Алиса, Ардуино и Blynk - делаем собственное устройство

На данной странице размещена инструкция по простому подключению ардуиноподобных устройств, имеющих доступ к сети. Обязательно пригодится тем, кто:

• любит "дешево и сердито";
• не любит готовые решения, и предпочитает мозговой штурм и пайку;
• еще думает над своей концепцией УД (можно использовать, как пример);
• кто "в теме", но пока имеет сложности с подключением собственных наработок к Умному дому Яндекса.

Итак, начнем...

Что такое blynk?

Это облачное решение, созданное украинскими разработчиками для удалённого управления различными микроконтроллерами, с помощью мобильных устройств.

• Обширный список поддерживаемых устройств;
• Множество вариантов управления;
• Широкий набор инструментов;
• Огромный плюс - Example Code Builder, позволяющий сгенерировать нужный код с минимальными правками и знаниями в программировании.

Чтобы понять принцип работы с Blynk, а заодно рассмотреть принцип подключения Arduino к УДЯ, соберём пример управляемого реле, имитирующее... Яндекс.Розетку.

Собираем "умный" выключатель

Нам понадобится:

1. NodeMcu V3 (или любой другой МК из списка поддерживаемых устройств);
2. Одноканальное реле;
3. Паяльник или макетная плата;
4. Немного тонкого провода;
5. Прямые руки.

Соединяем по схеме:

Пин NodeMcu	Пин реле
VCC	VCC
GND	GND
D4	IN

Не рекомендуется подключать Реле в разрыв питания L и L1 до момента полной сборки!

А также:

Итак, blynk...

1. Скачиваем официальное приложение blynk из GooglePlay или AppStore.
2. Регистрируемся в приложении (рис. 1)
3. Создаём новый проект (рис. 2)
4. Важно правильно выбрать микроконтроллер (рис. 3)
5. Появится пустая страница для элементов управления (рис. 4), а на адрес электронной почты придёт token от нашего проекта в blynk, который мы будем использовать для управления через webhook.

• 
  1. Регистрация
• 
  2. Создание проекта
• 
  3. Выбор устройства
• 
  4. Окно для элементов управления

Подготовка Arduino IDE и прошивка

1. Загружаем и устанавливаем Arduino IDE.
2. Скачиваем библиотеки Blynk для работы с сервисом.
3. Распаковываем скачанное в папку с библиотеками Arduino IDE (обычно это C:\Users\<Текущий пользователь>\Documents\Arduino\).
4. Переходим к утилите Blynk Example Browser, выбираем/указываем:
   • микроконтроллер,
   • способ подключения,
   • token
   • пример скетча (в данном случае Virtual Pin Read).
     
5. Копируем полученный код в Arduino IDE.
6. В примере вводим фактическое название нашей WiFi-сети и пароль.
   

• 
  Создаем код
• 
  Указываем название сети и пароль

В примере также присутствует функция вида:

BLYNK_WRITE(V1)
{
  int pinValue = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V1 to a variable

  // process received value
}

Здесь:

• BLYNK_WRITE(V1) указывает, что функция выполнится при изменении виртуального пина 1,
• int pinValue = param.asInt(); объявляет переменную pinValue и загружает в неё текущее состояние виртуального пина (0 - пин выключен, 1 - пин включен).

Всего можно использовать 256 виртуальных пинов (V0-V255) - это огромный запас на все случаи жизни. Например, виртуальный пин 1 принимает значение 1 - подаём питание на физический пин NodeMcu и включаем этим реле, или виртуальный пин 2 принимает значение от 0 до 255 - изменяем ШИМ-сигнал, регулируем яркость (либо цвета RGB) диодной подсветки в 255 градациях яркости.

А теперь заставим нашу функцию включать физический пин D4 NodeMcu (в функции будем использовать событие виртуального пина 0, просто для удобства):

BLYNK_WRITE(V0)
{
  int pinValue = param.asInt();
  digitalWrite('''D4''', pinValue);
}

Чтобы управлять этим выводом, в основной функции void setup() обязательно установим пин D4 как выход: pinMode(D4, OUTPUT);

В итоге получаем такой код для прошивки:

#define BLYNK_PRINT Serial
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>

char auth[] = "Мой токен"; //тут токен из e-mail

char ssid[] = "YourNetworkName"; //Название WiFi-сети
char pass[] = "YourPassword"; //Пароль

BLYNK_WRITE(V0) //функция, отслеживающая изменение виртуального пина 0
{
  int pinValue = param.asInt(); //переменная текущего состояния виртуального пина
  digitalWrite(D4, pinValue); //задаем значение на физическом пине NodeMcu D4 равное значению виртуального пина 0
}

void setup() //основная функция, выполняется один раз при подаче питания на микроконтроллер
{
  Serial.begin(9600); //открываем серийный порт, чтобы видеть как проходит подключение к серверу blynk
  pinMode(D4, OUTPUT); //объявляем D4 "выходным" пином
  Blynk.begin(auth, ssid, pass); //авторизируемся на сервере
}

void loop() //основная функция, которая выполняется постоянно по кругу
{
  Blynk.run(); //запускаем работу blynk. В этом примере - постоянную проверку виртуального пина 0
}

Заливаем прошивку в NodeMcu.

 Так как пример предполагает использование различных плат, то нюансы настройки Arduino IDE для работы с NodeMcu пропустим; к тому же подобную информацию всегда нетрудно найти. 

Наш выключатель готов к работе!

Способы управления через Blynk

На данный момент есть два варианта управлять пином:

С помощью вебхуков

http://blynk-cloud.com/<ваш_токен>/update/V0?value=1 - для замыкания реле
http://blynk-cloud.com/<ваш_токен>/update/V0?value=0 - для размыкания реле

С помощью мобильного приложения blynk

1. Вернёмся к созданному ранее проекту и добавим простую кнопку с помощью иконки "+" в верхнем правом углу приложения.
2. Выберем в открывшемся меню "Button" и разместим, где удобней.
3. Зададим виртуальный пин, управлять которым мы будем этой кнопкой. Для этого просто тапнем по созданной кнопке.
4. По желанию называем кнопки, задаём цвет и текст, для включенного и выключенного состояний.
   
5. Тип "Push<>Switch" (кнопка или переключатель). Push - нажали и отпустили, пин выключился. Switch - нажали и отпустили, пин запомнил состояние.

• 
  1. Добавляем кнопку
• 
  2. Новая кнопка
• 
  3. Выбираем пин
• 
  4. Пин V0 включен

Подключаемся с помощью webhooks к Умному Дому Яндекса

Будем использовать хорошо зарекомендовавший себя навык УД "Домовенок Кузя". Для этого:

1. Переходим на сайт навыка и авторизуемся там с помощью учетной записи Яндекс.
2. Выбираем кнопку "Добавить правило GET".
3. Заполняем "по вкусу".
4. Не забываем в поле "URL управления устройством, доступный из интернета" вставить ссылку на наш вебхук.
5. Создаём ВТОРОЕ правило GET - одно на включение устройства, второе - на его выключение.
6. Выбираем кнопку "Виртуальные устройства умного дома" и создаем новое устройство (у меня лучше всего работают "лампы").
7. Указываем ранее созданные "Правило на включение" и "Правило на выключение".
8. Задаем имя устройства и комнату, в которой оно находится.

• 
  Правило на включение
• 
  Правило на выключение
• 
  Создаем устройство

Переходим к настройке УДЯ.

Для этого в разделе "Устройства" Яндекс.Поиска находим навык "Домовенок Кузя". При первом запуске, навык попросит авторизоваться. После авторизации нажимаем единственную кнопку "Обновить список устройств".
После загрузки увидим наше устройство в списке.

• 
  Выбираем навык "Домовенок Кузя"
• 
  Жмём кнопку

Вот и всё. Осталось сказать Алисе "Включи Яндекс Розетку" и услышать радостное пощелкивание реле.

Нюансы

• Представленное в статье реле имеет свойство. Благодаря внимательным китайцам, реле работает "наоборот", т.е. когда на пине 1, реле выключено, а когда 0 - включено. Если так, то можно:
  

- В строке кода digitalWrite(D4, pinValue); перед pinValue поставить !, т.е. получится digitalWrite(D4, !pinValue); - В приложении Blynk поменять местами 0 и 1 в настройках кнопки - Провод L1 перенести в нижний коннектор реле

• Blynk умеет считывать состояния пинов, но я в это не вникал. Ссылка на запрос:

http://blynk-cloud.com/<ваш_токен>/get/V0

Также можно считывать состояние датчиков, но это уже тема новой статьи :)

Предполагаемые вопросы

Через Интернет? А как же безопасность?

Во-первых, для каждого устройства выдается токен, который знаете только Вы. Во-вторых, сервер blynk можно поднять локально. Об этом есть статья на официальном сайте (в том числе и для популярных одноплатных компьютеров).

При создании кнопки я заметил(а), что есть платные функции в виде покупки энергии для элементов управления

Всё верно. Разработчики хотят иметь прибыль от своего полезного и качественного продукта.

Но для использования виртуальных пинов через вебхуки элементы управления не требуются, т.е. приложение можно использовать только для получения токена и бесплатно.

Можно только по Wi-Fi?

Нет. Подключение может любым: Wi-Fi, Ethernet, и даже COM-порт через USB компьютера. Всё зависит от целей, задач и вида микроконтроллера.

Почему не использовать готовые решения?

10: именно такая цифра - делитель стоимости подобных "готовых" устройств (в некоторых случаях меньше или больше, но смысл переплачивать, если с равными усилиями получается дешевле и веселее).

Что еще можно сделать исходя из представленных в статье сервисов и возможностей?

А что угодно!

• Управляемую подсветку (меняющую цвет, яркость, режимы работы);
• Сбор информации с самых разных датчиков (температура, влажность, давление);
• Умные выключатели и розетки;
• ИК-пульт (наподобие Яндекс.Пульта);
• Управление компьютером через Алису;
• Голосовое управление детскими игрушками;
• Сигнализацию с постановкой на охрану голосом (и проверкой статуса).

Насколько это надежно? (Китай долго не проработает...)

Ардуино (в том числе китайские версии) прошли в массах не одну проверку температурой, влажностью и временем. Лично на моем опыте собранные устройства функционируют по сей день в течение 3 лет. Что называется, слепил - и забыл.

Кроме того, модульные сборки имеют преимущество перед "коробочными" в том, что любой модуль, датчик, реле и т.п. можно заменить (при этом недорого!) без вреда для всей схемы. А главный плюс - любое устройство можно свободно развивать по функционалу в зависимости от приходящих в голову идей - бесценен!