Овај чланак ће вам показати како да користите Распберри Пи и релејни прекидач за 5В за укључивање и искључивање сијалице са мобилног уређаја. Чланак укључује веб апликацију којој можете приступити са било ког уређаја на мрежи и бежично контролисати све кућне апарате наизменичне струје у вашем дому. Дакле, почнимо са нашим једноставним експериментом кућне аутоматизације Распберри Пи.
Ствари које ће вам требати
Ако желите да користите свој Распберри Пи без главе (путем ССХ или ВНЦ), биће вам потребне следеће ствари:
1) Распберри Пи 3 или Распберри Пи 4.
2) Прекидач релеја 5В.
3) Електричне жице.
4) 3 жице за повезивање женски-женски.
5) АЦ сијалица.
6) Држач сијалице наизменичне струје.
7) АЦ утикач.
8) Алат за сечење и скидање жице.
9) Одвијач ЦР-В 3.
10) Мицро-УСБ (Распберри Пи 3) или УСБ Типе-Ц (Распберри Пи 4) адаптер за напајање.
11) мицроСД картица од 16 ГБ или 32 ГБ са Распберри Пи ОС је трептала.
12) Мрежно повезивање на Распберри Пи.
13) Лаптоп или стони рачунар за ВНЦ приступ удаљеној радној површини или ССХ приступ Распберри Пи.
Ако не желите да даљински приступите Распберри Пи -у путем ССХ или ВНЦ -а, биће вам потребно и следеће:
14) Монитор.
15) ХДМИ или микро-ХДМИ кабл.
16) Тастатура.
17) Миш.
Ако вам је потребна помоћ при пребацивању слике Распберри Пи ОС на мицроСД картицу, погледајте чланак Како инсталирати и користити Распберри Пи Имагер.
Ако сте почетник у Распберри Пи -у и потребна вам је помоћ при инсталирању Распберри Пи ОС -а на Распберри Пи, погледајте чланак Како инсталирати Распберри Пи ОС на Распберри Пи 4.
Такође, ако вам је потребна помоћ око безглавог подешавања Распберри Пи, погледајте чланак Како инсталирати и конфигурисати Распберри Пи ОС на Распберри Пи 4 без спољног монитора.
Слике свих потребних алата дате су испод.
Укључује Распберри Пи
Затим повежите кабл за напајање са Распберри Пи и укључите Распберри Пи.
Када се Распберри Пи укључи, можете се повезати са Распберри Пи путем ВНЦ -а или ССХ -а. Или можете да повежете тастатуру, миша и монитор на Распберри Пи да бисте им директно приступили.
Излази релеја 5В
Релеј је у основи прекидач. Али, за разлику од традиционалног прекидача, реле се може контролисати малом количином једносмерног напона.
Релеј 5В је врло једноставан за употребу. Има две стране: једна страна се користи за управљање релејем преко нисконапонског ДЦ-а (из Распберри Пи-а), а друга страна се користи за управљање високонапонским наизменичним напоном (тј. Сијалицом), у зависности од стања релеја .
На једној страни релеј има две ЛЕД диоде (једну црвену и једну зелену) и три пина ( ИН, ГНД, и ВЦЦ ). Ова три пина се користе за контролу релеја из Распберри Пи.
Прва два пина са друге стране се користе за управљање кућним апаратом наизменичне струје.
Прикључивање 5В релеја на Распберри Пи
Да бисте прикључили релеј 5В на Распберри Пи, биће вам потребне три жице за повезивање женски-женски.
Прикључите једну страну прикључних жица на ИН (жута жица), ГНД (црна жица), и ВЦЦ (црвена жица) пинови у релеју 5В, као што је приказано испод.
Друга страна жица иде у пинове заглавља ГПИО Распберри Пи, као што је приказано на доњој слици.
Црвена жица би требала ући у ПИН 2 (ВЦЦ) од Распберри Пи.
Црна жица би требала ући у ПИН 6 (ГНД) од Распберри Пи.
Жута жица треба да уђе у ПИН 7 (ГПИО 4) од Распберри Пи.
Када се релеј од 5В повеже са Распберри Пи, требало би да изгледа као што је приказано на доњој слици.
Дозвољавање приступа ГПИО кориснику за пријављивање
Да бисте дозволили приступ ГПИО пиновима, подразумевани корисник за пријављивање у Распберри Пи ОС пи треба додати у гпио група.
Можете додати пи корисника до гпио група са следећом командом:
$судоусермод-аГгпио $(ко сам ја) 
Да би промене ступиле на снагу, поново покрените Распберри Пи са следећом командом:
Креирање директоријума пројеката
Такође је добра идеја да све пројектне датотеке буду организоване.
Да бисте датотеке пројекта биле организоване, креирајте директоријум пројекта ~/ввв и потребне поддиректоријуме са следећом командом:
$мкдир -пв~/ввв/{шаблони, статички} 
Када се директориј пројекта креира, идите до директорија пројекта на сљедећи начин:
Пребацивање релеја 5В са Распберри Пи
Сада када сте прикључили релеј 5В на Распберри Пи, пребацићете релеј са Распберри Пи -а користећи програмски језик Питхон.
НАПОМЕНА: Пребацивање је термин који се користи у електроници. Пребацивање значи контролу (тј. Укључивање/искључивање) одређеног електронског уређаја.
Да бисте експериментисали са пребацивањем релеја помоћу програмског језика Питхон, креирајте нову Питхон скрипту тест.пи у директоријуму пројекта на следећи начин:
$нанотест.пи 
Укуцајте следеће редове кодова у скрипту тест.пи Питхон.
фром време увозспавај
док Истина:
релеј=ЛЕД(4)
принт('Ослонити на')
спавај(5)
релеј.Близу()
принт('Релеј: Искључено')
спавај(5)
Када завршите, притисните + Кс затим И и да бисте сачували тест.пи Питхон скрипта.
Овде се увози прва линија ЛЕД од гпиозеро библиотека, а ред 2 увози спавај функцију из време библиотека.
Линије 6-14 су унутар бесконачне петље.
Ред 6 иницијализује ЛЕД у ГПИО 4 од Распберри Пи, који је повезан са ИН пин релеја.
Линија 8 укључује релеј помоћу на() метода.
Ред 9 штампа поруку у конзоли помоћу принт () функција.
Ред 10 одлаже извршавање наредног реда кода на пет секунди помоћу спавај () функција.
Линија 12 искључује релеј помоћу Близу() метода.
На исти начин, ред 9 штампа поруку на конзоли користећи принт () функција и ред 10 одлаже извршавање наредног реда кода на 5 секунди користећи спавај () функција.
Затим покрените тест.пи Питхон скрипта на следећи начин:
Тхе тест.пи Питхон скрипта би требало да почне са пребацивањем 5В релеја. Требало би да чујете звук клика сваких пет секунди. Када релеј пребаци стање (са укљученог на искључено или са искљученог на укључено), прави клик. То значи да релеј ради исправно.
Када је релеј у искљученом стању (нормалан рад-АЦ напајање је искључено), само нет ЛЕД би требало да засветли, као што можете видети на доњој слици.
Када је релеј у укљученом стању (АЦ оптерећење је прикључено), оба зелена ЛЕД и тхе нет ЛЕД би требало да засветли, као што можете видети на доњој слици.
Када се тестирање заврши, притисните + Ц да прекине тест.пи скрипта.
Прикључивање АЦ сијалице на релеј од 5В
Релеј 5В би сада требао исправно функционирати. Сада ћете повезати кућни апарат наизменичне струје (у овом случају сијалицу) на релеј 5В.
Прво изрежите црну електричну жицу повезану са сијалицом резачем жице.
Након што је црна електрична жица повезана са сијалицом пререзана жичаром, требала би изгледати као што је приказано на доњој слици.
Затим скините вањски слој како бисте изложили око ½ инча електричне жице, као што је приказано на доњој слици.
Затим преклопите изложене жице, као што је приказано на доњој слици.
Отпустите означене завртње релеја помоћу одвијача ЦВ-3.
Уметните изложене жице које сте раније скинули и пресавили у два вијчана прикључка и затегните завртње ЦВ-3 одвијачем.
Тестирање пребацивања релеја након повезивања наизменичне струје
Након што је АЦ напајање прикључено на релеј од 5В, прикључите утикач сијалице у зидну утичницу.
Покренути тест.пи Питхон скрипта из директоријума пројекта на следећи начин:
Тхе тест.пи Питхон скрипта би требало да почне са пребацивањем релеја од 5 В, што ће заузврат променити високонапонску сијалицу наизменичне струје у интервалима од пет секунди. Сијалица наизменичне струје треба да остане укључена пет секунди, а затим да остане искључена пет секунди итд.
Сијалица је искључена на доњој слици.
Сијалица је укључена на доњој слици.
Као што видите, можемо пребацити релеј и управљати високонапонском АЦ сијалицом помоћу програмског језика Питхон. Дакле, притисните + Ц да прекине тест.пи скрипта.
Пређимо сада на следећи одељак.
Писање веб апликације за кућну аутоматизацију
У овом одељку ћу вам показати како да напишете веб апликацију засновану на АПИ-ју користећи програмски језик Питхон. Веб -апликацију можете користити за управљање релејем и кућним апаратима наизменичне струје или електричним уређајима повезаним на релеј из веб прегледача.
БЕЛЕШКА: Сви кодови приказани у овом одељку доступни су у мом ГитХуб спремишту сховон8 / распберри-пи-хоме-аутоматион . Ако желите, можете клонирати моје ГитХуб спремиште и прескочити све кодове.
Креирајте сервер.пи Питхон скрипту у директоријуму пројекта на следећи начин:
$наносервер.пи 
Унесите следеће редове кодова у сервер.пи Питхон скрипта.
фромгпиозероувозЛЕД
фромууидувозууид4
Собе= {}
Собе['Соба 1'] = [{
'ид': ууид4(),
'име':„Светло 1“,
'икона':'фа фа-сијалица',
'статус':Нетачно,
'релаиПин':4,
'релеиИнстанце':Нетачно
}, {
'ид': ууид4(),
'име':„Вентилатор 1“,
'икона':'фа фа-фан',
'статус':Нетачно,
'релаиПин':6,
'релеиИнстанце':Нетачно
}]
Собе[„Купатило 1“] = [{
'ид': ууид4(),
'име':„Светло 1“,
'икона':'фа фа-сијалица',
'статус':Нетачно,
'релаиПин':5,
'релеиИнстанце':Нетачно
}]
апликација=Фласк(__наме__)
апликација.цонфиг[„СЕНД_ФИЛЕ_МАКС_АГЕ_ДЕФАУЛТ“] = 0
@апликација.рута('/')
дефкућа():
повратакрендер_темплате('./индек.хтмл',Собе=Собе)
дефтоггле_апплианце_статус(ид):
засобауСобе:
зауређајуСобе[соба]:
ако п(уређај['ид']) == ид:
акоуређај['релеиИнстанце']:
уређај['релеиИнстанце'].Близу()
уређај['релеиИнстанце'] = Нетачно
елсе:
уређај['релеиИнстанце'] =ЛЕД(уређај['релаиПин'])
уређај['релеиИнстанце'].на()
уређај['статус'] = неуређај['статус']
повратак Истина
повратак Нетачно
@апликација.рута('/девице/тоггле/')
дефдевице_тоггле(ид):
повратакјсонифи({'статус': тоггле_апплианце_статус(ид)})
Када завршите, притисните + Кс затим И и да бисте сачували сервер.пи Питхон скрипта.
Овде редови 1-3 увозе све потребне компоненте из својих библиотека.
Ред 5 ствара празно Собе речник. У овом речнику ћемо сачувати све детаље о уређају наизменичне струје које желимо да контролишемо из веб апликације.
Тхе Собе детаљи се чувају у редовима 7-29.
Хајде да разговарамо о структури података једне собе.
Овде ће име собе бити Соба 1. Тако, Соба 1 је кључ за Собе речник.
Тхе Соба 1 кључ држи низ као вредност. Број елемената низа једнак је броју АЦ кућних апарата које имате у тој просторији и које такође желите да контролишете из веб апликације. У овом случају имамо два АЦ кућна апарата која желимо да контролишемо: Светло 1 и Вентилатор 1 .
Свака дефиниција кућних апарата има ид . Тхе ид је насумично генерисани УУИД. Ово се користи за идентификацију собе коју желимо да контролишемо помоћу АПИ -ја.
Кућни апарат такође има све следеће:
- име (Светлост 1 у овом случају)
- икона (Класа икона Фонт Авесоме, јер ћемо за иконе користити Фонт Авесоме)
- статус (Тачно ако на и Нетачно ако ван )
- релаиПин (ГПИО пин број који се користи за контролу релеја повезаног на АЦ кућни апарат)
- релаиИнстанце (иницијализовано ЛЕД објекат од гпиозеро библиотека одговорна за контролу одговарајућег ГПИО пина - релаиПин )
Ред 31 иницијализује флаш Питхон веб сервер.
Ред 32 конфигурише веб сервер флашице.
Линије 34-36 шаљу индек.хтмл датотека из шаблони/ директоријум када посетите веб апликацију за кућну аутоматизацију.
Употреба бочице Јиња2 шаблонски језик за приказивање индек.хтмл филе. Дакле, прошао сам Собе речник у индек.хтмл филе. Јиња2 ће приказати почетну страницу користећи Собе података.
Функција тоггле_апплианце_статус () у редовима 39-52 користи се за укључивање кућног апарата ако је искључен и искључивање кућног апарата ако је укључен помоћу апарата ид .
Враћа се Истина ако је операција пребацивања успешна. Ако дође до грешке, она ће се вратити Нетачно .
Линије 55-57 се користе за пребацивање кућног апарата помоћу /уређај/прекидач/ АПИ крајња тачка веб сервера. Овде, ид је ИД кућног апарата.
Креирајте индек.хтмл датотеку у шаблони/ директоријум вашег пројекта на следећи начин:
Унесите следеће редове кодова у индек.хтмл скрипта.
< хтмл ланг='на'>
< глава >
< мета цхарсет=„УТФ-8“>
< мета име='виевпорт' садржај='видтх = девице-видтх, инитиал-сцале = 1.0'>
< линк рел=„стилска листа“ хреф='{{урл_фор (' статиц ', филенаме =' фонтавесоме/цсс/алл.мин.цсс ')}}'>
< линк рел=„стилска листа“ хреф='{{урл_фор (' статиц ', филенаме =' стиле.цсс ')}}'>
< наслов >Кућна аутоматизација са Распберри Пи</ наслов >
</ глава >
< тело >
< див ид='садржај'>
< х1 >Распберри Пи кућна аутоматизација</ х1 >
{ % за собу у собама %}
< див класа='соба'>
< х2 >{{соба}}</ х2 >
< див класа='апарати'>
{ % за апарат у собама [соба] %}
< див класа='уређај' ид='{{апарат [' ид ']}}'> =„активан“>
< и класа='{{апарат [' икона ']}}'></ и >
< спан >{{апарат ['име']}}</ спан >
</ див >
{ % ендфор %}
</ див >
</ див >
{ % ендфор %}
</ див >
< скрипта срц='{{урл_фор (' статиц ', филенаме =' апп.јс ')}}' тип='тект/јавасцрипт'></ скрипта >
</ тело >
</ хтмл >
Када завршите, притисните + Кс затим И и да бисте сачували индек.хтмл филе.
Створити стиле.цсс датотеку у статички/ директоријум вашег пројекта на следећи начин:
Унесите следеће редове кодова у стиле.цсс филе.
* {
маржа: 0;
паддинг: 0;
породица фонтова: „БенцхНине“, Санс Сериф;
}
#садржај >х1{
бацкгроунд:линеарно-градијент(дојел тако, ргб(112, 24, 163), ргб(86, 127, 240));
боја: #ффф;
Поравнање текста: центар;
паддинг: .5ем 0;
}
див.соба {
маржа: .5ем;
граница: 2пк чврст ргб(112, 24, 163);
граница-полупречник: 5пк;
}
див.собах2{
/* позадина: ргб (9, 76, 121); */
бацкгроунд:линеарно-градијент(дојел тако, ргб(112, 24, 163), ргб(86, 127, 240));
паддинг: 0 0 0 .5ем;
боја: #ффф;
}
див.апарати {
маржа: .5ем .5ем 0 0;
приказ:флек;
флек-врап:омотати;
}
див.уређај {
граница: 2пк чврст ргб(112, 24, 163);
граница-полупречник: 5пк;
ширина: 110пк;
висина: 120пк;
Поравнање текста: центар;
маржа: 0 0 .5ем .5ем;
приказ:флек;
флек-дирецтион:колона;
}
див.уређаји.фа {
фонт-сизе: 4ем;
савијати-расти: 1;
паддинг-топ: 0.3ем;
боја: ргб(204, педесет, педесет);
}
див.апплианце[подаци активни=„активан“]и.фа {
боја: ргб(32, 177, 51);
}
див.уређајспан{
приказ: блокирати;
фонт-веигхт: одважан;
бацкгроунд: ргб(112, 24, 163);
боја: #ффф;
}
Када завршите, притисните + Кс затим И и да бисте сачували стиле.цсс филе.
Креирајте апп.јс датотеку у статички/ директоријум вашег пројекта на следећи начин:
Унесите следеће редове кодова у апп.јс филе.
функцијаглавни() {
функцијатогглеАпплианцеСтате(И) {
гдеид=И.пут[1].ид;
гдехттп= НоваКСМЛХттпРекуест();
хттп.онреадистатецханге = функција() {
ако(ово.реадиСтате === 4 && ово.статус === 200) {
ако(ЈСОН.рашчланити(ово.респонсеТект).статус === истина) {
ако(И.пут[1].хасАттрибуте(„подаци активни“)) {
И.пут[1].ремовеАттрибуте(„подаци активни“)
} елсе {
И.пут[1].сетАттрибуте(„подаци активни“, „активан“)
}
}
}
}
хттп.отворен('ДОБИТИ',``/уређај/искључи/${ид}``, истина);
хттп.послати();
}
гдеапарати=документ.гетЕлементсБиЦлассНаме('уређај');
за(и=0;и<апарати.дужине;и++) {
апарати[и].аддЕвентЛистенер('клик',тогглеАпплианцеСтате);
}
}
Када завршите, притисните + Кс затим И и да сачувате апп.јс филе.
Овде линија 1 води главни() функција када се веб страница заврши са учитавањем.
У индек.хтмл датотеку, сваки кућни апарат је затворен у уређај класа. Редови 26-29 се користе за одабир сваког кућног апарата са веб странице и прилагање кликните догађај на уређају. Када неко кликне на кућни апарат са веб странице, тогглеАпплианцеСтате () функција ће се покренути.
У редовима 4-23, тогглеАпплианцеСтате () функција се користи за тражење /уређај/прекидач/ крајња тачка веб сервера да промени стање кликнутог кућног апарата. Захтев се врши у позадини путем АЈАКС -а. Након што примите одговор, веб страница се ажурира на одговарајући начин.
Идите до статички/ директоријуму у директоријуму вашег пројекта на следећи начин:
Преузмите Фонт Авесоме са следећом командом:
Након што преузмете Фонт Авесоме, требали бисте пронаћи нову зип датотеку фонтавесоме-фрее-5.15.1-веб.зип у статички/ именик.
Распакирајте фонтавесоме-фрее-5.15.1-веб.зип датотеку са следећом командом:
Тхе фонтавесоме-фрее-5.15.1-веб.зип датотека би сада требала бити распакирана.
Нови директоријум фонтавесоме-фрее-5.15.1-веб/ треба креирати у статиц/ директоријуму, као што можете видети на слици испод.
Преименујте директоријум фонтавесоме-фрее-5.15.1-веб/ до фонтавесоме/ са следећом командом:
$мв -вфонтавесоме-фрее-5.15.1-веб фонтавесоме 
Сада вам више не требају фонтавесоме-фрее-5.15.1-веб.зип филе. Дакле, уклоните фонтавесоме-фрее-5.15.1-веб.зип датотеку са следећом командом:
Тхе статички/ Структура директоријума би требало да изгледа као што је приказано на слици испод.
Вратите се у директоријум пројекта ~/ввв као што следи:
Тестирање веб апликације за кућну аутоматизацију
Да бисте тестирали веб апликацију за кућну аутоматизацију, покрените следећу команду у директоријуму пројекта:
$ФЛАСК_АПП= сервер.пи фласк рун 
Веб апликација би требало да буде доступна на порту 5000 вашег Распберри Пи.
Из веб прегледача Цхромиум посетите хттп: // лоцалхост: 5000 . Требало би да се учита веб апликација за кућну аутоматизацију.
Кликните на икону сијалице, назначену на доњој слици.
Сијалица наизменичне струје би сада требала бити укључена. Боја иконе би такође требало да се промени у зелену, што значи да је сијалица укључена.
Дакле, веб апликација за кућну аутоматизацију ради. Притисните + Ц да бисте прекинули веб сервер.
Креирање Системд услуге за веб апликацију Хоме Аутоматион
У овом одељку ћу вам показати како да креирате системску датотеку услуге за веб апликацију за кућну аутоматизацију тако да се она аутоматски покреће при покретању.
Прво, креирајте распи-хоме-аутоматион.сервице датотеку у директоријуму вашег пројекта на следећи начин:
$нанораспи-хоме-аутоматион.сервице 
Унесите следеће редове у датотеку распи-хоме-аутоматион.сервице.
[Јединица]Опис= Распберри Пи веб услуга кућне аутоматизације
После= нетворк.таргет
[Сервице]
ВоркингДирецтори=/кућа/пи/ввв
Животна средина=ФЛАСК_АПП= сервер.пи
Животна средина=ФЛАСК_ЕНВ= производња
ЕкецСтарт=/уср/сам/тиквица--домаћин= 0.0.0.0
СтандардОутпут= наследити
Стандардна грешка= наследити
Поново покренути= увек
Корисник= пи
[Инсталирај]
ВантедБи= вишекориснички циљ
Када завршите, притисните + Кс затим И и да сачувате распи-хоме-аутоматион.сервице филе.
Копирајте распи-хоме-аутоматион.сервице датотеку у /етц/системд/систем/ директоријум са следећом командом:
Поново учитајте системске демоне да би промене ступиле на снагу на следећи начин:
Додајте распи-хоме-аутоматион сервис за покретање система Распберри Пи ОС са следећом командом:
Поново покрените Распберри Пи са следећом командом:
Једном када се Распберри Пи подигне, распи-хоме-аутоматион услуга би требала бити активна/покренута, као што можете видети на слици испод.
Приступање веб апликацији Хоме Аутоматион Веб локацији са других уређаја
Да бисте приступили веб апликацији за кућну аутоматизацију са других уређаја у вашој кућној мрежи, мораћете да знате ИП адресу свог Распберри Пи уређаја.
ИП адресу вашег Распберри Пи 4 уређаја можете пронаћи у интерфејсу за веб управљање вашег кућног рутера. У мом случају, ИП адреса је 192.168.0.103. Ово ће за вас бити другачије. Дакле, од сада па надаље замените мој ИП са вашим.
Ако имате приступ Распберри Пи конзоли, можете покренути и следећу команду да бисте пронашли ИП адресу.
Када сазнате ИП адресу вашег Распберри Пи уређаја, можете јој приступити са било ког уређаја у вашој кућној мрежи.
Као што можете видети на слици испод, приступио сам веб апликацији за кућну аутоматизацију са свог Андроид паметног телефона.
Укључите утикач сијалице у зидну утичницу.
Сијалица би требало подразумевано да се искључи.
Ако додирнете икону сијалице из веб апликације за кућну аутоматизацију, боја иконе сијалице би требало да се промени у зелену, што значи да је сијалица укључена.
Као што видите на доњој слици, сијалица је укључена.
Закључак
Овај чланак вам је показао како да користите 5В релеј за управљање високонапонским електричним уређајем наизменичне струје из Распберри Пи-а користећи програмски језик Питхон. Чланак вам је такође показао како да напишете веб апликацију засновану на АПИ -ју Питхон фласк за контролу релеја из веб прегледача. Овај чланак би вам требао помоћи да започнете кућну аутоматизацију помоћу Распберри Пи.