Супер жөнөкөй Raspberry Pi 433MHz үйдү автоматташтыруу: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Бул үйрөткүч үйдүн тегерегиндеги зымсыз түзмөктөрдү башкаруу үчүн Raspberry Pi колдонууга келгенде көптөрдүн бири. Башка көптөгөн адамдар сыяктуу эле, ал 433MHz радио жыштык диапазонунда иштеген түзмөктөр менен өз ара аракеттенүү үчүн Пиңизге байланган арзан өткөргүч/алуучу жупту кантип колдонууну көрсөтөт. Ал 433 МГц алыстан башкарылуучу электр розеткаларынын топтомуна командаларды өткөрүп берүү аркылуу Пиңизди колдонуп, каалаган электрдик түзмөктү кантип күйгүзүү же өчүрүү керек экенин көрсөтөт.

Эмне үчүн мен бул окуу куралын түздүм, эгерде көптөр мурунтан эле бар болсо? Негизинен, мен тапкан башка бардык окуу куралдары, айрыкча программалык камсыздоо жагында, нерселерди өтө татаалдаштыргандай көрүндү. Байкашымча, алар бардык ишти аткаруу үчүн үчүнчү жактын китепканаларына, сценарийлерине же код үзүндүлөрүнө көп таянышкан. Көптөр негизги код эмне кылып жатканын түшүндүрүшпөйт - алар сизден Пиңизге эки же үч программалык камсыздоону сүрүп, бир топ буйруктарды аткарууну суранышат, эч кандай суроо берилген жок. Мен чындап эле 433 МГц алыстан башкарылуучу розеткалардын жардамы менен үйүмдүн айланасында электр түзмөктөрүн күйгүзүү жана өчүрүү үчүн Пиди колдонууну кааладым, бирок мен түшүнгөн системанын өз версиясын түзгүм келди, үмүт кылам. башка бирөөнүн китепканаларын же скрипттерин колдонуңуз.

Бул үйрөткүч ушул жөнүндө. Бул системанын программалык жагы эки өтө жөнөкөй Python скрипттеринен турат - бири сигналдарды кабыл алуу жана жазуу үчүн, экинчиси бул сигналдарды зымсыз электр розеткаларына кайра берүү үчүн. Сигналдын чыныгы кабыл алынышы/берилиши RPi. GPIO китепканасына гана таянат, ал жок дегенде мен үчүн Raspbian менен алдын ала орнотулган. Бул китепкананы Pythonго түз эле импорттоого болот.

Бул долбоор үчүн сизге керек болот:

A Raspberry Pi. Кандай гана модель болбосун иштеши керек, мен баарында биригүүчү башталгыч комплект колдондум, бирок, балким, сизге борбордук блок гана керек

433 МГц өткөргүч/алуучу жуп. Долбоордун бул түрүндө эң көп колдонулгандар булар окшойт. Шилтемеленгендей бештен турган пакетти сатып алуу сизде бир нече запастардын болушун камсыз кылат

433МГц алыстан башкарылуучу электр розеткаларынын топтому. Мен абдан сунуштай турган нерселерди колдондум, бирок сан жеткис моделдер бар. Жөн гана алар ушул жыштыкта иштээрин текшериңиз

Кээ бир райондук курулуш аксессуарлары. Мен схеманы куруу процессин мүмкүн болушунча жеңилдетүү үчүн нан жана айрым секирүүчү кабелдерди колдонууну сунуштайм.

[Эгерде сиз бул продуктулардын бирин сатып алууну чечсеңиз, эгер сиз жогорудагы шилтемелерди колдонуп тизмеге кирсеңиз, мен абдан ыраазы болом - ошентип, мен сизге эч кандай кошумча чыгымсыз кирешенин кичинекей бир бөлүгүн алам!]

1 -кадам: Алуучу блокту орнотуу

Пиңизди алыстан башкарылуучу оюкчаларга буйруктарды жөнөтүүдөн мурун, алар кандай конкреттүү сигналдарга жооп берерин билишиңиз керек. Алыстан башкарылуучу розеткалардын көпчүлүгү конкреттүү бирдиктерди күйгүзүү же өчүрүү үчүн колдонула турган телефону менен жеткирилет. Мен сатып алгандарга келсек, телефондо төрт катар жупташкан ON/OFF баскычтары бар, алардын ар бири белгилүү бир розеткага ON же OFF сигналын жөнөтөт.

Бул жерде суроо туулат - кайсы баскычтар кайсы розеткага туура келерин кантип билебиз? Бул чындыгында сизде болгон моделге жараша болот. Өзүмдүн атайын стилди тандап алганымдын негизги себептеринин бири (киришүүдө шилтеме берилген), бирдиктерди физикалык коммутатор менен конфигурациялоого болот, бул гарнитуранын ON/OFF баскычтарынын белгилүү бир топтомуна жооп берет. Бул ошондой эле розеткаларды үйдүн тегерегинен сууруп, жылдыра аласыз дегенди билдирет, анткени ар бир блок ар дайым бир эле ON/OFF сигналдарына жооп берет.

Сокеттериңиз телефонуңуз менен кандайча байланышта экенин түшүнгөндөн кийин, телефонуңуз жөнөтүп жаткан коддорду "жыттап" алуу үчүн 433 МГц алуучу блогуңузду (жогорудагы сүрөттө) колдонушуңуз керек болот. Бул коддордун толкун формаларын жазгандан кийин, сиз аларды Python аркылуу кайталап, өткөргүч бирдигин колдонуп жөнөтө аласыз.

Бул жерде жасай турган биринчи нерсе - алуучуңуздагы казыктарды Piдеги туура GPIO казыктарына туташтыруу. Кабыл алуучу блокто төрт пин бар, бирок алардын үчөө гана керек. Менимче, борбордук казыктардын экөө тең бирдей жыйынтык берет, андыктан алардын бирине гана туташуу керек (эгер кабыл алынган сигналдарды эки башка GPIO казыгына өткөргүңүз келбесе).

Жогорудагы сүрөт зымдарды жалпысынан жалпылайт. Алуучудагы ар бир пин түздөн -түз Пидеги тиешелүү пинге туташтырылышы мүмкүн. Мен процессти бир аз көрктүү кылуу үчүн нан жана секирүүчү кабелдерди колдоном. Белгилей кетчү нерсе, сиз борбордук кабыл алгычтардын бирине туташуу үчүн GPIO маалымат пинин тандай аласыз. Мен Pi башыма '23' деп белгиленген пин колдондум.

МААНИЛҮҮ: Эгерде сиз жогорудагы сүрөттөгү '3v3' деп белгиленген пинти Пидеги жогорку чыңалуу түйүнүнө туташтырсаңыз (мис. 5v), балким GPIO төөнөгүчтөрү 3v3төн жогору чыңалууга чыдай алышпаса, Pi зыян келтиришиңиз мүмкүн. Же болбосо, аны 5v менен иштетип, DATA пинине коопсуз чыңалуу жөнөтүү үчүн чыңалуу бөлүштүргүчүн орнотсоңуз болот.

Бул чыңалууда ресивердин диапазону анча чоң болбойт, өзгөчө антенна туташпаса. Бирок, бул жерде узак аралыктын кереги жок - ресивер сигналдарды телефондун жанынан кармаганда, бизге керектүү нерсе.

2 -кадам: Телефон коддорун жыттоо

Эми сиздин кабылдагычыңыз Пи -ге туташтырылгандыктан, сиз бул долбоордун биринчи кызыктуу этабын - жытты баштай аласыз. Бул тиркелген Python скриптин колдонууну камтыйт, ал ар бир баскыч басылганда, телефондун сигналын жазат. Сценарий абдан жөнөкөй, мен аны иштетүүдөн мурун аны карап чыгууну сунуштаар элем - акыры, бул долбоордун мааниси - сиз башка бирөөнүн кодун сокур түрдө иштетпейсиз!

Бул жараянды баштоодон мурун, сиз снайпер скриптин иштетүү үчүн керектүү Python китепканаларына ээ экениңизди текшеришиңиз керек. Алар скрипттин жогору жагында көрсөтүлгөн:

datetime импорттоо datetime

matplotlib.pyplot импорттоо pyplot катары импорттоо RPi. GPIO катары GPIO

RPi. GPIO жана datetime китепканалары менин Raspbian бөлүштүрүүмө киргизилген, бирок мен matplotlib китепканасын төмөнкүдөй орнотууга туура келген:

sudo apt-get python-matplotlib орнотуу

Бул китепкана бул долбоордун чегинен тышкары абдан пайдалуу графикалык графикалык китепкана, андыктан аны орнотуу зыян келтирбейт! Китепканаларыңыз жаңыртылган соң, сиз маалыматтарды жаздырууга даярсыз. Бул жерде скрипт кандай иштейт:

Иштетилгенде ('python ReceiveRF.py' командасын колдонуп), ал аныкталган GPIO пинин маалыматтарды киргизүү катары конфигурациялайт (демейки боюнча пин 23). Андан кийин ал пиндин үлгүсүн үзгүлтүксүз алат жана ал санарип 1 же 0 алып жаткандыгын жазат. Бул белгиленген убакытка чейин уланат (демейки боюнча 5 секунд). Бул убакытка жеткенде, скрипт маалыматтарды жазууну токтотот жана GPIO киргизүүнү жабат. Андан кийин ал бир аз пост-иштетүүнү аткарат жана алынган кирүү убактысын пландаштырат. Дагы, эгерде сизде сценарий эмне кылып жаткандыгы тууралуу суроолор болсо, анда ал кантип иштээрин карагандан кийин өзүңүз жооп бере аласыз. Мен кодду мүмкүн болушунча окула турган жана жөнөкөй кылууга аракет кылдым.

Сценарийде ** жазуу башталганын ** көрсөткөндө эмне кылыш керек экенин карап көрүңүз. Бул билдирүү пайда болгондон кийин, сиз телефондун баскычтарынын бирин басып, бир секунддай кармап турушуңуз керек. Аны ресиверге жакын кармаңыз. Сценарий жазууну бүтүргөндөн кийин, ал жазуу аралыгында алган сигналдын графикалык толкун формасын түзүү үчүн matplotlibти колдонот. Көңүл буруңуз, эгер сиз Pi'ге PuTTY сыяктуу SSH кардарын колдонуп туташкан болсоңуз, толкун формасын көрсөтүүгө уруксат берүү үчүн X11 тиркемесин да ачышыңыз керек болот. Мен бул үчүн xMingди колдоном (жана башка нерселер үчүн, мисалы, менин Пи-ге алыстан иштөө). Сюжеттин көрсөтүлүшүнө уруксат берүү үчүн, скриптти иштетүүдөн мурун xMingди баштаңыз жана жыйынтыктар пайда болорун күтө туруңуз.

Сиздин matplotlib терезеңиз пайда болгондон кийин, сюжеттин ичиндеги кызыгуу абдан ачык болушу керек. Терезенин ылдый жагындагы башкаруу элементтерин колдонуп, баскычты басып турганда, телефондун сигналынын жогорку жана төмөн жактарын тандап алганга чейин чоңойтууга болот. Толук коддун мисалы үчүн жогорудагы сүрөттү караңыз. Сигнал, кыязы, эч кандай сигнал алынбаган окшош мезгилдер менен бөлүнгөн өтө кыска импульстардан турат. Бул кыска импульстар блогу, балким, эч нерсе алынбай турган узак мезгил менен коштолот, андан кийин үлгү кайталанат. Коддун бир инстанциясына таандык үлгү аныкталгандан кийин, беттин жогору жагындагы скриншотту алып, аны чечмелөө үчүн кийинки кадамга өтүңүз.

3 -кадам: Жыйынтык сигналын транскрипциялоо

Белгилүү бир баскычтын сигналына туура келген мезгил -мезгили менен жогорку жана төмөнкү блокту аныктаганыңыздан кийин, аны сактоо жана чечмелөө жолу керек болот. Жогорудагы сигнал мисалында, сиз бүт сигнал блогун түзгөн эки гана уникалдуу үлгү бар экенин байкайсыз. Кээде сиз кыска бийиктен кийин узун төмөндү көрөсүз, кээде тескерисинче - узун бийиктен кийин кыска төмөн. Мен сигналдарымды транскрипциялап жатканда, мен төмөнкү аталыш конвенциясын колдонууну чечтим:

1 = short_on + long_off0 = long_on + short_off

Белгиленген толкун формасын кайра караңыз, ошондо сиз эмнени айткым келгенин көрөсүз. Сигналыңыздагы эквиваленттүү моделдерди аныктагандан кийин, ырааттуулукту түзүү үчүн 1 жана 0 санын эсептөө гана жетиштүү. Транскрипцияланганда жогорудагы сигнал төмөнкүчө жазылышы мүмкүн:

1111111111111010101011101

Эми сиз жөн гана телефонуңуздагы башка баскычтарга тиешелүү сигналдарды жазуу жана транскрипциялоо үчүн бул процессти кайталашыңыз керек жана сиз процесстин биринчи бөлүгүн бүтүрдүңүз!

Сигналдарды өткөргүч аркылуу кайра жөнөтүүдөн мурун, дагы бир аз иш бар. 1ге же 0го туура келген жогорку менен төмөндүн ортосундагы убакыт өтө маанилүү, жана сиз "кыска_он" же "узак_жумуш" иш жүзүндө канча убакытка созуларын билишиңиз керек. Менин коддорум үчүн, сигналдарды кайталоо үчүн мен алуу керек болгон үч убакыт маалыматы бар болчу:

• "Кыска" интервалдын узактыгы, башкача айтканда 1дин башталышы же 0дун аягы.
• "Узак" интервалдын узактыгы, башкача айтканда 1дин аягы же 0дун башталышы.
• "Узартылган" интервалдын узактыгы. Мен телефондун баскычын басып турганда, сигнал блогунун ар бир кайталанган инстанциясынын ортосунда 'Extended_off' мезгили болгонун байкадым. Бул кечигүү синхрондоштуруу үчүн колдонулат жана белгиленген мөөнөткө ээ.

Бул убакыт баалуулуктарын аныктоо үчүн, сиз матплотлиб терезесиндеги масштаб функциясын колдонуп, масштабды чоңойтуп, курсорду сигналдын тиешелүү бөлүктөрүнүн үстүнө койсоңуз болот. Терезенин ылдый жагында жайгашкан курсордун окулушу сигналдын ар бир бөлүгү узун, кыска же узартылган интервалга канчалык туура келгенин аныктоого мүмкүндүк бериши керек. Сюжеттин х огу убакытты билдирерин жана курсордун окулушунун x компоненти секунда бирдигинде экенин эске алыңыз. Мен үчүн туурасы төмөнкүдөй болгон (секундада):

• short_delay = 0.00045
• long_delay = 0.00090 ("кыска" дегенден эки эсе көп)
• Extended_delay = 0.0096

4 -кадам: Бергич бирдигин орнотуу

Сиз коддоруңузду жана убакыт маалыматын чогулткандан кийин, сиз кабыл алуучу блогуңузду ажыратып койсоңуз болот, анткени ал сизге кереги жок болот. Сиз андан кийин өткөргүчтү жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй тиешелүү Pi GPIO казыктарына туташтыра аласыз. Мен өткөргүч бирдиктердеги казыктардын этикеткаланып калганын байкадым, бул процессти жеңилдетет.

Бул учурда, бирдикти Pi'ден 5v камсыздоону колдонуп иштетүү туура болот, анткени DATA пин пинге сигналдарды жөнөтпөйт, аларды кабыл алат. Ошондой эле, 5v электр энергиясы 3v3 менен камсыздоого караганда көбүрөөк диапазонду камсыз кылат. Дагы, сиз DATA пинин Piдеги каалаган пинге туташтыра аласыз. Мен 23 -пинди колдондум (ресивердикиндей эле).

Мен сунуштай турган дагы бир нерсе - өткөргүчтүн жогорку оң жагындагы кичинекей тешикке антенна кошуу. Мен узундугу 17 см түз зымды колдоном. Кээ бир булактар окшош узундуктагы оролгон зымды сунушташат. Мен кайсынысы жакшы экенин билбейм, бирок түз зым кичинекей батиримдин каалаган жеринен розеткаларды күйгүзүү/өчүрүү үчүн жетиштүү диапазонду камсыздайт. Антеннаны ширетүү эң жакшы, бирок мен пластиктин бир бөлүгүн зымдан алып, жезди тешиктен ороп алдым.

Өткөргүч зымга туташтырылгандан кийин, жабдыктын орнотуулары бүтөт! Эми үйдүн тегерегиндеги розеткаларды орнотуп, өткөргүч программасын карап чыгуу гана калды.

5 -кадам: Pi аркылуу сигналдарды берүү

Бул жерде экинчи Python сценарийи пайда болот. Ал биринчисиндей жөнөкөй, эгер андай болбосо. Дагы, жүктөп алып, кодду карап көрүңүз. Сиз 3 -кадамда жазылган маалыматка ылайык туура сигналдарды берүү үчүн скриптти түзөтүшүңүз керек болот, андыктан азыр аны тез кароого жакшы убакыт.

Бул сценарийди иштетүү үчүн керектүү болгон китепканалар менин Piге алдын ала орнотулган, андыктан мындан ары орнотуунун кажети жок болчу. Алар скрипттин жогору жагында көрсөтүлгөн:

импорттоо убактысы

импорттоо sys импорт RPi. GPIO катары GPIO

Китепкананын импортунун астында сиз түзөтө турган маалымат бар. Бул жерде анын демейки көрүнүшү (бул 3 -кадамдын жардамы менен аныкталган сокеттериме тиешелүү маалымат):

a_on = '1111111111111010101011101'

a_off = '1111111111111010101010111' b_on = '1111111111101110101011101' b_off = '1111111111101110101010111' c_on = '1111111111101011101011101' c_off = '1111111111101011101010111' d_on = '1111111111101010111011101' d_off = '1111111111101010111010111' short_delay = 0,00045 long_delay = 0,00090 extended_delay = 0,0096

Бул жерде бизде сегиз коддун саптары бар (менин телефондогу күйгүзүү/өчүрүү баскычтарынын ар бир жупуна экиден - сизде көп же азыраак коддор болушу мүмкүн), андан кийин 3 -кадамда аныкталган үч убакыт маалыматы бар. бул маалыматты туура киргизди.

Сиз сценарийге киргизген коддорго/кечигүүлөргө ыраазы болгондон кийин (эгер кааласаңыз, код сапынын өзгөрмөлөрүнүн атын өзгөртө аласыз), сиз системаны сынап көрүүгө абдан даярсыз! Муну жасоодон мурун, скрипттеги transmit_code () функциясын карап көрүңүз. Бул жерде өткөргүч менен чыныгы өз ара аракеттенүү пайда болот. Бул функция коддун саптарынын бири аргумент катары жөнөтүлүшүн күтөт. Андан кийин GPIO чыгарылышы катары аныкталган пинди ачат жана код сабындагы ар бир белгини айлантат. Андан кийин код сабына дал келген толкун формасын түзүү үчүн киргизилген убакыт маалыматына ылайык өткөргүчтү күйгүзөт же өчүрөт. Ал өткөрүп жиберүү мүмкүнчүлүгүн азайтуу үчүн ар бир кодду бир нече жолу жөнөтөт (демейки боюнча 10) жана трубка сыяктуу эле, ар бир блок блогунун ортосунда Extended_delay калтырат.

Скриптти иштетүү үчүн, сиз төмөнкү буйруктун синтаксисин колдоно аласыз:

python TransmitRF.py code_1 code_2…

Сценарийди бир жолу иштетүү менен бир нече коддорду өткөрө аласыз. Мисалы, (a) жана (b) розеткаларын күйгүзүү жана (c) розеткасын өчүрүү үчүн скриптти төмөнкү буйрук менен иштетиңиз:

python TransmitRF.py a_on b_on c_off

6 -кадам: Убакыт тактыгы боюнча эскертүү

Жогоруда айтылгандай, берилген/өчүрүү импульстарынын ортосундагы убакыт өтө маанилүү. TransmitRF.py скрипти туура импульс интервалдары менен толкун формаларын куруу үчүн python's time.sleep () функциясын колдонот, бирок бул функция так так эмес экенин белгилей кетүү керек. Кийинки операцияны аткаруудан мурун скрипттин күтүү мөөнөтү процессордун жүктөлүшүнө жараша болот. Бул TransmitRF.py ар бир кодду бир нече жолу жөнөтүүсүнүн дагы бир себеби - time.sleep () функциясы коддун берилген нускасын туура кура албаган учурда.

Мен коддорду жөнөтүүгө келгенде time.sleep () менен эч качан жеке көйгөйүм болгон эмес. Бирок мен билем, менин time.sleep () катасы болжол менен 0.1 мс. Мен муну тиркелген SleepTest.py скриптинин жардамы менен аныктадым, ал сенин Pi'дин time.sleep () функциясы канчалык так экенин баалоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Менин өзгөчө алыстан башкарылуучу розеткалар үчүн, мен ишке ашырышым керек болгон эң кыска кечигүү 0,45 мс болду. Мен айткандай, мен жооп бербеген розеткалар менен көйгөйлөргө туш болгон жокмун, ошондуктан 0.45 ± 0.1ms жетишерлик жакшы окшойт.

Кечиктирүүнүн тактыгын камсыздоо үчүн башка ыкмалар бар; Мисалы, сиз коддорду түзүү үчүн атайын PIC чипин колдонсоңуз болот, бирок мындай нерселер бул окуу куралынын чегинен тышкары.

7 -кадам: Жыйынтык

Бул долбоор Raspberry Pi жана 433МГц алыстан башкарылуучу розеткалардын жардамы менен жөнөкөйлүккө жана ачыктыкка басым жасоо менен каалаган электр шаймандарын көзөмөлдөө ыкмасын сунуштады. Бул мен үчүн Pi колдонгон эң кызыктуу жана ийкемдүү долбоор жана ал үчүн чексиз тиркемелер бар. Мына, мен азыр Piнин аркасында кыла турган нерселер:

• Ойготкучум өчөрүнө жарым саат калганда керебетимдин жанындагы электр жылыткычты күйгүз.
• Мен уктагандан бир сааттан кийин жылыткычты өчүрүп коюңуз.
• Кайра уктап калбашым үчүн ойготкучум өчкөндө керебетимдин жарыгын күйгүз.
• жана дагы көптөгөн…

Бул милдеттердин көбү үчүн мен Linux ичинде crontab функциясын колдоном. Бул белгилүү бир убакта TransmitRF.py скриптин иштетүү үчүн автоматтык пландалган тапшырмаларды орнотууга мүмкүндүк берет. Ошондой эле Linuxту бир жолку тапшырмаларды аткаруу үчүн колдонсоңуз болот (мен үчүн "sudo apt-get install at" өзүнчө орнотулушу керек болчу). Мисалы, эртең мененки ойготкучум жарым саат калганда жылыткычты күйгүзүү үчүн, мен терүүм керек:

саат 05:30

python TransmitRF.py c_on

Ошондой эле бул долбоорду менин Dropbox үй көзөмөлдөө тутумум менен бирге интернет аркылуу шаймандарды көзөмөлдөө үчүн колдонсоңуз болот! Окуганыңыз үчүн рахмат, эгер сиз бир нерсени тактап же оюңуз менен бөлүшкүңүз келсе, комментарий калтырыңыз!