ラズベリーパイを使用したIoTスマートガレージドアオープナー

スマートフォンを使ってすべてをリモートで制御できるIoT（モノのインターネット）の時代に、なぜ鍵を持ち歩くのか。RFID、Bluetooth、Wi-Fi、LoRaなどのデバイスのワイヤレス制御をサポートするテクノロジーはたくさんあります。以前、ドアをワイヤレスで開閉するためのドアアラームとドア制御回路をいくつか構築しました。

ArduinoRFIDドアロック
Arduinoを使用した自動ドアオープナー
ホールセンサーを使用した磁気ドア警報回路
Googleアシスタントが制御するIoTベースのドアセキュリティアラーム

このチュートリアルでは、RaspberryPiを使用してスマートガレージドアオープナーを作成します。ここでは、スマートフォンを使用してガレージのドアを開閉するためのRaspberry PiWebサーバーが作成されます。

必要なコンポーネント

RaspbianがインストールされたRaspberrypiボード
リレーモジュール
接続線

Raspberry Piはすでにオペレーティングシステムでフラッシュされており、インターネットに接続できると想定されています。そうでない場合は、先に進む前に「RaspberryPi入門」チュートリアルに従ってください。ここでは、RasbianJessieがインストールしたRaspberryPi3を使用しています。

ここでは、HDMIケーブルを使用した外部モニターをディスプレイとして使用してRaspberryPiに接続します。モニターがない場合は、SSHクライアント（Putty）またはVNCサーバーを使用して、ラップトップまたはコンピューターを使用してRaspberrypiに接続できます。Raspberry Piのヘッドレスセットアップの詳細については、こちらをご覧ください。

回路図

ガレージドア開放機構をリレーの出力に接続します。ここでは、デモンストレーション用にLEDとリレーを接続しました。

ガレージドアを制御するためのRaspberryPiのフラスコ設定

ここでは、Flaskを使用してWebサーバーを作成しました。これは、WebページからRaspberry Piにコマンドを送信し て、ネットワーク経由でロボットを制御する方法を提供します。Flaskを使用すると、WebページからPythonスクリプトを実行でき、Raspberry PiからWebブラウザーに、またはその逆にデータを送受信できます。FlaskはPython用のマイクロフレームワークです。このツールはUnicodeベースであり、開発サーバーとデバッガーが組み込まれ、ユニットテストのサポートが統合されており、安全なCookieがサポートされており、使いやすいため、愛好家にとって便利です。

次のコマンドを実行して、フラスコをRaspberryPiにインストールします。

sudo apt-get update sudo apt-get install python-pip python-flask

次に、pipコマンドを実行して、Flaskとその依存関係をインストールします。

sudopipインストールフラスコ

Flaskを使用したプログラミングの詳細については、こちらをご覧ください。また、Flaskを使用してWebサーバーを介してロボットを制御し、WebページからRaspberry Piにメッセージを送信し、SmartContainerのRaspberryPiに重み値を送信した以前のプロジェクトも確認してください。

次に、ガレージドアのWebサーバー用のPythonスクリプトを作成します。

スマートガレージドアオープナー用のPythonスクリプトの作成

このスクリプトは、Raspberry Pi GPIOと対話し、Webサーバーをセットアップします。したがって、これはアプリケーションのコアスクリプトです。ドアオープナー用の完全なPythonスクリプトは最後にあります。ここでは、そのいくつかの部分について説明しました。

まず、フォルダを作成します。他のすべての必須フォルダーは、このフォルダーにのみ存在する必要があります。以下のコマンドを実行して、フォルダーを作成し、 このフォルダー内に app.py という名前のPythonファイルを作成します。

mkdir garage_door cd garage_door nano app.py

これにより、スクリプトを作成する必要があるNanoエディターが開きます。

重要なライブラリを含めることから始めます。

フラスコから RPi.GPIOをGPIOとしてインポートしますimportFlask 、render_template、request app = Flask（__ name __、static_url_path = '/ static'）

次に、ピンとして辞書を作成して、ピン番号、名前、およびピンの状態を保存します。必要に応じて、複数のピンを使用できます。

ピン= { 14：{'名前'： 'ガレージドア'、 '状態'：GPIO.LOW} }

次に、ピンを出力として設定し、最初はローにします。

ピンインピンの場合：GPIO.setup（pin、GPIO.OUT）GPIO.output（pin、GPIO.LOW）

ここで、ピンの状態を読み取り、この状態を変数に格納するmain関数を作成します。

@ app.route（ "/"） def main（）：ピン内のピンの場合： pins = GPIO.input（pin） ..

入力ボタンの状態を制御できるように、このデータをhtmlページに渡す必要があります。

render_template（ 'main.html'、** templateData）を返します

ここで、ピン番号とアクションを含むURLからのリクエストを処理する関数を作成します。

@ app.route（ "/ / "、methods =） def action（changePin、action）：

ピンをURLから整数に変換します。

changePin = int（changePin）

URLのアクション部分が「オープン」の場合は、次のようにします。

if action == "open"： GPIO.output（changePin、GPIO.HIGH） if action == "close"： GPIO.output（changePin、GPIO.LOW）

このチュートリアルの最後から完全なスクリプトをコピーし、ctrl + xを使用して保存してから、Enterキーを押すことができます。Pythonスクリプトを使用しました。ここで、Pythonスクリプトと対話するためのHTMLページを作成する必要があります。

Raspberry PiWebサーバーのHTMLページを作成する

同じ garage_door フォルダーに、 templates という名前の別のフォルダーを作成し、このフォルダー内に以下のコマンドを使用して.htmlファイルを作成します。

mkdirテンプレート cdテンプレート nanomain.html

でナノテキストエディタ、HTMLコードを記述します。あなたは編集することができますページの一部を選択し、選択に応じてスタイルを設定します。リンクタグを使用してサードパーティのcssスキームを使用しました。完全なHTMLコードを以下に示します。

Garage Door Web server

ガレージドアWebサーバー
{ピンのピンの％％}

{{pins.name}} {％ifpins.state == true％} は現在開いています

閉じる

{％else％} は現在閉じています

開いた

{％endif％} {％endfor％}
ここで重要な部分は、開閉扉をとに状態を割り当てるために、ボタンを作成することで、オープンとクローズボタンを。ボタンは、PythonスクリプトからGPIO状態を送信およびフェッチします。

上記のHTMLコードをエディターで使用して保存できます。これで、Webサーバーを起動する準備が整いました。

ターミナルを開き、 garage_door フォルダーに移動して、以下のコマンドを実行します

sudo python app.py

ブラウザを開き、ラズベリーパイのIPアドレスを入力して、Enterキーを押します。IPアドレスを見つけるには、ターミナルで以下のコマンドを実行できます。

ホスト名-I

このようなページが表示されます。

リレーモジュールがラズベリーパイに接続されていることを確認してください。プレスオープンリレーをオンにするか、ガレージドアを開くためのボタン。リレーの状態も確認できます。リレーをオンにするとすぐに、ボタンのテキストが [閉じる] に変更され、リレーがオフになります。これで、ボタンをもう一度クリックすると、リレーがオフになり、ボタンのテキストが再び開くに変更されます。

サーバーを停止するには、ctrl + cを押します。

したがって、このリレーを市場ですぐに入手できるドアオープナーメカニズムに接続し、スマートフォンを使用してガレージドアの制御を開始するだけです。

デモビデオを以下に示します。