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Cómo construir sensores de automatización del hogar DIY

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Cómo construir sensores de automatización del hogar DIY

Los sensores y actuadores son el pan y la mantequilla de la automatización del hogar. ¿Por qué? Porque cuando los agrega a la ecuación, puede automatizar comportamientos basados ​​en un entorno cambiante. Encender sus bombillas inteligentes cuando un sensor de luz detecta que está oscuro, por ejemplo. El problema aquí es que los sensores comerciales son muy caros y bastante limitados en funcionalidad. Sin embargo, hay buenas noticias, ¡somos gente de bricolaje! Hoy quiero mostrarles cómo construir sus propios sensores de automatización del hogar de bricolaje .

Estoy muy emocionado con esta publicación porque el marco que voy a presentar hoy llevó mi Proyecto de Automatización del Hogar a un nivel completamente nuevo. Me refiero a MySensors . Si no ha revisado el sitio web, definitivamente debería hacerlo, tienen proyectos increíbles.

Entonces… ¿Qué tendrás al final de este tutorial?

Cuando termine el tutorial, tendrá 2 sensores inalámbricos, temperatura y humedad, alimentando valores en su controlador de automatización del hogar, OpenHab. Una vez que construye el primer sensor, agregar otros nuevos (luz, puerta / ventana, movimiento …) es extremadamente barato y rápido. El tutorial dura entre 1 y 2 horas.

Si está comenzando con Arduino, debe consultar este libro,  lo ayudará a ponerse en marcha.

¿Qué es MySensors?

Usando sus propias palabras …

MySensors es una comunidad de software y hardware de código abierto que se centra en la automatización del hogar que puede hacer usted mismo y la Internet de las cosas.

MySensors es un marco que utiliza componentes muy conocidos en el mundo del bricolaje como Arduino, Raspberry Pi, ESP8266 y NRF24L01 para crear sensores y actuadores de automatización del hogar de bricolaje.

Quizás se pregunte en qué se diferencia esto de conectar sensores baratos a una placa Arduino siguiendo un tutorial en Internet.

Si bien experimentar con estos componentes es divertido, es una gran experiencia de aprendizaje, cuando se trata de integrar esos sensores y actuadores en su hogar inteligente, hay una serie de cosas de las que debe preocuparse. Solo por mencionar algunos de ellos … comunicaciones, seguridad, confiabilidad …

Si desea tener una integración perfecta, tendrá que dedicar tiempo a diseñar todo desde cero usted mismo.

Aquí es donde MySensors viene al rescate. La biblioteca se encarga del lado tedioso que necesita implementar en cada nodo de la red y lo deja con la parte divertida, creando nuevos sensores en poco tiempo y a un costo muy bajo.

¿Algo más?

Sí, utiliza MQTT para que pueda integrar cada sensor que cree con casi todos los controladores de automatización del hogar que existen.

Sensores de automatización del hogar de bricolaje con MySensors: Arquitectura

La mejor manera de comprender la arquitectura es mediante un ejemplo.

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Puerta de enlace MySensors

Aunque la Raspberry Pi no es el dispositivo más común para implementar una puerta de enlace MySensors (la mayoría de la gente usa Arduino), he decidido hacerlo.

¿Por qué? Principalmente dos razones:

  • Si está creando un proyecto de automatización del hogar de código abierto, es probable que ya tenga una Raspberry Pi como controlador. Puede ahorrar unos dólares allí mismo.
  • Esta arquitectura proporciona una solución todo en uno. Controlador de domótica y puerta de enlace RF.

Entonces … ¿Qué es la puerta de enlace?

La puerta de entrada será el cerebro de la operación. Estas son las principales tareas que realiza:

  • Envía y recibe mensajes desde / hacia los nodos utilizando la radio (NRF24L01).
  • Publica los mensajes provenientes de los nodos en un tema en MQTT Broker.
  • El Home Automation Controller (OpenHab, Home Assistant, Domoticz ..), también instalado en la misma Raspberry Pi, usa el broker MQTT para consumir y publicar mensajes hacia y desde los nodos.

La puerta de enlace, en esencia, mantiene todo junto para brindar una experiencia perfecta.

Nodos MySensors (sensores y actuadores)

Los nodos son los actuadores y sensores de automatización del hogar de bricolaje reales.

Los sensores le brindan información valiosa sobre su casa, como la temperatura en cada habitación. Los actuadores, por otro lado, esperan los comandos del controlador. Podría, por ejemplo, controlar un relé que enciende y apaga una lámpara.

Componentes

Antes de empezar a trabajar, es útil familiarizarse con los componentes que utilizará, en caso de que todavía no lo esté.

Pines GPIO de Raspberry Pi

Entre todas las cosas que puede hacer una Raspberry Pi, también te da la posibilidad de interactuar directamente con componentes electrónicos como sensores o actuadores. Podríamos dedicar varias publicaciones a este tema, pero hoy solo me estoy enfocando en crear una puerta de enlace MySensors con él. Si desea saber más sobre las capacidades GPIO de Raspberry Pi, consulte este enlace.

Bien … entonces ves que salen 40 pines del Raspy. ¿Qué son?

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Básicamente, hay cinco tipos de pines en la Raspberry Pi.

  • Alimentación de 5V:  pin VCC que entrega 5V.
  • ALIMENTACIÓN DE 3.3V:  Pin VCC que entrega 3.3V.
  • GND: Pin de tierra para 5V y 3.3V.
  • Pines GPIO:  son pines de E / S digitales que puede utilizar para controlar u obtener información de los componentes electrónicos.

No es necesario que esté familiarizado con todos ellos, pero solo como referencia, aquí tiene el diseño completo de los 40 pines.

CARNÉ DE IDENTIDADALFILERCARNÉ DE IDENTIDADALFILER
13.3V DE POTENCIA2POTENCIA 5V
3GPIO 24POTENCIA 5V
5GPIO 36GND
7GPIO 48UART0 TX
9GND10UART0 RX
11GPIO 1712GPIO 18
13GPIO 2714GND
15GPIO 22dieciséisGPIO 23
173.3V DE POTENCIA18GPIO 24
19GPIO 1020GND
21GPIO 922GPIO 25
23GPIO 1124GPIO 8
25GND26GPIO 7
27Reservado28Reservado
29GPIO 530GND
31GPIO 632GPIO 12
33GPIO 1334GND
35GPIO 1936GPIO 16
37GPIO 2638GPIO 20
39GND40GPIO 21

NRF24L01

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El NRF24L01 es un chip RF de muy bajo costo que funciona a 2.4Ghz. La comunicación entre la puerta de enlace (su Raspberry Pi) y los sensores y actuadores (toneladas de Arduinos por todas partes …) se realizará utilizando el chip NRF24L01. Cada uno de los nodos de su red, incluido el gateway, tendrá uno de estos.

El chip tiene un rango decente. Está mirando alrededor de 250 a 300 pies. Hay formas de extender el rango de sus sensores, pero lo reservaré para una publicación futura.

Arduino

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No tomaré mucho de su tiempo con esto, ya que hay información sobre Arduino prácticamente en todos los rincones de Internet. Si nunca ha jugado con él antes, debe consultar su página de inicio. Estarás al día en poco tiempo.

¡Así que finalmente! ¡Construyamos algo!

Como puede ver, el tutorial de Sensores de automatización del hogar DIY tiene 3 partes. Puede parecer abrumador al principio, pero puedo asegurar que es muy simple. Las primeras 2 partes lo guiarán a través de la configuración de la red paso a paso, que solo tiene que hacer una vez. Después de eso, agregar nuevos nodos a la red es rápido y simple.

Sensores de bricolaje para la automatización del hogar con MySensors: ejemplo práctico

Lista de materiales

UnidadesDescripción
2NRF24L01 + RF inalámbrico de 2,4 GHz
1Arduino Nano V3
1Cables de salto
1Sensor de temperatura y humedad DHT22
1Kit Raspberry Pi

Paso 1: Instale un agente MQTT en OpenHab (tiempo estimado ~ 15 minutos)

El primer paso es poner en funcionamiento un agente MQTT en su controlador de automatización del hogar. Sé que esto es un poco doloroso, pero solo tendrás que hacerlo una vez. Haga clic en la imagen para ir al tutorial paso a paso.

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Paso 2: Construya la puerta de enlace MySensors usando una Raspberry Pi (tiempo estimado ~ 25 minutos)

El segundo paso lo preparará con MySensors Gateway. Como la primera parte, solo tendrás que hacer esto para el primer nodo.

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Paso 3: construya su primer sensor con DHT22 y Arduino Nano (tiempo estimado ~ 35 minutos)

El último paso es conectar los componentes de los sensores de automatización del hogar de bricolaje reales. Haga clic en la imagen para seguir el tutorial sobre cómo crear su primer sensor.

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Ahí lo tienes, tu red de sensores de automatización del hogar DIY está en funcionamiento. Espero que hayas encontrado esto útil. Si encuentra algún problema durante el tutorial, publique algunos comentarios. Haré lo mejor para ayudarte.

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