Smart Switch con Mini D1 & Relay Shield
Come realizzare a basto costo uno Smart Switch con un modulo Mini D1 Shield, un modulo Relay Shield e Tasmota."
Vediamo come programmare, con il firmware Tasmota il Modulo Mini D1 attraverso Tasmotizer. Nella seconda parte vedrai come personalizzare il modulo Mini D1 Shield aggiungendo un modulo Relay Shield per realizzare così uno Smart Switch.
Nella pagina riferita al firmware Tasmota, abbiamo visto quale sono i vantaggi nel suo utilizzo. Vediamo ora come installarlo, facilmente, su di un modulo Mini D1 Shield e completarlo con un modulo Relay Shield per realizzare un dispositivo Smart veramente a basso costo nell'ottica IoT (Internet of Things).
Cosa ti serve:
Modulo Mini D1 Shield
Il modulo Mini D1 Shield, equipaggiato con il microcontrollore Wi-Fi ESP8266 ESP-12F, può essere programmato con il firmware Tasmota attraverso Tasmotizer, semplicemente collegandolo ad una porta USB del tuo computer. Di seguito il pinout del Mini D1,
dove è presente una interfaccia USB, realizzata tramite il convertitore seriale USB CH340 alimentato direttamente dalla porta USB e dal regolatore di tensione interno l’RT9013, che provvede a generare l'alimentazione a 3,3V per l'ESP8266 ESP-12F.
Collega il Mini D1 Shield a una porta USB del tuo computer attraverso un cavo USB per trasmissione dati.
Il dispositivo Mini D1 Shield, viene visto come una nuova periferica e sarà quindi necessario installare i suoi driver affinché venga riconosciuto dal computer.
Nella casella di ricerca di Windows digita "Gestione dispositivi" e come potrai vedere, il Mini D1 Shield non è riconosciuto da Windows e per questo motivo, è necessario scaricare il suo driver.
Il driver, se stai usando Windows 10, dovrebbe già essere incluso e dovrai solo installarlo. Diversamente, puoi scaricarlo a questo indirizzo. Il sito è in Cinese, ma con Google Translate puoi facilmente individuare il driver per le tue esigenze,
oppure puoi scaricarlo direttamente da qui.
Per verificare se il driver è installato, fai click con il tasto destro del mouse su USB2.0-Ser! e seleziona "Aggiorna driver", seleziona "Cerca automaticamente i driver".
Se la ricerca dei driver da esito negativo, scarica il drive in una cartella del computer, ad esempio nella cartella "Download" ed esegui il file CH341SER.EXE. Fai quindi click su "Install" e attendi l’installazione del driver che durerà pochi secondi.
Fai click su "OK" per terminare.
Torna al pannello "Gestione dispositivi" e questa volta verifica a quale porta seriale, viene assegnato il dispositivo Mini D1 Shield. Nel caso di esempio è la porta COM3.
Apri quindi Tasmotizer e verifica che il dispositivo Mini D1 Shield, venga riconosciuto sulla porta COM3. Diversamente, fai click su "Refresh".
Metti un segno di spunta su "Release" per ottenere l’ultima versione del firmware Tasmota che nel caso di esempio è la 9.5.0, lascia tutte le altre impostazioni di default, assicurati che ci sia il segno di spunta su "Erase before flashing" e fai click su "Tasmotize!".
Attendi la fase di "Download" del firmware, la cancellazione della memoria flash del dispositivo "Erase" e la sua scrittura "Write" con il firmware Tasmota, che durerà pochi secondi.
Terminata la scrittura, fai click su "OK", rimuovi il Mini D1 Shield dalla porta USB del computer e alimentalo ad esempio con un carica batteria per cellulari.
Al Mini D1 Shield, è stato assegnato un nome univoco a cui sarà assegnato un indirizzo IP specifico. Apri quindi la ricerca delle reti Wi-Fi disponibili facendo click sull’icona del Wi-Fi per cercare il nome assegnato che,
nel caso di esempio è "tasmota_633A37-6711".
Su Tasmotizer, fai click su "Send config" e nella finestra "Send configuration to device" metti un segno di spunta su "WiFi", inserisci quindi il nome della tua rete Wi-Fi e la relativa password.
Metti un segno di spunta su "Module/template" e seleziona "Module".
Per "Module", seleziona "Generic". La casella a discesa riferita ai moduli contiene l’elenco di tutti i dispositivi che possono essere programmati con il firmware Tasmota. L’elenco è veramente immenso e per selezionarne uno digita la prima lettera del dispositivo che vuoi programmare.
Fai click su "Save" per salvare la configurazione.
La configurazione sarà così inviata al tuo modem router, fai click su "OK" per continuare. Se hai scritto correttamente il nome della tua rete Wi-Fi (SSID) e la password, non resta che trovare l’indirizzo IP assegnato al Mini D1 Shield e per far questo fai click su "Get IP".
Apri il tuo browser preferito e nella barra degli indirizzi inserisci l’indirizzo IP per accedere alla configurazione del Mini D1 Shield.
Rimuovi l’alimentazione dal dispositivo, oppure rimuovilo dalla porta USB e personalizzalo aggiungendo, ad esempio, un modulo Relay Shield.
Modulo Relay Shield
Il modulo Relay Shield, contiene un relay di tipo SPDT. Per l’elenco dei vari e più utilizzati relè in campo domotico, da qui puoi scaricare una piccola guida.Il relè utilizzato ha una portata di 10A, ha un contatto pulito e non è necessaria nessuna altra logica per il suo controllo.
Installa quindi il modulo Relay Shield sul Mini D1 Shield con l’accortezza di non invertire il montaggio, rischieresti di rompere in maniera irreparabile il Mini D1 Shield.
Per il montaggio può aiutarti la smusso riportato su entrambi i moduli, chiaramente i due smussi devono combaciare.
Puoi anche aiutarti con la serigrafia riportata sui due circuiti stampati.
Collega quindi il Mini D1 Shield e il modulo Relay Shield all’alimentazione e accedi di nuovo, attraverso un browser, all’indirizzo IP precedente. Fai click su "Configuration" e successivamente su "Configure Module".
In "Module type", lascia il valore "Generic (18)". Ora assegna quale pin di uscita utilizzare per gestire il relè.
Il modulo Relay Shield ha collegato, in ingresso, solamente il dato D1, seleziona quindi il dato D1 riferito a GPIO5 e fai click su "Save".
Trascorsi alcuni secondi, il tempo affinché il Mini D1 Shield venga restartato (Restart), potrai attraverso il pulsante "Toggle" agire sul relè attivandolo o disattivandolo.
Fai di nuovo click su "Configuration" e successivamente su "Configure Other" e modifica i campi "Device Name" e "Friendly Name 1" ad esempio in "Luce Terrazzo".
Nel frame "Emulation", metti un segno di spunta su "Belkin WeMo single device" per controllare dall’assistente vocale Echo Dot, attraverso Alexa il tuo nuovo Smart Switch e fai click su "Save".
Sempre nella finestra "Configuration", fa click su "Configure Timer" per impostare e gestire i Timer.
Puoi impostare timer personali o gestire gli eventi di Alba e Tramonto, fino a un massimo di 16 timer, per attivare o disattivare il tuo nuovo dispositivo.
È consigliabile assegnare un indirizzo IP statico al modulo Mini D1 Shield, giusto per evitare che dopo un blackout, venga assegnato ogni volta un nuovo indirizzo IP.
Per assegnare un indirizzo statico fai click su "Console", digita
IPAddress1 192.168.1.28
In questo modo l'indirizzo IP assegnato sarà sempre lo stesso e facilmente individuabile.
L'indirizzo di esempio è lo stesso utilizzato nello schema Switch Smart Bipolare, dove banalmente è possibile realizzare uno switch Smart bipolare aggiungendo un ulteriore relè.
Chiaramente dalla Console sarà possibile inviare anche altri comandi per la gestione del dispositivo. Puoi trovare l'elenco completo dei comandi a questo indirizzo.
Di seguito alcuni semplici comandi da utilizzare per il controllo del modulo Relay Shield direttamente da Console:
- Power Toggle: equivalente al pulsante "Toggle", consente di attivare/disattivare il relè;
- Power: restituisce lo stato del relè OFF oppure ON;
- Power Blink: consente di attivare/disattivare in continuazione il relè, per un tempo pari a 20 secondi;
- Power On: consente di attivare il relè;
- Power Off: consente di disattivare il relè;
- Pulsetimex n: consente di attivare il relè per un intervallo di tempo pari a n, dove x è un numero che identifica
il numero del relè (Pulsetime1 n, Pulsetime2 n, ecc., ecc.). Se è presente un solo relè, x può essere omesso.
In funzione del valore assunto da n, si ha una modalità di conteggio fine o grossolana;
- per n compreso tra 1 e 111: si attiverà il relè da un minimo di 1 secondo fino a un massimo di 11 secondi con un incremento di 0.1 secondo alla volta (100 ms);
- per n compreso tra 112 e 64900 si attiverà il relè da un minimo di 12 secondi fino a un massimo di 64800 secondi
(per un tempo totale di 1080 minuti, ossia 18 ore) con un valore di soglia pari a 100 e con un incremento di 1 secondo alla volta.
Ad esempio per avere un tempo di attivazione pari a 15 secondi, il valore di n sarà 115 (115-100);
- Pulsetime off: disattiva la funzione Pulsetime;
- Pulsetime: restituisce lo stato di Pulsetime.
Se disattivo, "Set" sarà uguale a zero.
Se attivo, "Set" sarà uguale al valore impostato con "Pulsetimex n".
Il parametro "Remaining", indica invece quanto tempo ancora rimane affinché il relè si disattivi (POWER OFF).
In pratica il comando Pulsetime, equivale alla funzione di "Inching" vista per i prodotti Sonoff, con la quale è possibile utilizzare il relè come se fosse un pulsante.
Gli stessi comandi possono essere inviati, chiaramente, anche da browser. Per gli spazi vuoti tra comando e parametro, utilizza la stringa %20.
http://192.168.1.28/cm?cmnd=Power%20On
http://192.168.1.28/cm?cmnd=Power%20off
http://192.168.1.28/cm?cmnd=Pulsetime%20off
http://192.168.1.28/cm?cmnd=Power%20off
http://192.168.1.28/cm?cmnd=Pulsetime%20off
- L'invio dei comandi da Console è case insensitive (senza distinzione tra maiuscole e minuscole).
- Se accedi alla Console da Computer, con i tasti "Su" e "Giù" puoi navigare tra i comandi inviati precedentemente.
- Affinché il comando Pulsetime funzioni correttamente, è necessario che il tempo impostato per Pulsetime sia inferiore al tempo di durata
del parametro Teleperiod.
Teleperiod, è l'intervallo di tempo che viene utilizzato da Tasmota per inviare lo stato di un dispositivo. Per default è impostato a 300 secondi (5 minuti), ma puoi modificarlo con un valore compreso tra 10 secondi e 3600 secondi.
Per impostare ad esempio il valore del Teleperiod a 60 secondi sarà sufficiente inviare il comando: Teleperiod 60
Nella pagina riferita al Raspberry Pi 4 ti ho decritto il software Wireless Network Watcher per verificare, senza dover accedere direttamente al tuo modem router, i dispositivi connessi alla tua rete Wi-Fi.
Esegui il programma e cerca l'indirizzo IP associato al Mini D1, nel caso di esempio 192.168.1.28 e fai doppio click su di esso.
Nella finestra "Properties" all'interno di "User Text" inserisci ad esempio "Luce Terrazzo" e fai click su OK.
In questo modo oltre all'indirizzo IP statico precedentemente impostato, hai assegnato un nome al dispositivo facilmente individuabile in futuro.
Alexa
Nella finestra "Configuration Other", abbiamo impostato nel frame "Emulation" il nuovo dispositivo in "Belkin WeMo single device" emulando così il funzionamento dello stesso, attraverso l'Echo Dot, come se fosse a tutti gli effetti, un dispositivo Belkin.
Per utilizzare il dispositivo con l'App Alexa, non è necessario scaricare l'App Wemo per i prodotti Belkin e la relativa Skill, ma devi semplicemente far trovare all'App Alexa un nuovo dispositivo che, nel caso di esempio, sarà "Luce Terrazzo".
Apri quindi l'App Alexa, fai tap su "Dispositivi", fai tap su "Aggiungi dispositivo". Nella schermata "CONFIGURAZIONE" scorri l'elenco verso il basso e fai tap su "Altro".
Nella schermata "CONFIGURAZIONE", fai tap su "TROVA DISPOSITIVI" e attendi che Alexa cerchi nuovi dispositivi nella tua rete Wi-Fi. Terminata la ricerca fai tap su "AVANTI" per visualizzare i dispositivi trovati. L'elenco dei tuoi dispositivi, sarà sicuramente diverso da quello mostrato nelle successive immagini, l'importante è che ci sia il dispositivo denominato "Luce Terrazzo".
Nella schermata "CONFIGURAZIONE", fai tap sul dispositivo "Luce Terrazzo" per selezionarlo e successivamente fai tap su "CONFIGURA DISPOSITIVO". Il dispositivo "Luce Terrazzo", in modalità emulazione, viene visto come una presa Smart, se vuoi includerlo in un gruppo fai tap su "SELEZIONA GRUPPO" diversamente, fai tap su "SALTA".
Il dispositivo è ora configurato e puoi gestirlo con l'assistente vocale Echo Dot semplicemente dicendo "Alexa accendi Luce Terrazzo" oppure "Alexa spegni Luce Terrazzo".
Fai tap su "CONTINUA" per terminare la configurazione del dispositivo.
Se hai avuto modo di leggere la pagina riferita al sensore SNZB-03 e la pagina per le Routine Alexa, prova ad associare al sensore di movimento lo switch Smart appena creato, attivandolo così ad ogni movimento rilevato.
Per concludere,
con una spesa di pochi Euro abbiamo visto come è facile realizzare, in ottica DiY (Do it Yourself) uno Smart Switch.
Fortunatamente il web è ricco di distributori e venditori di dispositivi IoT (Internet of Things), scegli quello che più, per tua esperienza, ti soddisfa in termini di costi e personalizza la tua abitazione, libero da App proprietarie e Cloud.
Prossimamente, tempo permettendo, completerò i contributi per Home Assistant e per MQTT, per gestire al meglio i tuoi dispositivi Smart IoT.
Spero di esserti stato utile, così come spero di non averti annoiato. Molte delle informazioni scritte, a molti, forse ai più "smanettoni", possono sembrare inutili, sciocche e banali, ma le procedure descritte le ho scritte per chiunque volesse avvicinarsi o si sta avvicinando alla domotica ed è alla ricerca di informazioni.
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