¿Cómo diseñar la automatización del hogar activada por voz?

La idea de Automatización del hogar está adquiriendo importancia ya que ayuda a reducir el esfuerzo y los errores humanos y, por tanto, a ampliar la eficacia. Utiliza una combinación de equipos y avances de programación que permiten el control de máquinas y otros dispositivos electrónicos dentro de un hogar. Con la ayuda de la Domótica podemos controlar nuestros electrodomésticos de forma remota y una gran ventaja es que se reduce en gran medida el consumo de energía. Existen varios tipos de domótica, como controlada por Bluetooth, controlada a distancia y controlada por Internet, etc., y cada uno de ellos tiene sus ventajas y desventajas. En este proyecto diseñaremos una domótica controlada por voz donde se controlarán diferentes electrodomésticos enviando el comando de voz. Este sistema es muy caro cuando se compra en el mercado pero cuando integramos todos estos electrodomésticos a través de arduinoresulta muy fácil y económico controlar todos los electrodomésticos.

¿Cómo automatizar electrodomésticos con Arduino?

Como tenemos la idea básica, pasemos ahora a reunir los componentes, ensamblarlos para formar un circuito y escribir el código para automatizar sus electrodomésticos.

Paso 1: Componentes utilizados (hardware)

Paso 2: Componentes utilizados (software)

Después de descargar Proteus 8 Professional, diseñe el circuito en él. Hemos incluido aquí simulaciones de software para que sea conveniente para los principiantes diseñar el circuito y realizar las conexiones adecuadas en el hardware.

Paso 3: estudiar los componentes

Ya que hemos hecho una lista de componentes que vamos a utilizar en nuestro proyecto. Avancemos un paso más y realicemos un breve estudio de cómo funcionan estos componentes.

1. Arduino UNO: Arduino UNO es una placa de microcontrolador que consta de un microchip ATMega 328P y está desarrollada por Arduino.cc. Esta placa tiene un conjunto de pines de datos digitales y analógicos que pueden conectarse con otras placas o circuitos de expansión. Esta placa tiene 14 pines digitales, 6 pines analógicos y es programable con el IDE (Entorno de desarrollo integrado) Arduino mediante un cable USB tipo B. Requiere 5V para alimentarse EN y un Código C para operar.
   

   

2. Transceptor serie Bluetooth inalámbrico HC-05: Necesitamos comunicación inalámbrica en este proyecto, por lo que usaremos tecnología Bluetooth y para ese módulo se usará el HC-05. Este módulo tiene varias velocidades en baudios programables, pero la velocidad en baudios predeterminada es 9600 bps. Se puede configurar como maestro o esclavo, mientras que otro módulo HC-06 puede funcionar sólo en modo esclavo. Este módulo tiene cuatro pines. Uno para VCC (5V) y los tres restantes para GND, TX y RX. La contraseña predeterminada de este módulo es 1234 o 0000. Si queremos comunicarnos entre dos microcontroladores o comunicarnos con cualquier dispositivo con funcionalidad Bluetooth como un teléfono o una computadora portátil, HC-05 nos ayuda a hacerlo. Ya hay varias aplicaciones de Android disponibles, lo que facilita mucho este proceso.
   

   

3. Control de voz Bluetooth para Arduino: Esta aplicación está desarrollada por SimpleLabsIN para proyectos Arduino basados ​​en voz. Este Android La aplicación utilizará la función de reconocimiento de voz del teléfono y convertirá los comandos de voz en texto y transferirá la cadena a través de Bluetooth. La aplicación se puede descargar desde Aquí
   

   

4. Módulo de relé de 12 V: Si alguien quiere conmutar cargas de alto voltaje desde un microcontrolador, esta placa de relé de 12 V puede hacerlo. Contiene 8 relés de 12 V con clasificación de 10 A/250 V CA (CC 30 V/10 A). Cada módulo de relé se enciende/apaga mediante una entrada digital optoaislada que se puede conectar directamente a un pin de salida del microcontrolador. Solo requiere un voltaje de aproximadamente 1,0 V para encender las entradas, pero puede manejar voltajes de entrada de hasta 12 V. Esto lo hace ideal para dispositivos de 5V y 3,3V. Puede comprar el módulo de relé según la cantidad de aparatos que desee controlar. Por ejemplo, si desea controlar 4 aparatos, deberá comprar 4 módulos de relé.
   

   

Paso 4: Comprender el diseño de circuitos con diagrama de circuito

En primer lugar, necesitamos conectar el HC-05 con Arduino UNO. Dado que Bluetooth usa el protocolo UART, necesitamos usar los pines RX y TX del Arduino. Usaremos la biblioteca “SoftwareSerial” para definir nuestros propios pines RX y TX (el pin 2 es RX y el pin 3 es TX). Se desconectarán el pin RX del módulo Bluetooth y el pin TX del Arduino. En segundo lugar, conectaremos los relés al Arduino. Hemos utilizado una placa de relés ya preparada con 4 canales, por lo que necesitamos conectar las entradas de los relés individuales al Arduino. Para conectar la carga al módulo de relé, consulte el siguiente diagrama:

Se conectan cuatro cargas al módulo de relé para demostración y tenga mucho cuidado al utilizar la red eléctrica de CA con un tablero de relé. Sólo para demostración, hemos cambiado EN las cargas alternativas:

Paso 5: Principio de funcionamiento del proyecto

En este proyecto se utilizan comandos de voz para controlar diferentes electrodomésticos. Ensamble el hardware de acuerdo con el diagrama de circuito mostrado anteriormente. Ensamble todos los componentes en la placa de pruebas. Después de realizar las conexiones necesarias, encienda la fuente de alimentación del circuito y empareje el Bluetooth del teléfono con el módulo Bluetooth HC-05. Antes de realizar el emparejamiento, instale la aplicación mencionada anteriormente en su teléfono inteligente.

Ahora, conecta el teléfono con el módulo Bluetooth. Haga clic en la opción “conectar robot”Y seleccione el dispositivo Bluetooth apropiado. Si los dispositivos no se emparejaron antes, emparéjelos ahora ingresando el pin 0000 o 1234.

Después de una conexión exitosa, los dispositivos están listos para transmitir datos. Para transmitir datos, presione el ícono del micrófono en la aplicación y comience a dar comandos de voz. Asegúrese de que la función de reconocimiento de voz esté habilitada en su teléfono inteligente (generalmente está asociada con la aplicación de Google). Por ejemplo, cuando presionamos el ícono del micrófono y decimos “Enciende la luz”, la aplicación reconocerá el comando y lo transferirá al módulo Bluetooth.

Cuando la aplicación reconoce la cadena, enviará la cadena como “encender la luz #” y el mensaje real recibido por el módulo Bluetooth tiene este tipo de formato (“*Mensaje#”). El motivo para rellenar ‘*’ y ‘#’ al principio y al final de la cadena es identificar el inicio y el final del mensaje. El mensaje recibido se compara con algunas cadenas predefinidas y, si el mensaje coincide con ellas, se produce la acción correspondiente como “encender” y apagar.

En este proyecto hemos utilizado los siguientes comandos: “encender aire acondicionado”, “apagar aire acondicionado”, “encender luz”, “apagar luz”, “encender TV”, “apagar TV”, “encender ventilador ”, “encender todo” y “apagar todo”.

Paso 6: Comenzando con Arduino

Si no está familiarizado con Arduino IDE antes, no se preocupe porque a continuación puede ver pasos claros para grabar código en la placa del microcontrolador usando Arduino IDE. Puede descargar la última versión de Arduino IDE desde aquí y siga los pasos que se mencionan a continuación:

1). Cuando la placa Arduino esté conectada a su PC, abra el “Panel de control” y haga clic en “Hardware y sonido”. Luego haga clic en “Dispositivos e impresoras”. Busque el nombre del puerto al que está conectada su placa Arduino. En mi caso es “COM14” pero puede ser diferente en tu PC.

2). Ahora abra el IDE de Arduino. Desde Herramientas, configure la placa Arduino en Arduino / Genuino UNO.

3). Desde el mismo menú Herramientas, configure el número de puerto que vio en el panel de control.

4). Para utilizar esta aplicación controlada por voz, necesitamos incluir una biblioteca especial en Arduino IDE. Esta biblioteca se adjunta en el siguiente enlace, junto con el código. Para incluir la biblioteca vaya a Boceto > Incluir biblioteca > Agregar ZIP. Biblioteca.

5). Descargue el código adjunto a continuación y cópielo en su IDE. Para cargar el código, haga clic en el botón cargar.

Puedes descargar el código por haciendo clic aquí.

Paso 7: comprender el código

El Código no es tan complejo, pero aun así algunas de sus partes se describen brevemente a continuación.

1. Al principio, se incluye una biblioteca para permitir la comunicación serie en otros pines digitales del Arduino, utilizando un software para replicar la funcionalidad. Se inicializan dos pines para usarse con el módulo Bluetooth. Se inicializan cuatro pines para usarlos en los electrodomésticos conectados al sistema y se inicializa una variable de cadena para almacenar los datos que llegan a través de Bluetooth en serie.

#include <SoftwareSerial.h>

const int rxPin = 2; // Initialize pisns for bluetooth module
const int txPin = 3; 
SoftwareSerial mySerial(rxPin, txPin);

int ac=4; // Initialize Pins for Home Appliances
int light=5;
int fan=6;
int tv=7;
String data;

2. configuración nula() es una función en la que configuramos los pines inicializados para que se utilicen como ENTRADA y SALIDA. La velocidad en baudios también se inicializa aquí. La velocidad en baudios es la velocidad a la que la placa Arduino se comunica con los componentes conectados. En nuestra función, hemos configurado todos los pines conectados a los electrodomésticos para BAJO.

void setup() 
{
Serial.begin(9600);
mySerial.begin(9600);

pinMode(ac, OUTPUT);
pinMode(light, OUTPUT);
pinMode(fan, OUTPUT);
pinMode(tv, OUTPUT);

digitalWrite(ac, LOW);
digitalWrite(light, LOW);
digitalWrite(fan, LOW);
digitalWrite(tv, LOW);
}

3. bucle vacío() es una función que se ejecuta repetidamente en un bucle. Aquí se establecen todas las condiciones para que el sistema funcione correctamente. La siguiente Mientras() El bucle se utiliza para tomar datos que llegan en serie al microcontrolador.

 while(1) // Getting input serially
{ 
while(mySerial.available()<=0);
ch = mySerial.read();
if(ch=='#')
break;
data+=ch;
}

A continuación se establecen todas las condiciones para encender todos los aparatos eléctricos conectados, según lo ordene el usuario. Estas condiciones son bastante simples y se explican por sí mismas.

 if(data=="*turn on AC")
{ 
digitalWrite(ac,HIGH);
Serial.println("ac on");
}
else if(data=="*turn off AC")
{
digitalWrite(ac,LOW);
Serial.println("ac off");
}
else if(data=="*turn on light")
{
digitalWrite(light,HIGH);
Serial.println("light on");
}
else if(data=="*turn off light")
{
digitalWrite(light,LOW);
Serial.println("light off");
}
else if(data=="*turn on fan")
{
digitalWrite(fan,HIGH);
Serial.println("fan on");
}
else if(data=="*turn off fan")
{
digitalWrite(fan,LOW);
Serial.println("fan off");
}
else if(data=="*turn on TV")
{
digitalWrite(tv,HIGH);
Serial.println("tv on");
}
else if(data=="*turn on TV")
{
digitalWrite(tv,LOW);
Serial.println("tv off");
}
else if(data=="*turn on all")
{
digitalWrite(ac,HIGH);
digitalWrite(light,HIGH);
digitalWrite(fan,HIGH);
digitalWrite(tv,HIGH);
Serial.println("all on");
}
else if(data=="*turn off all")
{
digitalWrite(ac,LOW);
digitalWrite(light,LOW);
digitalWrite(fan,LOW);
digitalWrite(tv,LOW);
Serial.println("all off");

} 
}

Aplicaciones

1. El sistema de Domótica Activado por Voz nos ayudará a controlar diferentes cargas (aparatos eléctricos) con sencillos comandos de voz.
2. Las personas discapacitadas pueden obtener muchos beneficios de este proyecto, ya que si no pueden caminar pueden dar un comando de voz y girar. EN o APAGADO el aparato.
3. Este proyecto también se puede ampliar añadiendo diferentes sensores (luz, humo, etc.).