Buscador de llaveros de IoT con ESP8266-01: 11 pasos (con imágenes)

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

¿Eres como yo siempre olvidando dónde guardabas tus llaves? ¡Nunca encuentro mis llaves a tiempo! Y debido a este hábito mío, llegué tarde a mi universidad, esa venta de golosinas de Star Wars de edición limitada (¡todavía estoy preocupada!), Una cita (¡ella nunca volvió a atender mi llamada!)

Entonces, ¿qué es exactamente este llavero de IoT?

Bueno, déjame darte una idea abstracta, imagina que planeaste una cena con tus padres en un restaurante elegante. Estabas a punto de salir a la carretera de repente, faltan las llaves, ¡ay! Sabes que la llave está en algún lugar de la casa. Entonces recuerdas, he adjuntado un llavero de IoT que hice refiriéndome al Instructable de Ashwin, ¡Gracias a Dios! Saca su teléfono y abre Chrome, luego escribe la IP del llavero (por ejemplo, 192.168.43.193/) o mycarkey.local / (esto funciona debido a mDNS) y presiona buscar. ¡Guau !, aparece un sitio en tu teléfono (imagina que tu llavero es el servidor, ¡qué raro!). Haces clic en el botón Buz My Key y en unos momentos escuchas un pitido procedente de tus zapatos de trabajo (por Dios, estos gatos). Bueno, encontraste las llaves y saliste a la carretera en poco tiempo, ¡voilá!

Una breve idea de cómo funciona

Bueno, el ESP-01 en el llavero se conecta a cualquier WiFi que haya mencionado en el programa (puede mencionar varios nombres de WiFi junto con sus códigos de acceso y el ESP-01 se conectará a la red WiFi más potente disponible en ese punto). Si saca el llavero fuera de su alcance de WiFi, el ESP-01 probablemente se desconectará e intentará conectarse al WiFi mencionado disponible (por lo tanto, si extravió la llave en la casa de su amigo, puede encontrarla fácilmente simplemente encendiendo el punto de acceso de su teléfono (no se requieren datos) y el ESP-01 se conectará a su punto de acceso automáticamente y luego podrá presionar el llavero y encontrarlo fácilmente).

Antes de comenzar, recomendaría a todos los usuarios de ESP por primera vez que lean la Guía para principiantes del ESP8266 de Pieter P. Haga clic aquí. Esta guía ha sido muy útil para mí como principiante en el chip ESP8266.

¿Cuál es la relación entre ESP8266 y ESP-01?

Cuando comencé a trabajar con ESP, me confundí bastante. Había mucha información sobre los chips ESP en Internet. Solía pensar que ESP8266, ESP-01, ESP-12E, etc., eran todos diferentes y no puedo usar el programa escrito en ESP-01 en ESP-12E, pero ese no es el caso. ¡Déjame aclarar tus dudas! ESP8266 es un chip que se utiliza en todos los módulos ESP (como ESP-12E y ESP-01). Hay muchos más módulos ESP disponibles en el mercado y todos usan el chip ESP8266. La única diferencia entre ellos es la funcionalidad que proporciona el módulo ESP. Digamos que ESP-01 tiene bastante menos pines GPIO mientras que ESP-12E tiene muchos pines GPIO. Es posible que el ESP-01 no tenga diferentes modos de suspensión como el ESP-12E, mientras que el ESP-01 es más económico y de tamaño pequeño.

Tenga en cuenta que todos usan el mismo chip ESP8266, podemos usar el mismo programa ESP8266 en todos los módulos ESP sin ningún problema, siempre y cuando no esté usando un programa que pueda funcionar en un solo chip específico (digamos que está intentando Encienda el pin 6 de GPIO en ESP-01 que no tiene. No se preocupe y los programas que di en este tutorial son compatibles con todos los módulos ESP. De hecho, hice toda la codificación en ESP-12E NodeMCU ya que era más fácil de trabajar y depurar errores en la placa de desarrollo. Después de estar convencido con mi trabajo, probé esos programas en ESP-01 que funcionaron a la perfección sin ninguna modificación.

Algunos puntos clave:

• Mi objetivo es ayudarlo a comprender cómo podemos integrar IoT en cualquier lugar.
• La principal conclusión de este Instructable es el conocimiento de incrustar ESP-01 dentro de un llavero que parece extraño, pero bueno, ¡la ingeniería está llena de desafíos! Recomiendo a todos que propongan diferentes diseños de llaveros y traten de hacer que la idea del llavero de IoT sea perfecta.
• El llavero de IoT que he hecho no es muy eficiente en cuanto a batería (6 horas con batería de 500mAH 3.7v Li-Po) y es un poco voluminoso. Pero lo sé, ustedes pueden hacerlo perfecto, si no mejor, y hacer su propio Instructable (¡no olviden mencionarme!)

¡Basta bla bla bla! Empecemos

Cómo fluye mi Instructable

1. Materiales y componentes necesarios [Paso 1]
2. Introducción al ESP-01 [Paso 2]
3. Preparemos el zumbador para ESP-01 [Paso 3]
4. Preparándose para la programación [Paso 4]
5. Personalización del programa [Paso 5]
6. Vamos a programar ESP-01 [Paso 6]
7. IP y mDNS para controlar el zumbador [Paso 7]
8. Selección de una batería adecuada [Paso 8]
9. Colocación de todos los componentes [Paso 9]
10. Preparación de la cubierta exterior para colocar el circuito del llavero y la batería [Paso 10]
11. ¡Es hora de envidiar a tus amigos! Algunos pensamientos finales [Paso 11]

Paso 1: Materiales y componentes necesarios

Así que estás listo, ¡genial!

He mencionado todos los componentes que se utilizan en este Instructable en la imagen de arriba (una imagen vale más que mil palabras)

Paso 2: Introducción al ESP-01

He usado muchos módulos ESP, pero debo decir que ESP-01 es mi módulo ESP8266 favorito, ya que es más pequeño y barato.

Hay un total de 8 pines en ESP-01. He proporcionado la imagen del diagrama de pines de arriba.

Usaremos la placa Arduino UNO y Arduino IDE para programar el ESP-01, ya que muchos de ustedes deben tener Arduino en casa.

Hay dos modos en el ESP-01:

• Modo de programación
• Modo de arranque normal

Para cambiar los modos, solo necesitamos alternar los pines RST y GPIO 0.

ESP8266 comprobará en el arranque en qué modo debería arrancar. Lo hace comprobando el pin GPIO 0. Si el pin está conectado a tierra, el ESP de 0 V arrancará en el modo de programación. Si el pin se mantiene flotando o conectado a 3.3V ESP arranca normalmente.

El pin RST está activo bajo, por lo que 0V en el pin RST reiniciará el chip (solo toque el pin RST a tierra por un segundo)

Para el modo de arranque normal: GPIO 0 debe estar flotando o conectado a 3.3V después de reiniciar o arrancar el chip por primera vez

Para el modo de programación: GPIO 0 debe conectarse a tierra después de reiniciar o arrancar el chip por primera vez y permanecer conectado a tierra hasta que finalice la programación. Para salir de este modo, simplemente retire el pin GPIO 0 del suelo y manténgalo flotando o conéctelo a 3V y luego conecte a tierra el pin RST por un segundo. El ESP vuelve a arrancar en modo normal.

ESP-01 tiene 1 MB de memoria flash.

¡Advertencia! El ESP-01 funciona con 3.3V, si le das más de 3.6V a cualquiera de los pines freirás el chip (ya he frito dos ESP-01). Podemos usarlo entre 3V - 3.6V, ahora esto es útil porque usaremos una batería LiPo de 3.7V. Explicaré cómo podemos usar esta batería con ESP-01 en los próximos pasos.

Paso 3: Preparemos el zumbador para ESP-01

Hay dos tipos de zumbadores:

• Zumbador activo
• Zumbador pasivo

Los zumbadores activos funcionan directamente dando algo de voltaje. Inmediatamente escuchará el zumbido.

Los zumbadores pasivos requieren PWM. Entonces, si aplica un voltaje constante, el zumbador no emitirá ningún sonido.

Seleccione un zumbador activo de 3V.

Los pines ESP-01 solo pueden dar hasta 12 mA, que es bastante menos considerando el requisito de potencia para un zumbador de 3 V. Entonces usaremos un transistor NPN (yo he usado 2N3904) como interruptor para controlar el timbre.

Siga el diagrama de conexión consultando las imágenes cargadas arriba. Haz las conexiones en una placa de pruebas. En las próximas etapas, puede probar su circuito y asegurarse de que todo funcione antes de soldar todos los componentes en una PCB.

Paso 4: prepararse para la programación

Ahora configuremos el IDE de Arduino para programar ESP-01

Primero agregaremos la placa ESP8266 en Arduino IDE. Abra el IDE de Arduino y vaya a Archivo> Preferencias. Verá la URL del administrador de tableros adicionales. Pegue este enlace:

• Ahora vaya a Herramientas> Tablero> Administrador de tableros
• Buscar esp8266. Debería ver esp8266 por la comunidad ESP8266. Instalarlo.
• Ahora vaya a Herramientas> Tablero> Tableros ESP8266. Seleccione el módulo ESP8266 genérico.
• ¡Hecho! Ha configurado el IDE de Arduino

Conexiones

Conecte su ESP-01 a la placa Arduino UNO consultando el diagrama de conexiones en las imágenes de arriba.

No vamos a usar el chip Atmega328p (Sí, ese chip grande y largo en la placa Arduino). Solo estamos usando la placa Arduino UNO para programar ESP-01, esa es la razón por la que hemos conectado el pin RESET de Atmega al puerto de 5V.

Los pines GPIO0 y RST se utilizan para controlar el arranque ESP-01. Más sobre el paso 6

El LED ROJO se usa para verificar si el programa cargado está funcionando o no.

Bien, ahora que las conexiones están hechas, descargue mi código de Llavero desde abajo. En el siguiente paso, explicaré cómo realizar algunos cambios en mi código y cómo cargar el programa.

Alguna información adicional (Omita si lo desea)

Es posible que haya notado que Rx va a Rx y Tx va a Tx. ¡Eso no está bien!. Si un dispositivo está transmitiendo, el otro dispositivo está recibiendo (Tx a Rx) y viceversa (Rx a Tx). Entonces, ¿por qué esta conexión?

Bueno, la placa Arduino UNO se hizo así. Permítanme aclararme, el Rx y Tx del cable USB que se conecta a la placa Arduino UNO está conectado a Atmega328p. La conexión se hace así: Rx del USB va a Tx de Atmega y Tx del USB va a Rx de Atmega. Ahora el Pin de puerto 0 y 1 dado como Rx y Tx respectivamente está conectado directamente a Atmega (Rx de Atmega es el Rx en el Pin de puerto 0 y Tx de Atmega es el Tx del Pin de puerto 1) y como no vamos a use Atmega para la programación y solo necesita conexiones USB directamente, puede ver que Tx de USB es el Rx de la placa Arduino UNO Pin 0 y Rx del USB es un Tx de la placa Arduino UNO Pin 1

¡Uf! Ahora ya conoce las conexiones Rx Tx.

Debe haber notado una resistencia entre la conexión Rx - Rx. Bueno, eso es importante para evitar que el chip ESP-01 se fríe debido a TTL 5V. Hemos utilizado una conexión de voltaje dividido que básicamente reduce los 5V en Rx a 3.3V para que el ESP-01 no se fríe. Si desea saber cómo funciona el divisor de voltaje, vaya a este enlace:

Paso 5: personalización del programa

Cuando abres mi programa, puedes sentirte intimidado por toda la jerga y los códigos. No te preocupes. Si desea saber cómo está funcionando el programa, consulte el enlace de la Guía para principiantes que he indicado al comienzo de este Instructable.

Toda el área del código donde puede realizar cambios está presente entre comentarios de una sola línea como este

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

haga sus cambios aquí;

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

Lea los comentarios que he proporcionado en el programa para comprender mejor el código.

…….

Puede agregar varios nombres de WiFi y sus respectivos códigos de acceso en el programa. El ESP-01 se conectará al que sea más fuerte en el momento del escaneo. Tras la desconexión, buscará constantemente el WiFi disponible al que se pueda conectar y luego se conectará automáticamente. Le recomendaría que agregue su WiFi doméstico y su punto de acceso móvil en el programa.

Sintaxis para agregar WiFi: wifiMulti.addAP ("Hall_WiFi", "12345678");

La primera cadena es el nombre del WiFi y la segunda cadena es la contraseña.

…….

Si desea cambiar el pin en el que está conectado el zumbador, puede mencionarlo en la variable

const int buz_pin = pin_no;

pin_no debe ser un valor válido de acuerdo con el módulo ESP que esté utilizando.

El valor LED_BUILTIN es el pin GPIO 2 para ESP-01;

…….

Extra [Omitir si quieres]

Como nuestro ESP-01 actuará como un servidor, hay un código de sitio web HTML básico que ya agregué en el programa que descargó anteriormente. No entraré mucho en detalles, pero si desea explorar el código fuente HTML, puede descargarlo desde abajo. [CAMBIAR EL NOMBRE DEL ARCHIVO DE html code.html.txt a html code.html]

Paso 6: Permite programar ESP-01

1)

• Conecte la placa Arduino UNO a su computadora.

• Asegúrese de que en Herramientas estas opciones estén seleccionadas

  • Placa: "Módulo ESP8266 genérico"
  • Velocidad de carga: "115200"
  • Deje que las otras opciones permanezcan predeterminadas
• No vaya a Herramientas> Puerto
• Seleccione el puerto COM Arduino UNO (mi PC mostraba COM3. El suyo puede variar.

2) Eso es todo. Ahora, antes de hacer clic en Cargar, tenemos que iniciar el ESP-01 en modo de programación. Para esa tierra 0V el pin ESP-01. Luego conecte a tierra el pin RST por un segundo. Ahora el ESP-01 se ha iniciado en modo de programación.

3) Ahora haga clic en Cargar en su IDE de Arduino. Se necesita algo de tiempo para compilar el boceto. Supervise las ventanas de estado del comando debajo del IDE de Arduino.

4) Una vez finalizada la compilación, debería ver Conectando ……._ ……._ ……… Esto es cuando su PC está tratando de conectarse a su ESP-01. Si obtiene Conectando ……. durante mucho tiempo o si la conexión falla (a mí me pasa mucho) simplemente reinicie el ESP-01 nuevamente (toco el RST en el ESP-01 a tierra 0V 2 - 3 veces para asegurarme de que se haya iniciado en el modo de programación).

A veces, incluso después de hacer esto, la conexión falla, lo que hago es después de conectarme …… _ …… Restablezco el ESP-01 nuevamente y, por lo general, eso funciona. Tenga en cuenta que el pin GPIO 0 debe estar conectado a tierra durante todo el período de programación.

5) Una vez finalizada la carga, obtendrá:

Dejando……

Restablecimiento completo a través del pin RTS…

Esto indica que el código se cargó correctamente. Ahora retire el pin GPIO 0 del suelo y luego reinicie el ESP-01 nuevamente. Ahora su ESP se iniciará en modo normal e intentará conectarse a la red WiFi que mencionó en el programa.

Puede monitorear el programa ESP-01 desde el Arduino Serial Monitor.

6) Abra el Monitor en serie, en la esquina inferior derecha Seleccione Ambos NL y CR y la velocidad en baudios como 115200. Reinicie el ESP-01 (mantenga GPIO 0 flotando o conectado a 3.3V mientras intentamos ejecutar el programa cargado) y luego verá todos los mensajes devueltos por ESP-01. Inicialmente, es posible que vea algunos valores de basura, lo cual es normal en todos los chips ESP8266. Una vez que la conexión se haya realizado correctamente, verá una dirección IP impresa en la pantalla. Anótelo.

He agregado algunos emoticonos en serial.print () que se ven bien en Serial Monitor ya que da algunas expresiones. ¡Quién dice que no podemos ser más creativos!

Paso 7: IP y MDNS para controlar el zumbador

Antes de entrar en detalles sobre cómo está funcionando el servidor, intente encender el timbre. El dispositivo que intenta acceder al servidor ESP-01 debe estar conectado a la misma red que ESP-01 o debe estar conectado al punto de acceso de su dispositivo. Ahora abra su navegador favorito y escriba la dirección IP que obtuvo en el paso anterior y busque. Debería abrir una página. Haga clic en Toggle zumbido y el LED ROJO debería comenzar a parpadear.

¿Qué es la dirección IP?

IP es una dirección que obtiene cada dispositivo después de conectarse a una red WiFi. La dirección IP es como un identificador único que ayuda a encontrar un dispositivo en particular. No hay dos dispositivos que puedan tener la misma dirección IP en la misma red. Cuando el ESP-01 se conecta al WiFi o hotspot, se le asigna una dirección IP que imprime en el Monitor de serie.

Entonces, ¿qué es mDNS?

Entendamos el DNS. Significa sistema de nombres de dominio. Es un servidor especial que devuelve la dirección IP del dominio que ha buscado. Digamos, por ejemplo, que buscó en instructables.com. El navegador consulta el servidor DNS y el servidor devuelve la dirección IP de instructables.com. En el momento de escribir este Instructable, obtuve la dirección IP de instructables.com como 151.101.193.105. Ahora, si pongo 151.101.193.105 en la barra de direcciones del navegador y busco, obtendré el mismo sitio de Instructables.com, ¡genial! Hay una ventaja más de DNS, la dirección IP de los dispositivos sigue cambiando, digamos que la IP de su enrutador hoy fue 92.16.52.18 y mañana tal vez 52.46.59.190. La IP cambia cada vez que su dispositivo se vuelve a conectar a una red. Dado que DNS actualiza automáticamente la IP de todos los dispositivos, siempre se nos enruta al servidor de destino adecuado.

Pero no podemos crear un servidor DNS para nuestro ESP-01 que consulte su IP. En ese caso usaremos mDNS. Funciona en dispositivos locales. En el monitor de serie puede haber notado esp01.local / este es el nombre que le asignamos a nuestro ESP-01 que respondería automáticamente a esp01.local / (intente buscar esp01.local / en su navegador). Así que ahora puede acceder al ESP-01 directamente como si estuviera buscando en instructables.com sin conocer su dirección IP. Pero hay un problema, mDNS aún no funciona en Android, lo que significa que no puede acceder a su ESP usando mDNS en dispositivos Android, sino que debe escribir la dirección IP en la barra de búsqueda. mDNS funciona muy bien en iOS, macOS, ipadOS y para Windows tienes que instalar Bonjour mientras que en Linux tienes que instalar Avahi.

Para cambiar el nombre de ESP-01 mDNS busque mdns.begin ("esp01"); en mi programa y reemplace la cadena "esp01" con cualquier cadena preferida que desee.

Si no desea utilizar mDNS, hay otra cosa que puede hacer. Vaya a la configuración de su enrutador después de que su ESP-01 esté conectado a su enrutador y configure una dirección IP estática para el ESP-01. La IP estática no cambia con el tiempo. Puede buscar en Internet cómo configurar el enrutador para establecer una IP estática en cualquier dispositivo. Obtendrá muchos sitios útiles. Entonces, una vez que asigne la IP estática, simplemente tome nota de ella o cree un marcador en el navegador para que la próxima vez pueda buscar directamente desde el marcador.

Ahora, para los hotspots móviles, la IP no cambia (¡no cambió para mí como siempre!). Puede obtener las direcciones IP del dispositivo conectado a su punto de acceso desde la configuración del punto de acceso de Android. Simplemente haga un marcador de la IP ESP-01 en el navegador y listo, puede acceder al sitio en cualquier momento y hacer sonar su llavero.

LA DIRECCIÓN IP ASIGNADA AL ESP-01 CUANDO SE CONECTA A UN HOTSPOT MÓVIL Y WIFI PUEDE SER DIFERENTE

Nota: Para acceder al ESP-01, debe estar en la misma red que su módulo ESP. Por lo tanto, no puede controlarlo a través de Internet, sino solo a través de la red local.

Paso 8: selección de una batería adecuada

Primero entendamos mAh

Supongamos que tiene una batería de 3,7 V que tiene una capacidad de 200 mAh. La batería está conectada a un circuito que consume 100 mA. Entonces, ¿cuánto tiempo podrá la batería alimentar el circuito?

solo divide

200 mAh / 100 mA = 2 horas

¡Sí, 2 horas!

mAh es una clasificación que indica cuánta energía puede proporcionar una fuente durante una hora. Si la batería tiene 200 mAh, proporciona una potencia de 200 mA de forma continua durante 1 hora antes de agotarse.

He seleccionado una batería de 3,7 V 500 mAh (opta por más mAh> 1000 mAh (preferida). No podría conseguir una mejor batería de mAh en ninguna tienda).

El ESP-01 consume aproximadamente 80 mA de corriente

Aproximadamente, nuestro circuito debería consumir 100 mA sin que suene el zumbador. Por lo tanto, nuestra batería debería poder alimentar el circuito durante más de 5 horas (para una batería de 500 mAh) considerando que el timbre está apagado la mayor parte del tiempo. Una batería de 1000 mAh debería proporcionar más de 10 horas de respaldo de batería. Así que elija una batería según sus necesidades.

Bien, ¿ahora podemos conectar la batería directamente a nuestro circuito? NO. El voltaje de la batería es de 3,7 V. Cualquier voltaje superior a 3,6 V matará nuestro chip ESP8266. ¿Entonces que hacer? Puede aumentar el voltaje a 5V y luego bajarlo a 3.3V usando un regulador de conmutación, ¡pero bueno! esos circuitos ocuparán mucho espacio. Y también nos estamos olvidando de que la batería de 3,7 V dará 4,2 V con carga completa. ¡Esto me molestó mucho al principio!

Entonces recordé que podemos usar un diodo para bajar el voltaje. Si recuerda, el diodo de silicio cae aproximadamente 0,7 V cuando está polarizado hacia adelante. Puede conectar su ESP-01 al diodo que estaba conectado a la batería de 3.7V. El diodo debería bajar 0,7 V, por lo que debería obtener 3 V (3,7 - 0,7). Y a plena carga deberíamos obtener 3.5 (4.2 - 0.7) que es un buen rango para alimentar ESP-01. Elija el diodo de la serie 1N400x.

Consulte las conexiones en las imágenes de arriba.

Bueno. Ahora que hemos finalizado la batería, veamos cómo hacer un soporte de carga para nuestro llavero.

Paso 9: Colocación de todos los componentes

¡Casi hemos terminado nuestro llavero!

Lo único que queda es hacer un llavero y colocar todos los componentes en su interior.

El diagrama del circuito se da arriba. Asegúrese de planificar cómo encajarán sus componentes.

Es posible que haya notado un condensador en el diagrama del circuito. Es necesario para eliminar las fluctuaciones de voltaje en el circuito, ya que el ESP8266 es sensible a los cambios de voltaje.

Puede usar el conector JST para conectar la batería a su circuito, ya que será fácil reemplazar la batería en el futuro.

Estoy usando pines de cabezal hembra soldados a la PCB para conectar ESP-01. Se vuelve fácil de quitar e insertar ESP-01 en el circuito.

¡Asegúrese de que su circuito sea lo más pequeño posible!

Paso 10: preparación de la cubierta exterior para la colocación del circuito del llavero y la batería

Aquí es donde quiero que se les ocurran diferentes ideas para el llavero.

Estoy usando recortes de cartón para hacer un cubo dentro del cual se colocan la batería y el circuito. Es un poco voluminoso pero está bien para llevarlo en el bolsillo.

¡Haz una lluvia de ideas y piensa en ideas increíbles para los llaveros!

Paso 11: ¡Terminando

¡Felicidades! ¡Has hecho el llavero de IoT!

Hay mucho margen de mejora en este proyecto, ya que podemos tener una mejor duración de la batería, haciendo que el llavero sea aún más pequeño, etc. Seguiré actualizando este Instructable con mejores características que podemos agregar al llavero.

¡Hasta entonces sigue construyendo, sigue rompiendo, sigue reconstruyendo!

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