Сетевой интерфейс для программируемого реле с поддержкой Telegram Bot и HomeKit
Как я реализовал удаленное управление и мониторинг, для программируемого реле ПР200, используя разные сервисы (Telegram Bot, HomeKit) и протоколы (Modbus RTU, Modbus TCP, mqtt) и ESP32.
Год назад была статья про управление освещением на ПР, где я на примере показал наиболее часто используемые алгоритмы. Пример демонстрировал работу с клавишными выключателями, подключенными к дискретным входам. В эпоху, когда даже у чайника есть облачный сервис или другой режим удаленного доступа, было бы странно не развить данное направление и для программируемого реле.
Долгое время я использовал сетевой интерфейс на основе модуля esp8266, на сегодня более перспективным вижу использование модуля esp32, долгое время я не рассматривал его из-за размеров, но впоследствии, проработав разные варианты, удалось не только вместить все на одной плате, но и сделать решение более универсальным и удобным.
Первая версия платы на основе ESP32
Во второй версии добавлен usb порт, что позволяет загрузить прошивку без использования дополнительных проводов и преобразователей. Базовая реализация изначально задумывалась с возможностью обновления прошивки по воздуху через ОТА, а для экспериментов проще использовать microUSB.
В обновленном варианте добавил ещё и кнопки сброса и загрузки при прошивке, а так же добавил поддержку модулей ESP32-WROVER с PSRAM, это позволит использовать больше памяти и расширит возможности.
В общем, структура взаимодействия сетевой платы с программируемым реле основана на протоколе modbus rtu, а с внешним миром варианты могут быть самые разнообразные от bluetooth до TelegramBot.
TelegramBot
Именно с поддержки бота я и начал опыты, на раннем этапе получилось вот такая реализация:
Для использования бота достаточно получить токен и ввести его в поле ввода и сохранить, значение сохраняется в энергонезависимой памяти, после перезагрузки бот запустится автоматически.
Для универсальности взаимодействие бота с алгоритмом в приборе, использован режим чтения/записи сетевых регистров Modbus, а разных форматах представления:
/R- целое 16 битное значение
/I-целое число занимающее 2 регистра
/F- число в формате float тоже 2 регистра.
После символа адрес в диапазоне 512–576, эти регистры можно читать и записывать, формат для записи /Xzzz=nnnn, для чтения достаточно отправить номер регистра в требуемом формате.
Для представления состояний регистра в битовых полях, можно отправить адрес в формате /Bzzz, ответ будет в виде 16 значения в булевом формате.
Apple HomeKit
Следующим этапом был сервис Apple HomeKit и приложение дом, как раз для управления освещением и другими точечными нагрузками он подходит лучше всего, я начал с 16 каналов, по количеству бит в регистре модбас.
После выхода обзора по такому применению,
многие задавали вопрос о раздельной привязке выключателей по разным комнатам. Сейчас это решено, после добавления аксессуара в системе появляется 16 независимых выключателей.
Для передачи в алгоритм реле используется один сетевой регистр, а уже в самой логике бит каждого выключателя может иметь разное назначение, от прямого включения выходного реле, до использования в качестве разрешающих сигналов для запуска других алгоритмов, аналог битовых полей назначаемых с экрана. В перспективе можно реализовать и другие сервисы HomeKit.
Для быстрого добавления платы в приложение Дом, на web страницу добавлен QR код, второй вариант ввести код настройки, индивидуальный для каждой платы. Постарался упростить и минимизировать все настройки для быстрого старта.
Так же протестировал mqtt, идея задания топиков взята из версии платы для esp8266. Проверил поддержку датчиков 1-wire ds18b20, для их подключения к плате предусмотрены посадочные места под разъем, и сигнальные линии с резисторами, такой-же использовался в плате prsd на esp8266.
4 пина, два из которых +3.3v и gnd, позволяют задействовать 2 порта в качестве интерфейса 1-wire или i2c. I2C позволяет подключать всякую «экзотику», которую практически невозможно состыковать в базовой поставке прибора. Например, датчик влажности/давления с I2C или RFID ридер.
Для быстрого просмотра значений регистров используется протокол Modbus TCP, запустив Modbus Poll на ПК или Virtuino/Kascada и другие приложения на Android, можно быстро организовать доступ и управление устройством с помощью телефона или планшета.
Остальные настройки WEB интерфейса представлены ниже:
WEB настройкиДля смены прошивки платы, когда она уже установлена в устройство, предусмотрен режим обновления по воздуху (OTA), для этого достаточно выбрать bin файл, после загрузки прошивки устройство перезагрузится и запустится обновленная версия. Так же можно перезагрузить плату в ручном режиме через web кнопку.
При первом старте, когда устройство не имеет настроек точки доступа и пароля и не может подключиться к сети wi-fi, плата включает режим точки доступа для подключения и ввода ssid и pass, после сохранения значений и перезагрузки если подключение к сети успешно, точка доступа выключается. Если токен Telegram bot введен, то после подключения и выхода в интернет, узнать IP адрес платы можно введя команду. Через бот можно получить и другую информацию.
Основные моменты по работе представлены в видео.
На данный момент прошивка находится в режиме доработки, демонстрационные версии будут доступны позже.
Для экономии ресурсов ESP32 в перспективе думаю разделить на версии с поддержкой того или иного функционала, памяти в esp32 хоть и больше в сравнении с esp8266, но одновременная работа всех сервисов может снизить ресурсы до критического уровня.
В процессе тестирования нескольких подключенных устройств одновременно, заметил особенность.
В меню бота есть возможность смотреть время бесперебойной работы в секундах, текущий и минимальный объем доступной Heap памяти, используя один и тот же токен для TelegramBot, можно читать параметры сразу с нескольких устройств, аналогично и на запись параметров. Т.е. любая команда, отправленная с телефона боту, отправляется всем устройствам с токеном, это происходит не всегда, иногда отвечает только часть устройств, и приходится делать запросы повторно. Сейчас все они не имеют привязки к имени, думаю сделать уникальные имена для отличия при запросах/ответах.
Используя несложный сетевой интерфейс с чипом ESP32, можно значительно расширить функционал программируемого реле ПР200 и в перспективе ПР103, куда можно установить сетевой интерфейс, другие модели ПР100/ПР102 потребуют внешний драйвер RS-485 для подключения снаружи, так как сетевые интерфейсы в них не съемные.
Наличие программатора на борту платы, позволяет создать собственные алгоритмы с быстрой загрузкой в устройство, необходимо лишь обеспечить обмен по протоколу Modbus на стандартных выводах UART esp32.
