Arduino IoT Cloud ESP32 Alexa Control智能家居

描述

在这个物联网项目中，我展示了如何使用 ESP32 使用 Arduino 物联网云和 Alexa 制作基于物联网的家庭自动化，以通过语音命令控制 4 台家用电器。

如果互联网不可用，那么您可以使用开关和红外遥控器手动控制家电。在这篇文章中，我展示了制作这个智能家居系统的所有步骤。

这种基于物联网的家庭自动化系统具有以下特点：

• 使用Alexa和Arduino 物联网云仪表板控制设备。
• 用红外遥控器控制继电器。
• 用开关手动控制电器。
• 无需互联网即可手动控制家电。
• 在 Amazon Alexa 应用程序中监控实时反馈和室温。
• 用于该项目的所有资源都是免费的。

因此，您只需使用 ESP32 和继电器模块，就可以在家中轻松完成这个家庭自动化项目。或者您也可以为此项目使用定制设计的 PCB。

所需组件：

1. ESP32开发套件V1

2. 4通道单刀双掷5V继电器模块

3. 按钮

4. DHT11传感器

5. 1838红外线接收器

4. Alexa Echo Dot（可选）

如果您为此项目使用定制设计的 PCB，请参考以下所需的组件列表。

PCB 所需的组件

• ESP32 开发套件 V1
• 继电器 5v (SPDT)（4 个）
• BC547 三极管（4颗）
• PC817 光耦合器（4 个）
• 510 欧姆 0.25 瓦电阻器（4 个）(R1 - R4)
• 1k 0.25 瓦电阻器（6 个）(R5 - R10)
• 10k 0.25 瓦电阻器（1 个）(R11)
• LED 5 毫米（6 个）
• 1N4007 二极管（4 个）(D1 - D4)
• 按钮（4 个）
• 终端连接器
• 5V直流电源

所需软件：

1. Arduino物联网云

2. 亚马逊 Alexa 应用程序。

ESP32 家庭自动化项目的电路图

电路非常简单，我使用GPIO引脚D23、D22、D21和D19来控制4个继电器。

GPIO 引脚D13、D12、D14和D27与开关连接以手动控制 4 个继电器。

我在 Arduino IDE 中使用了INPUT_PULLUP函数，而不是使用上拉电阻。

红外遥控接收器（TSOP1838）与D35相连。DHT11 传感器与RX2相连。

我使用了 5V 移动充电器为智能继电器模块供电。

在高压下工作时，请采取适当的安全预防措施。

使用 ESP32 的 Alexa 控制继电器

如果 ESP32 连接 Wi-Fi，您可以通过Amazon Alexa App控制家电，还可以监控室温。

您还可以要求 Alexa 从世界任何地方打开和关闭设备。

对于这个家庭自动化项目，您不需要任何 Echo DOT或其他 Alexa 设备。

ESP32 控制继电器与 Arduino 物联网云仪表板

如果 ESP32 与 WiFi 连接，您还可以通过Arduino IoT Cloud 网络仪表板和Arduino IoT Cloud Remote 移动应用程序监控室温并控制家用电器。

在这个项目中，我使用了Arduino IoT Cloud 的免费计划。在免费计划中，您最多可以控制 5 个继电器或传感器。

当您从 Arduino IoT Cloud Remote 移动应用程序控制继电器时，继电器的当前状态也会在 Amazon Alexa 应用程序中更新。

使用 ESP32 的红外遥控继电器

您始终可以从任何红外遥控器控制继电器。

我将在以下步骤中解释如何从任何遥控器获取红外代码（十六进制代码）。

如果 ESP32 连接了 Wi-Fi，那么您还可以在Amazon Alexa App和Arduino 云仪表板中监控实时反馈。

通过按钮手动控制继电器

如果 WiFi 不可用，您可以通过按钮控制继电器。

当 WiFi 可用时，ESP32 会自动重新连接 WiFi。

请参考电路图连接按钮。

为这个智能家居系统设计 PCB

为了使电路紧凑并具有专业的外观，我在测试了智能继电器模块的所有功能后设计了 PCB。

您可以从以下链接下载此家庭自动化项目的 PCB Gerber 文件：

下载 PCB Gerber 文件

从 JLCPCB 订购 PCB

下载 Garber 文件后，您可以轻松订购 PCB

1. 访问https://jlcpcb.com并登录/注册

2. 单击立即报价按钮。

3. 点击“添加光绘文件”按钮。然后浏览并选择您下载的 Gerber 文件。

上传光绘文件并设置参数

4. 设置所需参数，如数量、PCB 遮蔽颜色等。

5. 选择 PCB 的所有参数后，单击“保存到购物车”按钮。

选择送货地址和付款方式

6. 键入送货地址。

7. 选择适合您的运输方式。

8. 提交订单并进行付款。

您还可以从JLCPCB.com跟踪您的订单

我的 PCB 需要 2 天时间才能制造出来，并使用 DHL 交付选项在一周内送达。

PCB 包装完好，质量非常好，价格实惠。

焊接PCB上的所有组件

之后，我按照电路图焊接了所有组件。

然后将 ESP32、DHT11、1838 IR 接收器连接到 PCB。

创建 Arduino 物联网云免费帐户

对于这个智能家居项目，我使用了 Arduino Cloud Free 计划。

单击以下链接创建一个Arduino IoT Cloud帐户。

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

• 单击“创建一个”。

• 输入您的生日，然后单击“下一步”。

• 输入电子邮件 ID、用户名、设置密码。然后点击“注册”。

• 现在点击“物联网云”。

在 Arduino 物联网云中添加 ESP32 设备

• 单击右侧的选择设备。

• 选择“ Set up a third Party device ”，然后选择设备类型为ESP32 ，设备型号为DOIT ESP32 DEVKIT V1。

• 您将获得代码中需要的设备 ID和密钥。
• 点击“继续”，您会发现设备已添加。

在 Arduino IoT Cloud 中添加变量

现在要控制 4 个继电器并从 DHT11 传感器读取数据，您必须添加 5 个变量。

单击“添加变量”按钮。

输入名称，然后选择Alexa 兼容开关类型。变量权限将是“读写”，变量更新策略将是“更改时”。

以类似的方式，您必须添加接下来的 3 个变量。

对于室温，读数选择Alexa compatible Temperature Sensor 。变量更新策略将是“定期”，并提及间隔时间。

设置 Arduino 物联网云仪表板

现在单击顶部的仪表板以设置 Arduino 云仪表板。

然后单击构建仪表板。之后单击“编辑”图标。

然后点击ADD并选择Switch 。

为这个 Switch 命名，然后将一个变量链接到这个 switch 小部件。

然后点击完成。

以类似的方式，您必须添加总共 4 个开关小部件来控制 4 个继电器。

对于温度，选择Gauge widgets 并链接 Temperature 变量。您还可以设置MIN和MAX 限制。

从远程获取 IR 代码（十六进制代码）

现在，要从遥控器获取十六进制代码，首先，我们必须将红外接收器输出引脚连接到 GPIO D35。

并在 VCC 和 GND 之间提供 5V。IR 接收器必须有金属外壳，否则，您可能会遇到问题。然后按照以下步骤获取十六进制代码。

下载 Sketch 获取 HEX 代码

• 在 Arduino IDE 中安装IRremote库。
• 下载附件代码，上传到ESP32。
• 打开波特率 9600的串行监视器。
• 现在，按下红外遥控按钮。
• 相应的十六进制代码将填充在串行监视器中。

将所有十六进制代码保存在文本文件中。

使用 Arduino IDE 对 ESP32 进行编程

为了对 ESP32 进行编程，我使用了 Arduino IDE。

下载此项目的代码。

首先，您必须安装ArduinoIoTCloud 库。在安装过程中，它可能会要求安装其他依赖项。然后点击全部安装。

在代码中，输入以下详细信息。完成所有这些更改后，您可以将代码上传到 ESP32。

为 Arduino 物联网云配置 Alexa 应用程序

从 Google Play 商店或 App Store下载并安装Amazon Alexa App 。

• 点击“更多”。
• 然后选择“技能和游戏”。
• 搜索 Arduino 并点击“ Arduino ”。
• 点击“启用使用”。

将 Arduino 云设备与 Alexa 连接

使用 Arduino Cloud 凭据登录。

• 点击关闭。
• 点击“发现设备”。添加设备需要一分钟时间。在此期间，NodeMCU 应与 WiFi 连接。
• 点击“设备”，然后点击“开关”以查看所有设备。

因此，所有来自 Arduino IoT Cloud 的设备都将添加到 Amazon Alexa App。

Arduino 物联网云远程应用程序设置

您还可以通过 Arduino IoT Cloud Remote App 控制设备。

• 从 Google Play 商店或 App Store下载并安装Arduino IoT Cloud Remote App。
• 点击登录
• 然后登录Arduino IoT Cloud账号
• 点击您创建的THING以打开仪表板。

现在，您还可以通过这个 Arduino IoT Cloud Remote App 控制继电器。

连接家电

按照电路图用继电器模块连接4台家电。

在高压下工作时，请采取适当的安全预防措施。

将 5 伏直流电源连接到 PCB。（我用过我的旧手机充电器 5V 2Amp）打开 110V/230V 电源和 5V 直流电源。

最后！！Arduino 云智能家居系统已准备就绪

现在您可以智能地控制您的家电。

我希望您喜欢这个 Arduino IoT 和 Alexa 控制家庭自动化项目。我已经分享了这个项目的所有必需信息。

如果您能分享宝贵的反馈意见，我将不胜感激。另外，如果您有任何疑问，请写在评论部分。

谢谢你，快乐学习。