描述

在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中，我展示了如何使用 ESP32 使用 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云和 Alexa 制作基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭自動(dòng)化，以通過語(yǔ)音命令控制 4 臺(tái)家用電器。

如果互聯(lián)網(wǎng)不可用，那么您可以使用開關(guān)和紅外遙控器手動(dòng)控制家電。在這篇文章中，我展示了制作這個(gè)智能家居系統(tǒng)的所有步驟。

這種基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

• 使用Alexa和Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云儀表板控制設(shè)備。
• 用紅外遙控器控制繼電器。
• 用開關(guān)手動(dòng)控制電器。
• 無(wú)需互聯(lián)網(wǎng)即可手動(dòng)控制家電。
• 在 Amazon Alexa 應(yīng)用程序中監(jiān)控實(shí)時(shí)反饋和室溫。
• 用于該項(xiàng)目的所有資源都是免費(fèi)的。

因此，您只需使用 ESP32 和繼電器模塊，就可以在家中輕松完成這個(gè)家庭自動(dòng)化項(xiàng)目。或者您也可以為此項(xiàng)目使用定制設(shè)計(jì)的 PCB。

所需組件：

1. ESP32開發(fā)套件V1

2. 4通道單刀雙擲5V繼電器模塊

3. 按鈕

4. DHT11傳感器

5. 1838紅外線接收器

4. Alexa Echo Dot（可選）

如果您為此項(xiàng)目使用定制設(shè)計(jì)的 PCB，請(qǐng)參考以下所需的組件列表。

PCB 所需的組件

• ESP32 開發(fā)套件 V1
• 繼電器 5v (SPDT)（4 個(gè)）
• BC547 三極管（4顆）
• PC817 光耦合器（4 個(gè)）
• 510 歐姆 0.25 瓦電阻器（4 個(gè)）(R1 - R4)
• 1k 0.25 瓦電阻器（6 個(gè)）(R5 - R10)
• 10k 0.25 瓦電阻器（1 個(gè)）(R11)
• LED 5 毫米（6 個(gè)）
• 1N4007 二極管（4 個(gè)）(D1 - D4)
• 按鈕（4 個(gè)）
• 終端連接器
• 5V直流電源

所需軟件：

1. Arduino物聯(lián)網(wǎng)云

2. 亞馬遜 Alexa 應(yīng)用程序。

ESP32 家庭自動(dòng)化項(xiàng)目的電路圖

電路非常簡(jiǎn)單，我使用GPIO引腳D23、D22、D21和D19來(lái)控制4個(gè)繼電器。

GPIO 引腳D13、D12、D14和D27與開關(guān)連接以手動(dòng)控制 4 個(gè)繼電器。

我在 Arduino IDE 中使用了INPUT_PULLUP函數(shù)，而不是使用上拉電阻。

紅外遙控接收器（TSOP1838）與D35相連。DHT11 傳感器與RX2相連。

我使用了 5V 移動(dòng)充電器為智能繼電器模塊供電。

在高壓下工作時(shí)，請(qǐng)采取適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施。

使用 ESP32 的 Alexa 控制繼電器

如果 ESP32 連接 Wi-Fi，您可以通過Amazon Alexa App控制家電，還可以監(jiān)控室溫。

您還可以要求 Alexa 從世界任何地方打開和關(guān)閉設(shè)備。

對(duì)于這個(gè)家庭自動(dòng)化項(xiàng)目，您不需要任何 Echo DOT或其他 Alexa 設(shè)備。

ESP32 控制繼電器與 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云儀表板

如果 ESP32 與 WiFi 連接，您還可以通過Arduino IoT Cloud 網(wǎng)絡(luò)儀表板和Arduino IoT Cloud Remote 移動(dòng)應(yīng)用程序監(jiān)控室溫并控制家用電器。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我使用了Arduino IoT Cloud 的免費(fèi)計(jì)劃。在免費(fèi)計(jì)劃中，您最多可以控制 5 個(gè)繼電器或傳感器。

當(dāng)您從 Arduino IoT Cloud Remote 移動(dòng)應(yīng)用程序控制繼電器時(shí)，繼電器的當(dāng)前狀態(tài)也會(huì)在 Amazon Alexa 應(yīng)用程序中更新。

使用 ESP32 的紅外遙控繼電器

您始終可以從任何紅外遙控器控制繼電器。

我將在以下步驟中解釋如何從任何遙控器獲取紅外代碼（十六進(jìn)制代碼）。

如果 ESP32 連接了 Wi-Fi，那么您還可以在Amazon Alexa App和Arduino 云儀表板中監(jiān)控實(shí)時(shí)反饋。

通過按鈕手動(dòng)控制繼電器

如果 WiFi 不可用，您可以通過按鈕控制繼電器。

當(dāng) WiFi 可用時(shí)，ESP32 會(huì)自動(dòng)重新連接 WiFi。

請(qǐng)參考電路圖連接按鈕。

為這個(gè)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì) PCB

為了使電路緊湊并具有專業(yè)的外觀，我在測(cè)試了智能繼電器模塊的所有功能后設(shè)計(jì)了 PCB。

您可以從以下鏈接下載此家庭自動(dòng)化項(xiàng)目的 PCB Gerber 文件：

下載 PCB Gerber 文件

從 JLCPCB 訂購(gòu) PCB

下載 Garber 文件后，您可以輕松訂購(gòu) PCB

1. 訪問https://jlcpcb.com并登錄/注冊(cè)

2. 單擊立即報(bào)價(jià)按鈕。

3. 點(diǎn)擊“添加光繪文件”按鈕。然后瀏覽并選擇您下載的 Gerber 文件。

上傳光繪文件并設(shè)置參數(shù)

4. 設(shè)置所需參數(shù)，如數(shù)量、PCB 遮蔽顏色等。

5. 選擇 PCB 的所有參數(shù)后，單擊“保存到購(gòu)物車”按鈕。

選擇送貨地址和付款方式

6. 鍵入送貨地址。

7. 選擇適合您的運(yùn)輸方式。

8. 提交訂單并進(jìn)行付款。

您還可以從JLCPCB.com跟蹤您的訂單

我的 PCB 需要 2 天時(shí)間才能制造出來(lái)，并使用 DHL 交付選項(xiàng)在一周內(nèi)送達(dá)。

PCB 包裝完好，質(zhì)量非常好，價(jià)格實(shí)惠。

焊接PCB上的所有組件

之后，我按照電路圖焊接了所有組件。

然后將 ESP32、DHT11、1838 IR 接收器連接到 PCB。

創(chuàng)建 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云免費(fèi)帳戶

對(duì)于這個(gè)智能家居項(xiàng)目，我使用了 Arduino Cloud Free 計(jì)劃。

單擊以下鏈接創(chuàng)建一個(gè)Arduino IoT Cloud帳戶。

https://store.arduino.cc/digital/create

• 單擊“創(chuàng)建一個(gè)”。

• 輸入您的生日，然后單擊“下一步”。

• 輸入電子郵件 ID、用戶名、設(shè)置密碼。然后點(diǎn)擊“注冊(cè)”。

• 現(xiàn)在點(diǎn)擊“物聯(lián)網(wǎng)云”。

在 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云中添加 ESP32 設(shè)備

• 單擊右側(cè)的選擇設(shè)備。

• 選擇“ Set up a third Party device ”，然后選擇設(shè)備類型為ESP32 ，設(shè)備型號(hào)為DOIT ESP32 DEVKIT V1。

• 您將獲得代碼中需要的設(shè)備 ID和密鑰。
• 點(diǎn)擊“繼續(xù)”，您會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)備已添加。

在 Arduino IoT Cloud 中添加變量

現(xiàn)在要控制 4 個(gè)繼電器并從 DHT11 傳感器讀取數(shù)據(jù)，您必須添加 5 個(gè)變量。

單擊“添加變量”按鈕。

輸入名稱，然后選擇Alexa 兼容開關(guān)類型。變量權(quán)限將是“讀寫”，變量更新策略將是“更改時(shí)”。

以類似的方式，您必須添加接下來(lái)的 3 個(gè)變量。

對(duì)于室溫，讀數(shù)選擇Alexa compatible Temperature Sensor 。變量更新策略將是“定期”，并提及間隔時(shí)間。

設(shè)置 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云儀表板

現(xiàn)在單擊頂部的儀表板以設(shè)置 Arduino 云儀表板。

然后單擊構(gòu)建儀表板。之后單擊“編輯”圖標(biāo)。

然后點(diǎn)擊ADD并選擇Switch 。

為這個(gè) Switch 命名，然后將一個(gè)變量鏈接到這個(gè) switch 小部件。

然后點(diǎn)擊完成。

以類似的方式，您必須添加總共 4 個(gè)開關(guān)小部件來(lái)控制 4 個(gè)繼電器。

對(duì)于溫度，選擇Gauge widgets 并鏈接 Temperature 變量。您還可以設(shè)置MIN和MAX 限制。

從遠(yuǎn)程獲取 IR 代碼（十六進(jìn)制代碼）

現(xiàn)在，要從遙控器獲取十六進(jìn)制代碼，首先，我們必須將紅外接收器輸出引腳連接到 GPIO D35。

并在 VCC 和 GND 之間提供 5V。IR 接收器必須有金屬外殼，否則，您可能會(huì)遇到問題。然后按照以下步驟獲取十六進(jìn)制代碼。

下載 Sketch 獲取 HEX 代碼

• 在 Arduino IDE 中安裝IRremote庫(kù)。
• 下載附件代碼，上傳到ESP32。
• 打開波特率 9600的串行監(jiān)視器。
• 現(xiàn)在，按下紅外遙控按鈕。
• 相應(yīng)的十六進(jìn)制代碼將填充在串行監(jiān)視器中。

將所有十六進(jìn)制代碼保存在文本文件中。

使用 Arduino IDE 對(duì) ESP32 進(jìn)行編程

為了對(duì) ESP32 進(jìn)行編程，我使用了 Arduino IDE。

下載此項(xiàng)目的代碼。

首先，您必須安裝ArduinoIoTCloud 庫(kù)。在安裝過程中，它可能會(huì)要求安裝其他依賴項(xiàng)。然后點(diǎn)擊全部安裝。

在代碼中，輸入以下詳細(xì)信息。完成所有這些更改后，您可以將代碼上傳到 ESP32。

為 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云配置 Alexa 應(yīng)用程序

從 Google Play 商店或 App Store下載并安裝Amazon Alexa App 。

• 點(diǎn)擊“更多”。
• 然后選擇“技能和游戲”。
• 搜索 Arduino 并點(diǎn)擊“ Arduino ”。
• 點(diǎn)擊“啟用使用”。

將 Arduino 云設(shè)備與 Alexa 連接

使用 Arduino Cloud 憑據(jù)登錄。

• 點(diǎn)擊關(guān)閉。
• 點(diǎn)擊“發(fā)現(xiàn)設(shè)備”。添加設(shè)備需要一分鐘時(shí)間。在此期間，NodeMCU 應(yīng)與 WiFi 連接。
• 點(diǎn)擊“設(shè)備”，然后點(diǎn)擊“開關(guān)”以查看所有設(shè)備。

因此，所有來(lái)自 Arduino IoT Cloud 的設(shè)備都將添加到 Amazon Alexa App。

Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云遠(yuǎn)程應(yīng)用程序設(shè)置

您還可以通過 Arduino IoT Cloud Remote App 控制設(shè)備。

• 從 Google Play 商店或 App Store下載并安裝Arduino IoT Cloud Remote App。
• 點(diǎn)擊登錄
• 然后登錄Arduino IoT Cloud賬號(hào)
• 點(diǎn)擊您創(chuàng)建的THING以打開儀表板。

現(xiàn)在，您還可以通過這個(gè) Arduino IoT Cloud Remote App 控制繼電器。

連接家電

按照電路圖用繼電器模塊連接4臺(tái)家電。

在高壓下工作時(shí)，請(qǐng)采取適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施。

將 5 伏直流電源連接到 PCB。（我用過我的舊手機(jī)充電器 5V 2Amp）打開 110V/230V 電源和 5V 直流電源。

最后！！Arduino 云智能家居系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒

現(xiàn)在您可以智能地控制您的家電。

我希望您喜歡這個(gè) Arduino IoT 和 Alexa 控制家庭自動(dòng)化項(xiàng)目。我已經(jīng)分享了這個(gè)項(xiàng)目的所有必需信息。

如果您能分享寶貴的反饋意見，我將不勝感激。另外，如果您有任何疑問，請(qǐng)寫在評(píng)論部分。

謝謝你，快樂學(xué)習(xí)。