Умный дом. Умный Термометр

Владимир Макаров

Аннотация:
Для тех, кто проживает в частном доме и занимается выращиванием растений в теплице, очень важно знать какая температура воздействует на растения. Ведь для вегетации должны быть созданы оптимальные условия температуры и влажности.

В настоящей статье предлагается устройство, которое измеряет температуру в теплице и сообщает об этом владельцу дома по сети Интернет на мобильный телефон. Это устройство является датчиком-издателем события в системе Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) или, как это принято называть в отечественных публикациях, в системе «Умный дом».

Внимание! У читателей может сложиться впечатление что это устройство предназначено исключительно для теплицы. Это не так!!! Оно может быть установлено в любом месте, температуру окружения которого необходимо контролировать (в комнате, на улице, в бане и т. д.).

Введение

Устройство, представленное в этой статье, построено на модуле ESP8266 в исполнении ESP-01, который обеспечивает регистрацию температуры, считанной с температурного датчика, и передачу значения температуры в сеть Интернет для последующей доставки владельцу на сотовый телефон. В качестве датчика температуры используется хорошо зарекомендовавшая себя микросхема DS18B20.

Внешний вид устройства «Умный термометр» показан на рисунке.

Рисунок 1. Внешний вид устройства

Демонстрация видео здесь.

Схема электрическая принципиальная.

Схема электрическая принципиальная приведена на рисунке. В качестве центрального процессингового устройства используется платформа ESP8266 в исполнении ESP-01.

Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная

Значение температуры с датчика температуры DS18B20 поступает на вход GPIO0 микроконтроллера ESP8266. Резистор R2 обеспечивает защиту от перехода микроконтроллера в режим программирования, а также подтяжку линии DQ к питанию для обеспечения работы интерфейса с датчиком.

Светодиод D1 обеспечивает индикацию подключения устройства к серверу брокеру в сети Интернет. Резистор R1 подтягивает к питанию вывод GPIO0 обеспечивает условия запуска микроконтроллера.

Микроконтроллер, считав с датчика значение температуры, передает его на сервер-брокер, находящийся в сети Интернет. Сервер-брокер, в свою очередь, передает по сети Интернет значение температуры на мобильные телефоны (смартфоны), которые подписаны на получение данных от сервера-брокера.

Питание устройства осуществляется от сети 220 вольт через блок постоянного напряжения 5 Вольт. Модуль ESP8266 питается напряжением 3.3 Вольта через стабилизатор LM1117 3.3.

Программная часть.

Программа для ESP8266 написана в среде Arduino IDE на языке Си. Код программы прилагается к этой статье.

Конструкция устройства

Устройство смонтировано в корпусе сетевого разветвителя.

Рисунок 3. Корпус устройства

Надписи на шильдике напечатаны на лазерном принтере. Для исключения воздействия влаги шильдик заламинирован.

Рисунок 4. Расположение деталей внутри корпуса

Блок питания и исполнительная схема размещены на одной печатной плате.

Печатная плата устройства показана на рисунках.

Рисунок 5. Печатная плата со стороны деталей

Рисунок 6. Печатная плата со стороны дорожек (зеркально)

Настройка устройства.

Настройка устройства сводится к прописке в коде программы:

•    Логина и пароля своей локальной сети.

•    Адреса URL используемого сервера-брокера, порта сервера брокера, логина и пароля подключения к серверу брокеру.

•    Наименований разделов (топиков) для обмена сигналами между устройством и мобильным телефоном.

На сервере-брокере должны быть зарегистрированы разделы (топики), через которые будет производиться обмен данными между устройством и мобильным телефоном.

На мобильном телефоне должен быть установлен соответствующий клиент для общения с сервером-брокером и проведена его настройка на те же топики и интерфейс управления.

***

Настройка сервера-брокера и мобильного телефона выходит за пределы этой статьи. Разнообразие серверов-брокеров и приложений по работе с ними очень велико. Автор отлаживал это устройство на сервере-брокере wqtt.ru. А на мобильный телефон установил клиента на Андроид: IoT MQTT Panel.

Приложение:

IOT_SmartThermometer.ino       Скетч для загрузки в ESP01.

IOT_SmartThermometer.dch       Схема электрическая принципиальная (DipTrace).

IOT_SmartThermometer.dip       Печатная плата устройства (DipTrace).

Скачать архив