Tự động hóa điện gia dụng với rơ le và Arduino

Có vô số sản phẩm tự động hóa gia đình trên thị trường hiện nay, nhưng nếu bạn muốn thực hiện phương pháp DIY để tạo ra ngôi nhà thông minh của riêng mình thì sao? Điều này có thể đạt được với một rơ le, Arduino và một nút hoặc cảm biến; bạn chỉ cần thực hiện một số tìm hiểu để bắt đầu.

Hướng dẫn này bao gồm các điện áp nguồn chính. Làm việc với điện cao áp rất nguy hiểm nếu không có biện pháp phòng ngừa thích hợp. Bạn phải đảm bảo rằng các thiết bị của bạn đã được rút phích cắm khi bạn làm việc trên chúng, cũng như có hiểu biết về điện và các mạch cơ bản để giữ an toàn.

Tự động hóa điện tại nhà

Cách tiếp cận tự động hóa gia đình mà chúng tôi đang giải quyết trong dự án này khá đơn giản. Nó sẽ tập trung vào việc bật và tắt một thiết bị điện duy nhất bằng cách sử dụng rơ le, Arduino và một nút nhấn đơn giản. Nó cũng sẽ đưa bạn qua một số tùy chọn thành phần khác để thay thế nút nhấn và tự động hóa hơn nữa ngôi nhà của bạn.

Rơ le là gì?

Một rơ le nằm ở trung tâm của dự án này, hoạt động như một công tắc điện tử được điều khiển bởi Arduino. Là công tắc điện, rơ le đóng mở dựa trên tín hiệu kỹ thuật số nhận được từ máy tính hoặc bo mạch vi điều khiển. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho việc tự động hóa tại nhà, vì chúng hoạt động tốt với Arduinos và các bảng cơ bản khác.

Những gì bạn cần cho dự án tự động hóa nhà tự làm này

Bạn cần một vài thành phần khác nhau để bắt đầu với dự án này. Hầu hết các thành phần này đều cần thiết cho dự án, nhưng bạn có thể hoán đổi nút này cho một thứ khác nếu bạn muốn thay đổi phương pháp điều khiển của mình.

• Bất kỳ bảng vi điều khiển Arduino nào: Bạn có thể sử dụng bất kỳ bảng Arduino nào cho dự án này. Chúng tôi chọn Arduino Pro Micro vì chúng đẹp và nhỏ, nhưng Uno cũng sẽ hoạt động tốt.
• Một bảng chuyển tiếp thấp hoạt động 5V: Bạn có thể tìm thấy bảng chuyển tiếp với một, hai, bốn và tám kênh. Chọn một cái phù hợp với số lượng thiết bị điện cần điều khiển.
• Nút nhấn và điện trở 10kΩ (Tùy chọn): Dự án tự động hóa DIY của chúng tôi sử dụng một nút để kích hoạt rơ le, nhưng bạn có thể chọn từ một loạt các thành phần khác mà chúng ta sẽ khám phá sau.
• Một thiết bị điện tử: Phần cuối cùng này là thiết bị điện tử mà bạn muốn tự động hóa. Chúng tôi đã chọn một bóng đèn cho dự án của mình, nhưng bạn có thể sử dụng bất kỳ thứ gì phù hợp với thông số kỹ thuật của rơ le của bạn.

Bước 1: Chuẩn bị đèn của bạn (hoặc thiết bị khác) để tự động hóa

Bước đầu tiên trong quy trình tự động hóa DIY này rất dễ dàng; bạn chỉ cần chuẩn bị thiết bị điện của bạn. Điều này có nghĩa là để lộ dây nguồn dương bên trong cáp chính của nó. Tuy nhiên, tất nhiên, bạn phải rút phích cắm thiết bị của mình trước khi thực hiện việc này.

Đèn chúng tôi đang sử dụng đã có công tắc nguồn nội tuyến trên cáp của nó. Điều này là lý tưởng, vì nó có nghĩa là đèn đã sẵn sàng cho một rơ le được lắp đặt sẵn và chúng ta chỉ cần tháo công tắc.

Bạn sẽ phải tìm hiểu sâu hơn một chút nếu thiết bị của bạn không có công tắc như thế này. Việc tuốt dây cáp điện không quá khó nhưng bạn phải cực kỳ cẩn thận để đảm bảo cuối cùng các dây bên trong vẫn được cách điện đúng cách.

Bước 2: Kết nối Rơ le với thiết bị điện của bạn

Tiếp theo, đã đến lúc gắn rơ le của bạn vào dây cáp mà bạn vừa tiếp xúc. Bắt đầu bằng cách cắt cáp để tạo đứt dây và tước các đầu của dây để lộ lõi kim loại của chúng.

Hầu hết các rơ le đều có ba điểm kết nối, nhưng bạn chỉ cần sử dụng hai trong số đó: điểm giữa và một đầu nối bên ngoài. Đẩy mỗi bên của dây tiếp xúc vào các đầu nối trên rơ le của bạn và vặn chặt chúng xuống. Bạn cần có kết nối tốt ở đây để đảm bảo dự án DIY của bạn an toàn.

Bước 3: Kết nối Relay với Arduino

Arduino của bạn cũng cần kết nối với rơ le của bạn và điều này yêu cầu ba kết nối: VCC, Ground và Data. Hàn các chân VCC và Ground trên Arduino của bạn vào các chân tương ứng trên rơ le, sau đó kết nối một trong các chân kỹ thuật số của Arduino với chân Dữ liệu trên rơ le.

Cần lưu ý rằng cách bố trí chân cắm của rơ le có thể không giống với bố trí chân cắm trong sơ đồ đấu dây được hiển thị bên dưới. Ngoài ra, các rơle có nhiều hơn một kênh có nhiều chân Dữ liệu nhưng chỉ có một bộ chân VCC và Chân đất. Bạn có thể xem hướng dẫn dành cho người mới bắt đầu hàn tiện dụng của chúng tôi để đảm bảo rằng bạn đã hàn các linh kiện của mình một cách chính xác.

Bước 4: Kết nối một nút nhấn với Arduino của bạn

Ở giai đoạn này, dự án tự động hóa nhà DIY của bạn có thể khác với dự án của chúng tôi. Đèn của chúng tôi được điều khiển bằng một nút nhấn đơn giản, cho phép bật đèn từ khoảng cách xa hơn nhiều so với trước đây. Kiểm tra sơ đồ nối dây bên dưới.

Ngoài ra, bạn cũng có thể xem xét một số ý tưởng dưới đây để điều khiển rơ le của mình. Bất cứ điều gì bạn chọn, bạn sẽ cần kết nối nó với Arduino của mình và làm việc trên một số mã để làm cho nó hoạt động bình thường.

• Đồng hồ thời gian thực: Các mô-đun RTC đo và lưu giữ thời gian, giống như một chiếc đồng hồ thông thường. Một RTC có thể được sử dụng để bật rơ le của bạn vào những thời điểm cụ thể, tự động hóa thiết bị điện tử của bạn dựa trên những gì đồng hồ báo. Hướng dẫn chiếu sáng hồ cá tự làm này chỉ cho bạn cách bắt đầu với đồng hồ thời gian thực.
• Cảm biến chuyển động: Cảm biến chuyển động có thể kích hoạt một mảng khi phát hiện chuyển động. Bạn có thể sử dụng thiết bị này để tạo thiết bị điện tử cảm ứng chuyển động, như đèn hoặc quạt bật khi bạn ngồi vào bàn làm việc.
• Cảm biến ánh sáng: Loại này hoàn hảo cho đèn và các nguồn sáng khác, cho phép bạn bật đèn khi trời bắt đầu tối trong nhà. Tất nhiên, bạn sẽ cần phải mã hóa cảm biến của mình để nó không bị kích hoạt bởi chính đèn điện.
• Các cảm biến khác: Bạn có thể chọn bất kỳ cảm biến nào để điều khiển rơ le của mình, miễn là bạn có thể viết mã cho nó.

Bước 5: Tải một số mã vào Arduino của bạn

Bước cuối cùng trong quá trình này, đã đến lúc tải một số mã vào Arduino của bạn. Bạn có thể cần điều chỉnh mã này để phù hợp với các thành phần bạn sử dụng, nhưng nó đơn giản và dễ chỉnh sửa để đáp ứng nhu cầu của bạn.

Nó bắt đầu với một số khai báo biến cơ bản trước khi khởi tạo nút và chuyển tiếp trong thành lập() hàm số. Tiếp theo là một vòng() chức năng với một vài nếu các câu lệnh để xác định trạng thái của nút và rơ le.

int buttonState = 0;  //Create a button state variable to read the button's position
int relayState = 0; //Create a relay state variable to set the relay's position
void setup() {
pinMode(15, OUTPUT); 
pinMode(10, INPUT); 
}
void loop() {
buttonState = digitalRead(10); 
if (buttonState == HIGH) { 
if (relayState == 0) { 
relayState = 1;
} else {
relayState = 0;
}
}
if (relayState == 0) { 
digitalWrite(15, HIGH); 
} else {
digitalWrite(15, LOW);
}
delay(1000); //Create a short delay to prevent the light from flashing on and off
}

Bắt đầu với Tự động hóa nhà tự làm

Hiện nay trên thị trường có vô số sản phẩm tự động hóa gia đình. Bạn có thể sử dụng các thiết bị như thế này để biến ngôi nhà của mình thành một ngôi nhà thông minh, nhưng làm việc trên nhà tự động hóa DIY của riêng bạn sẽ thú vị hơn rất nhiều.