Умный дом. Умная Розетка

Владимир Макаров

Аннотация:
Умный дом должен не только сообщать владельцу о своем состоянии, но принимать и исполнять различные команды. Например, включать по команде владельца дома свет в помещении или какие-нибудь электроприборы.

В настоящей статье предлагается устройство, которое принимает с мобильного телефона через Интернет команды и включает или выключает подачу сетевого напряжения на розетку, к которой подключен электроприбор. Это устройство является приемником события в системе Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) или, как это принято называть в отечественных публикациях, в системе «Умный дом».

За этим устройством закрепим название «умная розетка». Умную розетку можно устанавливать в обычную сетевую розетку как обычный разветвитель, но напряжение на розетках разветвителя будет подаваться только по команде владельца.

Введение

Устройство, представленное в этой статье, построено на модуле ESP8266 в исполнении ESP-01, который обеспечивает прием команд на включение/выключение подачи сетевого напряжения на электрическую нагрузку. Команда на включение или выключение сетевой розетки подается со смартфона через web-брокер, расположенный в сети Интернет.

Внешний вид устройства «Умная розетка» показан на рисунке.

Рисунок 1. Внешний вид устройства

Демонстрация видео здесь.

Схема электрическая принципиальная.

Схема электрическая принципиальная приведена на рисунке. В качестве центрального процессингового устройства используется платформа ESP8266 в исполнении ESP-01.

Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная

Сигналы «включить» или «выключить» поступает на сервер-брокер MQTT из приложения сотового телефона. Сервер-брокер MQTT «обязан» оповестить своих подписчиков (исполнительных сетевых узлов) о наступлении таких событий. Автор использовал сервер-брокер «WQTT.ru» и приложение Android «IoT MQTT Panel».

Сервер-брокер MQTT по запросу устройства передает на его адрес сведения о сигнале включения или выключения исполнительного реле. Микропроцессор ESP8266 принимает сигнал и включает/выключает реле через транзисторный ключ VT1. Одновременно включается/выключается светодиод D1 «Реле» в Блоке индикации.

Светодиод D2 обеспечивает индикацию подключения устройства к серверу брокеру в сети Интернет. Резистор R1 подтягивает к питанию вывод GPIO0 обеспечивает условия запуска микроконтроллера.

Микроконтроллер, выдав команду на реле, передает его сервер-брокер подтверждение о включении/выключении реле. Сервер-брокер, в свою очередь, передает по сети Интернет сигнал подтверждения на мобильные телефоны (смартфоны), которые подписаны на получение данных от сервера-брокера.

Питание устройства осуществляется от сети 220 вольт через блок постоянного напряжения 5 Вольт. Модуль ESP8266 питается напряжением 3.3 Вольта через стабилизатор LM1117 3.3.

Программная часть.

Программа для ESP8266 написана в среде Arduino IDE на языке Си. Код программы прилагается к этой статье.

Конструкция устройства.

Устройство смонтировано в двух корпусах сетевых разветвителей, стянутых шпилькой М3.

Рисунок 3. Корпус устройства

Надписи на шильдиках напечатаны на лазерном принтере. Для исключения воздействия влаги шильдики заламинированы.

Рисунок 4. Расположение платы внутри корпуса

Блок питания и исполнительная схема размещены на одной печатной плате.

Рисунок 5. Расположение деталей на плате

Печатная плата устройства показана на рисунках.

Рисунок 6. Печатная плата со стороны деталей

Печатная плата со стороны дорожек (зеркально)

Рисунок 7. Печатная плата со стороны дорожек

Настройка устройства.

Настройка устройства сводится к прописке в коде программы:

•    Логина и пароля своей локальной сети.

•    Адреса URL используемого сервера-брокера, порта сервера брокера, логина и пароля подключения к серверу брокеру.

•    Наименований разделов (топиков) для обмена сигналами между устройством и мобильным телефоном.

На сервере-брокере должны быть зарегистрированы разделы (топики), через которые будет производиться обмен данными между устройством и мобильным телефоном.

На мобильном телефоне должен быть установлен соответствующий клиент для общения с сервером-брокером и проведена его настройка на те же топики и интерфейс управления.

***

Настройка сервера-брокера и мобильного телефона выходит за пределы этой статьи. Разнообразие серверов-брокеров и приложений по работе с ними очень велико. Автор отлаживал это устройство на сервере-брокере wqtt.ru. А на мобильный телефон установил клиента на Андроид: IoT MQTT Panel.

Приложение:

ESP01_SmartSocket.ino       Скетч для загрузки в ESP01.

IOT_SmartSocket2.dch       Схема электрическая принципиальная (DipTrace).

ESP.IOT.SmartSocket_PCB2.dip       Печатная плата устройства (DipTrace).

Скачать архив