Home Assistant (HASS) nổi tiếng với giao diện người dùng trực quan, đơn giản dù cung cấp khả năng tự động hóa hàng đầu và hỗ trợ vô số thiết bị nhà thông minh. Thay vì làm bạn choáng ngợp với vô vàn nút bật tắt, cài đặt và menu, HASS mang đến cách thức quản lý các thiết bị thông minh một cách dễ dàng.
Tuy nhiên, đừng để giao diện thân thiện của Home Assistant đánh lừa bạn rằng nó không thể thực hiện những dự án công nghệ phức tạp. Từ việc kiểm soát hệ thống Proxmox home lab đến thiết lập các quy tắc tự động hóa khi bạn hoàn thành việc đánh răng, có vô số ý tưởng DIY thú vị mà bạn có thể hiện thực hóa bằng cách kết hợp các thiết bị IoT với Home Assistant.
Với một chiếc ESP32 còn trống, tôi đã thử xây dựng một bảng điều khiển thông minh để hiển thị các chỉ số từ những thiết bị khác trong home lab của mình ra màn hình. Giờ đây, khi dự án đã hoàn thành, tôi ước mình đã làm điều này sớm hơn, bởi đây chắc chắn là bổ sung tuyệt vời nhất cho không gian nhà thông minh của tôi.
Giao diện Home Assistant đang chạy trên Raspberry Pi, minh họa khả năng tự động hóa nhà thông minh.
Vì sao bạn nên tự xây dựng một bảng điều khiển ESP32 cho Home Assistant?
Màn hình hiển thị tùy biến, giá cả phải chăng cho các chỉ số quan trọng của HASS
Nếu bạn là một người dùng Home Assistant lâu năm, chắc hẳn bạn đã quen thuộc với các bảng điều khiển thông minh và bảng điều khiển trung tâm. Tuy nhiên, những thiết bị này thường có giá khá cao, với các 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, chúng lại không có nhiều khả năng tùy biến. Trong một số trường hợp, bạn thậm chí có thể làm mất hiệu lực bảo hành nếu cố gắng tùy chỉnh chúng để hoạt động với phần mềm không độc quyền – như Home Assistant.
Đây chính là lúc một bảng điều khiển thông minh tự xây dựng phát huy tác dụng. Các bo mạch ESP32 có giá thành khá rẻ, và các mô-đun màn hình hiển thị dành cho vi điều khiển cũng vậy. Thật vậy, bạn có thể thiết lập một bảng điều khiển E-Ink mạnh mẽ chạy bằng ESP32 chỉ với chưa đầy 50 đô la. Thêm vào đó là tính chất tùy biến cao của một bảng điều khiển HASS tự lắp ráp. Khi xét thêm khả năng tiêu thụ năng lượng cực thấp của các hệ thống ESP32, bạn sẽ có một bảng điều khiển mạnh mẽ mà không làm tổn hại đến ví tiền của mình, ngay cả khi bạn chạy nó 24/7.
Kết nối ESP32 và màn hình hiển thị với Home Assistant (HASS)
ESPHome giúp quá trình này trở nên dễ dàng
Trước khi có thể kết nối ESP32 với Home Assistant và tùy chỉnh bằng các đoạn mã YAML, tôi cần kết nối mô-đun màn hình với vi điều khiển. Để làm rõ, ban đầu tôi tạo dự án này chỉ như một bản thử nghiệm. Vì vậy, mô-đun màn hình trong thiết lập của tôi chỉ là một thiết bị giá 5 đô la mà tôi tìm thấy trên Amazon, và nó còn lâu mới sánh bằng những màn hình cao cấp mà tôi dự định làm việc trong tương lai.
Một mô-đun màn hình hiển thị nhỏ được kết nối với mạch vi điều khiển ESP32 thông qua các chân pin, sẵn sàng cho dự án bảng điều khiển thông minh.
Tuy nhiên, việc kết nối màn hình với ESP32 vẫn luôn là một công đoạn đầy thử thách, bởi một chân Vcc hoặc GND được cấu hình sai cũng đủ để đưa thiết bị về “thế giới bên kia”. Vì vậy, tôi đã sử dụng sơ đồ chân chính thức (vì các kết nối chính xác có thể khác nhau tùy thuộc vào từng mẫu cụ thể) trước khi thở phào nhẹ nhõm khi màn hình bật sáng sau khi tôi kết nối ESP32 với máy Proxmox của mình.
Giao diện điều khiển Home Assistant đang chạy trong môi trường ảo hóa Proxmox, tối ưu cho việc sao lưu và quản lý hệ thống nhà thông minh.
Nhân tiện, tôi đã ảo hóa thiết lập Home Assistant của mình bên trong máy chủ PVE. Điều này không chỉ giúp việc sao lưu phiên bản HASS dễ dàng hơn rất nhiều mà còn giúp tôi không cần chạy thêm một thiết bị nào 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 làm một Thiết bị mới, nhập SSID và Mật khẩu cho mạng gia đình của mình, và lưu Khóa mã hóa vào vùng chứa Vaultwarden của tôi, phòng trường hợp cần đến 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 thành 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 lấy các chỉ số từ các cảm biến HASS của mình, tôi đã cấp cho nó đặc quyền thực hiện các hành động của Home Assistant trong tab Integrations.
Tạo file cấu hình YAML cho bảng điều khiển ESP32
Quy trình đơn giản hơn bạn nghĩ
Với ESP32 và màn hình đã được kết nối với phiên bản HASS của tôi, đã đến lúc “đội mũ coder”. 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 một 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.
Giao diện ESPHome Device Builder hiển thị các tùy chọn cài đặt thiết bị mới cho ESP32, một bước quan trọng để tích hợp với Home Assistant.
Điều đầu tiên tôi làm là sao chép code từ trang web ILI9xxx TFT LCD Series trên tài liệu của ESPHome. Vì mô-đun màn hình của tôi có chân CS, tôi đã thêm một mục khác gọi là 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 cấu hình màn hình hiển thị ILI9xxx cho ESP32 trong ESPHome Device Builder, định nghĩa các chân pin và kích thước màn hình.
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 đã sử dụng trường text_sensor để lấy 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 thay đổi đó, tôi nhấn nút Install để flash code vào ESP32. Ngay sau đó, màn hình sáng lên, hiển thị thành công các chỉ số thời tiết mà ESP32 đã lấy từ Home Assistant.
Tiếp tục chỉnh sửa file YAML, bổ sung cấu hình giao diện SPI và hàm lambda để lấy dữ liệu thời tiết từ Home Assistant và hiển thị trên ESP32.
Tiềm năng phát triển không giới hạn với bảng điều khiển ESP32
Mặc dù thiết lập hiện tại của tôi chưa thực sự hoành tráng, tôi dự định phát triển dự án này trong những tuần tới. Một màn hình E-Ink 5 inch nghe có vẻ là một nâng cấp hoàn hảo cho thiết lập này, vì không gian rộng hơn sẽ cho phép tôi kéo thêm các widget khác từ giao diện HASS của mình. Hoặc có lẽ tôi nên dùng màn hình cảm ứng, và sử dụng nó để điều khiển các thiết bị thay vì chỉ hiển thị số liệu thống kê. Tôi không ngừng mơ ước về việc kiểm soát các thiết bị nhà thông minh và thiết bị home lab của mình bằng một màn hình được cấp nguồn chỉ bởi một vi điều khiển nhỏ bé.
Bảng điều khiển thông minh ESP32 đã hoàn thiện, kết nối với màn hình hiển thị các chỉ số nhà thông minh lấy từ Home Assistant.
Kết luận
Việc tự tay xây dựng một bảng điều khiển thông minh với ESP32 và Home Assistant không chỉ là một dự án DIY thú vị mà còn mang lại giá trị vượt trội. Bạn không chỉ tiết kiệm được đáng kể chi phí so với các giải pháp thương mại, mà còn có toàn quyền tùy biến thiết bị theo ý muốn và nhu cầu sử dụng cụ thể của mình. Từ việc hiển thị các chỉ số quan trọng cho đến tiềm năng điều khiển toàn bộ hệ thống nhà thông minh và home lab, một chiếc ESP32 nhỏ bé có thể mở ra vô vàn khả năng. Nếu bạn là một tín đồ của Home Assistant và yêu thích công nghệ DIY, đừng ngần ngại thử sức với dự án này.
Bạn đã từng tự xây dựng bảng điều khiển thông minh nào chưa? Hãy chia sẻ kinh nghiệm và ý tưởng của bạn trong phần bình luận bên dưới!
