描述

家庭自動化或智能家居這個(gè)詞是由美國房屋建筑商協(xié)會于 1984 年創(chuàng)造的，但當(dāng)時(shí)它仍然只是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢想！盡管第一艘遙控玩具船是在 1898 年由尼古拉特斯拉發(fā)明的。然后在 1975 年，開發(fā)了第一個(gè)通用家庭自動化網(wǎng)絡(luò)技術(shù) X10。它是電子設(shè)備的通信協(xié)議。到 2020 年，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模將高達(dá)128.1 億美元。

所有這些設(shè)備的基本控制回路都非常簡單，如下所示。

基本控制循環(huán)來源：谷歌圖片

?

這里將有一個(gè)傳感器將真實(shí)世界的物理值轉(zhuǎn)換為電信號，例如模擬情況下的電壓或電流和數(shù)字情況下的值，并將其報(bào)告給稱為微控制器的微型計(jì)算機(jī)，其中包含將比較的預(yù)定義設(shè)定點(diǎn)當(dāng)前傳感器讀數(shù)與設(shè)定值讀數(shù)并相應(yīng)地采取行動。

我們的目標(biāo)是使基于伺服電機(jī)的自動開關(guān)可以改裝到當(dāng)前的配電盤上。當(dāng)前的家庭自動化解決方案不便攜，需要專業(yè)人員安裝布線和其他設(shè)置。在這里，為了讓您的家更智能，無需更換配電盤和燈。這就是為什么這個(gè)解決方案很重要。

其他功能包括

• 200小時(shí)的電池壽命，
• 為進(jìn)入房間的人拍照的安全攝像頭
• 深度睡眠以節(jié)省電池。
• 便攜的。
• 發(fā)送電子郵件警報(bào)

Step1：獲取零件：

凱美特電容器

?

用于電源和信號調(diào)節(jié)部分的 Kemet 電容器

?

第 2 步：讓我們在面包板上進(jìn)行測試：

在我們的項(xiàng)目中，傳感器不過是KEMET SS-430的小型接近傳感器。（我申請了免費(fèi)硬件，但我的想法沒有被選中，通過查看傳感器的外形尺寸，我認(rèn)為與其他接近傳感器相比，它會提供更好的設(shè)計(jì)自由度，所以我繼續(xù)購買了一個(gè)。）數(shù)據(jù)來自如圖所示，傳感器將有一個(gè) 2 200ms 的時(shí)鐘脈沖。

Saleo邏輯分析儀截圖

?

在上圖中，2 200ms 的脈沖是顯示人類存在的脈沖，其他時(shí)鐘脈沖是由于誤觸發(fā)而形成的。由于我正在嘗試沒有鏡頭或任何其他蓋子的裸露傳感器，因此發(fā)生了這種錯(cuò)誤觸發(fā)。在我使用塑料外殼固定傳感器后，誤觸發(fā)大大減少。

使用ardunio進(jìn)行初步測試

?

對于測試，我只使用了一個(gè)微控制器（Arduino Uno）、傳感器和一個(gè) LED。在串行監(jiān)視器上讀取傳感器值數(shù)小時(shí)并對其進(jìn)行校準(zhǔn)后，我提供了一個(gè)小代碼來正確檢測其面前是否有人。

第 3 步：連接伺服器并在 ESP32 相機(jī)上進(jìn)行測試：

使用 ESP32 攝像頭進(jìn)行伺服測試

?

由于 ESP32 攝像頭上可用的引腳數(shù)量有限，我不得不使用定時(shí)器 2 和 GPIO2 來驅(qū)動伺服系統(tǒng)，并使用 Kemet SS-430 接近傳感器使用 GPIO13 來實(shí)現(xiàn)喚醒功能。

使用 ESP32 Camera 的原因是當(dāng)人進(jìn)入房間或??未經(jīng)授權(quán)的地方時(shí)拍照并進(jìn)入睡眠模式。圖像將保存在

SD卡。為了立即對入侵者采取行動，ESP32 將向預(yù)先配置的電子郵件 ID 發(fā)送一封電子郵件。這需要安裝 ESP32 Mail 客戶端庫。在 Arduino IDE 中管理庫并搜索 ESP32 Mail 客戶端并下載。您將需要一個(gè)有效的電子郵件 ID，您需要將其憑據(jù)放入代碼中，稍后您將必須啟用不太安全的應(yīng)用程序。最好為這個(gè)項(xiàng)目創(chuàng)建一個(gè)新的 Gmail ID。

第 4 步：測試概念證明

頂視圖傳感器封裝在塑料外殼中

?

帶升壓轉(zhuǎn)換器的底視圖

?

對于該項(xiàng)目的更簡單的分解圖，我想以模塊化方式將這些東西組裝在亞克力板上。

用于傳感器的塑料盒有助于減少誤觸發(fā)。由于 ESP 相機(jī)在拍照后進(jìn)入睡眠狀態(tài)，我無法在 ESP32 相機(jī)上執(zhí)行數(shù)字信號調(diào)節(jié)操作。因此，我添加了另一個(gè)微控制器來減少錯(cuò)誤觸發(fā)和信號調(diào)節(jié)，以及驅(qū)動伺服電機(jī)。

您可以使用 esp32 或其他微控制器都可以。

原理圖

?

來自熱釋電傳感器的信號被饋送到集電極開路配置中的晶體管，一旦信號到來，晶體管就會作為開關(guān)被激活，因此它將 GPIO 13 連接到地面并喚醒 ESP32 攝像頭

在代碼庫中，Pyrolight 代碼和 camera_pins.h 用于 ESP32 攝像頭，其余 2 代碼用于使用 Arduino pro mini 進(jìn)行測試。

請?jiān)?GitHub 存儲庫中找到詳細(xì)的原理圖和 Kicad PCB。

實(shí)際上，我為這個(gè)項(xiàng)目從中國訂購了 PCB，但由于冠狀病毒的爆發(fā)，我沒有及時(shí)收到。所以我不得不使用aboost轉(zhuǎn)換器和TP4056模塊。

第五步：郵件來了

這是arduino串行監(jiān)視器的屏幕截圖。

?

當(dāng)傳感器附近有入侵者時(shí)，它從睡夢中醒來，拍了一張照片，并發(fā)送了一封帶有附件的郵件。

收到的電子郵件

?

這是郵件的樣子。您可以在下面鏈接的我的 Github 存儲庫中找到 Gerber 文件。

3D 視圖

?

PCB正面

?

后面

?

第 7 步：未來增強(qiáng)功能：

1. 為項(xiàng)目設(shè)計(jì)一個(gè)3D打印的案例，讓它看起來像一個(gè)產(chǎn)品

2. 為 ESP32 CAM 設(shè)計(jì)一個(gè)防護(hù)罩 [完成！]

3.提高電池性能

4. 模擬信號調(diào)理電路代替次級微控制器。

最后，我感謝hackster.io和 Kemet 提供的機(jī)會以及所有開源社區(qū)花時(shí)間在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行記錄。