Dans ce tutoriel, nous allons créer un boitier qui est relié à un ou plusieurs ordinateurs de la maison grâce à un ESP8266 connecté à constellation. Des LEDs permettent à l’utilisateur de suivre le résultat des commandes en temps réel. Le boitier permet de commander à distance le lecteur de vidéo VLC media player à travers différentes fonctionnalités. Il gère :

• Le volume
• La marche avant / marche arrière au cours d’un visionnage
• La mise en lecture / pause d’une vidéo
• La fermeture de VLC

Prérequis

• Un ESP8266, nous utilisons un D1-mini
• 6 boutons poussoirs tactiles blancs
• 2 LEDs RGB
• Une plaque de plexiglas noire
• Une imprimante laser
• Un serveur constellation
• Le package « Windows Control » déployé sur une ou plusieurs sentinelles

Etape 1 : Réaliser le montage des boutons et LEDs

Dans un premier temps, nous allons réaliser le montage électronique des composants. Tout d’abord il est nécessaire de brancher l’ESP8266 à la breadboard et de l’alimenter en le connectant en mini-USB à une source d’alimentation. Il faut ensuite brancher la masse de l’ESP à la colonne de masse de la breadboard.

Pour les besoins de l’explication du montage, tous les autres composants seront connectés à la breadboard, cependant il est tout à fait possible de les connecter une fois insérés dans le boitier (voir Etape 2). Le schéma global est présenté ci-après.

Ici nous avons choisi 2 LEDs RGB afin d’améliorer l’effet visuel pour obtenir une LED de couleur jaune. La première LED verte pourra être connectée directement au pin D8 de l’ESP. Quant à la seconde LED RGB, il suffit de connecter les pattes correspondant aux LEDs rouge et verte à la même ligne, puis de lier cette ligne au pin D7 de l’ESP.

Les boutons poussoirs sont à connecter avec les broches 1 et 3 d’un côté et les broches 2 et 4 de l’autre. Le branchement est classique, à savoir les pin D1 à D6 connectés directement sur la patte 1 de chaque bouton, puis retour à la masse sur la patte 3 des boutons. Lorsque l’on appuie sur le bouton, le pin correspondant passera donc en état bas (LOW) et est en état haut (HIGH) tant que l’on n’appuie pas.

Une fois le câblage terminé, nous allons passer à la réalisation du boitier qui contiendra à l’intérieur l’ESP et la breadboard.

Etape 2 : Réaliser le boitier

Dans un second temps, il nous faut un boitier que nous pourrons ouvrir pour mettre notre ESP. Le design de la face de devant doit aussi correspondre au nombre de boutons et LED que l’on souhaite mettre en place.

Afin de résoudre cette problématique, nous avons décidé d’imprimer le boitier grâce à une imprimante laser. Nous avons utilisé une plaque de plexiglas noir d’une épaisseur de 3mm.

Tout d’abord, nous avons créé le fond de la boite sans le couvercle. Nous avons utilisé le site : http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/doku.php?id=projets:generateur_de_boites qui permet de générer automatique le fichier .svg qui sera reconnu et utilisé pour l’impression laser. Il suffit d’entrer les dimensions voulues.

Ensuite nous avons utilisé SolidWorks afin de créer notre face avant personnalisée. Nous avons choisi percer 2 trous pour les LEDs et 6 pour les boutons carrés. Après la réalisation de la pièce, plusieurs étapes sont alors nécessaires pour exporter le fichier SolidWorks en fichier .svg.

• Sélectionner la vue correspondant à la pièce à réaliser
• Enregistrer le fichier SolidWorks au format .DXF.
• Sélectionner la vue à exporter. Ici, on sélectionne la vue en cours.

• Installer Inkscape, ce logiciel permettra de créer le fichier pour l’imprimante laser.
• Importer le fichier dans Inkscape. Il faut désactiver mise à l’échelle automatique.
• Sauvegarder le fichier qui sera utilisé pour l’impression laser.

Enfin, nous avons assemblé toutes les pièces du boitier :

Etape 3 : Programmation

Dans un premier temps, il faut vous assurer que votre ESP8266 soit connecté à votre constellation, si vous ne savez pas comment vous y prendre, je vous invite donc à suivre le tutoriel réalisé par Sébastien Warin : https://developer.myconstellation.io/getting-started/connecter-un-arduino-ou-un-esp8266-constellation/ .

Pour commencer, il faut déclarer le matériel dans la méthode setup de notre ESP8266, conformément à l’étape 1, nous avons choisi les pin 1 à 6 en mode PULLUP pour les boutons et les pins 7 & 8 pour les LEDs :

pinMode(D1,INPUT_PULLUP);
  pinMode(D2,INPUT_PULLUP);
  pinMode(D3,INPUT_PULLUP);
  pinMode(D4,INPUT_PULLUP);
  pinMode(D5,INPUT_PULLUP);
  pinMode(D6,INPUT_PULLUP);
  pinMode(D7,OUTPUT);
  pinMode(D8,OUTPUT);
  digitalWrite(D7,LOW);
  digitalWrite(D8,LOW);

Nous avons associé à chaque bouton un messageCallback avec les paramètres permettant d’effectuer l’action voulu. Pour faire cela, nous avons réalisé une fonction « checkButtonState » qui permet de gérer les évènements d’appuie sur les boutons et d’appeler le messageCallback correspondant au bouton. Juste avant l’appel du messageCallback, la led cablée au pin D7 est allumée pour une période de 2 secondes afin de montrer à l’utilisateur que l’ESP8266 a bien réalisé l’action. Cela permettra en cas de disfonctionnement, que l’utilisateur puisse savoir si c’est le hardware ou la transmission Wifi/Constellation qui est défectueux.

Le tableau ci-dessous récapitule les actions, messageCallback et pins qui sont associés ensemble :

Ci-dessous le code de la fonction checkButtonState :

void checkButtonState(){
  
  static int lastButtonStateD1 = HIGH;
  static int lastButtonStateD2 = HIGH;
  static int lastButtonStateD3 = HIGH;
  static int lastButtonStateD4 = HIGH;
  static int lastButtonStateD5 = HIGH;
  static int lastButtonStateD6 = HIGH;
  static long led1TimeLitUP = 0;
  // If the led is lit up for 2 secondes, we shut off the led
  if(millis() - led1TimeLitUP >2000){
      digitalWrite(D7, LOW);
    }
  // We retrieve the pin value
  int reading = digitalRead(D1);
// If pin value has changed
  if (reading != lastButtonStateD1){
   // And if pin value is high which mean button is pushed, then we make the associated action
    if (reading == HIGH){
      // We lit up the led in order to show to the user that the messageCallback is sending
       digitalWrite(D7,HIGH);
       // "led1TimeLitUp" take the value of the moment when it has been litted up
       led1TimeLitUP = millis();
       // we use the messageCallback to do the wanted action
       constellation.sendMessage(Package, "WindowsControl", "VolumeUp","{}");
     
      }
      lastButtonStateD1 = reading ;
     
      return;
  }
  reading = digitalRead(D2);
  if (reading != lastButtonStateD2){
     if (reading == HIGH){
        digitalWrite(D7,HIGH); 
        led1TimeLitUP = millis();
        constellation.sendMessage(Package, "WindowsControl", "VolumeDown", "{}"); 
        
      }
      lastButtonStateD2 = reading;
      return;
    }
  reading = digitalRead(D3);
  if (reading != lastButtonStateD3){
     if (reading == HIGH){
        digitalWrite(D7,HIGH); 
        led1TimeLitUP = millis();
        constellation.sendMessage(Package, "WindowsControl", "SendKey", "SpaceBar");
       
      }
      lastButtonStateD3 = reading;
      return;
    }
    
  reading = digitalRead(D4);
  if (reading != lastButtonStateD4){
     if (reading == HIGH){
        digitalWrite(D7,HIGH); 
        led1TimeLitUP = millis();
        constellation.sendMessage(Package, "WindowsControl", "SendCombinationOfKey", "['ALT', 'Left']");
        
      }
      lastButtonStateD4 = reading;
      return;
    }
   reading = digitalRead(D5);
    if (reading != lastButtonStateD5){
     if (reading == HIGH){
        digitalWrite(D7,HIGH); 
        led1TimeLitUP = millis();
        constellation.sendMessage(Package, "WindowsControl", "SendCombinationOfKey", "['ALT', 'Right']");
      
      }
      lastButtonStateD5 = reading;
      return;
    }
    reading = digitalRead(D6);
    if (reading != lastButtonStateD6){
     if (reading == HIGH){
        digitalWrite(D7,HIGH); 
        led1TimeLitUP = millis();
        constellation.sendMessage(Package, "WindowsControl", "SendCombinationOfKey", "['CTRL', 'Q']");
        
      }
      lastButtonStateD6 = reading;
      return;
    }  
  }

Et voilà notre boitier de contrôle est opérationnel. Il ne reste plus qu’à l’alimenter et vous avons à notre disposition des boutons physiques pour piloter notre Windows facilement.

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Vous attendez quelqu’un chez vous mais vous êtes occupé à faire autre chose. Cette serrure connectée vous permettra de contrôler l’ouverture de la porte d’entrée depuis n’importe quelle pièce de votre domicile, et cela en un clic grâce à votre smartphone. Nous allons voir pas à pas comment la mettre en place simplement.

Prérequis

Pour réaliser ce projet, il vous faut :

• Une gâche électrique 12V / 500 A
• Un ESP8266
• Un régulateur de tension LM1117
• Un transistor NPN TIP 110
• Une résistance 5,6 KΩ
• Deux condensateurs 0,1 µF et 0,33 µF
• Du fil électrique
• Une batterie 12V
• Un serveur Constellation (Un ordinateur pourra faire l’affaire)

Etape 1 : réaliser une serrure connectée

Dans un premier temps, il nous a fallu trouver une serrure adaptée au développement du projet sur laquelle nous pouvions brancher nos fils électriques. Nous avons donc opté pour la serrure suivante que vous pourrez vous procurer via ce lien .

Pour de plus amples informations techniques sur la gâchette, vous pouvez également regarder ici.

Il faut ensuite créer le câblage nécessaire au fonctionnement de la serrure. Notre principal problème a été de convertir l’alimentation indispensable de 12V pour la serrure en une alimentation de 3,3V nécessaire à l’utilisation de notre ESP. A l’aide du régulateur de tension, nous avons réalisé le montage suivant en entrée de l’ESP.

Afin de laisser passer le courant et de faire fonctionner la gâchette, le transistor TIP110 en série avec une résistance 5,6kΩ se placent en sortie GPIO de l’ESP. Une LED peut être également placée à cette même sortie afin de visualiser l’état de la serrure.

Enfin, voici le montage final reprenant tous les composants :

Etape 2 : Programmation

Vous avez fait la moitié du travail, voyons ensemble comment coder notre ESP8266.

La fonction de base de la gâche électrique est assez simple : couper le courant à travers la serrure pour la fermer ou le laisser passer le courant afin d’ouvrir la serrure. En premier lieu, nous avons développé le code Arduino servant à faire faire passer du courant ou non dans la gâche. Pour cela nous devons dans un premier temps connecter notre ESP8266 à Constellation. Pour découvrir comment connecter votre ESP à Constellation, suivez ce guide.

En ce qui concerne le code Arduino permettant de contrôler la serrure, vous en trouverez ci-dessous l’intégralité.

#include <Constellation.h>

// ESP8266 Wifi
#include <ESP8266WiFi.h>
char ssid[] = "MY-WIFI";
char password[] = "xxxxxxxx";

define LOCK_PIN D3

// Constellation client
Constellation<WiFiClient> constellation("172.20.10.2", 8088, "d1mini", "demoisen", "xxxxxxxx");

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);  delay(10);

  //SET I/O 
  pinMode(LOCK_PIN, OUTPUT);
  // INITIAL mode
  digitalWrite(LOCK_PIN , LOW);

  // Set Wifi mode
  if (WiFi.getMode() != WIFI_STA) {
    WiFi.mode(WIFI_STA);
    delay(10);
  }
  
  // Connecting to Wifi  
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);  
  WiFi.begin(ssid, password);  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("WiFi connected. IP: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  constellation.pushStateObject("State", false);
  
  constellation.registerMessageCallback("OpenDoor", MessageCallbackDescriptor().setDescription("Ouvres la porte"),
      [](JsonObject& message) {
            digitalWrite(LOCK_PIN, HIGH);
            constellation.pushStateObject("State", true);
            delay(4000);
            digitalWrite(LOCK_PIN, LOW);   
            constellation.pushStateObject("State", false);    
      });
  
  // Declare the package descriptor
  constellation.declarePackageDescriptor();

  // WriteLog info
  constellation.writeInfo("Virtual Package on '%s' is started !", constellation.getSentinelName());  
}

void loop(void) {
  constellation.loop();
}

L’étape suivante a été d’utiliser la librairie Constellation pour ajouter un « MessageCallback » afin de contrôler le GPIO de la gâchette, couplé à un « StateObject » permettant de maintenir l’état de la serrure dans Constellation :

Constellation va aller garder en permanence l’état de la serrure grâce au StateObject « State ».

Dorénavant, n’importe qui connecté au serveur peut se servir du MessageCallback « OpenDoor» exposé par l’ESP que nous avons utilisé pour faire permuter l’ouverture et la fermeture automatique de la serrure. Un délai de 4 secondes est programmé avant que la serrure ne se referme après ouverture de la gâche. Nous avons ajouté cette fonctionnalité afin d’ajouter une partie sécurité à notre dispositif.

On obtient alors simplement le pilotage de notre gâchette avec Constellation, dont l’état pourra être contrôlé grâce à une page Web qu’on vous présente dans la partie suivante.

Etape 3 : Piloter sa serrure à l’aide d’une page web

Pour cette dernière étape qui consiste à piloter notre serrure connectée grâce à une page Web. Il s’agit principalement de l’interface via laquelle vous pourrez facilement décider de l’ouverture ou la fermeture de la serrure.

Voici le code HTML que nous avons mis en place :

<!DOCTYPE html>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" ng-app="MyDemoApp">
<head>
    <link rel="stylesheet" href="bruh.css" />
    <title>Serrure connectée</title>
    <link rel="stylesheet" href="style.css" />
    <script type="text/javascript" src="https://code.jquery.com/jquery-2.2.4.min.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="https://ajax.aspnetcdn.com/ajax/signalr/jquery.signalr-2.2.2.min.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="https://cdn.myconstellation.io/js/Constellation-1.8.2.min.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/angularjs/1.5.7/angular.min.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="https://cdn.myconstellation.io/js/ngConstellation-1.8.2.min.js"></script>
    
    <script>
        var myDemoApp = angular.module('MyDemoApp', ['ngConstellation']);
        myDemoApp.controller('MyController', ['$scope',  'constellationConsumer', function ($scope, constellation) {
  
          constellation.initializeClient("http://172.20.10.2:8088", "xxxxxxxxxx", "WebPage");
          constellation.onConnectionStateChanged(function (change) {
            if (change.newState === $.signalR.connectionState.connected) {
                console.log("Je suis connecté !");
                constellation.requestSubscribeStateObjects("*", "DoorLock", "*", "*");
                }
            });

          constellation.onUpdateStateObject(function (stateObject) {
              console.log(stateObject);
              $scope[stateObject.Name] = stateObject.Value;
              $scope.$apply();
          });
          
          $scope.openDoor = function(){
                constellation.sendMessage({Scope: 'Package', Args: ['DoorLock']}, 'OpenDoor');
            };

            
          constellation.connect();

                }]);
    </script>
 
</head>

<body ng-controller="MyController">
        
    <button ng-click="openDoor()"> OPEN </button>

</body>
</html>

Avec quelques lignes de CSS, le rendu final de notre page est le suivant et on ne peut plus simple d’utilisation pour le pilotage :

Pour la suite il suffit d’héberger cette page HTML sur un serveur Web quelconque et vous pourrez ouvrir votre porte depuis un PC, un smartphone, une table ou autre.

Et comme l’ouverture de la porte est exposer comme un MessageCallback, vous pourrez l’ouvrir depusi un code C#, Python, Arduino ou même un simple appel HTTP à l’API Constellation. N’hésitez pas à utiliser le “Code Generator” de la console Constellation.

Au final avec une gâche électrique, un ESP8266, une Constellation et quelques lignes d’Arduino, on est capable d’ouvrir une porte depuis tous type d’application.

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