Home Assistant (HASS) nổi tiếng với khả năng tự động hóa hàng đầu và hỗ trợ mạnh mẽ cho các thiết bị nhà thông minh, tất cả được gói gọn trong một giao diện người dùng (UI) đơn giản nhưng cực kỳ hiệu quả. Thay vì làm bạn choáng ngợp với vô số nút chuyển đổi, cài đặt và menu, HASS cung cấp một cách trực quan để quản lý các thiết bị thông minh của bạn.
Tuy nhiên, đừng để vẻ ngoài thân thiện của Home Assistant đánh lừa bạn rằng bạn không thể thực hiện những dự án thú vị với nó. Từ việc kiểm soát hệ thống phòng thí nghiệm tại gia Proxmox cho đến thiết lập các tự động hóa kích hoạt ngay sau khi bạn đánh răng, có vô số ý tưởng DIY hấp dẫn mà bạn có thể hiện thực hóa bằng cách kết hợp các thiết bị IoT với Home Assistant.
Với một chiếc ESP32 dự phòng, tôi đã thử xây dựng một bảng điều khiển thông minh có khả năng kéo các chỉ số từ những thiết bị khác trong phòng thí nghiệm tại gia của mình và hiển thị chúng lên màn hình. Giờ đây, khi dự án đã hoàn thành, tôi ước gì mình đã làm nó sớm hơn, bởi đây chắc chắn là sự bổ sung tốt nhất cho không gian nhà thông minh của tôi.
Home Assistant chạy trên Raspberry Pi 5, minh họa khả năng tự động hóa nhà thông minh với ESP32
Tại sao nên tự xây dựng bảng điều khiển ESP32?
Giải pháp hiển thị HASS hiệu quả về chi phí và tùy biến cao
Nếu bạn là người dùng Home Assistant lâu năm, chắc hẳn bạn đã quen thuộc với các bảng điều khiển thông minh (smart dashboard) và bảng điều khiển trung tâm. Tuy nhiên, các thiết bị này thường có giá khá cao, với những mẫu tích hợp nhiều tính năng có thể lên tới vài trăm đô la. Mặc dù bạn có thể sắp xếp lại một vài widget, nhưng khả năng tùy chỉnh của chúng không nhiều. Trong một số trường hợp, bạn thậm chí có thể làm mất hiệu lực bảo hành nếu cố gắng chỉnh sửa để chúng hoạt động với phần mềm không độc quyền – như Home Assistant.
Đó là lúc một bảng điều khiển thông minh tự chế phát huy tác dụng. Các bo mạch ESP32 tương đối rẻ, tương tự như các module màn hình hiển thị dành cho vi điều khiển. Thậm chí, bạn có thể thiết lập một bảng điều khiển E-Ink chạy bằng ESP32 với chi phí dưới 50 đô la. Thêm vào đó là bản chất tùy chỉnh hoàn toàn của một bảng điều khiển HASS tự lắp ráp. Khi xem xét thêm mức tiêu thụ năng lượng cực thấp của hệ thống ESP32, bạn sẽ có một bảng điều khiển mạnh mẽ mà không làm tốn kém chi phí điện năng ngay cả khi chạy 24/7.
Ghép nối ESP32 và màn hình với Home Assistant
ESPHome giúp quá trình này trở nên dễ dàng
Trước khi có thể kết nối ESP32 với Home Assistant và bắt đầu với các tập lệnh YAML, tôi phải kết nối module màn hình với vi điều khiển. Để rõ ràng, ban đầu tôi tạo dự án này chỉ như một bằng chứng về khái niệm. Vì vậy, module màn hình trong thiết lập của tôi chỉ là một thiết bị giá 5 đô la tìm thấy trên Amazon, và nó còn xa mới đạt được chất lượng như những màn hình tôi dự định dùng trong tương lai.
Module màn hình hiển thị được kết nối với board mạch ESP32, sẵn sàng tích hợp Home Assistant
Dù sao, việc kết nối màn hình với ESP32 vẫn gây lo lắng như mọi khi, vì chỉ một chân Vcc hoặc GND được cấu hình sai cũng đủ để gửi các thiết bị lên “thiên đường công nghệ”. Do đó, tôi đã sử dụng sơ đồ chân chính thức (vì các kết nối chính xác có thể khác nhau tùy thuộc vào mẫu cụ thể của bạn) trước khi thở phào nhẹ nhõm khi màn hình bật sáng sau khi tôi kết nối ESP32 với máy Proxmox của mình.
Giao diện Home Assistant được ảo hóa bên trong máy chủ Proxmox, giúp dễ dàng sao lưu và quản lý hệ thống
Nhân tiện, tôi đã ảo hóa thiết lập Home Assistant của mình bên trong máy chủ PVE. Điều này không chỉ giúp sao lưu phiên bản HASS dễ dàng hơn mà còn giúp tôi không cần chạy thêm một thiết bị nữa trong phòng thí nghiệm thử nghiệm của mình. Tuy nhiên, tôi phải dựa vào plugin ESPHome Device Builder để kết nối vi điều khiển với Home Assistant. Tôi đã thêm ESP32 như một Thiết bị mới, nhập SSID và Mật khẩu của mạng gia đình, và lưu Khóa mã hóa vào container Vaultwarden của mình, phòng khi cần sau này.
Kết nối USB là một trong những cách dễ nhất để ghép nối vi điều khiển với ESPHome Device Builder, và may mắn thay, việc chuyển nó qua như một thiết bị USB bên trong Proxmox đã thành công. Chắc chắn, tích hợp ESPHome đã có thể phát hiện ESP32 vừa được cấu hình. Vì tôi muốn kéo các chỉ số từ các cảm biến HASS của mình, tôi đã cấp cho nó đặc quyền để thực hiện các hành động Home Assistant trong tab Integrations.
Tạo file YAML cho bảng điều khiển ESP32
Đơn giản hơn bạn nghĩ
Với cặp ESP32 và màn hình đã được kết nối với phiên bản HASS của tôi, đã đến lúc tôi phải đội mũ coder của mình. Bạn thấy đấy, plugin ESPHome Device Builder cho phép tôi viết code và flash nó vào vi điều khiển, về cơ bản hoạt động như Arduino IDE. Nhưng trong trường hợp này, tôi phải làm việc với các file YAML thay vì code Python thông thường, điều này khiến mọi thứ dễ dàng hơn một chút.
Cài đặt thiết bị mới thông qua ESPHome Device Builder để tích hợp ESP32 vào Home Assistant
Điều đầu tiên tôi làm là sao chép code từ trang web ILI9xxx TFT LCD Series trên tài liệu của ESPHome. Vì module màn hình của tôi có chân CS, tôi đã thêm một mục nhập khác có tên cs_pin. Tôi cũng sử dụng sơ đồ chân để gán các giá trị chính xác cho các trường cs_pin, dc_pin và reset_pin. Vì đây chỉ là màn hình 120×160, tôi đã chỉ định các kích thước này để đảm bảo ESP32 sẽ xuất dữ liệu trong giới hạn của màn hình.
Mã YAML cơ bản cho bảng điều khiển thông minh ESP32, cấu hình màn hình hiển thị
Tôi cũng đã thêm một số code cho giao diện spi, bao gồm cặp khóa/giá trị interface: hardware cùng với clk_pin, mosi_pin và các chân GPIO liên quan của chúng. Tiếp theo, tôi sử dụng trường text_sensor để kéo dữ liệu thời tiết từ bảng điều khiển HASS của mình và tạo một hàm lambda cho phép tôi xuất các giá trị này ra màn hình. Với tất cả những điều đó, tôi đã nhấn nút Install để flash code vào ESP32. Ngay sau đó, màn hình bùng sáng, hiển thị một cách tự hào các chỉ số thời tiết mà ESP32 đã lấy từ Home Assistant.
Cấu hình giao diện SPI và cảm biến văn bản trong file YAML để ESP32 hiển thị dữ liệu từ Home Assistant
Tiềm năng mở rộng của bảng điều khiển ESP32
Mặc dù thiết lập hiện tại của tôi không quá hoành tráng, tôi dự định phát triển dự án này trong những tuần tới. Một màn hình E-Ink 5 inch có vẻ là nâng cấp hoàn hảo cho thiết lập này, vì không gian rộng hơn sẽ cho phép tôi kéo phần còn lại của các widget từ giao diện HASS của mình. Hoặc có lẽ tôi nên sử dụng một màn hình cảm ứng để điều khiển các thiết bị thay vì chỉ hiển thị số liệu thống kê của chúng. Và tôi không thể ngừng mơ về việc kiểm soát các thiết bị nhà thông minh và thiết bị phòng thí nghiệm tại gia của mình bằng một màn hình chỉ chạy bằng một vi điều khiển.
Module màn hình kết nối với ESP32, thể hiện tiềm năng mở rộng cho các dự án bảng điều khiển nhà thông minh
Việc tự xây dựng bảng điều khiển thông minh ESP32 cho Home Assistant không chỉ là một dự án DIY thú vị mà còn là một khoản đầu tư xứng đáng cho ngôi nhà thông minh của bạn. Với chi phí thấp, khả năng tùy biến không giới hạn và hiệu quả năng lượng vượt trội, giải pháp này mang đến quyền kiểm soát toàn diện và cái nhìn trực quan về hệ thống tự động hóa của bạn. Hãy thử bắt tay vào thực hiện, bạn sẽ ngạc nhiên về những gì một vi điều khiển nhỏ bé có thể làm được!
Bạn đã từng thử tự chế tạo bảng điều khiển thông minh nào chưa? Hãy chia sẻ kinh nghiệm và ý tưởng của bạn trong phần bình luận bên dưới!