Regleta de alimentación inteligente basada en Beaglebone Black y OpenHAB: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

!!!!! Jugar con la red eléctrica (110 / 220V) es peligroso, ¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡

Hay algunos diseños de regletas de alimentación inteligentes existentes basados en "Raspberry Pi" y dos Arduinos, que se muestra en la imagen "Diseño antiguo".

Este nuevo diseño se diferencia de los anteriores en dos aspectos:

1. Dado que Raspberry Pi puede controlar nRF24 usando su propio SPI, no es eficiente poner un Arduino en el medio. También prefiero la placa Beaglebone Black ya que es barata y potente, y especialmente tiene más periféricos disponibles (como GPIO, SPI) que Raspberry Pi.
2. En diseños antiguos, la única forma de controlar la regleta es a través de la interfaz web (es decir, OpenHAB). Sin embargo, es muy inconveniente hacerlo si la regleta está a mano. Por lo tanto, en este diseño, la regleta tiene un interruptor individual para cada tomacorriente, y las personas pueden encender / apagar cada tomacorriente con o sin OpenHAB (si es con OpenHAB, el estado de OpenHAB se actualizará cada vez que se active el interruptor físico).

Paso 1: demostración

Paso 2: descripción general

Mi regleta de enchufes inteligente se compone de dos partes: puerta de enlace y regleta de enchufes (mostrada en la imagen "Mi diseño").

El lado de la puerta de enlace incluye:

1. Un tablero Beaglebone Black
2. Un módulo nRF24L01 +
3. OpenHAB + MQTT (bus de mensajes)

El lado de la regleta incluye:

1. Tres combinaciones estándar de interruptor + tomacorriente (con una caja de 3 elementos)
2. Una mini placa Arduino pro
3. Un módulo nRF24L01 +
4. Tres módulos de relé

Los detalles se cubrirán en los siguientes pasos.

Paso 3: Puerta de enlace - Hardware

Materiales:

Un tablero Beaglebone Black

Un módulo nRF24L01 +

Un condensador de 10uF (RadioShack, ebay, etc.), para mejorar la fiabilidad de la recepción.

Aquí muestro la conexión entre el Beaglebone Black y el módulo de radio. También muestro mi circuito, pero una placa de pruebas también hará el trabajo.

Para utilizar el módulo SPI y nRF24 en Bealebone Black, se necesitan dos pasos.

1. Habilitar SPI en Beaglebone Black
2. OBTENGA RADIOS NRF24L01 + FUNCIONANDO EN BEAGLEBONE BLACK

Paso 4: Gateway - Software

En términos de software en el Beaglebone Black, la estructura general se muestra en la imagen 1.

Dado que se está ejecutando Debian, es muy fácil instalar software usando el comando apt-get.

OpenHAB está basado en Java, por lo que es necesario instalar Java VM. Consulte la instalación de OpenHAB para obtener más detalles (es para Raspberry Pi, pero apt-get funciona para ambas placas). Para habilitar MQTT para OpenHAB, el archivo "org.openhab.binding.mqtt-x.y.z.jar" debe colocarse en la carpeta "complementos" en la carpeta fuente de OpenHAB. Se necesitan tres archivos de configuración (adjuntos a continuación), donde "openhab.cfg", "test.sitemap" y "test.items" deben colocarse en las carpetas "configuraciones", "configuraciones / sitemaps" y "configuraciones / elementos", respectivamente. Luego, OpenHAB puede iniciarse escribiendo "./start.sh".

Para el bus MQTT, uso Mosquitto, que es un corredor MQTT de código abierto. La versión de Mosquito en apt-get es bastante antigua, así que descargo el código fuente para compilar e instalar.

1. Obtenga el código fuente del sitio oficial anterior.
2. En la carpeta del código fuente, cree una nueva carpeta llamada "compilación".
3. Vaya a "compilar", escriba "cmake.."
4. Luego regrese a la carpeta superior, escriba "make" y "make install"

Por último, el programa de puerta de enlace es el puente entre el bus MQTT y el módulo nRF24, y la arquitectura se muestra en la imagen 2. Hay dos colas, cada una para una dirección (es decir, una para el control CMD de OpenHAB a la regleta de enchufes, una para el direccion contraria). Básicamente, es una implementación lógica simple de productor / consumidor. El código fuente de la puerta de enlace se puede encontrar aquí, utiliza algunas características de C ++ 11 (para instalar GCC más reciente en Beaglebone Black, consulte este artículo) y asume que la biblioteca nRF24 está instalada (consulte el paso anterior).

Paso 5: Regleta de enchufes - Hardware

Materiales:

Una mini placa Arduino pro.

Un módulo nRF24L01 +.

Un condensador de 10uF (RadioShack, ebay, etc.), para mejorar la fiabilidad de la recepción.

Tres resistencias de 10K (RadioShack, ebay, etc.), para interruptor.

Tres módulos de relés.

Tres combo estándar de interruptor / tomacorriente y una caja, los compré en Lowe's.

Un módulo de 110vac a 5vdc, para alimentar el Arduino y los relés.

Un reductor de 5vdc a 3vdc para alimentar el nRF24.

La conexión se muestra en la imagen 1.

!!!!! Si desea utilizar la misma combinación de interruptor / tomacorriente que yo, asegúrese de cortar la "ruptura" en ella (vea la imagen 2). ¡¡¡¡¡Esto es extremadamente importante o puede destruir todo su circuito !!!!

La imagen 3 muestra la regleta de enchufes terminada, como puede ver, está bastante desordenada en la caja (ya que no puedo encontrar ninguna regleta de enchufes suficientemente grande con interruptor individual para usar), ¡pero funciona ^ _ ^!

Paso 6: Regleta de enchufes - Software

Utilizo la misma biblioteca nRF24 para Arduino que para Beaglebone Black (aquí, la carpeta librf24-bbb es para Beaglebone Black, mientras que la de la carpeta raíz es para Arduino), pero también puede usar una versión más robusta / potente para Arduion en aquí.

Mi código fuente para el lado de la regleta se adjunta aquí, use Arduino IDE (o cualquier otra alternativa) y un programador correcto para instalarlo en el Arduino pro mini.

Paso 7: Conclusión

¡¡¡Disfrutar!!!