HackerBox 0054: Smart Home - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Grüße an HackerBox-Hacker auf der ganzen Welt! HackerBox 0054 erforscht die Heimautomatisierung durch intelligente Schalter, Sensoren und mehr. Konfigurieren Sie Sonoff WiFi Smart Switches. Modifizieren Sie Smart Switches, um Programmier-Header hinzuzufügen und alternative Firmwares zu flashen. Richten Sie Home Assistant, MQTT ein und integrieren Sie Smart Home Hubs wie Amazon Alexa oder Google Home. Bauen Sie DIY WiFi Smart Nodes mit Wemos ESP8266 Modulen zusammen. Konfigurieren Sie WiFi-Smart-Knoten als Schalterkontrollpunkte, Sensorpunkte oder beides. Entdecken Sie mehrere Sensoroptionen für den Smart Home-Betrieb. Experimentieren Sie mit Pulsoximetrie und Herzfrequenzüberwachung.

Diese Anleitung enthält Informationen zum Einstieg in die HackerBox 0054, die Sie hier erwerben können, solange der Vorrat reicht. Wenn Sie jeden Monat eine solche HackerBox direkt in Ihre Mailbox erhalten möchten, abonnieren Sie bitte HackerBoxes.com und machen Sie mit bei der Revolution!

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Schritt 1: Inhaltsliste für HackerBox 0054

• Zwei Sonoff Basic WiFi Smart Switches
• Zwei Wemos D1 Mini ESP8266 Module
• Zwei Wemos D1 Mini Relay Shields
• Zwei Wemos D1 Mini-Prototyp-Schilde
• Zwei Netzadapter AC auf 5V DC
• FTDI Serielles USB-Modul
• MAX30100 Pulsoximeter Herzfrequenzmodul
• MH-SR602 PIR-Bewegungssensormodul
• Wassersensormodul
• Zwei digitale Temperatursensoren DS18B20
• Zwei 4.7K Widerstände
• Männer-Frauen DuPont 10cm Pullover
• Exklusives Vinyl-Webcam-Spionage-Blocker-Blatt
• Exklusiver HackerBox HackLife Bügelbild-Aufnäher

Einige andere Dinge, die hilfreich sein werden:

• Ein oder zwei zweipolige AC-Verlängerungskabel
• Lötkolben, Lötzinn und grundlegende Lötwerkzeuge
• Computer zum Ausführen von Softwaretools

Am wichtigsten sind Abenteuerlust, Hackergeist, Geduld und Neugier. Das Bauen und Experimentieren mit Elektronik ist zwar sehr lohnend, kann jedoch knifflig, herausfordernd und manchmal sogar frustrierend sein. Das Ziel ist Fortschritt, nicht Perfektion. Wenn man hartnäckig bleibt und das Abenteuer genießt, kann man viel Befriedigung aus diesem Hobby ziehen. Machen Sie jeden Schritt langsam, achten Sie auf die Details und haben Sie keine Angst, um Hilfe zu bitten.

Wie immer bitten wir Sie, die HackerBoxes-FAQ zu lesen. Dort finden Sie eine Fülle von Informationen für aktuelle und zukünftige Mitglieder. Fast alle nicht-technischen Support-E-Mails, die wir erhalten, werden bereits in den FAQ beantwortet, daher freuen wir uns sehr, wenn Sie einen kurzen Blick darauf werfen.

Schritt 2: Hausautomation mit Sonoff Smart Switches

Sonoff Basic Smart Switches sind ferngesteuerte Netzschalter, die die Smart Home-Funktionalität unterstützen, indem sie die Stromversorgung für fast jedes elektrische Gerät entsprechend den über WLAN gesendeten Nachrichten umschalten. Sonoff Basic Smart Switches bestehen aus einem ESP8266 WiFi-Mikrocontroller, einem Leistungsrelais zum Ein- und Ausschalten der Last und einem winzigen AC-DC-Stromwandler zur Versorgung des Mikrocontrollers und des Relais aus derselben Leitung, die geschaltet wird.

VORSICHT: Smart-Switch-Geräte werden an das Stromnetz Ihres Hauses angeschlossen. Netzstrom kann gefährlich sein. Sie sollten die Auswirkungen des Anschlusses von Geräten an das Stromnetz verstehen. Arbeiten Sie niemals an einem Gerät, während es an das Stromnetz angeschlossen ist. Versuchen Sie nicht, ein Gerät anzupassen, zu modifizieren oder zu programmieren, während es an eine Netzstromquelle angeschlossen ist. Wenn Ihnen die Erfahrung oder der Komfort fehlt, um sicher mit Netzstrom zu arbeiten, lassen Sie sich bitte von jemandem mit den entsprechenden Kenntnissen helfen. SICHERHEIT ZUERST

Ein guter Ausgangspunkt ist es, sich wie in der Zeichnung gezeigt ein "schaltbares Verlängerungskabel" zusammenzustellen. Beachten Sie, dass eine AC-Netzleitung einen N-Leiter (NEUTRAL) hat, der normalerweise WEISS ist. Es hat auch einen L-Leiter (LINE, LIVE, HOT), der normalerweise SCHWARZ ist. Es kann auch einen G (ERDE)-LEITUNG geben, der normalerweise GRÜN oder BLANKMETALL ist. Der N-LEITUNG schließt an das breitere Steckerblatt und den gerippten oder markierten Isoliermantel an. Beachten Sie dies beim Anschließen an die L- und N-Schraubklemmen des Sonoff Smart Switch.

Schrauben Sie die Kunststoffgehäuseenden des Sonoff Smart Switch unbedingt so fest, dass die Zähne im Inneren auf den Isoliermantel der Netzleiter greifen. Dies bietet eine Zugentlastung, die verhindert, dass ein stromführender Draht gelöst wird, was dann zu Schäden oder Verletzungen führen könnte. Wenn das zu schaltende Kabel oder Gerät über einen dritten ERD-Leiter verfügt, vergewissern Sie sich, dass die Erdung auf beiden Seiten des Sonoff Smart Switch miteinander verbunden ist (unter Umgehung des Schalters).

Die Standard-App, die sofort mit Sonoff Smart Switches kommuniziert und diese steuert, ist eWeLink.

Schritt 3: Hacken Sie den Sonoff

Auf der Platine im Sonoff Smart Switch befinden sich Lötlöcher für einen Header. Der Header enthält Leistung, Masse, TX und RX. Diese können verwendet werden, um den ESP8266 neu zu programmieren. Die Taste am Sonoff Smart Switch verbindet sich mit GPIO0, sodass sie zum Booten des ESP8266 in den Programmiermodus verwendet werden kann.

Es wird empfohlen, auf der Sonoff Smart Switch-Platine eine Buchsenleiste zu verwenden. Da während des Betriebs hohe Spannungen auf der Platine anliegen, möchten wir nicht, dass ein verbogener Steckerstift etwas kurzschließt.

Denken Sie daran, die Netzstromversorgung vollständig zu trennen, bevor Sie den Sonoff Smart Switch öffnen. Nachdem der Schalter programmiert wurde, versiegeln Sie ihn wieder vollständig in seinem Gehäuse, bevor Sie das Hochspannungsnetz wieder anschließen

Video: Verbinden mit dem Sonoff-Header

Es gibt eine Reihe verschiedener Firmwares, die für Ihr Hacking-Vergnügen auf ESP8266-basierte Smart Switches geladen werden können. Eines der beliebtesten ist Tasmota (siehe Über Tasmota auf der Website des Projekts).

Video: Tasmota nach Sonoff laden

Video: Vollständige Anleitung zu Tasmota

Schritt 4: Home Assistant und MQTT

Die Hausautomationssoftware erleichtert die Steuerung üblicher Geräte, die in einem Haus, Büro oder manchmal in einer gewerblichen Umgebung zu finden sind, wie z. B. Lichter, HLK-Geräte, Zugangskontrollen, Sprinkler und andere Geräte. Es ermöglicht normalerweise die Planung von Aufgaben, wie das Einschalten von Sprinklern zum richtigen Zeitpunkt, und die Ereignisbehandlung, wie das Einschalten von Lichtern, wenn eine Bewegung erkannt wird.

Zwei gängige Home Automation-Plattformen sind Home Assistant und openHAB. Sie sind beide Open Source und sehr voll ausgestattet. Wir werden uns mehr mit Home Assistant beschäftigen.

Video: Home Assistant-Anfängerleitfaden

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein leichtgewichtiges Publish-Subscribe-Netzwerkprotokoll zum Transportieren von Nachrichten zwischen Geräten.

Video: MQTT im Home Assistant verstehen

Video: 8266-Geräte mit MQTT und Adafruit.io verbinden

Video: Home Assistant mit Alexa und Google Home

Schritt 5: DIY Smart Switch mit Wemos D1 Mini

Das Wemos D1 Mini ist ein beliebtes ESP8266-Modul mit integrierter WiFi-Unterstützung und USB-Schnittstelle. Es kann einfach über die Arduino IDE und andere Plattformen, die den ESP8266 unterstützen, programmiert werden.

Ein ESP8266-Modul wie das Wemos D1 Mini kann an ein Relais angeschlossen werden, um die gleiche Funktionalität wie der Sonoff Smart Switch bereitzustellen. Eine solche Konfiguration bietet auch mehrere zusätzliche GPIO-Pins. Diese IO-Pins können den Anschluss von Sensoren (Eingänge), Anzeigen/Aktoren (Ausgänge), zusätzlichen Relais und verschiedenen anderen Geräten unterstützen.

Darüber hinaus kann das Relais verwendet werden, um jede Art von Signal zu schalten, nicht nur die speisende Netzspannung. Das Schalten anderer Signale kann die Steuerung von Klimaanlagen, Bewässerungs-/Sprinkleranlagen, Garagentoren, Zugangs-/Torschlössern und Niederspannungsbeleuchtung wie Landschafts- oder Poolbeleuchtung unterstützen. Es gibt viele Beispiele für solche Projekte im Internet.

Der Wemos D1 Mini kann über den microUSB-Anschluss mit jeder geeigneten 5-V-Versorgung, wie beispielsweise einem "Wall Wart"-Telefonladegerät, betrieben werden. Alternativ kann ein kleines AC-DC-Netzteil (ähnlich dem im Sonoff Smart Switch eingebauten) zur Stromversorgung verwendet werden. Allerdings: Beim sorgfältigen Anschließen der Netzspannung an das Netzteil ist äußerste Vorsicht geboten. Außerdem muss ein Gehäuse bereitgestellt werden, um das Netzteil zu schützen und zu isolieren, bevor die Netzstromversorgung aktiviert wird.

Projekt: Steuerung eines Wemos D1 Mini Relay über WLAN

Video: Laden von Tasmota auf Wemos D1 Mini

Schritt 6: Sensoren, die für die Hausautomation nützlich sind

Bewegungssensor

Der MH-SR602 ist ein Passiv-Infrarot-Sensor (PIR-Sensor). PIRs messen infrarotes (IR) Licht, das von Objekten in ihrem Sichtfeld abgestrahlt wird. Sie werden am häufigsten in PIR-basierten Bewegungsmeldern verwendet. PIR-Sensoren werden häufig in Sicherheitsalarmen und automatischen Beleuchtungsanwendungen verwendet. Alle Objekte mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt geben Wärmeenergie in Form von Strahlung ab. Normalerweise ist diese Strahlung für das menschliche Auge nicht sichtbar, da sie im Infraroten strahlt, aber sie kann von elektronischen Geräten wie PIRs erkannt werden.

Dieses Beispiel zeigt, wie Sie ein PIR-Bewegungssensormodul in einem Arduino-Projekt verwenden. Da der MH-SR602 PIR-Bewegungssensor im Spannungsbereich von 3,3V-15V arbeitet. Es kann mit 3.3V Versorgung und Signalisierung mit dem Wemos D1 Mini (ESP8266) oder mit einem 5V Arduino verwendet werden.

Wassersensor

Dieses Demoprojekt für den Wassersensor spricht so ziemlich für sich. Das Sensormodul arbeitet wahlweise mit 3,3V oder 5V. Der Ausgang kann mit jedem analogen Eingangspin und der Arduino analogRead()-Funktion erfasst werden.

Temperatursensor

Der DS18B20 ist ein Temperatursensor, der in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann. Der Sensor kommuniziert über den 1-Draht-Bus (I2C) und benötigt zum Betrieb nur einen 4,7K-Pull-Up-Widerstand. Dieses Beispielprojekt zeigt die Verbindung des DS18B20 mit dem Wemos D1 Mini.

Schritt 7: Pulsoximeter und Herzfrequenzmesser

Pulsoximetrie ist eine nichtinvasive Methode zur Überwachung der Sauerstoffsättigung eines Patienten. Obwohl der Messwert der peripheren Sauerstoffsättigung (SpO2) nicht immer mit dem wünschenswerteren Messwert der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO2) aus der arteriellen Blutgasanalyse identisch ist, korrelieren beide gut genug, dass die sichere, bequeme, nichtinvasive und kostengünstige Pulsoximetrie-Methode ist wertvoll für die Messung der Sauerstoffsättigung im klinischen Einsatz.

Der MAX30100 (oder MAX30102) ist ein integriertes Pulsoximetrie- und Herzfrequenzmonitor-Biosensormodul. Es umfasst interne LEDs, Fotodetektoren, optische Elemente und eine rauscharme Elektronik mit Umgebungslichtunterdrückung. Der MAX30100 bietet eine komplette Systemlösung, um den Design-In-Prozess für mobile und tragbare Geräte zu vereinfachen.

Dieses Beispielprojekt veranschaulicht die Verbindung des MAX30100-Moduls mit dem Wemos D1 Mini.

HINWEIS: Das MAX30100-Modul ist wie jede DIY-Lösung nur für pädagogische Experimente und Demonstrationszwecke gedacht. Diese Demonstrationsgeräte sind absolut keine Medizinprodukte und sollten nicht für Diagnosen oder andere klinische Zwecke verwendet werden. Wenden Sie sich immer an Ihren zugelassenen Arzt, um weitere Informationen zu erhalten.

Schritt 8: Hacken Sie den Planeten

Wir hoffen, dass Ihnen das HackerBox-Abenteuer in diesem Monat in Elektronik und Computertechnologie gefällt. Melde dich und teile deinen Erfolg in den Kommentaren unten oder in der HackerBox Facebook-Gruppe. Denken Sie auch daran, dass Sie jederzeit eine E-Mail an [email protected] senden können, wenn Sie eine Frage haben oder Hilfe benötigen.

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