สวิตช์รีเลย์ IOT ที่ควบคุมด้วยเสียงโดยใช้ Arduino (รองรับหน้าแรกของ Google และ Alexa): 11 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

โปรเจ็กต์นี้อธิบายวิธีสร้างสวิตช์รีเลย์ IOT ที่ควบคุมด้วยเสียงและควบคุมด้วย Arduino นี่คือรีเลย์ที่คุณสามารถเปิดและปิดจากระยะไกลได้โดยใช้แอพสำหรับ iOS และ Android รวมถึงผูกเข้ากับ IFTTT และควบคุมด้วยเสียงของคุณโดยใช้ Google Home และ/หรือ Alexa เช่นกัน เราจะครอบคลุมทุกขั้นตอนที่จำเป็นในการสร้างอุปกรณ์ เชื่อมต่อแอพ และเชื่อมต่อในบริการ IOT ต่างๆ ด้วยเช่นกัน

เสบียง

• Wemos D1 Mini Lite ESP8285 (ไม่กี่ดอลลาร์ใน Amazon)
• โมดูลรีเลย์ 5V สำหรับ Arduino/Raspberry Pi
• 2N2222 ทรานซิสเตอร์ NPN
• ตัวต้านทาน 47K โอห์ม
• ตัวต้านทาน 1K โอห์ม

ขั้นตอนที่ 1: สร้างวงจร

ขั้นตอนแรกคือการต่อวงจร ฉันได้รวมแผนผังและไดอะแกรมการเดินสายแบบเดิมไว้ด้วย ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณคุ้นเคย ฉันทำวงจรแรกของฉันบนเขียงหั่นขนมต้นแบบแล้วย้ายไปยัง PCB เพื่อการติดตั้งที่ถาวรยิ่งขึ้นและจัดเก็บไว้ในกล่องโปรเจ็กต์ที่พิมพ์ 3 มิติ

รีเลย์เป็นรีเลย์ H/L 5V แบบแยกออปโต ซึ่งหมายความว่าก่อนอื่น วงจรทริกเกอร์จะถูกแยกออกทางแสงจากการเปิดใช้งานรีเลย์เอง ซึ่งจะช่วยขจัดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับการตอบกลับจากรีเลย์กลับไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ Wemos ความปลอดภัยที่ดีที่จะมี ประการที่สอง สามารถสลับสูง/ต่ำได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถกำหนดค่าได้โดยการเลื่อนจัมเปอร์สีเหลืองที่คุณเห็นในภาพ ไม่ให้ทริกเกอร์เมื่อสัญญาณสูง (+5V) หรือทริกเกอร์เมื่อสัญญาณต่ำ (0V). Wemos เองส่ง 3.3V จากพินดิจิตอล และเราใช้ D1 เป็นแหล่งทริกเกอร์ของเรา ซึ่งหมายความว่าเราจำเป็นต้องขยายมันเล็กน้อย เพื่อที่เราจะเข้าใกล้สัญญาณดิจิตอล +5V เพื่อทริกเกอร์รีเลย์ หรือคุณสามารถใช้รีเลย์ 3.3V และกำจัดส่วนประกอบแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ในวงจร และเดินตรงจาก D1 ไปยังขาสัญญาณบนรีเลย์ ฉันไม่มีรีเลย์ 3.3V ดังนั้นเราจึงใช้รีเลย์ 5V ทั่วไปและวงจรแอมป์

DC+ และ DC- บนรีเลย์เชื่อมต่อกับพิน 5V และ GND ของ Wemos ซึ่งให้แรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในการใช้งานรีเลย์ รีเลย์ได้รับการจัดอันดับจากแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กไปจนถึงแรงดันไฟฟ้าของสาย แต่ฉันใช้สิ่งนี้เพื่อควบคุมแอปพลิเคชันการเดินสายแรงดันต่ำ หากคุณกำลังใช้สิ่งนี้เพื่อควบคุมแรงดันไฟในสาย โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณกำลังทำอะไร คุณมีคุณสมบัติ และใช้มาตรการป้องกันที่เหมาะสม ถ้าไม่เช่นนั้น อย่าใช้สิ่งนี้เพื่อควบคุมแอปพลิเคชันแรงดันไฟฟ้าในสาย

Pin D1 บน Wemos เชื่อมต่อกับตัวต้านทาน 47K ohm ซึ่งป้อนเข้าสู่ฐานบนทรานซิสเตอร์ NPN อีซีแอลผูกกับพื้น ตัวสะสมเชื่อมต่อกับอินพุตสัญญาณบนรีเลย์ รีเลย์ถูกตั้งค่าให้ทริกเกอร์ที่ระดับต่ำ ดังนั้นเมื่อ D1 ให้สัญญาณ สัญญาณ 3.3v จะถูกขยายเป็นประมาณ 5V และรีเลย์เปิดอยู่ เมื่อ D1 ต่ำ สัญญาณที่ส่งไปยังรีเลย์จะลดต่ำลงและรีเลย์จะปิดและทำให้วงจรสมบูรณ์

ฉันลืมถ่ายรูปวงจรชั่วคราวของฉันบนเขียงหั่นขนมต้นแบบ แต่มันดูเหมือนแผนภาพ Fritzing ด้านบนทุกประการ ถ้ามีประโยชน์ ฉันได้รวมรูปภาพของวงจรถาวรขั้นสุดท้ายไว้จำนวนหนึ่งเพื่อให้คุณเห็นว่ามีการต่อสายอย่างไร ในกรณีที่คุณต้องการข้อมูลเชิงลึกหรือต้องการมองเห็นส่วนประกอบเฉพาะที่ฉันใช้อยู่

ขั้นตอนที่ 2: การเขียนโปรแกรม Wemos - ภาพรวม

สิ่งหนึ่งที่ฉันชอบเกี่ยวกับ Wemos ก็คือสามารถตั้งโปรแกรมได้เหมือนกับ Arduino โดยใช้ IDE เดียวกัน มีไม่กี่ขั้นตอนที่นี่แม้ว่า

1. ติดตั้งไดรเวอร์ Wemos ลงในคอมพิวเตอร์เพื่อพูดคุยกับ Wemos
2. อัปเดต Arduino IDE เพื่อให้บอร์ด Wemos พร้อมใช้งาน
3. ทำแบบทดสอบ "กะพริบ" อย่างรวดเร็วเพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างทำงานอย่างถูกต้อง
4. ตั้งค่า Blynk (ฉันรู้ว่ามันน่าสับสน แต่จริงๆ แล้วมันต่างจาก "การทดสอบการกะพริบตา")
5. รับรหัสแอปพลิเคชันจาก Blynk
6. อัปเดตโค้ด Wemos/Arduino ด้วย Blynk info
7. อัปโหลดโค้ดไปยังการตั้งค่า Wemos ของคุณ

ขั้นตอนที่ 3: การเขียนโปรแกรม Wemos - ติดตั้งไดรเวอร์

ไปที่นี่ (ลิงก์นี้ดูเหมือนจะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ฉันจะพยายามอัปเดตให้):

www.wemos.cc/en/latest/ch340_driver.html

และดาวน์โหลดแพ็คเกจไดรเวอร์ที่ถูกต้องสำหรับระบบปฏิบัติการของคุณ จากนั้นแตกไฟล์ zip ไปยังไดเร็กทอรีและรันแอปพลิเคชัน "SETUP" เพื่อติดตั้ง

เมื่อฉันทำสิ่งนี้ในครั้งแรก ฉันได้รับข้อผิดพลาดแปลกๆ เกี่ยวกับการไม่ติดตั้ง ฉันเห็นข้อความของคนอื่นเกี่ยวกับเรื่องนี้และวิธีแก้ปัญหาของพวกเขา ซึ่งได้ผลสำหรับฉัน ดังนั้น หากคุณได้รับข้อผิดพลาด ให้ลองใช้ปุ่ม "ถอนการติดตั้ง" แล้วใช้ "ติดตั้ง" อีกครั้ง หวังว่าจะเคลียร์ปัญหาเหมือนที่ทำกับฉัน

ขั้นตอนที่ 4: การเขียนโปรแกรม Wemos - อัปเดต Arduino IDE

หากคุณยังไม่ได้ติดตั้ง Arduino IDE ก็ถึงเวลาที่จะทำตอนนี้ สามารถดาวน์โหลดได้จาก www.arduino.cc

นี่คือข้อมูลอ้างอิงสำหรับสิ่งที่เราจะทำในขั้นตอนนี้

wiki.wemos.cc/tutorials:get_started:get_st…

1. มาติดตั้งบอร์ดใหม่กัน ให้แสดงเป็นตัวเลือกใน Arduino IDE ขั้นตอนที่ 2 - 4 คัดลอกมาจากคู่มือการติดตั้งในหน้า GitHub ต่อไปนี้

   github.com/esp8266/Arduino

2. เริ่ม Arduino IDE และเปิดหน้าต่างการตั้งค่า
3. ป้อน "https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json" ลงในช่อง Additional Board Manager URLs คุณสามารถเพิ่ม URL ได้หลายรายการ โดยคั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค
4. เปิดตัวจัดการบอร์ดจากเครื่องมือ > บอร์ด > ตัวจัดการบอร์ด (ที่ด้านบน) ค้นหา "esp8266" และติดตั้งแพลตฟอร์ม esp8266 ที่อยู่ในรายการ
5. ณ จุดนี้ คุณจะเห็นกระดาน Wemos ใน Tools→Board:xxx เลือก Wemos D1 Mini ในกรณีของฉัน ดังที่คุณเห็นจากภาพ ชื่อเฉพาะคือ "LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini"
6. เชื่อมต่อสาย USB ระหว่างคอมพิวเตอร์กับ Wemos
7. ยืนยันว่า "พอร์ต" เปิดใช้งานอยู่ในเมนูเครื่องมือและดูถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 5: การเขียนโปรแกรม Wemos - การทดสอบการกะพริบตา

ก่อนที่เราจะดำเนินการต่อ เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเราสามารถสื่อสารกับกระดาน Wemos และทุกอย่างดูเรียบร้อย วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้คือเสียบสาย USB แล้วลองกดโปรแกรมง่ายๆ ไปที่ Wemos Blink เป็นตัวอย่างที่ง่ายที่สุดและช่วยให้ฉันไม่ต้องยุ่งยากมากเมื่อต้องทำงานกับบอร์ดใหม่ ซึ่งฉันมักจะทำสิ่งนี้ก่อนเสมอ

1. ไปที่: ไฟล์ > ตัวอย่าง > ESP8266 > กะพริบและโหลดสเก็ตช์การกะพริบสำหรับอุปกรณ์ Wemos
2. รวบรวมและอัปโหลดภาพร่าง

หากไฟ LED สีฟ้าเริ่มกะพริบประมาณวินาทีละครั้ง แสดงว่าคุณพร้อมสำหรับขั้นตอนต่อไป! หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้กลับไปแก้ไขขั้นตอนก่อนหน้า ดูว่ามีปัญหากับไดรเวอร์และผู้จัดการบอร์ดหรือไม่ ฉันมีปัญหาบางอย่างกับแพ็คเกจบอร์ดสำหรับ ESP8266 และต้องถอนการติดตั้งและติดตั้งใหม่ทั้งหมดเนื่องจากมีบางสิ่งแปลก ๆ ที่เกิดขึ้นกับเวอร์ชันต่างๆ ที่เกิดขึ้น อย่ายอมแพ้ และการค้นหาทางอินเทอร์เน็ตก็เป็นเพื่อนคุณได้!

สมมติว่าทุกอย่างดีแล้ว ไปที่ขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 6: การเขียนโปรแกรม Wemos - การตั้งค่า Blynk

ในขั้นตอนต่อไป เราต้องตั้งค่าบัญชีกับ Blynk และรับโทเค็นเพื่อใช้ควบคุมวงจรที่เราสร้างขึ้น

1. ดาวน์โหลดแอปและสร้างบัญชี (ฟรี)
2. สร้างโครงการใหม่
3. เลือก Wemos D1 เป็นฮาร์ดแวร์ภายใต้ เลือกอุปกรณ์
4. ตั้งชื่อโปรเจ็กต์และเก็บประเภทตัวเชื่อมต่อเป็น WiFi
5. คลิกสร้างโครงการ
6. ณ จุดนี้ Auth Token จะถูกส่งไปยังที่อยู่อีเมลที่คุณใช้เมื่อคุณสร้างบัญชี Blynk ของคุณ เอาไว้ทีหลัง เราจะใส่ค่าลงในร่างในขั้นตอนต่อไป
7. เมื่อคุณไปที่หน้าจอผ้าใบที่ว่างเปล่า เพียงปัดไปทางซ้ายแล้วคุณจะได้เมนูวิดเจ็ต เลือก "ปุ่ม" เพื่อเพิ่ม "ปุ่ม" ให้กับโครงการ
8. เลือกปุ่มแล้วกำหนดค่าพินโดยคลิกและเลือก "ดิจิตอล" และ "D1" เป็น pi แล้วคลิก "ตกลง"
9. ณ จุดนี้ทุกอย่างควรพร้อม เพื่อให้ใช้งานได้ คุณจะต้องเลือกไอคอนรูปสามเหลี่ยมที่มุมขวาบน แต่มันยังใช้งานไม่ได้ จนกว่าเราจะอัปโหลดและกำหนดค่าแบบร่าง ซึ่งเป็นขั้นตอนต่อไป!

ขั้นตอนที่ 7: การเขียนโปรแกรม Wemos - การติดตั้ง Blynk Library

เพื่อให้สามารถอัปโหลดภาพร่างที่ใช้ Blynk ได้ เราจำเป็นต้องติดตั้งไลบรารีของพวกมัน รายละเอียดสามารถพบได้ที่นี่

github.com/blynkkk/blynk-library/releases

นอกจากนี้ สำหรับพื้นหลังบางส่วน โปรดดูเว็บไซต์หลักที่นี่ (https://blynk.io/en/getting-started)

สิ่งนี้ทำให้ฉันสับสนในตอนแรก แต่มันง่ายกว่าที่คิด เพียงแตกไฟล์ไปยังไดเร็กทอรี Arduino ของคุณ สำหรับฉันนี่คือใน \user\Documents\Arduino มีโฟลเดอร์ชื่อ "ไลบรารี" อยู่ที่นั่นอยู่แล้ว ไฟล์ zip มีไดเร็กทอรี "library" และ "tools" เมื่อคุณคลายซิปลงในไดเร็กทอรี Arduino มันจะเพิ่มเนื้อหาลงในไลบรารีและสร้างเครื่องมือหากยังไม่มี

ขั้นตอนที่ 8: การเขียนโปรแกรม Wemos - the Sketch

เราเกือบจะเสร็จแล้ว ณ จุดนี้ ภาพร่างค่อนข้างเรียบง่าย ส่งตรงจาก Blynk และเชื่อมโยงบริการ Blynk กับบอร์ดเป็นหลัก คุณสามารถใช้ตัวสร้างได้ที่นี่:

examples.blynk.cc/?board=WeMos%20D1&shield=ESP8266%20WiFi&example=Widgets%2FTerminal

หรือคุณสามารถใช้ตัวอย่างนี้ซึ่งน่าจะเหมาะกับคุณ เพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้แทนที่ค่าสำหรับโทเค็นการตรวจสอบสิทธิ์และข้อมูลประจำตัวของคุณสำหรับเครือข่าย wifi ของคุณ

/*************************************************************

ดาวน์โหลดไลบรารี Blynk ล่าสุดได้ที่นี่: https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases/latest Blynk เป็นแพลตฟอร์มที่มีแอป iOS และ Android เพื่อควบคุม Arduino, Raspberry Pi และไลค์บนอินเทอร์เน็ต คุณสามารถสร้างส่วนต่อประสานกราฟิกสำหรับโครงการทั้งหมดของคุณได้อย่างง่ายดายเพียงแค่ลากและวางวิดเจ็ต ดาวน์โหลด เอกสาร บทช่วยสอน: https://www.blynk.cc Sketch generator: https://examples.blynk.cc ชุมชน Blynk: https://community.blynk.cc ติดตามเรา: https://www.fb. com/blynkapp ห้องสมุด Blynk ได้รับอนุญาตภายใต้ใบอนุญาต MIT รหัสตัวอย่างนี้เป็นสาธารณสมบัติ ******************************************************** *********** คุณสามารถส่ง/รับข้อมูลใด ๆ โดยใช้วัตถุ WidgetTerminal การตั้งค่าโปรเจ็กต์แอป: วิดเจ็ตเทอร์มินัลแนบกับ Virtual Pin V1 *************************************** **********************/ /* แสดงความคิดเห็นเพื่อปิดการใช้งานการพิมพ์และประหยัดพื้นที่ */ #define BLYNK_PRINT Serial #include #include // คุณควรได้รับการตรวจสอบสิทธิ์ โทเค็นในแอพ Blynk // ไปที่การตั้งค่าโครงการ (ไอคอนน็อต) char auth = "YourAuthToken"; // ข้อมูลรับรอง WiFi ของคุณ // ตั้งรหัสผ่านเป็น "" สำหรับเครือข่ายที่เปิดอยู่ char ssid = "ชื่อเครือข่ายของคุณ"; char pass = "รหัสผ่านของคุณ"; // แนบเทอร์มินัลอนุกรมเสมือนกับเทอร์มินัลเสมือนพิน V1 WidgetTerminal (V1); // คุณสามารถส่งคำสั่งจาก Terminal ไปยังฮาร์ดแวร์ของคุณ เพียงใช้ // Virtual Pin เดียวกันกับ Terminal Widget BLYNK_WRITE(V1) { // หากคุณพิมพ์ "Marco" ลงใน Terminal Widget - มันจะตอบกลับ: "Polo:" if (String("Marco") == param.asStr ()) { terminal.println("คุณพูดว่า: 'Marco'"); terminal.println("ฉันพูดว่า: 'Polo'"); } อื่น { // ส่งกลับ terminal.print("คุณพูดว่า:"); terminal.write(param.getBuffer(), param.getLength()); terminal.println(); } // ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกอย่างถูกส่ง terminal.flush(); } การตั้งค่าเป็นโมฆะ () { // Debug console Serial.begin (9600); Blynk.begin(รับรองความถูกต้อง, ssid, ผ่าน); // คุณยังสามารถระบุเซิร์ฟเวอร์: //Blynk.begin(auth, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 80); //Blynk.begin(auth, ssid, pass, IPAddress(192, 168, 1, 100), 8080); // สิ่งนี้จะพิมพ์เวอร์ชันซอฟต์แวร์ Blynk ไปยัง Terminal Widget เมื่อ // ฮาร์ดแวร์ของคุณเชื่อมต่อกับ Blynk Server terminal.println(F("Blynk v" BLYNK_VERSION ": Device started")); terminal.println(F("-------------")); terminal.println(F("พิมพ์ 'Marco' และรับการตอบกลับ หรือพิมพ์")); terminal.println(F("อย่างอื่นและพิมพ์กลับมา")); terminal.flush(); } วงเป็นโมฆะ () { Blynk.run (); }

ขั้นตอนที่ 9: การเขียนโปรแกรม Wemos - ขั้นตอนสุดท้าย

เมื่อโหลดภาพสเก็ตช์แล้ว ให้คอมไพล์และอัปโหลดภาพสเก็ตช์ และคุณควรพร้อมที่จะทดสอบการตั้งค่าของคุณ!

เปิดแอป Blynk คลิกสามเหลี่ยมที่มุมบนขวาของ Wemos Project

จากนั้นคลิกปุ่ม! คุณควรได้ยินเสียงคลิกรีเลย์และไฟ LED แสดงสถานะบนแผงรีเลย์แสดงว่ารีเลย์เปลี่ยนสถานะแล้ว

ตอนนี้คุณสามารถเชื่อมต่อรีเลย์กับแอปพลิเคชั่นแรงดันต่ำที่ต้องการสวิตช์ง่ายๆ และควบคุมจากแอพ Blynk ของคุณ สิ่งสุดท้ายที่เราต้องทำคือผูกกับ IFTTT และใช้ Google หรือ Alexa เพื่อควบคุมระบบ Blynk ดังนั้นเราจึงไม่ต้องดำเนินการจากแอป Blynk ของเรา

ขั้นตอนที่ 10: ควบคุม Blynk ด้วย IFTTT และ Google Home หรือ Alexa

ฉันสมมติว่า ณ จุดนี้คุณมีความคุ้นเคยกับ IFTTT หากไม่มี มีบทช่วยสอนที่ยอดเยี่ยมซึ่งจะช่วยให้คุณเรียนรู้วิธีใช้และใช้ประโยชน์จาก IFTTT มันทรงพลังมากและเป็นสิ่งที่คุณจะต้องการเรียนรู้หากคุณยังไม่คุ้นเคย

1. สร้างแอปเพล็ตใหม่ใน IFTTT
2. เลือก Google Assistant เป็น "If This" และใช้ "Simple Phrase" เป็นตัวกระตุ้น สำหรับฉัน เนื่องจากสิ่งนี้จะเปิดหรือปิดเตาผิงของฉัน วลีของฉันคือ "เปิดเตาผิง"
3. สำหรับส่วน "แล้วนั้น" ค้นหาและใช้ Webhooks
4. เลือก "ทำการร้องขอเว็บ"

5. สำหรับ URL คุณจะต้องการใช้:

   "https://blynk-cloud.com/XXXXYYYYZZZZ/update/d5?value=1"

6. ตั้งค่าเมธอดเป็น GET ชนิดเนื้อหาเป็น urlencoded และคุณสามารถเว้น BODY ว่างไว้ แล้วบันทึก

รอสักครู่แล้วดำเนินการต่อและทดสอบวลีของคุณกับอุปกรณ์ Google Home ของคุณ ฉันสังเกตเห็นว่าใช้เวลาประมาณสองนาทีจึงจะพร้อม

หมายเหตุ: อีกสิ่งหนึ่งที่ต้องให้ความสนใจที่นี่ สังเกตว่าฉันกำลังใช้ "d5" ในการเรียก API ของฉัน แต่ฉันเชื่อมต่อกับพิน D1 บนบอร์ด ฉันใช้เวลาประมาณหนึ่งวันกว่าจะรู้ว่าหมายเลขพิน GPIO และหน้าจอที่พิมพ์หมายเลขบนกระดานไม่เหมือนกัน หลังจากเปลี่ยนค่าด้วยการเรียก URL โดยตรงและทดสอบแรงดันไฟฟ้าที่พินต่างๆ ด้วยโวลต์มิเตอร์ ฉันสามารถสังเกตได้ว่าการเรียกไปยัง d1 ผ่าน API ได้เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า แต่ไม่ใช่ที่ D1 บนบอร์ด d5/GPIO 5 ตรงกับ D1 บนบอร์ดจริงๆ เมื่อฉันทำการปรับเปลี่ยนนั้น ทุกอย่างก็ไปได้สวย!

การเชื่อมต่อ Alexa นั้นเหมือนกับหน้าแรกของ Google เพียงแค่ใช้บริการ Alexa บน IFTTT แทน

ขั้นตอนที่ 11: บทสรุป

ณ จุดนี้ คุณควรมีรีเลย์ IOT ที่ควบคุมด้วยเสียงที่ทำงานโดยใช้ Wemos D1 mini lite สนุกและโชคดี!

อีกครั้ง ไฟฟ้าเป็นอันตราย ดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวังอย่างเหมาะสม และถ้าคุณไม่ผ่านการรับรอง โปรดอย่าทำ