مفتاح التحكم الصوتي باستخدام Alexa و Arduino: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

الهدف الرئيسي من هذا المشروع هو استخدام مستشعر درجة الحرارة للتحكم في المفتاح (المرحل) لتشغيل أو إيقاف تشغيل الجهاز.

قائمة المواد

1. وحدة الترحيل 12 فولت ==> 4.2 دولار
2. Arduino uno ==> 8 دولارات
3. مستشعر درجة الحرارة DHT11 ==> 3 دولارات
4. وحدة ESP8266 ==> 4.74 دولار
5. جهاز optocoupler N26 ==> 0.60 دولار أمريكي
6. منظم الجهد LM1117 ==> 0.60 دولار
7. اللوح ==> 2.2 دولار
8. أسلاك توصيل ==> 2.5 دولار
9. زر الضغط ==> 2.5 دولار

التكلفة الإجمالية للمشروع حوالي 30 دولارًا. ينقسم هذا المشروع إلى ثلاثة أجزاء. أولاً ، نستخدم heroku لإنشاء تطبيق. ثانيًا ، نبني مهارة Amazon Alexa لتنفيذ عملنا (الجزء الأكثر أهمية). ثالثًا ، نقوم بإعداد أجهزتنا وبرمجتها باستخدام Arduino IDE.

الخطوة 1: ربط Heroku بـ GitHub

Heroku عبارة عن منصة سحابية كخدمة (PaaS) تدعم العديد من لغات البرمجة المستخدمة كنموذج لنشر تطبيق الويب. أولاً ، اذهب إلى موقع heroku أنشئ حسابًا جديدًا أو سجل الدخول هناك. الرابط أدناه

موقع Heroku

لنبدأ بإنشاء تطبيق جديد. لقد أعطيت اسم تطبيقي "iottempswitch" عند نشر التطبيق ، يتم إنشاء الرابط.

بمجرد إنشاء التطبيق ، انتقل إلى GitHub. GitHub /

تسجيل الدخول هناك أو التسجيل إذا لم يكن لديك حساب. بمجرد تسجيل الدخول ، أنشئ مستودعًا جديدًا ، أدخل أي اسم تريد اختياره ثم اضغط على إنشاء مستودع. في الصفحة التالية ، انقر فوق README ، وفي هذه الصفحة قدم الوصف الذي تريد مشاركته مع الآخرين. بعد ذلك ، انقر فوق الالتزام بملف جديد. بعد ذلك ، انقر فوق زر التحميل.

هناك خياران إما أن تقوم بسحب المجلد وإفلاته أو اختيار الملف. قم بتنزيل الملفات المطلوبة من الأسفل. بعد تحديد الملفات ، اضغط على تنفيذ التغييرات. افتح التطبيق الذي قمت بإنشائه في Heroku ، ثم انتقل إلى قسم النشر. بعد ذلك ، انقر فوق GitHub. أعط اسم المستودع الذي قمت بإنشائه في جانب GitHub. في حالتي هو Smart-Relay. انسخ ذلك والصقه هنا. بمجرد عرض الارتباط الخاص بك ، انقر فوق الاتصال. بعد ذلك ، انقر فوق نشر الفرع (يدوي). بعد النشر ، يمكنك رؤية الرابط في سجل الإنشاء أو يمكنك رؤية الارتباط في الإعدادات. نحتاج إلى هذا الرابط لاحقًا عندما نصنع مهارات أمازون.

الخطوة الثانية: أمازون

أحدث صور مهارة اليكسا

في موقع Amazon Developer ، نستخدم مهارة Amazon للتحكم في مشغل التبديل عن طريق ضبط درجة الحرارة والرطوبة.

انتقل إلى موقع Amazon Developer. الرابط أدناه.

موقع مطور أمازون

• انتقل إلى Developer console في أعلى اليمين كما هو موضح في الشكل i4
• انتقل إلى Alexa ثم حدد Alexa Skill Kit ثم أنشئ مهارة جديدة بالنقر فوق إضافة مهارة جديدة.

عند إضافة مهارة جديدة ، سترى صفحة معلومات المهارة.

1. معلومات المهارة (كما هو موضح في الصورة i7)

يتعين علينا تقديم نوع المهارة ، واللغة ، والاسم ، واسم الاحتجاج.

نوع المهارة ==> حدد العادة

• الاسم ==> حدد أي اسم.
• اسم الاستدعاء ==> الذي تستخدمه أثناء الاتصال بـ Alexa ، على سبيل المثال ؛ - Alexa ، اطلب من المستشعر تشغيل مفتاح التشغيل أو Alexa ، اطلب الضوء هنا أسماء الاستدعاء هي المستشعر والضوء.
• اللغة ==> الإنجليزية (الهند). اختر وفقا لبلدك

انقر فوق حفظ ثم التالي

2. نموذج التفاعل

هنا ، سوف نستخدم منشئ المهارات. لذلك ، انقر فوق Launch Skill Builder. سترى الصفحة كما هو موضح في الصورة i8.

أولا نخلق نوايا جديدة. انقر فوق إضافة (على الجانب الأيسر) وقم بإعطاء أي اسم تريد استخدامه "smartswitch"

• أعط اسم نوع الفتحة "نوع القياس" وقيم الفتحة "درجة الحرارة" و "الرطوبة" كما هو موضح في الصورة i9.
• بعد ذلك ، أضف اسم نوع الفتحة "استعلام" وقيم الفتحة هي "ما" و "هي" كما هو موضح في الصورة i10.
• بعد ذلك ، أضف نوع الفتحة "switchstate" وقيم الفتحة "on" و "off" كما هو موضح في الصورة i11.
• أضف نوع فتحة أخرى "tempscale" وقيم الفتحة "fahrenheit" و "celcuis" كما هو موضح في الصورة i12.
• بعد ذلك ، أضف نوع فتحة جديدة هنا ، نستخدم نوع الفتحة الحالية لذلك يتعين علينا النقر فوق استخدام الفتحة الحالية. بعد إضافتها ستراها في أنواع الفتحات كما هو موضح في الصورة i13.

لقد انتهينا من أنواع الفتحات ، النوع الإجمالي للفتحات التي نستخدمها هو 5. الآن ، انتقل إلى الخطوة التالية. انقر على النية التي أنشأناها ، في حالتي هي smartswitch. على الجانب الأيمن ، سترى فتحة النية كما هو موضح في الصورة i14.

• قم بإنشاء فتحة جديدة ، وأطلق عليها اسم "Switch_State" وقم بتعيينها إلى "switchstate" باستخدام زر القائمة المنسدلة كما هو موضح في الصورة i15.
• أنشئ فتحة جديدة ، وأطلق عليها اسم "Sensor_Values" وعيّنها على "نوع_القياس" كما هو موضح في الصورة i16.
• قم بإنشاء خانة جديدة ، وأطلق عليها اسم "استعلام" وقم بتعيينها إلى "استعلام" كما هو موضح في الصورة i17.
• بعد ذلك قم بإنشاء فتحة جديدة "tmp_scale" وقم بتعيينها على "مقياس مؤقت" كما هو موضح في الصورة i18.
• أنشئ فتحة جديدة "Numbers" وعيّنها على "Amazon. Numbers" كما هو موضح في الصورة i19.

الآن انتهينا من فتحات Intent. نحن نستخدم 5 خانات نية. بعد ذلك ننتقل إلى نموذج الألفاظ كما هو موضح في الصورة i20.

أضف هذا النموذج من الكلام.

تعيين مشغل التبديل على {Numbers} بالمائة {tmp_scale}

{query} هي حالة التبديل

مشغل التبديل {Switch_State}

ضبط زر التبديل على {Numbers} درجة {tmp_scale}

تحويل التبديل {Switch_State}

{query} تبديل {Switch_State}

{query} هي {Sensor_Values} الحالية

بعد هذا احفظ النموذج وقم ببنائه. انتظر حتى يتم إنشاء النموذج بعد ذلك ، انقر فوق التكوين. بعد البناء سترى الرسالة كما هو موضح في الصورة i21 و i22.

3. التكوين

حدد HTTPS وأضف الرابط الذي تم إنشاؤه أثناء إنشاء تطبيق heroku. في حالتي هو https://iottempswitch.herokuapp.com/. بعد إضافة الرابط انقر فوق التالي كما هو موضح في الصورة i23.

4. شهادة SSL حدد الخيار الثاني وانقر فوق التالي كما هو موضح في الصورة i24.

لقد نجحنا في إنشاء مهارتنا.

الخطوة 3: اردوينو

افتح Arduino IDE ثم اذهب إلى File ==> Preference

في مدير اللوحات الإضافية ، انسخ والصق عنوان URL وانقر فوق موافق كما هو موضح في الصورة i26.

arduino.esp8266.com/versions/2.4.0/package_…

• افتح مدير مجلس الإدارة بالانتقال إلى أدوات ==> لوحة ==> مدير مجلس الإدارة.
• افتح مدير اللوحات وابحث عن nodemcu كما هو موضح في الصورة i27.
• بعد ذلك قم بتنزيل مكتبة ESP8266WiFi. افتح مدير المكتبة: Sketch ==> تضمين مكتبة ==> إدارة المكتبات.
• ابحث عن مكتبة ESP8266WiFi وقم بتثبيتها.
• حدد اللوحة ==> وحدة ESP8266 العامة.
• قبل تحميل الكود نحتاج إلى ثلاث مكتبات.

المكتبات المطلوبة

انقل هذه المكتبات إلى مجلد مكتبات Arduino

يجب عليك تغيير ثلاثة أشياء في كود SSID و PWD ورابط تطبيق heroku الخاص بك ، وبعد ذلك قم بتحميل الكود. بالنسبة لوحدة ESP ، يجب عليك الضغط على زر الفلاش أثناء تحميل الرمز ثم الضغط على زر إعادة الضبط مرة واحدة ثم تحرير زر الفلاش. بعد تحميل الرمز ، افتح الجهاز. سترى الإخراج.

الخطوة 4: وصف المكون

1. ما هو التتابع

ريلاي هو جهاز كهرومغناطيسي يستخدم لعزل دائرتين كهربائيا وربطهما مغناطيسيا. إنها أجهزة مفيدة للغاية وتسمح لدائرة واحدة بتبديل دائرة أخرى بينما تكون منفصلة تمامًا. غالبًا ما تستخدم لربط دائرة إلكترونية (تعمل بجهد منخفض) بدائرة كهربائية تعمل بجهد عالٍ جدًا. على سبيل المثال ، يمكن للمرحل أن يصنع دائرة بطارية بجهد 5 فولت لتبديل دائرة التيار الكهربائي بجهد 230 فولت.

كيف تعمل

يمكن تقسيم مفتاح الترحيل إلى جزأين: الإدخال والإخراج. يحتوي قسم الإدخال على ملف يولد مجالًا مغناطيسيًا عند تطبيق جهد صغير من دائرة إلكترونية عليه. يسمى هذا الجهد بجهد التشغيل. المرحلات شائعة الاستخدام متوفرة في تكوينات مختلفة لجهود التشغيل مثل 6 فولت ، 9 فولت ، 12 فولت ، 24 فولت إلخ. يتكون قسم الإخراج من الموصلات التي تتصل أو تفصل ميكانيكيًا. يوجد في المرحل الأساسي ثلاثة موصلات: عادةً مفتوحة (NO) ، ومغلقة عادةً (NC) ومشتركة (COM). في حالة عدم وجود إدخال ، يتم توصيل COM بـ NC. عند تطبيق جهد التشغيل ، يتم تنشيط ملف الترحيل ويغير COM الاتصال إلى NO. تتوفر تكوينات ترحيل مختلفة مثل SPST و SPDT و DPDT وما إلى ذلك ، والتي تحتوي على عدد مختلف من جهات اتصال التحويل. باستخدام مجموعة مناسبة من الموصلات ، يمكن تشغيل وإيقاف الدائرة الكهربائية. احصل على تفاصيل داخلية حول بنية مفتاح الترحيل.

محطة COM هي المحطة الطرفية المشتركة. إذا تم تنشيط محطات COIL بالجهد المقنن ، فإن محطات COM و NO لها استمرارية. إذا لم يتم تنشيط محطات COIL ، فلن يكون هناك استمرارية في طرفي COM و NO.

محطة NC هي المحطة المغلقة عادة. إنها المحطة الطرفية التي يمكن تشغيلها حتى لو لم يستقبل المرحل أي جهد كهربائي أو جهد كافي للعمل.

محطة NO هي المحطة الطرفية المفتوحة عادة. إنها المحطة التي تضع فيها الإخراج الذي تريده عندما يتلقى المرحل جهده المقدر. في حالة عدم وجود جهد في أطراف الملف أو عدم كفاية الجهد ، يكون الخرج مفتوحًا ولا يتلقى أي جهد. عندما تتلقى محطات COIL الجهد المقنن أو أقل قليلاً ، يتلقى طرف NO جهدًا كافيًا ويمكنه تشغيل الجهاز على الخرج.

2-مستشعر درجة الحرارة DHT

DHT11 هو مستشعر الرطوبة ودرجة الحرارة ، والذي يولد إخراجًا رقميًا معايرًا. يمكن استخدام DHT11 مع أي وحدة تحكم صغيرة مثل Arduino و Raspberry Pi وما إلى ذلك والحصول على نتائج فورية. DHT11 عبارة عن مستشعر للرطوبة ودرجة الحرارة منخفض التكلفة يوفر موثوقية عالية واستقرارًا طويل المدى.

3. وصف كامل ESP8266

وحدة ESP8266 WiFi Module عبارة عن وحدة SOC قائمة بذاتها مع مكدس بروتوكول TCP / IP مدمج يمكن أن يمنح أي متحكم وصولاً إلى شبكة WiFi الخاصة بك. إن ESP8266 قادر على استضافة وظائف شبكة التطبيق من تطبيق آخر. تأتي كل وحدة ESP8266 مبرمجة مسبقًا بأمر AT.

يدعم ESP8266 APSD لتطبيقات VoIP وواجهات تعايش Bluetooth ، ويحتوي على RF معاير ذاتيًا مما يسمح له بالعمل في جميع ظروف التشغيل ، ولا يتطلب أي أجزاء RF خارجية.

سمات

• 802.11 ب / ز / ن
• Wi-Fi Direct (P2P) ،
• soft-AP مكدس بروتوكول TCP / IP متكامل
• مفتاح TR متكامل ، Balun ، LNA ، مضخم طاقة وشبكة مطابقة
• PLLs المتكاملة ، والمنظمين ، و DCXO ووحدات إدارة الطاقة
• + 19.5dBm طاقة الإخراج في وضع 802.11b
• تيار التسرب لأسفل من 10uA
• ذاكرة فلاش 1 ميجا بايت
• يمكن استخدام وحدة المعالجة المركزية منخفضة الطاقة 32 بت المدمجة كمعالج تطبيق
• SDIO 1.1 / 2.0 ، SPI ، UART
• STBC ، 1 × 1 MIMO ، 2 × 1 MIMOA-MPDU & A-MSDU التجميع وفاصل الحماية 0.4 مللي ثانية
• استيقظ وأرسل الحزم في أقل من 2 مللي ثانية
• استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد <1.0 ميجاوات (DTIM3)

وصف الدبوس كما هو موضح في الصورة i34.

لتوصيل وحدة ESP مع Arduino UNO ، نحتاج إلى منظم الجهد Lm1117 3.3 أو أي منظم لأن Arduino غير قادر على توفير 3.3 فولت لـ ESP8266.

ملاحظة: - أثناء تحميل الكود اضغط على زر الفلاش ثم اضغط على زر إعادة الضبط مرة واحدة ثم حرر زر الفلاش كما هو موضح بالصورة i29.

لتوصيل مستشعر DHT11 والمرحل ، نستخدم دبابيس GPIO لوحدة ESP8266. بعد تحميل الرمز ، يمكنك فصل دبابيس RX و TX و GPIO0. لقد استخدمت GPIO0 لمستشعر DHT11 و GPIO2 للمرحلات. يعمل مستشعر DHT11 بشكل جيد مع ESP8266 ولكن بالنسبة إلى المرحلات ، نحتاج إلى شيء إضافي واحد ، مثل المعزل البصري أو قارنة التوصيل البصري. انظر الصور i30 و i31 و i32 و i33.

الخطوة 5: التوصيلات

ESP8266 ===> DHT11GPIO0 ===> دبوس الإخراج

ESP8266 ===> RelayGPIO2 ===> إدخال

أردوينو ===> ESP8266

Gnd ===> GndTX ===> TX

RX ===> RX

زر إعادة الضبط ===> RST

زر الفلاش ===> GPIO0

الخطوة 6: فحص كل الأشياء

لقد نجحنا في إنشاء تطبيقنا ومهاراتنا وأجهزتنا جاهزة. لذلك ، حان الوقت للتحقق.

لذلك يتم تشغيل ESP8266 لأن خادمنا يعمل على ESP8266. هنا لم أقم بتوصيل أي مستشعر بـ ESP8266 ، أنا فقط أتحقق مما إذا كان يعمل أم لا ولكن يمكنك توصيل المستشعر ، المرحل بـ ESP8266. بمجرد توصيله بـ Heroku ، سترى متصلًا. للاختبار ، انتقل إلى Amazon Skills التي قمت بإنشائها ، ثم انقر فوق صفحة الاختبار. بمجرد التحقق من عمله ، سأقوم بتوصيل المستشعر الخاص بي بـ ESP8266. يمكنك رؤية النتائج كما هو موضح في الصور i35 ، i36 ، 37 ، 38 ، 39 ، 40.

إذا كنت تستخدمه بدون توصيل ESP8266 ، فستحصل على هذا الخطأ كما هو موضح في الصورة i41.

كلام يمكنك استخدامه

تعيين مشغل التبديل على {Numbers} بالمائة {tmp_scale}

على سبيل المثال: - اضبط زناد المفتاح على 50 بالمائة من الرطوبة

{query} هي حالة التبديل

ex- on / off هي حالة التبديل

مشغل التبديل {Switch_State}

الزناد التبديل ex -on / off

ضبط زر التبديل على {Numbers} درجة {tmp_scale}

على سبيل المثال - ضبط الزناد على 76 درجة فهرنهايت

على سبيل المثال - ضبط الزناد على 24 درجة مئوية

تحويل التبديل {Switch_State}

على سبيل المثال - تشغيل / إيقاف تشغيل التبديل

انظر الصور من i41 إلى i46 للحصول على النتائج.

أثناء التحدث إلى AlexaAlexa ، اطلب من اردوينو تشغيل / إيقاف تشغيل مفتاح التشغيل

Alexa ، اطلب من arduino ضبط زر التبديل على 24 درجة مئوية.

Alexa ، اطلب من اردوينو ضبط زر التبديل على 50 بالمائة من الرطوبة

Alexa ، اطلب من اردوينو تشغيل / إيقاف

الخطوة 7: مخطط VUI (واجهة المستخدم الصوتية)

الخطوة 8: العرض

1. ضبط الزناد لدرجة الحرارة والرطوبة.

2-ضبط الزناد على 20 درجة مئوية.

3 اضبط الزناد على 80٪ من الرطوبة.

الخطوة 9: التخطيطي