3,7V batteri som har en kapasitet på 200mAh. Batteriet er koblet til en krets som bruker 100mA. Så hvor lenge vil batteriet kunne drive kretsen?

bare del

200mAh/100mA = 2t

Ja, 2 timer!

mAh er en vurdering som angir hvor mye strøm en kilde kan gi i en time. Hvis batteriet har 200mAh, gir det 200mA strøm kontinuerlig i 1 time før det dør ut.

Jeg har valgt 3,7V 500mAh batteri (gå for mer mAh> 1000mAh (foretrukket). Jeg kunne ikke få et bedre mAh batteri i noen butikk).

ESP-01 bruker omtrent 80mA strøm

Omtrentlig bør kretsen vår forbruke 100mA uten at summeren summer. Så batteriet vårt skal kunne drive kretsen i mer enn 5 timer (for 500mAh batteri) med tanke på at summeren er slått av mesteparten av tiden. Et 1000mAh batteri bør gi mer enn 10 timers batteribackup. Så velg et batteri i henhold til kravet ditt.

Ok, så nå kan vi koble batteriet direkte til kretsen vår? NEI. Batterispenningen er 3,7V. Enhver spenning over 3,6V vil drepe ESP8266 -brikken vår. Hva skal jeg gjøre? Du kan øke spenningen til 5V og deretter trappe den ned til 3,3V ved hjelp av en koblingsregulator, men hei! disse kretsene vil ta mye plass. Og vi glemmer at 3,7V batteriet gir 4,2V ved full lading. Dette plaget meg veldig først!

Da husket jeg at vi kan bruke en diode for å slippe spenningen. Hvis du husker, faller silisiumdioden omtrent 0,7V når den er forspent. Du kan koble ESP-01 til dioden som var koblet til 3,7V batteriet. Dioden skal falle 0,7V, så den skal få 3V (3,7 - 0,7). Og ved full lading bør vi få 3,5 (4,2 - 0,7) som er et godt område for å drive ESP -01. Gå for 1N400x -serien diode.

Se tilkoblingene på bildene ovenfor.

Greit. Nå som vi har fullført batteriet, kan vi se hvordan du lager et ladestativ for nøkkelringen vår.

Trinn 9: Plassering av alle komponentene

Vi er nesten ferdig med nøkkelringen vår!

Det eneste som gjenstår er å lage en nøkkelring og plassere alle komponentene inne.

Kretsdiagrammet er gitt ovenfor. Sørg for å planlegge hvordan komponentene dine vil passe sammen.

Du har kanskje lagt merke til en kondensator i kretsdiagrammet. Det er nødvendig for å fjerne spenningsvariasjoner i kretsen ettersom ESP8266 er følsom for spenningsendringer.

Du kan bruke JST -kontakten for å koble batteriet til kretsen din, da det blir enkelt å bytte batteri i fremtiden.

Jeg bruker hunnhodestifter loddet på kretskortet for å koble til ESP-01. Det blir enkelt å fjerne og sette inn ESP-01 i kretsen.

Sørg for å gjøre kretsen din så liten som mulig!

Trinn 10: Klargjøring av ytre deksel for plassering av nøkkelringskretsen og batteriet

Det er her jeg vil at dere skal komme med forskjellige ideer til nøkkelringen.

Jeg bruker utskjæringer i papp for å lage en kube der batteriet og kretsen er plassert. Den er litt klumpete, men fin å ha med seg i lommen.

Brainstorm og kom med fantastiske ideer til nøkkelringene!

Trinn 11: Ferdig

Gratulerer! Du har laget IoT -nøkkelringen!

Det er mye rom for forbedring i dette prosjektet, som om vi kan ha bedre batterilevetid, noe som gjør nøkkelringen enda mindre osv. Jeg vil fortsette å oppdatere denne instruksen med bedre funksjoner som vi kan legge til i nøkkelringen.

Fortsett å bygge, fortsett å bryte, fortsett å bygge om!

Abonner meg for å bli varslet om min neste Instructable.

Eventuelle spørsmål kan du gjerne legge det ut i kommentarfeltet. Vi sees i neste Instructable.