基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)家庭自動(dòng)化

在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 時(shí)代，智能家居自動(dòng)化已從奢侈品發(fā)展成為現(xiàn)代生活中易于使用的重要組成部分。該項(xiàng)目展示了一個(gè)可擴(kuò)展的實(shí)時(shí)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)圍繞強(qiáng)大的 IndusBoard Coin 構(gòu)建，IndusBoard Coin 是一款基于 ESP32-S2 微控制器的緊湊型開(kāi)發(fā)板。

該系統(tǒng)允許用戶通過(guò)直接托管在電路板本身上的交互式 Web 界面無(wú)線控制多個(gè)交流電器，例如燈和風(fēng)扇，而無(wú)需任何外部云服務(wù)或移動(dòng)應(yīng)用程序。

與僅通過(guò)繼電器提供開(kāi)/關(guān)控制的傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)不同，該項(xiàng)目通過(guò)集成基于 PWM 的風(fēng)扇速度控制領(lǐng)先一步，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)上的滑塊平滑實(shí)時(shí)調(diào)整交流風(fēng)扇速度。該板從其 GPIO 引腳生成 PWM 信號(hào)，然后將其發(fā)送到交流風(fēng)扇速度控制器模塊，該模塊相應(yīng)地調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度。

同時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)繼電器模塊控制燈光和風(fēng)扇的切換。Coin 板的 GPIO 連接到繼電器模塊，充當(dāng)電子開(kāi)關(guān)，只需輕觸 Web 界面即可打開(kāi)或關(guān)閉設(shè)備。

該系統(tǒng)默認(rèn)以 Wi-Fi 接入點(diǎn) （AP） 模式運(yùn)行，允許用戶將手機(jī)或筆記本電腦直接連接到 IndusBoard 的 Wi-Fi（SSID：IndusBoard_AP）并通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)控制面板。但是，這可以很容易地修改為站模式 （STA），其中電路板連接到您的家庭 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)。

在這種模式下，同一網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備都可以通過(guò)板卡的本地IP地址訪問(wèn)和控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有智能家居的無(wú)縫集成。

使用 IndusBoard Coin 的主要優(yōu)勢(shì)之一是其大量可用 GPIO（30+ 引腳），這意味著該系統(tǒng)不僅限于兩個(gè)燈和一個(gè)風(fēng)扇。只需將更多繼電器或 PWM 控制器連接到未使用的 GPIO 并相應(yīng)地?cái)U(kuò)展用戶界面，即可輕松擴(kuò)展以控制其他設(shè)備。

例如，可以在網(wǎng)頁(yè)中添加額外的按鈕和滑塊來(lái)控制更多的燈、風(fēng)扇，甚至未來(lái)的傳感器，如運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器、溫度傳感器或 LDR。

家庭自動(dòng)化控制器家庭自動(dòng)化項(xiàng)目原型

物料清單

電路圖

電路連接

連接到 GPIO 引腳的繼電器模塊（例如，用于 Light 3 的 GPIO 1 – 用于 Light 6 的 GPIO 4），用作燈泡或風(fēng)扇等交流電器（如）的開(kāi)關(guān)接口。這些繼電器用作電動(dòng)開(kāi)關(guān)，由硬幣板的數(shù)字高電平或低電平輸出切換。

對(duì)于風(fēng)扇來(lái)說(shuō)，普通繼電器只能打開(kāi)或關(guān)閉風(fēng)扇，而集成風(fēng)扇速度控制器模塊，例如交流調(diào)光器或 PWM 兼容控制器，可以實(shí)現(xiàn)變速控制。該模塊接收PWM信號(hào)（通常來(lái)自GPIO 21等引腳），其中占空比或信號(hào)的發(fā)射角度決定了實(shí)際的風(fēng)扇速度。

這樣可以直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)界面平穩(wěn)、精確地調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度，提供完整、先進(jìn)的智能自動(dòng)化體驗(yàn)。

.繼電器模塊就像一個(gè)電子開(kāi)關(guān)，隔離并安全地控制電路的交流側(cè)。模塊上的每個(gè)繼電器通道都有連接到硬幣板的 GPIO 引腳之一的輸入控制引腳（例如，GPIO 3 連接到控制燈 1，GPIO 6 連接到控制燈 2）。

當(dāng)數(shù)字高電平信號(hào)從硬幣板發(fā)送到繼電器輸入引腳時(shí)，它會(huì)觸發(fā)繼電器內(nèi)部的內(nèi)部電磁線圈，從而關(guān)閉（或打開(kāi)）交流側(cè)的開(kāi)關(guān)，從而允許電流流過(guò)連接的設(shè)備。

要連接交流燈泡或其他交流電器，首先將主電源的火電 （L） 線連接到繼電器的公共 （COM） 端子。然后將常開(kāi) （NO） 端子連接到交流燈泡或設(shè)備的一個(gè)端子。設(shè)備的另一個(gè)端子直接連接到主電源的中性線 （N）。

當(dāng)繼電器被硬幣板激活時(shí)，COM 和 NO 之間的電路閉合，完成路徑并打開(kāi)設(shè)備電源。當(dāng)繼電器停用時(shí)，電路斷開(kāi)并且設(shè)備關(guān)閉。這種配置可確保使用硬幣板的低壓邏輯電平控制安全地切換高壓設(shè)備，使用戶和控制器板與危險(xiǎn)的交流電壓隔離。

多個(gè)此類繼電器可以連接到 IndusBoard Coin 上的多個(gè) GPIO 引腳，以便從 Web 界面單獨(dú)實(shí)時(shí)控制多個(gè)設(shè)備。此外，由于 Coin 板上有超過(guò) 30+ 個(gè) GPIO 引腳，因此可以輕松擴(kuò)展該系統(tǒng)，使其具有高度可擴(kuò)展性并適用于更大的智能家居設(shè)置。

代碼

代碼片段

該代碼從定義分配給控制各種設(shè)備（如燈和風(fēng)扇）的 GPIO 引腳開(kāi)始。之后，使用嵌入式 HTML 和 JavaScript 在代碼中創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的交互式 HTML 網(wǎng)頁(yè)用戶界面 （UI），允許用戶通過(guò)任何瀏覽器實(shí)時(shí)控制設(shè)備。

pinMode（） 函數(shù)用于設(shè)置部分，將每個(gè) GPIO 引腳配置為輸出。Wi-Fi 設(shè)置配置為啟用接入點(diǎn) （AP） 模式，因此 IndusBoard Coin 可以創(chuàng)建自己的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)供用戶直接連接。

該代碼還初始化 Web 服務(wù)器，定義處理按鈕點(diǎn)擊和風(fēng)扇速度控制命令的路由，并在循環(huán)中持續(xù)檢查傳入的客戶端請(qǐng)求，以確保自動(dòng)化系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。