Projekt:door-status: Unterschied zwischen den Versionen

Aus k4cg.org
(Beschreibung der Software hinzugefügt)
(Technische Spezifikation des Türsensors aktualisiert)
 
(11 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt)
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| maintainer = [[User:ChrisC|ChrisC]]
| maintainer = [[User:ChrisC|ChrisC]]
| machine = [[Host:tuerstatus.intern.k4cg.org|tuerstatus.intern.k4cg.org]]
| machine = [[Host:tuerstatus.intern.k4cg.org|tuerstatus.intern.k4cg.org]]
| jahr = 2017
| jahr = 2017-2019
| url = https://github.com/k4cg/door-status
| url = https://github.com/k4cg/door-status
}}
}}
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=Hardware=
=Hardware=
[[Datei:door-status-hw.jpg|300px|thumb|right|Hardware vom Türsensor]]
<gallery>
[[Datei:door-status-schalter.jpg|200px|thumb|right|Hardware vom Türschalter]]
File:door-status-hw.jpg|Hardware-Prototyp vom Türsensor
Der Hardwareaufbau ist im Bild rechts dargestellt. Das ESP8266-Board in der Mitte wird über ein Kabel von unten mit 5V versorgt, ein kreativ verlöteter Regler auf der Rückseite der Platine (LM1117) wandelt die Spannung auf die benötigten 3.3 Volt. Der Türsensor (Schalter) ist über die drei Kabel von rechts angeschlossen. Der Schalter ist ein Umschalter, von dem nur zwei Kontakte als Schließer verwendet werden. Wird der Schalter durch den eingeführten Türriegel geschlossen, verbindet dieser den IO Pin mit Masse und zieht hierdurch den internen Pullup auf Masse, sodass ein Low-Pegel im "zu"-Zustand zu messen ist und High-Pegel im "offen"-Zustand.
File:door-status-schalter.jpg|Hardware-Prototyp vom Türschalter im K4
File:door-status-v2.jpg|Neue Hardware in der Peuntgasse 5
File:door-status-schalter-v2.jpg|Neuer Türschalter in der Peuntgasse 5
</gallery>
Hardware-Prototyp (2017): Das ESP8266-Board in der Mitte wird über ein Kabel von unten mit 5V versorgt, ein kreativ verlöteter Regler auf der Rückseite der Platine (LM1117) wandelt die Spannung auf die benötigten 3.3 Volt. Der Türsensor (Schalter) ist über die drei Kabel von rechts angeschlossen. Der Schalter ist ein Umschalter, von dem nur zwei Kontakte als Schließer verwendet werden. Wird der Schalter durch den eingeführten Türriegel geschlossen, verbindet dieser den IO Pin mit Masse und zieht hierdurch den internen Pullup auf Masse, sodass ein Low-Pegel im "zu"-Zustand zu messen ist und High-Pegel im "offen"-Zustand. Die im Bild rechts gekennzeichneten Pins (Pin-Header, RM2.54mm) können mit einem USB-UART-Kabel verwendet werden, um eine Verbindung zur lokalen Shell (115200 Baud, 8N1) herzustellen, beispielsweise wenn das ESP keine automatische Verbindung mehr zum WLAN aufbauen sollte.


Die im Bild rechts gekennzeichneten Pins (Pin-Header, RM2.54mm) können mit einem USB-UART-Kabel verwendet werden, um eine Verbindung zur lokalen Shell (115200 Baud, 8N1) herzustellen, beispielsweise wenn das ESP keine automatische Verbindung mehr zum WLAN aufbauen sollte.
Neue Hardware (12/2017): Neu gestaltetes PCB (siehe Repo), mit eingestecktem BME280. Der Taster ist nun gegen Masse geschaltet, auf dem PCB ist ein Pullup auf VCC installiert. Beim Drücken des Tasters wird die Spannung auf Masse heruntergezogen
 
Hardware-Fix (03/2019): GPIO0 und GPIO2 mit >1k Pullup auf 3V3 versehen, damit definierter Pegel beim Booten. Dessen Fehlen könnte zu den gelegentlichen Hängern des ESP in der Vergangenheit geführt haben.


Pinbelegung:
Pinbelegung:
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! Pin !! Verwendung
! Pin !! Verwendung
|-
|-
| GPIO4 || DHT11 Datenleitung
| GPIO0 || Spannungsversorgung 3.3V (an: low, aus: high), Pullup 10k auf 3V3
|-
|-
| GPIO12 || Schalterkontakt
| GPIO2 || Spannungsversorgung 5V (an: high, aus: low), Pullup 10k auf 3V3
|-
| GPIO4 || I2C SDA für BME280
|-
|-
| GPIO14 || Pullup-Spannung für Schalter
| GPIO5 || I2C SCL für BME280
|-
|-
| GPIO15 || DHT11 Versorgungsspannung (3.3V)
| GPIO12 || Schalterkontakt
|-
|-
| GPIO16 || Verbindung zum Reset-Pin für deepsleep
| GPIO16 || Verbindung zum Reset-Pin für deepsleep
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=Software=
=Software=


Beim Booten stellt der ESP eine Verbindung zum WLAN "k4cg-intern" her, synchronisiert die Zeit per NTP, fragt den Türsensor sowie den DHT11 ab und überträgt die Resultate im JSON-Format als POST-Request an "http://heimat:8000/" geschickt. Format:
Beim Booten stellt der ESP eine Verbindung zum WLAN "k4cg-devices" (hidden SSID) her, synchronisiert die Zeit per NTP, fragt den Türsensor sowie den BME280 ab und überträgt die Resultate an den MQTT Server 192.168.178.20, danach geht das System für 5 Minuten in den Schlafmodus. Format:
 
Jeder Datensatz-Wert im MQTT ist ein json-Dictionary und enthält mindestens die Schlüssel:
* "_datestr", Format: YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000
* "_timestamp", Float, Unix-Time (Sekunden seit 1.1.1970, 00:00:00)
* "value", String mit Wert
 
MQTT Topics:


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|-
|-
! Key !! Value
! Topic !! Value im json-Dictionary
|-
|-
| door || "open" oder "closed"
| sensors/door/default/status || "open" oder "closed"
|-
|-
| humidity || Luftfeuchtigkeit als Integer (0..100)
| sensors/door/default/bme280/humidity || Luftfeuchtigkeit als Float (0..100)
|-
|-
| tempDoor || Temperatur als Integer
| sensors/door/default/bme280/temperature || Temperatur als Float
|-
|-
| date_GMT || Datum/Zeit (Zeitzone GMT) im Format "YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000"
| sensors/door/default/bme280/pressure || Luftdruck als Float in hPa
|}
|}
MQTT Hosts (übermittelt als "Retained Message", d.h. bei einer Verbindung mit dem Topic durch einen Client wird die letzte Meldung übertragen):
{| class="wikitable"
|-
! Host !! Topic !! Format
|-
| iot.eclipse.org || k4cg/door/status || JSON (s.o.)
|-
| heimat || sensors/door/default/status || YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000 (open&#124;closed)
|-
|        || sensors/door/default/bme280/temperature || YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000 FLOAT
|-
|        || sensors/door/default/bme280/humidity || YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000 FLOAT
|-
|        || sensors/door/default/bme280/pressure || YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000 FLOAT
|}
Hinweis: Der führende "/" wird gemäß gängiger Empfehlungen weggelassen. Dies macht bei MQTT einen Unterschied, da "/" eine zusätzliche Top-Level-Ebene mit der ID "" (leerer String) einführt. Da dies unsinnig ist, wird der führende "/" weggelassen.
Beispiel-Datensatz:
sensors/door/default/bme280/pressure {"_datestr": "2019-03-09T21:57:18.000000", "value": "977.96", "_timestamp": 1552168639}
sensors/door/default/status {"_datestr": "2019-03-09T21:57:18.000000", "value": "open", "_timestamp": 1552168639}
sensors/door/default/bme280/temperature {"_datestr": "2019-03-09T21:57:18.000000", "value": "21.49", "_timestamp": 1552168639}
sensors/door/default/bme280/humidity {"_datestr": "2019-03-09T21:57:18.000000", "value": "36.68", "_timestamp": 1552168639}
=Software-Aktualisierung=
Es kann per WLAN eine Verbindung hergestellt werden, sobald der ESP aufgewacht ist. Um die Verbindung zu erleichtern, wartet das Programm 60 Sekunden nach einer Statusübermittlung.
Vorgehen beim Verbinden (mit mpfshell, installieren über pip/pip3):
(Hinweis: zuerst muss des Watchdog Timer möglichst schnell deaktiviert werden, bevor das System dann neustartet und die WLAN-Verbindung abreißt)
# mpfshell -c "open ws:192.168.178.9,PASSWORD"
mpfs [/]> repl
>>> tim.deinit()
Strg+]
mpfs [/]> put boot.py
mpfs [/]> put service.py
...
mpfs [/]> repl
>>> util.reboot()

Aktuelle Version vom 9. März 2019, 23:00 Uhr

Projekt:door-status
Betreuer*In ChrisC
Jahr 2017-2019
Läuft auf tuerstatus.intern.k4cg.org
URL https://github.com/k4cg/door-status

Mit diesem Sensor wird überwacht, ob die innere Tür im k4cg abgeschlossen ist oder nicht - ein sicheres Indiz, ob das k4cg offen oder zu ist. Zudem gibt es noch einen Temperatur-/Feuchtesensor, damit das Device sich nicht ganz so sehr beim Abfragen eines Tasters langweilt.

Hardware

  • Hardware-Prototyp vom Türsensor

    Hardware-Prototyp vom Türsensor

  • Hardware-Prototyp vom Türschalter im K4

    Hardware-Prototyp vom Türschalter im K4

  • Neue Hardware in der Peuntgasse 5

    Neue Hardware in der Peuntgasse 5

  • Neuer Türschalter in der Peuntgasse 5

    Neuer Türschalter in der Peuntgasse 5

Hardware-Prototyp (2017): Das ESP8266-Board in der Mitte wird über ein Kabel von unten mit 5V versorgt, ein kreativ verlöteter Regler auf der Rückseite der Platine (LM1117) wandelt die Spannung auf die benötigten 3.3 Volt. Der Türsensor (Schalter) ist über die drei Kabel von rechts angeschlossen. Der Schalter ist ein Umschalter, von dem nur zwei Kontakte als Schließer verwendet werden. Wird der Schalter durch den eingeführten Türriegel geschlossen, verbindet dieser den IO Pin mit Masse und zieht hierdurch den internen Pullup auf Masse, sodass ein Low-Pegel im "zu"-Zustand zu messen ist und High-Pegel im "offen"-Zustand. Die im Bild rechts gekennzeichneten Pins (Pin-Header, RM2.54mm) können mit einem USB-UART-Kabel verwendet werden, um eine Verbindung zur lokalen Shell (115200 Baud, 8N1) herzustellen, beispielsweise wenn das ESP keine automatische Verbindung mehr zum WLAN aufbauen sollte.

Neue Hardware (12/2017): Neu gestaltetes PCB (siehe Repo), mit eingestecktem BME280. Der Taster ist nun gegen Masse geschaltet, auf dem PCB ist ein Pullup auf VCC installiert. Beim Drücken des Tasters wird die Spannung auf Masse heruntergezogen

Hardware-Fix (03/2019): GPIO0 und GPIO2 mit >1k Pullup auf 3V3 versehen, damit definierter Pegel beim Booten. Dessen Fehlen könnte zu den gelegentlichen Hängern des ESP in der Vergangenheit geführt haben.

Pinbelegung:

Pin Verwendung
GPIO0 Spannungsversorgung 3.3V (an: low, aus: high), Pullup 10k auf 3V3
GPIO2 Spannungsversorgung 5V (an: high, aus: low), Pullup 10k auf 3V3
GPIO4 I2C SDA für BME280
GPIO5 I2C SCL für BME280
GPIO12 Schalterkontakt
GPIO16 Verbindung zum Reset-Pin für deepsleep

Software

Beim Booten stellt der ESP eine Verbindung zum WLAN "k4cg-devices" (hidden SSID) her, synchronisiert die Zeit per NTP, fragt den Türsensor sowie den BME280 ab und überträgt die Resultate an den MQTT Server 192.168.178.20, danach geht das System für 5 Minuten in den Schlafmodus. Format:

Jeder Datensatz-Wert im MQTT ist ein json-Dictionary und enthält mindestens die Schlüssel:

  • "_datestr", Format: YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000
  • "_timestamp", Float, Unix-Time (Sekunden seit 1.1.1970, 00:00:00)
  • "value", String mit Wert

MQTT Topics:

Topic Value im json-Dictionary
sensors/door/default/status "open" oder "closed"
sensors/door/default/bme280/humidity Luftfeuchtigkeit als Float (0..100)
sensors/door/default/bme280/temperature Temperatur als Float
sensors/door/default/bme280/pressure Luftdruck als Float in hPa

MQTT Hosts (übermittelt als "Retained Message", d.h. bei einer Verbindung mit dem Topic durch einen Client wird die letzte Meldung übertragen):

Host Topic Format
iot.eclipse.org k4cg/door/status JSON (s.o.)
heimat sensors/door/default/status YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000 (open|closed)
sensors/door/default/bme280/temperature YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000 FLOAT
sensors/door/default/bme280/humidity YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000 FLOAT
sensors/door/default/bme280/pressure YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.000000 FLOAT

Hinweis: Der führende "/" wird gemäß gängiger Empfehlungen weggelassen. Dies macht bei MQTT einen Unterschied, da "/" eine zusätzliche Top-Level-Ebene mit der ID "" (leerer String) einführt. Da dies unsinnig ist, wird der führende "/" weggelassen.

Beispiel-Datensatz: 

sensors/door/default/bme280/pressure {"_datestr": "2019-03-09T21:57:18.000000", "value": "977.96", "_timestamp": 1552168639}
sensors/door/default/status {"_datestr": "2019-03-09T21:57:18.000000", "value": "open", "_timestamp": 1552168639}
sensors/door/default/bme280/temperature {"_datestr": "2019-03-09T21:57:18.000000", "value": "21.49", "_timestamp": 1552168639}
sensors/door/default/bme280/humidity {"_datestr": "2019-03-09T21:57:18.000000", "value": "36.68", "_timestamp": 1552168639}

Software-Aktualisierung

Es kann per WLAN eine Verbindung hergestellt werden, sobald der ESP aufgewacht ist. Um die Verbindung zu erleichtern, wartet das Programm 60 Sekunden nach einer Statusübermittlung.

Vorgehen beim Verbinden (mit mpfshell, installieren über pip/pip3): (Hinweis: zuerst muss des Watchdog Timer möglichst schnell deaktiviert werden, bevor das System dann neustartet und die WLAN-Verbindung abreißt) 

# mpfshell -c "open ws:192.168.178.9,PASSWORD"
mpfs [/]> repl
>>> tim.deinit()
Strg+]
mpfs [/]> put boot.py
mpfs [/]> put service.py
...
mpfs [/]> repl
>>> util.reboot()
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