描述

在這個物聯網項目中，我展示了如何使用 ESP32 使用 Arduino 物聯網云和 Alexa 制作基于物聯網的家庭自動化，以通過語音命令控制 4 臺家用電器。

如果互聯網不可用，那么您可以使用開關和紅外遙控器手動控制家電。在這篇文章中，我展示了制作這個智能家居系統的所有步驟。

這種基于物聯網的家庭自動化系統具有以下特點：

• 使用Alexa和Arduino 物聯網云儀表板控制設備。
• 用紅外遙控器控制繼電器。
• 用開關手動控制電器。
• 無需互聯網即可手動控制家電。
• 在 Amazon Alexa 應用程序中監控實時反饋和室溫。
• 用于該項目的所有資源都是免費的。

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家庭自動化項目。或者您也可以為此項目使用定制設計的 PCB。

所需組件：

1. ESP32開發套件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）

如果您為此項目使用定制設計的 PCB，請參考以下所需的組件列表。

PCB 所需的組件

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

所需軟件：

1. Arduino物聯網云

2. 亞馬遜 Alexa 應用程序。

ESP32 家庭自動化項目的電路圖

電路非常簡單，我使用GPIO引腳D23、D22、D21和D19來控制4個繼電器。

GPIO 引腳D13、D12、D14和D27與開關連接以手動控制 4 個繼電器。

我在 Arduino IDE 中使用了INPUT_PULLUP函數，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 移動充電器為智能繼電器模塊供電。

在高壓下工作時，請采取適當的安全預防措施。

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，還可以監控室溫。

您還可以要求 Alexa 從世界任何地方打開和關閉設備。

對于這個家庭自動化項目，您不需要任何 Echo DOT或其他 Alexa 設備。

ESP32 控制繼電器與 Arduino 物聯網云儀表板

如果 ESP32 與 WiFi 連接，您還可以通過Arduino IoT Cloud 網絡儀表板和Arduino IoT Cloud Remote 移動應用程序監控室溫并控制家用電器。

在這個項目中，我使用了Arduino IoT Cloud 的免費計劃。在免費計劃中，您最多可以控制 5 個繼電器或傳感器。

當您從 Arduino IoT Cloud Remote 移動應用程序控制繼電器時，繼電器的當前狀態也會在 Amazon Alexa 應用程序中更新。

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 云儀表板中監控實時反饋。

通過按鈕手動控制繼電器

如果 WiFi 不可用，您可以通過按鈕控制繼電器。

當 WiFi 可用時，ESP32 會自動重新連接 WiFi。

請參考電路圖連接按鈕。

為這個智能家居系統設計 PCB

為了使電路緊湊并具有專業的外觀，我在測試了智能繼電器模塊的所有功能后設計了 PCB。

您可以從以下鏈接下載此家庭自動化項目的 PCB Gerber 文件：

下載 PCB Gerber 文件

從 JLCPCB 訂購 PCB

下載 Garber 文件后，您可以輕松訂購 PCB

1. 訪問https://jlcpcb.com并登錄/注冊

2. 單擊立即報價按鈕。

3. 點擊“添加光繪文件”按鈕。然后瀏覽并選擇您下載的 Gerber 文件。

上傳光繪文件并設置參數

4. 設置所需參數，如數量、PCB 遮蔽顏色等。

5. 選擇 PCB 的所有參數后，單擊“保存到購物車”按鈕。

選擇送貨地址和付款方式

6. 鍵入送貨地址。

7. 選擇適合您的運輸方式。

8. 提交訂單并進行付款。

您還可以從JLCPCB.com跟蹤您的訂單

我的 PCB 需要 2 天時間才能制造出來，并使用 DHL 交付選項在一周內送達。

PCB 包裝完好，質量非常好，價格實惠。

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。

創建 Arduino 物聯網云免費帳戶

對于這個智能家居項目，我使用了 Arduino Cloud Free 計劃。

單擊以下鏈接創建一個Arduino IoT Cloud帳戶。

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

• 單擊“創建一個”。

• 輸入您的生日，然后單擊“下一步”。

• 輸入電子郵件 ID、用戶名、設置密碼。然后點擊“注冊”。

• 現在點擊“物聯網云”。

在 Arduino 物聯網云中添加 ESP32 設備

• 單擊右側的選擇設備。

• 選擇“ Set up a third Party device ”，然后選擇設備類型為ESP32 ，設備型號為DOIT ESP32 DEVKIT V1。

• 您將獲得代碼中需要的設備 ID和密鑰。
• 點擊“繼續”，您會發現設備已添加。

在 Arduino IoT Cloud 中添加變量

現在要控制 4 個繼電器并從 DHT11 傳感器讀取數據，您必須添加 5 個變量。

單擊“添加變量”按鈕。

輸入名稱，然后選擇Alexa 兼容開關類型。變量權限將是“讀寫”，變量更新策略將是“更改時”。

以類似的方式，您必須添加接下來的 3 個變量。

對于室溫，讀數選擇Alexa compatible Temperature Sensor 。變量更新策略將是“定期”，并提及間隔時間。

設置 Arduino 物聯網云儀表板

現在單擊頂部的儀表板以設置 Arduino 云儀表板。

然后單擊構建儀表板。之后單擊“編輯”圖標。

然后點擊ADD并選擇Switch 。

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

然后點擊完成。

以類似的方式，您必須添加總共 4 個開關小部件來控制 4 個繼電器。

對于溫度，選擇Gauge widgets 并鏈接 Temperature 變量。您還可以設置MIN和MAX 限制。

從遠程獲取 IR 代碼（十六進制代碼）

現在，要從遙控器獲取十六進制代碼，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，您可能會遇到問題。然后按照以下步驟獲取十六進制代碼。

下載 Sketch 獲取 HEX 代碼

• 在 Arduino IDE 中安裝IRremote庫。
• 下載附件代碼，上傳到ESP32。
• 打開波特率 9600的串行監視器。
• 現在，按下紅外遙控按鈕。
• 相應的十六進制代碼將填充在串行監視器中。

將所有十六進制代碼保存在文本文件中。

使用 Arduino IDE 對 ESP32 進行編程

為了對 ESP32 進行編程，我使用了 Arduino IDE。

下載此項目的代碼。

首先，您必須安裝ArduinoIoTCloud 庫。在安裝過程中，它可能會要求安裝其他依賴項。然后點擊全部安裝。

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

為 Arduino 物聯網云配置 Alexa 應用程序

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

• 點擊“更多”。
• 然后選擇“技能和游戲”。
• 搜索 Arduino 并點擊“ Arduino ”。
• 點擊“啟用使用”。

將 Arduino 云設備與 Alexa 連接

使用 Arduino Cloud 憑據登錄。

• 點擊關閉。
• 點擊“發現設備”。添加設備需要一分鐘時間。在此期間，NodeMCU 應與 WiFi 連接。
• 點擊“設備”，然后點擊“開關”以查看所有設備。

因此，所有來自 Arduino IoT Cloud 的設備都將添加到 Amazon Alexa App。

Arduino 物聯網云遠程應用程序設置

您還可以通過 Arduino IoT Cloud Remote App 控制設備。

• 從 Google Play 商店或 App Store下載并安裝Arduino IoT Cloud Remote App。
• 點擊登錄
• 然后登錄Arduino IoT Cloud賬號
• 點擊您創建的THING以打開儀表板。

現在，您還可以通過這個 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臺家電。

在高壓下工作時，請采取適當的安全預防措施。

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

最后！！Arduino 云智能家居系統已準備就緒

現在您可以智能地控制您的家電。

我希望您喜歡這個 Arduino IoT 和 Alexa 控制家庭自動化項目。我已經分享了這個項目的所有必需信息。

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，請寫在評論部分。

謝謝你，快樂學習。