如何使用MySensors框架来创建便宜的智能家居传感器阵列

智能家居传感器的成本非常可观。仅用于运动检测器或湿度传感器的$ 60- $ 100，对整个房屋进行布线就成为那些可支配收入可笑的人的领域。让我们自己构建一个。

幸运的是，MySensors.org背后的优秀人才已经完成了艰苦的工作。今天，我将向您展示如何使用MySensors框架来创建便宜的智能家居传感器阵列，这些传感器可以馈送给OpenHAB安装（请参阅我们的Raspberry Pi上的OpenHAB入门指南）。我假设您已经有一个运行中的MQTT服务器，并且了解MQTT消息传递格式的基本知识；如果不是，请务必阅读OpenHABguide的后续操作，其中包括有关安装MQTT服务器的说明。

尽管我将专门处理使用MQTT从Arduino网络转发MySensors数据，对于OpenHABinstall，我应该指出MySensors框架可以提供给许多不同的家庭自动化控制器。我在此处介绍了适用于我的完整解决方案，但是请访问MySensors网站，因为您可能会发现它也适合您的类似目的，但使用的硬件或通讯协议略有不同。

我的设置的硬件成本每节点不到10美元（网关的成本略高），但是附加的传感器和执行器可以只需添加很少的费用（例如DHT11湿度和温度传感器每个大约1美元；高压继电器大约3美元）。

我们在做什么

基本概念是我们不是使用不可靠的Wi-Fi或昂贵的以太网屏蔽将其添加到现有的拥挤本地网络中，而是为Arduinos创建了一个完全独立的支持网格的网络；然后使用单个网关节点将其桥接到本地网络，该网关节点同时具有以太网连接和与其他Arduino的无线电连接。因此，我们要制作几个传感器节点，它们收集数据；又是一个网关节点，它将数据中继到OpenHAB服务器上。

同样，这对我来说是有效的，因为我的Wi-Fi接收是如此可怕，我不想在不必要的情况下使数据混乱数据。如果您对Wi-Fi感到满意，请考虑使用与内置Wi-Fi板兼容的低成本ESP8266 Arduino – MySensors也支持这些板。

El的重要说明Capitan用户和Arduino Clones：由于新的安全措施，在最新版的El Capitan中，Apple设法打破了用于与许多Arduino clone开发板通信的串行驱动程序。要查看您是否受到影响，请查看您的主板和距离USB端口最近的芯片。如果显示的是CH340，则表示您受到此影响。请按照此处的说明禁用驱动程序kext签名，然后重新安装CH340串行驱动程序。

所需的组件

网关，您将需要：

Arduino Uno

以太网屏蔽（基于W5100）

NRF24L01模块–我使用了 + PA + LNA 版本，最大射程可达1公里。接线方式与您选择的相同。

对于每个传感器节点：

Arduino Uno

NRF24L01模块

传感器（首先，我建议使用温度和湿度DHT11或DHT22模块）

附加/可选：

10uF电容器，一个对于您拥有的每个RF模块（链接是一包50个！）

具有5v和3.3v输出的电源（YwRobot MB102运作良好，每个价格为1美元）– 如果使用一个克隆的Arduino。 您还需要9-12v直流电源。

原型屏蔽或短的公母跳线。

使用NRF24L01模块

让我们从NRF24L01模块开始，因为它们是项目中最复杂的部分。我选择了价格更高，范围更广的版本：技术上称为 NRF24L01 + PA + LNA 。它们带有一个板载信号放大电路和天线连接，但是如果您有一个普通的，有规则墙的房屋，而不是像米那么厚的实心石墙，我建议您先尝试使用价格更便宜的非天线版本的模块。我做。声称的保护范围大约为一公里，对于我放入花园棚子里的储藏室来说足够了。

但是，这些东西真的很难使用；如果您不先阅读这些提示而直接插入所有内容，将会感到失望。

该模块需要VCC引脚的3.3v输入电源– 不是5v 。如果输入5v，则将其油炸。

在VCC/GND端子两端焊接一个10uF电容器。电容器上的实心灰线表示负极/GND端。

使用短而高质量的跳线；或者更好的方法是，将它们直接焊接到原型屏蔽层上，以使电缆长度最小并保持牢固连接。

如果您使用的是Arduino克隆，则电压调节器无法为它们提供足够的电压3.3v引脚–您需要使用外部电源板（上面链接），每块价格约1美元。这些提供了稳定的3.3v。如果您使用的是原始 Arduino品牌的Uno，这似乎不是问题。

我强烈建议您首先进行一些基本测试，以便确定您的收音机正在工作。如MySensors页面上所示，连接两个无线电。它们的图显示Arduino Micro板无关紧要–使用相同的引脚号。请注意，该图从顶部示出了NRF24L01；您实际上是从下面插入的东西。进行相应的调整。忽略灰色的IRQ引脚，当前未使用。总结：

外部电源上的VCC达到3.3v

GND接地到公共接地轨

CE到引脚9

CSN/CS到引脚10

MOSI到引脚11

MISO到引脚12

SCK到引脚13

您将需要两个完全连接的节点进行测试。下载RF24库并加载最简单的入门示例。打开两个模块的电源，但保持一个模块通过USB连接并打开串行控制台。键入“ T”并发送，将其切换到传输模式，这时您将收到调试消息，表明它已成功将消息ping到另一个节点。

构建MySensors MQTT客户端网关

好吧，现在我们知道RF24无线电已连接并正常工作，请继续下载MySensors Arduino软件包的开发分支。本教程使用1.5版编写，但以后的版本也可以。我们之所以使用Development分支，是因为在编写本文时，MQTT client 网关尚未包含在主软件包中。

尽管在MQTTGateway中提供了master分支，它也充当服务器，我们不希望这样做，因为我们已经在Raspberry Pi上运行了稳定的MQTT服务器。我们只想将MySensors数据转发到该数据上。再说一次，如果这不是您想要的-如果您根本不想使用MQTT-那么请看一下EthernetGateway或SerialGateway，它们都与OpenHAB兼容。

值得注意的是下载软件包不仅包含基本的MySensors文件，还包括每个可能的传感器所需的兼容库。为避免冲突，我建议仅备份您当前的整个库文件夹，然后将其全部替换为下载包中的文件夹。

网关的接线稍有不同；一旦有了以太网屏蔽，就可以将以下引脚用于无线电模块：

CE到引脚5

CSN到引脚6

SCK到引脚A0

MOSI引脚A1

MISO引脚A2

您还需要启用 #define SOFTSPI 在 libraries/mySensors/MyConfig.h 文件中。为此，请删除//，以取消注释，它位于我的第309行附近。

我们需要这样做，因为无线电模块和网络屏蔽均使用SPI，并且它们不兼容；因此我们只需要将无线电模块的SPI移至其他引脚上，然后通过软件（因此， soft SPI）执行SPI通信即可。

加载 MySensors/GatewayW5100MQTTClient 素描。如果在MySensors菜单下没有看到此消息，则说明您未安装开发分支。使用上面提供的链接重新下载整个库。

您需要为控制器定义一个静态IP地址，即您的网络路由器和子网，以及现有MQTT服务器的IP地址。如果愿意，也可以随意修改主题前缀。上传，然后将其插入网络。简要检查串行控制台是否有任何明显的错误，例如无法连接到MQTT服务器，否则将其放在一边（但将其保留）。

构建传感器节点

首先，通过将//放回开始，再次注释 MyConfig.h 文件中的 #define SOFTSPI 行。网关只需要它-我们将标准的NRF24L01布线用于传感器节点，该节点使用硬件SPI。如果您需要提醒：

VCC在外部电源上为3.3v（或者在Arduino本身（如果它是原始版本而不是克隆版本）上）

GND到公共接地轨

CE到引脚9

CSN/CS到引脚10

MOSI到引脚11

将MISO连接到第12针

将SCK连接到第13针

然后，连接您选择的传感器；我使用DHT11湿度和温度传感器进行测试，但是如果您向下滚动至MySensors页面侧栏上的传感器和执行器列表，则会发现很多其他选项：门，雨量计，光线，运动，甚至RFID –并加载更多。您可以看到我还在下面的节点上添加了一个中继，但稍后会更多。

最后，加载 HumiditySensor 示例中的MySensors菜单，并在评论后立即添加以下行。

#define MY_NODE_ID 2

由于我们使用的是控制器的特殊版本，该控制器仅将内容转发到我们自己的MQTT服务器上，它没有标准的控制器功能，该功能会自动将节点ID分配给每个新节点。相反，我们只是每次都要手动定义它。记下该数字以备您自己记录，并为每个节点进行更改。

也启用调试输出：

#define MY_DEBUG

最后，检查您的数据引脚DHT11传感器正确。

#define HUMIDITY_SENSOR_DIGITAL_PIN 7

然后上传！

值得打开串行控制台进行查看。要查看的关键位是 st = ，它是消息的状态。 st =失败表示未发送邮件。您可能尚未定义唯一的节点ID，或者网关处于脱机状态。我只是通过拔掉网关来伪造这些故障：

如果一切正常，您应该开始看到一些数据读入MQTT服务器。将它们放入OpenHAB不在本教程的讨论范围之内，但是在OpenHAB指南的第2部分中进行了介绍，因此您可以在此处进行参考。

合并传感器代码

传感器节点的启动和运行相对简单，当您要向每个节点添加多个传感器时，它会变得有些棘手。本质上，您将要混合来自两个不同示例的代码片段。向您展示这一点的最简单方法是通过视频作为示例！在这里，我将基本的湿度传感器与继电器结合在一起。

您可以在此处找到湿度传感器和继电器的完整代码，正如我在视频中提到的那样，该代码已被无阻塞环路修改。要了解有关激活中继所需的MQTT命令结构的更多信息，请检查串行API，但足以说明以下通道控制了我给出的代码（消息主体为0或1）中的第一个中继：

mysensors-in/9/1/1/0/2

您现在唯一的限制是Arduino的内存量，我要说的是–我的智能家居中最可靠的传感器不是价格为80美元的商用Z-Wave模块，

今天结束，但是如果您有问题，可以在MySensors的评论或非常活跃的用户论坛中提问。 您是否将自己的廉价传感器节点组合在一起？您的智能家居如何来临？
责任编辑：wv