اتوماسیون برق خانگی با رله و آردوینو

با استفاده از یک یا چند رله با آردوینو، می‌توانید هر وسیله الکتریکی کوچکی را در خانه کنترل و خودکار کنید.

امروزه محصولات بی‌شماری اتوماسیون خانگی در بازار وجود دارد، اما اگر بخواهید یک رویکرد DIY برای ایجاد خانه هوشمند خود داشته باشید چه؟ این را می توان با یک رله، آردوینو و یک دکمه یا سنسور به دست آورد. برای شروع فقط باید کمی یاد بگیرید.

این راهنما، برق ولتاژ شبکه را پوشش می دهد. کار با برق فشار قوی بدون اقدامات احتیاطی مناسب خطرناک است. باید مطمئن شوید که دستگاه‌هایتان هنگام کار روی آن‌ها از پریز جدا شده‌اند و همچنین برای ایمن ماندن، درک درستی از برق و مدارهای اولیه داشته باشید.

اتوماسیون برق خانگی DIY

رویکردی که ما در این پروژه به اتوماسیون خانگی می پردازیم، بسیار ساده است. این دستگاه بر روی روشن و خاموش کردن یک دستگاه الکتریکی با استفاده از یک رله، آردوینو و یک دکمه فشاری ساده تمرکز دارد. همچنین شما را از طریق برخی از گزینه‌های اجزای دیگر برای جایگزینی دکمه فشاری و خودکارسازی بیشتر خانه‌تان راهنمایی می‌کند.

رله چیست؟

یک رله در قلب این پروژه قرار دارد که به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی عمل می کند که توسط آردوینو کنترل می شود. به عنوان سوئیچ های الکتریکی، رله ها بر اساس سیگنال های دیجیتال دریافتی از یک کامپیوتر یا برد میکروکنترلر باز و بسته می شوند. این آنها را برای اتوماسیون خانگی DIY ایده آل می کند، زیرا آنها به خوبی با آردوینو و سایر بردهای اصلی کار می کنند.

آنچه برای این پروژه اتوماسیون خانگی DIY نیاز دارید

برای شروع این پروژه به چند جزء مختلف نیاز دارید. اکثر این اجزا برای پروژه ضروری هستند، اما اگر می‌خواهید روش کنترل خود را تغییر دهید، می‌توانید دکمه را با چیز دیگری تعویض کنید.

هر برد میکروکنترلر آردوینو: می توانید از هر برد آردوینو برای این پروژه استفاده کنید. ما یک Arduino Pro Micro را انتخاب کردیم زیرا آنها زیبا و کوچک هستند، اما Uno نیز به همان خوبی کار می کند.
برد رله کم فعال 5 ولت: می توانید برد رله را با یک، دو، چهار و هشت کانال پیدا کنید. یکی را انتخاب کنید که با تعداد وسایل الکتریکی که نیاز به کنترل دارد مطابقت داشته باشد.
دکمه فشاری و مقاومت 10kΩ (اختیاری): پروژه اتوماسیون DIY ما از یک دکمه برای فعال کردن رله استفاده می‌کند، اما می‌توانید از میان طیف وسیعی از اجزای دیگر که بعداً بررسی خواهیم کرد، انتخاب کنید.
یک دستگاه الکترونیکی: این قسمت نهایی دستگاه الکترونیکی است که می خواهید خودکار کنید. ما یک لامپ برای پروژه خود انتخاب کردیم، اما شما می توانید از هر چیزی که با مشخصات رله شما مطابقت دارد استفاده کنید.

مطلب مرتبط: Raspberry Pi Pico W چیست و برای چه کاری می توان از آن استفاده کرد؟

مرحله 1: لامپ (یا دستگاه دیگر) خود را برای اتوماسیون آماده کنید

اولین مرحله در این فرآیند اتوماسیون DIY آسان است. فقط باید دستگاه الکتریکی خود را آماده کنید. این به معنای افشای سیم برق مثبت در کابل اصلی آن است. البته، قبل از انجام این کار، باید دستگاه خود را از برق بکشید.

لامپ مورد استفاده ما از قبل یک سوئیچ برق داخلی روی کابل خود دارد. این ایده آل است، زیرا به این معنی است که لامپ برای نصب رله آماده است و فقط باید سوئیچ را برداریم.

اگر دستگاه شما سوئیچ این چنینی نداشته باشد، باید کمی عمیق تر حفاری کنید. جدا کردن کابل های برق خیلی سخت نیست، اما باید بسیار مراقب باشید تا مطمئن شوید که سیم های داخلی هنوز به درستی عایق بندی شده اند.

مرحله 2: رله را به دستگاه الکتریکی خود وصل کنید

بعد، وقت آن است که رله خود را به کابلی که به تازگی در معرض دید قرار داده اید وصل کنید. با بریدن کابل برای ایجاد شکاف در آن و جدا کردن انتهای سیم‌ها شروع کنید تا هسته‌های فلزی آن‌ها نمایان شود.

اکثر رله ها دارای سه نقطه اتصال هستند، اما شما فقط باید از دو مورد از آنها استفاده کنید: وسط و یکی از کانکتورهای خارجی. هر طرف سیم های در معرض را به کانکتورهای رله خود فشار دهید و آنها را محکم پیچ کنید. برای اطمینان از ایمن بودن پروژه DIY شما به یک اتصال خوب در اینجا نیاز دارید.

مرحله 3: رله را به آردوینو وصل کنید

آردوینو شما همچنین باید به رله شما متصل شود و این به سه اتصال VCC، Ground و Data نیاز دارد. پین‌های VCC و Ground را در آردوینو خود به پایه‌های مربوطه روی رله لحیم کنید و سپس یکی از پایه‌های دیجیتال آردوینو را به پایه Data روی رله متصل کنید.

مطلب مرتبط: چگونه با استفاده از ابزارهای ساده کابل های اترنت گیگابیتی خود را بسازید

شایان ذکر است که چیدمان پین رله شما ممکن است مانند آنچه در نمودار سیم کشی زیر نشان داده شده است نباشد. همچنین رله‌های با بیش از یک کانال دارای چندین پایه داده اما تنها یک مجموعه از پایه‌های VCC و Ground هستند. برای اطمینان از اینکه قطعات خود را به درستی لحیم کاری کرده اید، می توانید راهنمای مبتدی لحیم کاری مفید ما را بررسی کنید.

مرحله 4: یک دکمه فشاری به آردوینو خود وصل کنید

در این مرحله، پروژه اتوماسیون خانه DIY شما ممکن است از پروژه ما متفاوت باشد. لامپ ما با یک دکمه فشاری ساده کنترل می شود و لامپ را قادر می سازد از فاصله بسیار دورتری نسبت به قبل روشن شود. نمودار سیم کشی زیر را بررسی کنید.

همچنین می توانید برخی از ایده های زیر را برای کنترل رله خود در نظر بگیرید. هر چیزی که انتخاب می کنید، باید آن را به آردوینو خود متصل کنید و روی کدی کار کنید تا به درستی کار کند.

ساعت‌های بی‌درنگ: ماژول‌های RTC زمان را اندازه‌گیری و نگه می‌دارند، بسیار شبیه به یک ساعت معمولی. می‌توان از یک RTC برای روشن کردن رله در زمان‌های خاص استفاده کرد و وسایل الکترونیکی شما را بر اساس آنچه ساعت می‌گوید، خودکار کرد. این راهنمای نورپردازی آکواریوم DIY به شما نشان می‌دهد که چگونه با یک ساعت بی‌درنگ شروع به کار کنید.
حسگرهای حرکتی: یک حسگر حرکتی می تواند یک آرایه را هنگام تشخیص حرکت فعال کند. می‌توانید از این برای ایجاد یک دستگاه الکترونیکی حس‌گر حرکت، مانند لامپ یا پنکه که هنگام نشستن پشت میزتان روشن می‌شود، استفاده کنید.
حسگرهای نور: این حسگرها برای لامپ ها و سایر منابع نوری مناسب هستند و به شما امکان می دهند وقتی هوا شروع به تاریک شدن خانه شما می کند، چراغ های خود را روشن کنید. البته، باید سنسور خود را به گونه‌ای کدگذاری کنید که توسط خود نور الکتریکی تحریک نشود.
سنسورهای دیگر: شما می توانید تقریباً هر سنسوری را برای کنترل رله خود انتخاب کنید، تا زمانی که بتوانید کد آن را بنویسید.

مطلب مرتبط: مشکل شنیداری دیالوگ در تلویزیون هوشمند شما؟ در اینجا نحوه رفع آن آمده است

مرحله 5: مقداری کد را روی آردوینو خود بارگذاری کنید

به عنوان آخرین مرحله در این فرآیند، وقت آن است که مقداری کد را در آردوینو خود بارگذاری کنید. ممکن است لازم باشد این کد را برای مطابقت با مؤلفه‌هایی که استفاده می‌کنید، تطبیق دهید، اما ساده است و باید به راحتی ویرایش شود تا نیازهای شما را برآورده کند.

قبل از مقداردهی اولیه دکمه و رله در تابع setup() با برخی اعلانات متغیر پایه شروع می شود. به دنبال آن یک تابع حلقه () با چند دستور if برای تعیین وضعیت دکمه و رله دنبال می شود.

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); //Initialize the relay pin as an output (digital pin 15 in our case)
 pinMode(10, INPUT); //Initialize the button pin as an input (digital pin 10 in our case)
}


void loop() {
 buttonState = digitalRead(10); //Read the state of the push button

 if (buttonState == HIGH) { //If statement to check if the push button is open or closed

   if (relayState == 0) { //Check the relay state and change it to the opposite when the button is pressed

     relayState = 1;

   } else {

     relayState = 0;

   }

 }



 if (relayState == 0) { //Check the relay state and activate the relay if it isn't 0

   digitalWrite(15, HIGH); //Activate the relay

 } else {

   digitalWrite(15, LOW);

 }


 delay(1000); //Create a short delay to prevent the light from flashing on and off

}

شروع کار با اتوماسیون خانگی DIY

امروزه محصولات اتوماسیون خانگی بیشماری در بازار وجود دارد. شما می توانید از دستگاه هایی مانند این برای تبدیل خانه خود به یک خانه هوشمند استفاده کنید، اما کار بر روی اتوماسیون خانه DIY خودتان بسیار سرگرم کننده تر است.