Релейный переключатель IOT с голосовым управлением на базе Arduino (поддерживается Google Home и Alexa): 11 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

В этом проекте описывается, как создать релейный переключатель IOT на базе Arduino с голосовым управлением. Это реле, которое вы можете включать и выключать удаленно с помощью приложения для iOS и Android, а также связывать его с IFTTT и управлять им своим голосом с помощью Google Home и / или Alexa. Мы рассмотрим все шаги, необходимые для создания устройства, подключения приложения и подключения к различным службам IOT.

Запасы

• Wemos D1 Mini Lite ESP8285 (несколько долларов на Amazon)
• Модуль реле 5 В для Arduino / Raspberry Pi
• Транзистор 2N2222 NPN
• Резистор 47 кОм
• Резистор 1 кОм

Шаг 1: Постройте схему

Первый шаг - подключить схему. Я включил схему и традиционную схему подключения, в зависимости от того, к чему вы привыкли. Я сделал свою первую схему на макетной плате, а затем переместил ее на печатную плату для более постоянной настройки и поместил в коробку для проекта, напечатанную на 3D-принтере.

Реле представляет собой оптоизолированное реле H / L 5 В, что означает, что, во-первых, схема триггера оптически изолирована от самой активации реле, что устраняет любые потенциальные проблемы с обратной связью от реле к микроконтроллеру Wemos. Хорошая безопасность. Во-вторых, это переключаемый высокий / низкий уровень, что означает, что его можно настроить, перемещая желтую перемычку, которую вы видите на изображениях, от срабатывания при высоком уровне сигнала (+ 5 В) или срабатывания при низком уровне сигнала (0 В).. Сам Wemos выдает 3,3 В со своих цифровых контактов, и мы используем D1 в качестве источника запуска, что означает, что нам нужно немного усилить его, чтобы мы приблизились к цифровому сигналу + 5 В для запуска реле. В качестве альтернативы вы можете использовать реле 3,3 В и исключить компонент транзисторного усилителя в цепи и перейти прямо от D1 к сигнальному контакту на реле. У меня не было реле на 3,3 В, поэтому мы используем более распространенное реле на 5 В и схему усилителя.

DC + и DC- на реле подключаются к контактам 5V и GND Wemos, что обеспечивает необходимое напряжение для работы реле. Реле рассчитано на низкие напряжения вплоть до линейного, но я использую его для управления низковольтной проводкой. Если вы используете это для управления напряжением в сети, убедитесь, что вы знаете, что делаете, имеете квалификацию и принимаете соответствующие меры предосторожности. В противном случае не используйте это для управления приложениями с линейным напряжением.

Контакт D1 на Wemos подключается к резистору 47 кОм, который подключается к базе на транзисторе NPN. Излучатель снова заземлен. Коллектор подключается к сигнальному входу на реле. Реле настроено на срабатывание по низкому уровню, поэтому, когда D1 подает сигнал, сигнал 3,3 В усиливается примерно до 5 В, и реле размыкается. Когда D1 становится низким, сигнал на реле становится низким, и реле замыкается и замыкает цепь.

Я забыл сфотографировать мою временную схему на макетной плате, но она выглядела точно так же, как приведенная выше диаграмма Фритцинга, если это поможет. Я включил несколько изображений моей последней постоянной схемы, чтобы вы могли увидеть, как она подключена, на случай, если вам потребуется некоторое понимание или представление о конкретных компонентах, которые я использую.

Шаг 2. Программирование Wemos - обзор

Что мне нравится в Wemos, так это то, что их можно программировать так же, как Arduino, используя ту же среду IDE. Однако здесь есть несколько шагов.

1. Установите драйверы Wemos, чтобы компьютер мог разговаривать с Wemos
2. Обновите IDE Arduino, чтобы была доступна плата Wemos.
3. Сделайте быстрый тест "Мигание", чтобы убедиться, что все работает правильно.
4. Настройтесь с помощью Blynk (я знаю, что это сбивает с толку, но на самом деле он отличается от "блинк-теста")
5. Получите код приложения от Blynk
6. Обновите код Wemos / Arduino с помощью информации Blynk
7. Загрузите код в свою настройку Wemos.

Шаг 3. Программирование Wemos - установка драйверов

Зайдите сюда (эта ссылка, кажется, периодически меняется, я постараюсь поддерживать ее в актуальном состоянии):

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

И загрузите правильный пакет драйверов для вашей ОС. Затем извлеките zip-архив в каталог и запустите приложение «SETUP», чтобы установить его.

Когда я сделал это в первый раз, у меня возникла странная ошибка, что он не устанавливается. Я видел чужую заметку об этом и их решении, которое сработало для меня. Поэтому, если вы получите сообщение об ошибке, попробуйте использовать кнопку «Удалить», а затем снова нажмите «Установить». Надеюсь, это решит проблему, как и для меня.

Шаг 4: Программирование Wemos - Обновите IDE Arduino

Если вы еще не установили Arduino IDE, самое время сделать это сейчас. Вы можете скачать его с www.arduino.cc

Вот ссылка на то, что мы собираемся делать на этом этапе.

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

1. Давайте установим новую плату, чтобы она появилась в качестве опции в Arduino IDE. Шаги 2–4 взяты из руководства по установке на следующей странице github.

   github.com/esp8266/Arduino

2. Запустите IDE Arduino и откройте окно настроек.
3. Введите «https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json» в поле «Дополнительные URL-адреса менеджера доски». Вы можете добавить несколько URL-адресов, разделяя их запятыми.
4. Откройте Boards Manager из Tools> Board> Boards Manager (вверху), найдите «esp8266» и установите указанную платформу esp8266.
5. На этом этапе вы увидите платы Wemos в Инструменты → Плата: xxx Выберите Wemos D1 Mini. В моем случае, как вы можете видеть на изображении, конкретное имя было "LOLIN (WEMOS) D1 R2 & mini"
6. Подключите USB-кабель к компьютеру и Wemos.
7. Убедитесь, что «Порт» теперь активен в меню «Инструменты» и выглядит правильно.

Шаг 5: Программирование Wemos - тест мигания

Прежде чем идти дальше, нам нужно убедиться, что мы можем общаться с доской Wemos, и все выглядит нормально. Самый простой способ сделать это - подключить USB-кабель и попробовать установить простую программу на Wemos. Blink - самый простой пример, который избавил меня от многих хлопот при работе с новыми досками, потому что я всегда делаю это в первую очередь.

1. Перейдите в: Файл> Примеры> ESP8266> Blink и загрузите эскиз мигания для устройства Wemos.
2. Скомпилируйте и загрузите скетч

Если синий светодиод начинает мигать примерно раз в секунду, можно переходить к следующему шагу! Если нет, вернитесь к предыдущим шагам и устраните их. Посмотрите, есть ли проблема с драйверами и менеджером платы. У меня были некоторые проблемы с пакетом платы для ESP8266, и мне пришлось полностью удалить его и переустановить из-за чего-то странного с версиями, которые происходили. Не сдавайтесь, и поиск в Интернете может стать вашим другом!

Если все в порядке, переходите к следующему шагу.

Шаг 6: Программирование Wemos - настройка Blynk

На следующих шагах нам нужно создать учетную запись в Blynk и получить токен, который мы будем использовать для управления созданной нами цепью.

1. Загрузите приложение и создайте учетную запись (бесплатно)
2. Создать новый проект
3. Выберите Wemos D1 в качестве оборудования в разделе «Выбрать устройство».
4. Дайте проекту имя и оставьте тип коннектора как WiFi.
5. Нажмите "Создать проект".
6. На этом этапе токен аутентификации будет отправлен на адрес электронной почты, который вы использовали при создании учетной записи Blynk. Сохраните это на потом, на следующем шаге мы вставим значения в эскиз.
7. Когда вы перейдете на пустой экран холста, просто проведите пальцем влево, и вы увидите меню виджетов. Выберите «Кнопка», чтобы добавить «кнопку» в проект.
8. Выберите кнопку, а затем настройте пин, щелкнув его, выбрав «Цифровой» и «D1» в качестве числа Пи, а затем нажмите «ОК».
9. На этом этапе все должно быть готово. Чтобы сделать это активным, вам нужно выбрать значок треугольника в правом верхнем углу, но он пока не будет работать, пока мы не загрузим и не настроим эскиз, что является следующим шагом!

Шаг 7: Программирование Wemos - установка библиотеки Blynk

Чтобы иметь возможность загружать скетч на основе Blynk, нам нужно установить их библиотеку. Подробности можно найти здесь.

github.com/blynkkk/blynk-library/releases

Кроме того, чтобы получить некоторую предысторию, посетите их основной веб-сайт здесь (https://blynk.io/en/getting-started)

Сначала это сбивало меня с толку, но это намного проще, чем кажется. Просто разархивируйте файл в каталог Arduino. Для меня это было в / user / Documents / Arduino. Там уже была папка "библиотеки". ZIP-файл содержит каталог «библиотеки» и «инструменты». Когда вы распаковываете его в каталог Arduino, он добавляет его содержимое в библиотеки и создает инструменты, если они еще не существуют.

Шаг 8: Программирование Wemos - эскиз

На этом мы почти закончили. Скетч довольно простой, он прямо от Blynk и по сути связывает сервис Blynk и плату. Вы можете использовать их конструктор здесь:

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

Или вы можете использовать этот образец, который должен работать на вас. Просто убедитесь, что вы заменили значения для токена аутентификации и свои учетные данные для своей сети Wi-Fi.

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

Загрузите последнюю версию библиотеки Blynk здесь: https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases/latest Blynk - это платформа с приложениями для iOS и Android для управления Arduino, Raspberry Pi и т.п. через Интернет. Вы можете легко создавать графические интерфейсы для всех своих проектов, просто перетаскивая виджеты. Загрузки, документы, руководства: https://www.blynk.cc Генератор эскизов: https://examples.blynk.cc Сообщество Blynk: https://community.blynk.cc Следуйте за нами: https://www.fb. com / blynkapp Библиотека Blynk находится под лицензией MIT. Этот пример кода находится в общественном достоянии. ************************************************* *********** Вы можете отправлять / получать любые данные с помощью объекта WidgetTerminal. Настройка проекта приложения: виджет терминала, прикрепленный к Virtual Pin V1 ************************************** ********************** / / * Закомментируйте это, чтобы отключить печать и сэкономить место * / #define BLYNK_PRINT Serial #include #include // Вы должны получить Auth Токен в приложении Blynk. // Заходим в настройки проекта (значок ореха). char auth = "YourAuthToken"; // Ваши учетные данные WiFi. // Установите пароль на "" для открытых сетей. char ssid = "YourNetworkName"; char pass = "Ваш пароль"; // Присоединяем виртуальный последовательный терминал к виртуальному выводу V1 Терминал WidgetTerminal (V1); // Вы можете отправлять команды из Терминала на ваше оборудование. Просто используйте // тот же виртуальный пин, что и ваш виджет терминала BLYNK_WRITE (V1) {//, если вы введете "Marco" в виджет терминала - он ответит: "Polo:" if (String ("Marco") == param.asStr ()) {terminal.println ("Вы сказали: 'Марко'"); terminal.println («Я сказал:« Поло »); } else {// Отправляем обратно terminal.print ("Вы сказали:"); терминал.write (param.getBuffer (), param.getLength ()); terminal.println (); } // Убедитесь, что все отправлено terminal.flush (); } void setup () {// Консоль отладки Serial.begin (9600); Blynk.begin (auth, ssid, pass); // Вы также можете указать server: //Blynk.begin(auth, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 80); //Blynk.begin(auth, ssid, pass, IPAddress (192, 168, 1, 100), 8080); // Это напечатает версию программного обеспечения Blynk в виджете терминала, когда // ваше оборудование будет подключено к серверу Blynk terminal.println (F ("Blynk v" BLYNK_VERSION ": Устройство запущено")); terminal.println (F ("-------------")); terminal.println (F («Напечатайте« Марко »и получите ответ, либо напечатайте»)); terminal.println (F ("что-нибудь еще и напечатай обратно.")); terminal.flush (); } void loop () {Blynk.run (); }

Шаг 9: Программирование Wemos - последний шаг

После загрузки скетча скомпилируйте и загрузите скетч, и вы должны быть готовы проверить свою настройку!

Откройте приложение Blynk, щелкните треугольник в правом верхнем углу своего проекта Wemos.

Затем нажмите кнопку! Вы должны услышать щелчок реле, и светодиоды состояния на плате реле укажут, что состояние реле изменилось.

Теперь вы можете подключить реле к любому низковольтному устройству, требующему простого переключателя, и управлять им из приложения Blynk. Последнее, что нам нужно сделать, это привязать IFTTT и использовать Google или Alexa для управления системой Blynk, чтобы нам не приходилось делать это из нашего приложения Blynk.

Шаг 10: Управление Blynk с помощью IFTTT и Google Home или Alexa

Я предполагаю, что на данный момент вы знакомы с IFTTT. Если нет, есть несколько отличных руководств, которые помогут вам узнать, как использовать IFTTT. Это очень мощный инструмент, который вам захочется изучить, если вы еще не знакомы с ним.

1. Создайте новый апплет в IFTTT
2. Выберите Google Assistant в качестве «Если это» и используйте «Простую фразу» в качестве триггера. Для меня, поскольку это должно было включить или выключить мой камин, моя фраза была «включи камин».
3. Для части "Then That" найдите и используйте Webhooks.
4. Выберите "Сделать веб-запрос".

5. В качестве URL-адреса вы хотите использовать:

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

6. Установите метод GET, тип контента urlencoded, и вы можете оставить поле BODY пустым, а затем сохранить

Подождите несколько минут, а затем проверьте свою фразу на своем домашнем устройстве Google. Я заметил, что на его приготовление уходит около двух минут.

ПРИМЕЧАНИЕ: еще одна вещь, на которую следует обратить внимание. Обратите внимание, что я использую «d5» в своем вызове API, но я подключился к контакту D1 на плате. Мне потребовалось около дня, чтобы понять, что нумерация выводов GPIO и нумерация, нанесенная трафаретной печатью на плате, не совпадают. После изменения значений с помощью прямых URL-вызовов и тестирования напряжений на разных контактах с помощью вольтметра я смог заметить, что вызов d1 через API изменил напряжение, но не на D1 на плате. d5 / GPIO 5 фактически соответствовал D1 на плате. Как только я внес эту настройку, все заработало прекрасно!

Подключение Alexa идентично Google Home, только вместо этого используется служба Alexa на IFTTT.

Шаг 11: Заключение

На этом этапе у вас должно быть функционирующее реле IOT с голосовым управлением, использующее Wemos D1 mini lite. Наслаждайтесь и удачи!

Опять же, электричество опасно, поэтому, пожалуйста, примите соответствующие меры, а если у вас нет соответствующей квалификации, не делайте этого.