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让家里的照明设备联上网【基础篇】(单火供电 arduino 315mhz模块)

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发表于 2014-11-16 19:26:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 chzhewl 于 2014-11-19 11:59 编辑

在智能家居领域里,怎么改造和控制已有的家用照明设备呢?
一般情况下,在解决这类问题时,为了减少布线,我们会尽量选用无线控制的方式(如wifi、zigbee、nrf系、315mhz和433mhz 等无线通讯解决方案),另外可能还需要一个mcu(如“arduino”,处理来遥控设备发来的控制指令)和一个可以控制电路闭合/断开的设备(如“继电器”),当我们确定下来无线控制的解决方案后,我们就想办法为以上几个模块提供可持续供电的电源了。
让我们回忆下常见的家用照明线路的电路结构
如图,如需要改造家里的照明电路来实现无线控制,我们一般会从两个地方着手:
1.在灯上
2.在开关上
假设我们无法变动家里已有的布线方案,相比在灯上改动,我们更愿意选择在开关上做手脚,另外如果选择在灯上的话,我们原来的开关就必须长期处于闭合状态来配合我们的无线控制,不然当开关处于断开状态时无线控制模块就无法起到相应的作用了。
不论在灯上还是在开关上我们都会遇到一个很棘手的问题,模块该如何供电呢?假设我们把模块放到开关侧,如上图,很明显我们无法使用常见的降压模块来为无线控制模块提供供电。
比如常见的“220v转5v的开关电源模块”:
解决这类问题的技术有一个比较中听的名字叫“单火供电”,其实在日常生活中我们已经在使用它了,比如楼道里的“声控开关”,下面这篇文章介绍了这类电路的基本原理:
单线进出的电子开关(单火供电)(来自百度文库)
在这里我们不对它的原理展开讨论,我们主要介绍下采用“单火供电”技术目前已有的全套的无线控制解决方案,淘宝已有很多卖家在出售,20元以内的价格,完全在接受范围内。
看图:

拆开看下内部电路

此模块的特点:
1.解决了单火供电和无线控制的问题(315mhz)。
2.体积小巧,很容易安装到现有86型开关的内部,不需要对现有的家用电路做大的变动。
3.引入模块后控制时86型开关和无线开关互不冲突,也就是说使用无线打开的灯,使用86开关也能关掉,同理,反过来也可以。
4.模块采用学习型315mhz接收模块,这样的好处就是可以学习任何315mhz型的无线遥控器按键编码,然后进行控制,不受限某个遥控器。

安装:
拆开家里的86型开关
按照说明书上的方法把模块接到现有的电路上
同样按照说明书上的方法拨动模块上的按键进入学习模式,学习遥控器上按键编码,模块提供了两种控制方式,非常灵活:
1.使用同一个按键来控制开和关(按一下开,在按一下关)。
2.使用一个键来控制开,一个键控制关。
使用如图所示的315mhz 12键遥控器:
也可以使用arduino挂接315mhz 发射模块:

感谢 @瘦网虫文章的指引 http://www.geek-workshop.com/thread-5249-1-1.html
感谢Ansifa 大神!
让我们拥有rc-switch这样方便的库
简单的示例代码
合上开关

这样我们在被窝里,沙发上甚至远程就可以随心所欲的遥控家里的电灯了^_^。

下一篇我们继续探讨下以此基础如何通过网络来远程控制家里的照明设备。
当然还有更多新颖的玩法等着我们一起去探索^_^。

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发表于 2014-11-16 23:24:11 | 显示全部楼层
好创意. 这是最快捷方便的方法了. 只要能挂接到arduino, 那么想干什么都可以了.
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发表于 2014-11-17 08:50:28 | 显示全部楼层
改造空间大
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 楼主| 发表于 2014-11-17 12:52:44 | 显示全部楼层
Lance 发表于 2014-11-16 23:24
好创意. 这是最快捷方便的方法了. 只要能挂接到arduino, 那么想干什么都可以了.

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发表于 2014-11-17 13:46:54 | 显示全部楼层
这种设备也有啊,我来搞几个来玩。
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发表于 2014-11-17 19:29:44 | 显示全部楼层
好东西,必须要顶
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发表于 2014-11-18 09:22:51 | 显示全部楼层
距离受限吧
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 楼主| 发表于 2014-11-18 13:14:35 | 显示全部楼层
sxl-arduino 发表于 2014-11-18 09:22
距离受限吧

理论上遥控距离受限于遥控器的发射功率,单火线射频遥控开关模块只负责接收而已。
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发表于 2014-11-18 14:13:57 | 显示全部楼层
楼主,,,上传个rc-switch库呗!!!!跪求!
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发表于 2014-11-18 16:33:23 | 显示全部楼层
sxl-arduino 发表于 2014-11-18 09:22
距离受限吧

一般上面这种315的遥控器距离至少在一般单层家庭是妥妥没问题的
除非家里墙体非常硬实(比如要求防空之类的特殊建筑物)
农村一般都是砖墙 这个穿墙毫无问题
城市商品房老房子是砖房,新房子都是混凝土框架+砖混 这种结构 隔墙都还是用的砖头 穿墙也没问题

多层别墅跨层遥控可能存在问题(商业别墅的楼板一般都是浇筑出来的穿透效果差)

用网络遥控就妥妥的了 现在便宜的NANO或者MINI只要10多块钱,WIFI模块也只要30不到。

一个节点40块钱 其实算起来也不吓人  一个房间一个节点就好了 算起来即便是别墅 15个节点已经完全能保证。 只是楼上展示的受控模块要多点罢了。

自己弄也可以做个控制箱嵌入到墙壁里   用光耦隔离 然后驱动继电器即可
供电最偷懒的办法就是拆手机充电器 10多块钱的充电头绝对够用了。
还有土办法就是用电阻降压然后整流滤波+稳压模块
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发表于 2014-11-18 16:35:43 | 显示全部楼层
网络控制的好处在于控制平台广泛。 手机 PC 都可以。
而且很容易就做到远程控制,异地控制。

缺点就是安全要求高,被人入侵之后危害大。
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 楼主| 发表于 2014-11-18 20:22:05 | 显示全部楼层
业余小玩家 发表于 2014-11-18 14:13
楼主,,,上传个rc-switch库呗!!!!跪求!

http://code.google.com/p/rc-switch/
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 楼主| 发表于 2014-11-18 20:27:24 | 显示全部楼层
darkorigin 发表于 2014-11-18 16:33
一般上面这种315的遥控器距离至少在一般单层家庭是妥妥没问题的
除非家里墙体非常硬实(比如要求防空之 ...

正解!采用此模块也是没办法之举,如果可以改造布线的话,采用集中控制最好了,可发挥的空间比较大。
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发表于 2014-11-18 21:29:59 | 显示全部楼层
正在装 别墅,打算用手机+WiFi+继电器 的方案
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发表于 2014-11-19 00:16:23 | 显示全部楼层
chzhewl 发表于 2014-11-18 20:27
正解!采用此模块也是没办法之举,如果可以改造布线的话,采用集中控制最好了,可发挥的空间比较大。

WIFI方式也可以集中控制

弄一个强力点的单片机作为核心管理机 用来智能管理和配置各节点 用ARM绝对可以胜任 要求支持HTTP服务
然后局域网和WIFI网络全区域覆盖
每个节点用 MINI 或者NANO +WIFI模块 + 控制单元的架构
每个节点可以作为单个房间的控制器  受到主控模块的管理

控制只需要手机等设备浏览管理机的网页 通过调整网页上的开关状态 实现远程遥控电器
甚至部分家电可以进行更细致的调整 比如白炽灯的亮度 可以通过PWM方式调制直流信号驱动

而且可以实现即便人在单位 都能预先打开热水器预热 回来之后就能洗个热水澡  既避免了白天不断反复加热的功耗,又能实现舒适的生活。

还能通过查看主模块的各开关状态 及时发现家里忘记关闭的电器。
更可以定时开关电饭锅 这样 04:00 开始煮粥 06:00关闭  起床就能吃到煮好的粥 而且经过降温 刚好爽口
避免了头天熬粥第二天不健康的问题,又避免早上起来手忙脚乱的生活。

甚至可以自己尝试DIY小型智能家电 比如ARDUINO核心的 煮蛋器 可以被核心模块控制定时煮鸡蛋
或者智能水壶?等等等等  让家电进入物联网时代。

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