Iz prakse: Senzori u kućnoj mreži

Kako povezati pametni senzor u sistem vaše pametne kuće, bez oslanjanja na server proizvođača? Ako ste se opredelili za integraciju u Home Assistant, što pre upoznajte ESP Home…

Tržište pametnih uređaja je u stalnom porastu, a sudeći po projekcijama, udesetostručiće se do 2028. godine. Proizvođači IT opreme imaju svoj pristup, koji se razlikuje od načina na koji „uradi sam“ zajednica primenjuje IoT rešenja. Dok proizvođači jednostavne kontrolere uređaja (uglavnom bazirane oko ESP čipova) povezuju sa svojim online servisima i to reklamiraju kao „pametne“ osobine, elektroničari s manje pompe (i troškova) koriste prednosti upravljanja i kontrole. Jednostavnost upotrebe ima svoju cenu, pa je za povezivanje „firmiranog“ senzora pokreta dovoljno kreirati nalog na online servisu proizvođača, nakon čega će korisnik dobijati obaveštenja o detekciji na aplikaciji i e‑mail‑om. Veliki broj takvih uređaja je moguće integrisati u Home Assistant, što će korisnici te platforme proveriti pre nabavke.

U sopstvenoj režiji

Izrada rešenja u sopstvenoj režiji zahteva nabavku razvojnog modula i senzora, njihovo povezivanje i programiranje. Razvojni moduli s Wi‑Fi konekcijom, bazirani na čipovima kompanije Espressif, dostupni su na našem tržištu i preko online kineskih prodavnica, sa cenama koje im daju prednost u odnosu na Arduino kontrolere. Dostupnost uputstava i pojednostavljenje korišćenja softverskih primera olakšali su proces izrade funkcionalnog rešenja i svele ga na nivo korišćenja seta Tehničko i informatičko obrazovanje za osmi razred osnovne škole.

Iako je u nekim projektima za spajanje razvojnog modula sa senzorom potrebno povezati samo nekoliko žica, programiranje može dovesti do poteškoća. Na Internetu postoji puno primera sa skriptama za Arduino IDE aplikaciju (koja se koristi i sa ESP modulima), koje je u nekim slučajevima dovoljno samo prilagoditi, ali se ceo proces može nazvati jednostavnim samo u elektroničarskoj i programerskoj zajednici. U primeru izrade uređaja koji će meriti temperaturu i vlažnost vazduha potrebno je sa tri žice povezati AM2302 senzor sa NodeMCU modulom do koga treba dovesti 5 V napajanje.

Jednostavno za fizičko povezivanje, ali za programiranje modula u Arduino IDE aplikaciji treba uneti desetak komandi od pozivanja biblioteke za senzor, preko unošenja SSID‑a i šifre Wi‑Fi mreže na koju će se konektovati modul, do pokretanja ESP8266WebServer‑a koji će omogućiti Web stranicu preko koje će se prikazivati vrednosti temperature i vlažnosti vazduha. Takvoj Web stranici se pristupa u lokalnoj mreži ili sa spoljne Internet strane kada je potrebno preusmeriti port u ruteru. Ovaj primer opisuje tek jednostavan uvid u vrednosti senzora, što je daleko od automatizacije koja kontroleru daje osobinu „pametnog“ uređaja. Automatizacija (na primer, slanje e‑mail‑a u slučaju prelaska neke vrednosti) može se postići dodatnim programiranjem ili online servisom Blynk kada u skripti treba dodati identifikaciju (token), što nimalo neće uprostiti programiranje.

Generalizovano rešenje

Jednostavniji koncept konfigurisanja i korišćenja ESP uređaja je sa Home Assistant‑om na kome je instaliran ESPHome dodatak. To će „samo“ omogućiti povezivanje modula na platformu, u kojoj se nakon toga, po potrebi, može definisati automatizacija. ESPHome se instalira jednostavno, pomoću Supervisor opcije ili, malo komplikovanije, u core verziji Home Assistant‑a.

Za postavljanje modula i integracije, potrebno je startovati ESPHome Dashboard (kontrolnu tablu) kliknuti na „+“, imenovati projekat, odabrati model uređaja (u ovom primeru NodeMCU), nakon čega će se na kontrolnoj tabli pojaviti ime projekta. Odabir opcije Edit ispisaće listing koda u kome treba promeniti SSID i šifru Wi‑Fi pristupne tačke na koju će se konektovati modul. Na kraju skripte treba dodati još par redova koji definišu senzor, a koje treba odabrati na Internet adresi https://esphome.io. Tu se nalazi spisak raznih senzora i releja s kodovima, a u slučaju DHT senzora povezanog na pin broj D2 NodeMCU modula konfiguracija bi izgledala ovako:

sensor:
– platform: dht
pin: D2
temperature:
name: “Temperatura”
humidity:
name: “Vlažnost”
update_interval: 60s

U dnu ekrana, nakon odabira opcija Save i Install, pojaviće se opcije za prebacivanje firmvera u modul. Manual download će kompajlirati skriptu i pretvoriti je u firmver (sa ekstenzijom bin) koji treba preuzeti (na opciji Save desnim tasterom odabrati Save as) i flash‑ovati u modul programom Tasmotizer. Kabl koji služi za povezivanje modula na PC je moguće zameniti strujnim adapterom 5 V s microUSB konektorom, nakon čega će se NodeMCU povezati na Wi‑Fi mrežu, a Home Assistant ga prepoznati kao novi uređaj s novim integracijama „sensor.temperatura“ i „sensor.vlažnost“.

Spektar primena

U ovom primeru je korišćen NodeMCU modul zbog jednostavnosti povezivanja s računarom, moguće je koristiti i osnovni ESP‑01, koji će zahtevati FTDI USB na serijski konverter sa 3,3 V izlazom. Prednost ovog koncepta je što se za dodavanje nekog drugog senzora ili releja na isti NodeMCU, softverski samo dodaju na kraju skripte linije koda sa https://esphome.io.

Kao i bilo koja druga integracija u Home Assistant‑u, i ovu sa ESP uređaja je moguće koristiti u zavisnosti od namene. Moguće je jednostavno posmatrati vrednosti ili automatizovati neki proces. O nekim automatizacijama smo pisali u PC#283, a u slučaju obaveštavanja o prelasku temperature iznad neke vrednosti, okidač (Triggers) treba da bude Numeric state, u entity odabrati naziv integracije (sensor.temperatura), a u above postaviti vrednost u stepenima Celzijusa. Tip akcije je Call service, ime servisa je notify.notify a u Message body of the notification treba uneti tekst koji će stizati kao obaveštenje. Nakon toga će u slučaju prelaska temperaturne vrednost iznad definisane, na klijent aplikaciju korisnika na mobilnom telefonu stizati upozorenje.

„Uradi sam“ projekti se u jednu od najzastupljenijih IoT platformi mogu integrisati i na druge načine, na primer preko MQTT servera, ali jednostavnost korišćenja daje prednost ESP Home‑u. Veliki značaj procesa integracije „uradi sam“ rešenja u Home Assistant ne mora biti prepoznat od korisnika koji jedino žele da imaju uređaj pod kontrolom, bez postavljanja kućnog servera, ali neki od korisnika su ambiciozniji od drugih…

Autor: Jovan Mirović