Мини-кейс 3: Умный дом

РАБОТА С ВЫСОКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ ОПАСНА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ И ЖИЗНИ!

Если тебе ни разу не приходилось работать с напряжением 220 вольт, оставь зелёные клеммы неподключёнными. Вместо этого используй светодиод на реле.

Если горит — реле включено. Если нет — выключено.

Продолжим использовать мощности Wi-Fi модуля на базе ESP8266 для обработки информации. Соберём выключатель света, управляемый из web-интерфейса.

TROYKA-МОДУЛЬ МИНИ-РЕЛЕ

Мини-реле замыкает и размыкает электрические цепи подобно выключателю света на стене. Правда, выключатель управляется вручную, а реле управляется программой с Arduino. Реле способно работать под напряжением 220 вольт.

Реле имеет 3 контакта на клеммах. В положении «выключено» (его ещё называют «нормальным» положением) реле замыкает правую пару контактов и размыкает левую. В состоянии «включено» всё наоборот: реле размыкает правую и замыкает левую пары контактов.

Это сделано для удобства и безопасности. Если на управляющих пинах (S-V-G) внезапно пропадёт питание, реле отключится и перейдёт в «нормальное» положение.

Представь, что в твоей комнате свет подключён к реле и Arduino Uno. Внезапно тёмным вечером Arduino Uno отключилась. Тебе хотелось бы, чтобы свет погас? Если ты хочешь, чтобы он остался гореть, нужно подключать лампочки к нормально замкнутой паре контактов. Если ты хочешь, чтобы свет потух, — к нормально разомкнутой. По правилам техники безопасности свет должен потухнуть.

Включать и выключать реле ты будешь прямо из браузера. Wi-Fi модуль снова выступит сервером, работающим по протоколу HTTP. A Arduino Uno будет передавать в модуль html-страницу с «выключателем» и управлять реле.

ЧТО ДЕЛАЕМ?

Slot Shield установи на Arduino Uno, а Slot Shield установите модуль реле.
Для начала стоит проверить, что Arduino правильно обрабатывает поступающие команды.

Загрузи код в Arduino Uno.

#include <SoftwareSerial.h>

#define RELAY_PIN A4 // ПИН реле модуля

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Встроенная функция readStringUntil будет читать все данные, пришедшие в UART до специального символа — '\n' (перенос строки).
  // Он появляется в паре с '\r' (возврат каретки) при передаче данных функцией Serial.println().
  // Эти символы удобно передавать для разделения команд, но не очень удобно обрабатывать. Удаляем их функцией trim().
  String command = Serial.readStringUntil('\n');
  command.trim();
  
  // Проверяем, подходит ли команда под одну из ожидаемых: "On" или "Off"
  // Если подходит, выполняем действие.
  if (command == "RelayOn") {
    digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
  } else if (command == "RelayOff") {
    digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
  }
}

Программа должна реагировать на три команды, попробуй отправить их в Serial Monitor:
- RelayOn — включить реле. Ты увидишь загоревшийся на реле светодиод.
- RelayOff — выключить реле.
Грузим html файл страницы в память esp8266 Troyka Module WI-Fi.
1. Нужно скачать дополнительный инструмент (SPIFFS) для Arduino IDE, чтобы работать с файловой системой esp8266.
2. Разархивируй папку ESP8266FS в C:\Program Files (x86)\Arduino\tools\ Вам может быть понадобятся права администратора. Полный путь будет следующий: C:\Program Files (x86)\Arduino\tools\ESP8266FS\tool\esp8266fs.jar).
3. Перезагрузи Arduino IDE и в Инструментах появится пункт "ESP8266 Sketch Data Upload".
4. В папке с проектом создай папку "data" и туда добавь "home.html", скачав в конце этой странице.
5. Собери схему для программирования WI-FI модуля.
6. Переведи модуль в режиме программирования и в инструментах нажми на пункт "ESP8266 Sketch Data Upload". В память esp8266 загрузиться файл.
  При загрузке может возникнуть проблема. could not open port ‘COMNUM’: PermissionError(13, ‘Access is denied.’, None, 5)Нужно отключить порт порт в диспетчере устройств и снова включить. https://community.platformio.org/t/esp32-could-not-open-port-com5-permissionerror-13-access-is-denied-none-5/22396
7. После успешной загрузки перезагрузи WI-FI модуль.

Теперь запрограммируй WI-FI модуль.

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include "FS.h"

#define WIFI_SSID "dimdimdim" // Указываем SSID и пароль Wi-Fi сети, с которой будем выходить в интернет
#define WIFI_PASSWORD ""// Спрашиваем у препода

ESP8266WebServer server(80);

File htmlFile;
String page;

// Заведём функции handleOn() и handleOff().
// Они будут обрабатывать нажатия кнопок включения и выключения света в браузере.
void handleRoot() {
  server.send(200, "text/html", page);
}
void handleOn() {
  Serial.println("RelayOn"); // "turnOn"
  server.send(200, "text/plain", "turnOn");
}
void handleOff() {
  Serial.println("RelayOff"); // "turnOff"
  server.send(200, "text/plain", "turnOff");
}

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);
  SPIFFS.begin(); // Инициализируем SPIFFS для работы с файловой системой
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
  Serial.println();
  Serial.println(WiFi.localIP()); // Выводим в консоль IP адрес
  // Если на сервер приходит запрос на включение или выключение реле, вызываем соответствующую функцию
  server.on("/", handleRoot); // Дублирование главной страницы
  server.on("/home.htm", handleRoot); // Главная
  server.on("/turnOn", handleOn);
  server.on("/turnOff", handleOff);

  htmlFile = SPIFFS.open("/home.html", "r"); // Открываем html файл для чтения
  if (!htmlFile) Serial.println("Html file open failed!"); // Выводим ошибку чтения файлы, если файла нет

  server.begin(); // Запускаем сервер

  while(htmlFile.available()) { // Записываем в page код из html файла построчно
    String fileLine = htmlFile.readStringUntil('\n');
    page += fileLine;
  }
  htmlFile.close(); // Закрываем файл с esp8266
}

void loop() {
  server.handleClient();
}

Проверь, как работает сервер. Открой Serial Monitor, дождись строки с IP-адресом модуля. Скопируй его в адресную строку браузера (нужно зайти с устройства, который подключен к той же сети, что и WI-FI модуль) и допиши в конце "/turnOn".
В Serial Monitor появится строка "On". Это значит, что Wi-Fi модуль отправил команду на включение реле. Попробуй команду "turnOff" — появится строка "Off".
Теперь собери устройство целиком!
Подключи сервер к питанию. Набери в браузере IP-адрес сервера и добавь к нему "/home.html". Ты увидишь интерфейс панели управления реле.
Переключай реле кнопками «Включить» и «Выключить». При переключении реле должно издавать щелчки. Это звук работы металлической пластины внутри чёрного корпуса, которая замыкает то одну, то другую пару контактов.

Вы научились заливать в память ESP8266 файлы и использовать их в проекте, работать с РЕЛЕ. Ура, теперь ты можешь собрать умный светильник!

Дополнительное задание:

Добавить Troyka модуль - датчик освещённости (фоторезистор) и когда станет темно включи лампочку автоматически!

Пример кода для считывания по Serial значения.

if (Serial.available()) {
    command = Serial.readStringUntil('\n');
    command.trim();
    sensorVal = command.toFloat();
}
Serial.println(dht.getTemperatureC());

53KB

sd-content.zip