Betaalbare Zigbee Deurbel voor $20 – Slimme Thuis Audio Alert

Onderdelen en Benodigdheden

Apps en Online Services

• Arduino IDE

Over dit Project

Mijn Setup

Ik heb een uitgebreid Zigbee/Z-Wave mesh-netwerk voor mijn internetverbonden huisautomatiseringssysteem (via SmartThings) dat alles regelt: van verlichting en stroomverbruikmonitoring tot weerswaarschuwingen en herinneringen om de honden te voeren.

De gehele gebruikersinterface draait via een smartphone-app, en alerts kunnen via de app of SMS worden verstuurd. Een toepassing die ontbreekt is een vriendelijke gong om bewoners te waarschuwen voor staatveranderingen in huis (deuren/ramen/kluizen/poorten die open gaan, onweer of te hoge temperatuur in de kinderkamer).

Het Probleem

Er zijn opties voor luidere sirènes bij bewegings- of deursensoren, maar een simpele deurbelgong kon ik niet vinden. Dit is een standaardfunctie van vrijwel elk beveiligingssysteem, dus het was verrassend dat dit niet bestond. Ik keek naar het hacken van een afstandsdeurbel, maar het lastige/duurde deel was het koppelen aan mijn Z-Wave/Zigbee mesh. SmartThings heeft een API voor SONOS-speakers (duur), en ik heb mensen gezien die meerdere integraties koppelden van SmartThings naar IFTTT naar Twitter naar een WiFi-verbonden Arduino (te ingewikkeld en traag).

Al deze oplossingen zouden meer dan $40 kosten, terwijl ik dezelfde functionaliteit met betere prestaties onder de $20 wilde realiseren.

De Cree Connected LED Lamp

Home Depot verkoopt de Cree Connected Lamp voor $15 en dit is verreweg mijn favoriete slimme lamp. Niets anders onder de $50 komt in de buurt qua lichtopbrengst, kleurtemperatuur, dimbereik, levensduur of draadloze bereik.

Ik heb al al mijn oude slimme lampen vervangen door deze en had er een paar over. Nu wil ik ontdekken wat er nog meer mee kan. Anderen hebben de lampen gedemonteerd en ontdekt dat alle Zigbee-componenten op een enkele breakout-board zitten met 3,3V voeding... mijn Arduino-instincten worden getriggerd.

Het blijkt dat het Zigbee-board een Atmel SAMR21 bevat: een 32-bit ARM Cortex-chip met 256KB flash-geheugen. Atmel verkoopt een ontwikkelbord voor de SAMR21 voor $42, dus deze voor $15 is een echte vondst.

Proof of Concept met SmartThings

Hier is een snelle PoC die een staatveranderingmonitor op een Arduino gebruikt om een toon "gong" op een piezo-buzzer te activeren. De dim- en aan/uit-uitgangspennen van de lamp functioneren nog steeds, en met de SmartThings-app-engine kan ik elke gewenste logica bouwen.

Zelfs zonder Arduino kun je de digitale pin direct aan een relais koppelen om bijna alles aan/uit te schakelen: LED-strips, garagedeuren, motoren/pompen, etc.

Omdat één van de pinnen PWM uitgeeft, kan ik die koppelen aan een analoge I/O-pin op de Arduino die waarden van 1-100% leest. In SmartThings zijn deze verdeeld in 10%-intervallen, dus samen met aan/uit heb ik 11 verschillende uitgangen die ik via het Zigbee-board kan sturen. Hierdoor kan het verschillende alerts activeren, afhankelijk van welke deur/raam open gaat.

Dit kan verder gaan dan alleen een alert of gong. Een ander project waar ik aan werk is een Arduino-gecontroleerde IR-blaster voor mijn raam-airconditioners, en nu ik direct kan integreren met SmartThings via de bovenstaande methode, zal het rekening houden met mijn aanwezigheids-/bezettingssensoren en huisstaat.

Ook is dit allemaal 3,3V, wat het perfect maakt voor een ATtiny85 en 3,7V Li-Ion-batterijen voor een superkleine, draagbare oplossing. Ik heb ook de voeding van de lamp bewaard (die 120V AC omzet naar 3,3V DC) – die komt zeker van pas voor toekomstige projecten.

Ik ben benieuwd wat de community er nog meer mee bedenkt. Reageer met je ideeën of bouw je eigen versie en deel het project!

Code

DoorChime Sketch (C/C++)

#include <Tone.h>
#include "pitches.h"

/* Quick sketch as PoC for viability of using Cree Connected LED's zigbee board to drive other devices (a speaker in this case).
   Modified by Buddy Crotty - March 2015 version 0.1.2
   Completely copied from Tom Igoe's example sketches:
   State change detection (edge detection)
   toneMelody
   This example code is in the public domain.
   https://arduino.cc/en/Tutorial/ButtonStateChange
   https://arduino.cc/en/Tutorial/Tone

   Zigbee board from Cree Connected LED
   pin 1 ground
   pin 2 3.3Vin
   pin 3 PWM Out
   pin 4 Digital Out

   circuit:
   * 8-ohm speaker on digital pin 8
   * Pin 2 connected to zigbee board pin 4
*/

const int buttonPin = 2;
const int speakerPin = 8;

int buttonPushCounter = 0;
int buttonState = 0;
int lastButtonState = 0;

int melody[] = { NOTE_GS2, NOTE_GS2, NOTE_B2, NOTE_GS2, NOTE_FS2, NOTE_E2, NOTE_DS2 };
int noteDurations[] = { 4, 8, 8, 8, 8, 3.5, 3 };

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(speakerPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  buttonState = digitalRead(buttonPin);
  if (buttonState != lastButtonState) {
    if (buttonState == HIGH) {
      buttonPushCounter++;
      for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
        int noteDuration = 10000 / noteDurations[thisNote];
        tone(speakerPin, melody[thisNote], noteDuration);
        int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
        delay(pauseBetweenNotes);
        noTone(speakerPin);
      }
    } else {
      Serial.println("off");
    }
    delay(50);
  }
  lastButtonState = buttonState;

  if (buttonPushCounter % 2 == 0) {
    digitalWrite(speakerPin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(speakerPin, LOW);
  }
}

pitches.h (C/C++)

/*************************************************
 * Public Constants
 *************************************************/
#define NOTE_B0  31
#define NOTE_C1  33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1  37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1  41
#define NOTE_F1  44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1  49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1  55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1  62
#define NOTE_C2  65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2  73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2  82
#define NOTE_F2  87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2  98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2  110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2  123
#define NOTE_C3  131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3  147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3  165
#define NOTE_F3  175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3  196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3  220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3  247
#define NOTE_C4  262
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4  294
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4  330
#define NOTE_F4  349
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4  392
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4  440
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4  494
#define NOTE_C5  523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5  587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5  659
#define NOTE_F5  698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5  784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5  880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5  988
#define NOTE_C6  1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6  1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6  1319
#define NOTE_F6  1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6  1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6  1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6  1976
#define NOTE_C7  2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7  2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7  2637
#define NOTE_F7  2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7  3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7  3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7  3951
#define NOTE_C8  4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8  4699
#define NOTE_DS8 4978

Schema's

Fritzing Circuit Diagram van DoorChime met sketch-code: DoorChime.fzz