PIR práctico para uso doméstico: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Como muchos de ustedes que trabajan con proyectos de automatización del hogar, estaba buscando construir un sensor PIR funcional para automatizar algunos giros en las esquinas en mi propia casa. Aunque los sensores PIR del interruptor de luz hubieran sido óptimos, no se puede doblar una esquina. Este proyecto pasó por un par de iteraciones y ejecuté los intentos a través de muchos otros tutoriales disponibles en línea y no pude encontrar uno que funcionara para mí. Si desea comenzar directamente con la creación, salte al paso 3; de lo contrario, continúe con el paso dos donde discutiré el desarrollo.

Suministros:

Soldador

Soldadura y fundente para electrónica

Cable de conexión de repuesto

impresora 3d

Tablero de circuitos

Comprensión básica de Hassio

Habilidades básicas de programación de Arduino

Paso 1: desarrollo

Home Assistant es una gran herramienta para vincular algunas de las configuraciones más complicadas que quizás desee. Para mí, conseguir una luz en una escalera con esquina fue mi interés inicial en el proyecto. Encontrar la guía adecuada para construir un sensor PIR de uso doméstico eficaz fue complicado. Seguro que hay un montón de formas sencillas de hacer que funcione, pero hacer que sea energéticamente eficiente y eficaz para el uso diario fue otra historia. También estaba el problema de la latencia, o qué tan rápido se enciende la luz una vez que recibe la señal. Es un proyecto complicado una vez que realmente me metí en la maleza de todo. Lo que sucedió fue que llegué a dos puntos principales sobre por qué este diseño fue efectivo.

Latencia

Empecé con ESPHome para diseñar este sensor. Tiene todas las comodidades, pero también una interfaz muy amigable. Desafortunadamente, el protocolo y el marco de ESPhome consumen mucha energía cuando se cuentan los mWh. También hay un pequeño problema de latencia cuando las llamadas para encender una luz deben pasar por el arranque de ESPhome, Hassio, y luego por el controlador de la luz. Descubrí que estos terminarían en el rango de 10 segundos. Ya habrías subido las escaleras (o tal vez estás caminando muy despacio porque no hay luz). Entonces, lo que se convirtió en la forma más eficiente y rápida de llevar una señal de movimiento a Hassio fue MQTT.

El uso de MQTT con una IP estática redujo el tiempo a menos de 2 segundos. La señal MQTT llegaría a Hassio entre 800 ms y 1200 ms. Bastante bien.

Duración de la batería

Como se mencionó anteriormente, cambiar a MQTT también ahorró mucho en el uso de energía. El sensor promedio sin sueño profundo en ESPHome duraría menos de un día con baterías de aproximadamente 800 mWh. Con sueño profundo, alrededor de 3-5 días dependiendo de la activación. El WeMos D1 Mini no es un loco consumidor de energía, pero tampoco es el más eficiente para administrar su energía, por lo que exprimir hasta el último detalle de la batería era importante. Reducir cada parte consumidora fue el paso más importante.

Existen muchos sensores PIR, pero no todos son iguales. Uno de los primeros puntos que noté fue la velocidad, el ángulo y la velocidad de disparo de cada sensor PIR probado. De los sensores utilizados, encontré que el PIR gran angular de Simplytronics es el más efectivo con el alcance y el costo de energía. Es un sensor PIR de gran angular con un rango excelente y solo funciona con 3v, lo cual es absolutamente sorprendente para lo que necesitaba.

Paso 2: Materiales

WeMos D1 Mini

Cargador USB T4056 Lipo / Li-Ion

Sensor PIR gran angular Simplytronics

Batería Lipo de 3.7v 1000 mWh

2x resistencias de 10k

Resistencia de 120 K

Resistencia de 5k

Diodo rectificador 1N4001

Condensador 1uF

Transistor 2N2222

Paso 3: Código base y Arduino

De forma sencilla, descargue el archivo arduino y modifíquelo para que funcione con su configuración. Los aspectos más importantes a tener en cuenta es asegurarse de que su configuración coincida con la que se proporciona en Hassio.

En mi ejemplo, estoy usando Mosquitto Broker. Ingresé esas configuraciones en mi código arduino. Para mi servidor MQTT, dado que está alojado en Hassio, puse la dirección IP de mi Hassio.

Lo siguiente que tendremos que hacer es configurar algunos sensores de plantilla para contener nuestros datos MQTT, por lo que es un poco más amigable con el front-end de Hassio. Si desea saber más sobre plantillas y plantillas, dejaré este enlace de Hassio aquí.

Nuestro movimiento MQTT será un sensor binario de plantilla y nuestros niveles de batería serán un sensor en Hassio.

En mi archivo principal configuration.yaml, agregué algunas líneas para incluir tanto sensores binarios de plantilla como sensores de plantilla en archivos yaml separados. No tienes que hacerlo de esta manera, pero creo que mantiene las cosas un poco más organizadas. Para hacer esto simple, use el editor de archivos para crear un nuevo archivo yaml y ponerle un título a algo que pueda hacer referencia en configuration.yaml. En mi ejemplo, uso templatesensor.yaml y templatebinarysensor.yaml

Lo que debe asegurarse es configurar los temas y cargas útiles de MQTT para que coincidan con su configuración de arduino o viceversa.

Por último, pero no menos importante, configure un elemento del tablero que pueda ver los niveles de la batería y el sensor de movimiento.

Paso 4: Esquema y prueba

Siguiendo el esquema de cableado, conecte los componentes para probarlos en una placa de pruebas. Las notas importantes en el cableado son para asegurarse de que los cables de tierra sean correctos para el efecto desplegable. Esto es lo que hará que el transistor reinicie el WeMos D1 Mini al despertar. Debería poder probar la función de activación y reinicio conectando el WeMos D1 Mini a un puerto USB. Debería reiniciarse una vez que mueva la mano frente al PIR. Esto es opcional, pero también puede desoldar las luces led smd del sensor de movimiento para exprimir un poco más la duración de la batería. Recomendaría hacer esto después de haber probado que el sensor de movimiento funciona como se espera. Si tiene su USB conectado a su computadora, verifíquelo con el IDE de arduino que se inicia y se reinicia con un disparador del movimiento.

En su tablero de Hassio debería poder ver algunos valores de la batería y también el sensor de movimiento que se apaga. Si todo ha ido bien hasta ahora, ¡debería estar en el negocio! Puede tomar este pequeño prototipo de tablero y moverlo por su casa y funcionará como su nuevo sensor de movimiento casero. Podrías usar esto para activar cualquier cosa dentro de Hassio, y habrías terminado aquí si eso es todo lo que buscas. Pero démosle un toque final a esto para que sea algo digno de un pilar en el hogar.

Algunos consejos para solucionar problemas

- al presionar el botón de reinicio en el WeMos D1 Mini, debe hacer que el MQTT se dispare con el código arduino

- Descomente parte del código arduino para ver dónde está cada paso y qué le está haciendo al hardware

- no olvide conectar todos los puntos de derivación negativos

Paso 5: Conexión a su interruptor de luz Wifi

Afortunadamente, Hassio tiene un gran asistente de automatización que puede ayudarlo con su configuración. No voy a entrar en agregar luces o complementos, pero veré que la gente de Hassio ha hecho que sea realmente fácil agregar integraciones y otras plataformas para controlarlas con Hassio. Revise y vea cómo agregar el interruptor de luz wifi de su elección.

En este asistente de automatización queremos prestar atención a una cosa importante, que es el disparador. Podría agregar el sensor binario de plantilla como disparador, pero encontré que el sensor de movimiento era un poco más "rápido" cuando fui directamente con la carga útil MQTT. Por último, pero no menos importante, configure su elección de luz o dispositivo y el sensor debería estar en funcionamiento.

Paso 6: Vivienda del proyecto

Una vez que esté seguro con su placa de pruebas, mueva todas las piezas a una placa PCB de prototipos y suelde todas las conexiones a la placa más pequeña que pueda encontrar. He mantenido los cables cortos, pero flexibles en caso de recuperación / edición / reparación. El diseño de la carcasa es una carcasa mínima que se puede insertar en una esquina o en una superficie plana. También funciona muy bien con las tiras adhesivas 3M que no dañan =)

Tenga en cuenta que me olvidé un poco de dónde obtuve este formato extraño de prototipos de PCB, por lo que sugeriría simplemente reducir su PCB al tamaño y perforar uno o dos agujeros. Si esta guía termina siendo popular, lanzaré una versión editada con un tamaño más común (solo necesitaba dos sensores de movimiento, y tenía exactamente dos de esos tableros extraños)

Paso 7: cierre

Espero que este diseño haya sido útil en sus esfuerzos para poner en marcha algunos proyectos de automatización del hogar. Fue un largo camino para mí conseguir todas las partes móviles para producir este instructable, pero me alegro de haberme tomado un tiempo para descifrarlo. Este proyecto me mostró un poco de los límites de usar algunas de las vías más accesibles para programar mis ESP. Esto no quiere decir que no deba usar ESPHome, pero para proyectos que son más estrictos en su gestión de energía, es posible que deba tomar una ruta diferente. Los sensores se terminaron alrededor de mayo o junio y no han necesitado una carga desde entonces. Hasta ahora han pasado de 4 a 5 meses sin necesidad de recargar. Como nota al margen, también he desarrollado un nuevo diseño de PCB basado en el WeMos D1 Mini. Lo que pasa con el WeMos D1 Mini es que tiene un convertidor integrado de 5v a 3v y un CI de programación USB que consume mucha energía. Esto significa que si elimináramos estos dos factores, podríamos presionar al ESP8266 para absorber aún menos energía.

Una vez más, gracias por complacerme en mis divagaciones y seguir este proyecto.