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輕松實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化:從叮當(dāng)門鈴到物聯(lián)網(wǎng)門鈴

發(fā)布時(shí)間:2020-11-03 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】我們的機(jī)電式叮當(dāng)門鈴的按鈕已在很多年前被具有多個(gè)鈴聲的無(wú)線門鐘琴取代。它帶有兩個(gè)遠(yuǎn)程站,大大增加了門鈴的范圍。不幸的是,所有東西都由電池供電,當(dāng)電池耗盡時(shí),鐘琴變得不可靠。而且,由于訪客按下按鈕時(shí)聽(tīng)不到任何聲音,因此也容易使訪客感到困惑。在我們家門口,郵遞員總是響兩次。
 
當(dāng)我最近開(kāi)始嘗試家庭自動(dòng)化時(shí),這是一個(gè)更新門鈴并將其集成到系統(tǒng)中的好機(jī)會(huì)。為了避免走線,我選擇了門鈴和家庭自動(dòng)化控制器之間的Wi-Fi連接。
 
舊的鐘聲本身及其連接線(包括電源)都保留在原位。事實(shí)證明,這很實(shí)用,因?yàn)樵撶娐曉趦?nèi)部提供了足夠的空間,以適合家用無(wú)線門鈴接口并為其供電。
 
我不想拋棄正在工作的無(wú)線門鐘琴,而是決定將其按鈕用于新連接的門鈴。這樣,我最終得到了三代Wi-Fi連接的門鈴/鐘琴,它可以播放幾種數(shù)字鈴聲中的一種,并在向云發(fā)送通知的同時(shí)生成機(jī)械的叮當(dāng)聲(或執(zhí)行其他一些有用的操作)操作),請(qǐng)參見(jiàn)圖1。
 
輕松實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化:從叮當(dāng)門鈴到物聯(lián)網(wǎng)門鈴
圖1:如何將基本的門鈴變成復(fù)雜的連接門鈴系統(tǒng)。
 
建立門鈴界面
 
對(duì)于Wi-Fi門鈴接口,我選擇了一個(gè)基于ESP8266的NodeMCU板(圖2),因?yàn)樗哂形蚁胧褂玫哪M輸入(請(qǐng)參見(jiàn)下文)。
 
輕松實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化:從叮當(dāng)門鈴到物聯(lián)網(wǎng)門鈴
圖2:NodeMCU模塊在其模擬輸入上具有一個(gè)分壓器,該分壓器將輸入電壓除以3.2。
 
而且,它不需要USB到串行轉(zhuǎn)換器,因此,除了烙鐵外,該項(xiàng)目不需要任何專用工具。
 
如上所述,無(wú)線門鐘琴的按鈕使用現(xiàn)有的舊電線連接到門鈴接口。因?yàn)榘粹o在外部并且暴露在元件外,所以我用串聯(lián)電阻,濾波電容器和鉗位二極管保護(hù)了連接。
 
由12伏(AC)供電時(shí),門鈴的螺線管大約需要1安培的電流。對(duì)于鐘琴的微小觸覺(jué)按鈕(這種觸點(diǎn)通常最多只能處理50 mA左右),這實(shí)在太多了,但是通過(guò)繼電器或功率晶體管就可以完成。我使用了一個(gè)很小的5伏繼電器,該繼電器由MCU通過(guò)晶體管控制,周圍擺著。
 
完整的原理圖如圖3所示。
 
輕松實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化:從叮當(dāng)門鈴到物聯(lián)網(wǎng)門鈴
圖3:門鈴接口需要干凈的電源。連接到按鈕的銷需要一些保護(hù),因?yàn)榘粹o位于按鈕暴露在外部的位置。
 
監(jiān)控電池電壓
 
鐘琴按鈕的電線直接連接到按鈕上拉電阻的冷端。這意味著當(dāng)不按下按鈕時(shí),電線會(huì)承載安裝在按鈕外殼內(nèi)的電池電壓。因此,我不僅將導(dǎo)線連接到MCU的GPIO引腳,而且還連接到其模擬輸入。這使家庭助理可以隨時(shí)注意無(wú)線門鈴的電池電量以及中繼門鈴鈴聲消息。這是可行的,因?yàn)殓娗俚臒o(wú)線范圍與電池電壓成正比。當(dāng)電壓太低時(shí),將無(wú)法再訪問(wèn)遠(yuǎn)程站,并且系統(tǒng)變得不可靠。
 
注意,當(dāng)然可以使用模擬輸入來(lái)檢測(cè)按鈕的按下以及監(jiān)視電池電量,但這會(huì)使固件復(fù)雜化。通過(guò)添加否則留下的GPIO引腳,這種復(fù)雜性消失了。
 
電源供應(yīng)
 
電源需要引起注意,因?yàn)榕f的蜂鳴器只有12伏變壓器,而繼電器和NodeMCU板則需要5伏直流電。
 
蜂鳴器的螺線管對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)是很重的負(fù)載,并且在激活時(shí)會(huì)使變壓器的輸出電壓下降。一個(gè)大的儲(chǔ)能電容器可以濾除螺線管引起的驟降。沒(méi)有它,NodeMCU模塊將在每次按下按鈕時(shí)重新啟動(dòng)。
 
5伏調(diào)節(jié)器是與7805兼容的小型開(kāi)關(guān)模式調(diào)節(jié)器,有助于避免散熱問(wèn)題。
 
還添加了電源指示燈,因?yàn)镹odeMCU板上沒(méi)有一個(gè)電源指示燈,事實(shí)證明它很實(shí)用。
 
通過(guò)將門鈴接口電路分布在兩個(gè)原型板上(一個(gè)用于電源,另一個(gè)用于其余),我設(shè)法將其全部緊緊地安裝在舊報(bào)時(shí)的外殼內(nèi)(圖4)。
 
輕松實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化:從叮當(dāng)門鈴到物聯(lián)網(wǎng)門鈴
圖4:門鈴接口構(gòu)建在兩個(gè)板上,使其適合舊的門鈴。
 
如果你按照本文中介紹的步驟操作,那么你現(xiàn)在將擁有一個(gè)可以連接Wi-Fi的門鈴在家庭助理中自動(dòng)化。您可以使它做更多(有用的)事情,而不是點(diǎn)亮LED,這將由你自己決定。本文介紹了入門的基本原理,現(xiàn)在您可以根據(jù)自己的需要來(lái)改進(jìn)和改進(jìn)它們。
 
 
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