ホームオートメーションは、常に学び、取り組むべき話題のトピックです。ACアプライアンスをワイヤレスで制御するのは本当にクールです。これを行う方法はたくさんあり、想像力が限界です。このプロジェクトでは、433 MHzのRF送信機と受信機モジュールを使用してAC負荷を切り替えることができる、ワイヤレスホームオートメーションプロジェクトを構築するための最も簡単で簡単な方法を学習します。このプロジェクトにはマイクロコントローラーは含まれていません。したがって、プログラミングは不要で、ブレッドボードで開発できます。簡単そうですね！それでは、それを構築しましょう。
これまで、さまざまなテクノロジーと次のようなマイクロコントローラーを使用したさまざまなタイプのホームオートメーションについて説明してきました 。
- DTMFベースのホームオートメーション
- Arduinoを使用したGSMベースのホームオートメーション
- Arduinoを使用したPC制御のホームオートメーション
- 8051を使用したBluetooth制御のホームオートメーション
- Arduinoを使用したIRリモート制御ホームオートメーション
- MATLABとArduinoを使用したホームオートメーションプロジェクト
- RaspberryPiを使用したRFリモート制御LED
- Arduinoを使用したスマートフォン制御のホームオートメーション
- ESP8266とAndroidアプリを使用した音声制御のホームオートメーション
RF制御家電プロジェクトに必要な材料：
- 433 MHzRF送信機と受信機
- HT12DデコーダIC
- HT12EエンコーダIC
- 5Vリレーモジュール（2Nos）
- プッシュオンプッシュオフスイッチ（2つの番号）
- 1Mオーム、47Kオーム抵抗
- 7805電圧レギュレータ
- 9V電池（2Nos）
- ブレッドボード（2Nos）
- 接続線
433MHz RF送信機および受信機モジュール：
プロジェクトに入る前に、これらのRFモジュールについて簡単に紹介します。 RFという用語は「無線周波数」の略です。 RFトランシーバモジュールは常にペアで動作します。つまり、データを送受信するには送信機と受信機が必要です。送信機は情報と受信機のみを送信でき、それを受信することしかできないため、データは常に一方の端からもう一方の端に送信でき、その逆はできません。
送信機モジュールは、3本のピン、すなわちVccを、DINと地面から成る上記のように。 Vccピンの入力電圧は3V〜12Vの広い範囲です。送信機は9mAの最小電流を消費し、送信中に40mAまで上昇する可能性があります。センターピンは、送信する信号が送信されるデータピンです。次に、この信号はASK（Amplitude Shift Keying）を使用して変調され、433MHzの周波数で放送されます。データを送信できる速度は約10Kbpsです。
受信機モジュールは、4本のピン、すなわちVccと、Doutと、リニアアウトおよびグラウンドを有する上記のように。Vccピンは、安定化された5V電源で給電する必要があります。このモジュールの動作電流は5.5mA未満です。DoutピンとLinearoutピンは、空気から433Mhz信号を受信するために一緒に短絡されています。次に、この信号は復調されてデータを取得し、データピンを介して送信されます。
RFペアを使用して他のプロジェクトを確認してください。
- RF制御ロボット
- IRからRFへのコンバータ回路
- RaspberryPiを使用したRFリモート制御LED
エンコーダーとデコーダーの必要性：
RFモジュールは、エンコーダーおよびデコーダーモジュールを必要とせずに機能することもできます。上記の対応する電圧で両方のモジュールの電源を入れるだけです。ここで、送信機のDinピンをハイにすると、受信機のDoutピンもハイになります。しかし、この方法には大きな欠点があります。送信側にボタンを1つ、受信側に出力を1つだけ持つことができます。これはより良いプロジェクトの構築には役立たないので、エンコーダーモジュールとデコーダーモジュールを採用しています。
HT12DおよびHT12Eは、4データビットのエンコーダおよびデコーダモジュールです。これは、（2 ^ 4 = 16）16の異なる入力と出力の組み合わせを作成できることを意味します。これらは、3V〜12Vの入力電源で動作可能な18ピンICです。4データビットと8アドレスビットがあると述べたように、これらの8アドレスビットは、ペアとして機能させるためにエンコーダとデコーダの両方で同じに設定する必要があります。
このプロジェクトでは、4データビットのうち2つだけをデモンストレーション目的で使用します。4つすべてを使用して、同じ回路で4つのACアプライアンスを制御できます。さらに2つのリレーモジュールを追加する必要があります。
5Vリレーモジュール：
前述のように、AC負荷を制御するために2つの5Vリレーモジュールを使用します。ここでの「5V」という用語は、リレーをトリガーするために必要な電圧を表します。このプロジェクトで使用した5Vリレーモジュールを以下に示します。
私たちの回路は5Vで動作し、220V AC負荷を制御するための何かが必要です。これは、リレーが便利な場所です。このリレーは5Vでトリガーされると、電気機械式スイッチを切り替えます。この電気機械式スイッチは、220VACから最大10Aの電流を流すことができます。したがって、AC負荷をリレーの端子に接続できます。
リレーモジュールを使用せずにこの回路を構築することもできます。その場合、BC547のような追加のトランジスタを使用し、そのベースに電流制限抵抗を使用してそれを駆動する必要があります。
回路図と説明：
このRF制御のホームオートメーションシステムには2つの回路図があります。1つは家電製品のRFリモートコントロールとしてのRF送信機用で、もう1つはAC負荷が接続されているRF受信機用です。以前、RF送信機と受信機の回路について詳しく説明しました。
RF送信機回路：
RF受信機回路：
ご覧のとおり、送信機回路はエンコーダーICで構成され、受信機回路はデコーダーICで構成されています。送信機は安定化された5Vを必要としないため、9V電池で直接電力を供給しています。一方、レシーバー側では、7805 + 5V電圧レギュレーターを使用して9Vバッテリーから5Vを調整しました。
エンコーダICとデコーダICの両方のアドレスビットA0〜A7が接地されていることに注意してください。これは、両方がアドレス0b00000000に保持されていることを意味します。このようにして、両方が同じアドレスを共有し、ペアとして機能します。
データピンD10とD11（ピン12と13）は、エンコーダ側のスイッチとデコーダ側のリレーモジュールに接続されています。エンコーダー側のスイッチの位置に基づいて、情報がデコーダーに転送され、対応するライトが切り替えられます。
2つのリレーモジュールは7805レギュレータによって提供される5V電源から電力を供給され、入力ピンはデコーダモジュールに接続されます。負荷はリレーモジュールを介して接続されるため、リレーが閉じている場合にのみ負荷への接続が完了します。
注： 9Vバッテリーを使用してレシーバーのセットアップに電力を供給すると、バッテリーがリレーモジュールに十分な電流を供給するのに十分な電力がないため、正しく機能しない場合があります。その場合は、12Vのバッテリーまたはアダプターを使用してください。
警告： 220V AC電圧を取り扱う際には、細心の注意が必要です。接続が回路に従っていることを確認してください。初心者の場合は、ヒューズが入っているジャンクションボックス（スパイクボックス）を使用することをお勧めします。また、必要な電流を流し、8Aを超える電流を消費する負荷を接続しないように、ワイヤはより高いゲージにする必要があります。
RF制御家電の動作：
これまで見てきたように、プロジェクトの回路は非常にシンプルで、ブレッドボードに簡単に接続できます。この回路はマイクロコントローラーなしで構築されています。送信機部分と受信機部分の2つのブレッドボードを使用しました。また、プロジェクトのデモンストレーションに2つのACランプを使用しました。接続が完了すると、セットアップは次のようになります。
ここでは、9Vバッテリーで駆動されるブレッドボードが送信回路であり、12Vアダプター（写真には表示されていません）で駆動されるもう1つのブレッドボードが受信モジュールです。AC電源は、上記の黒いジャンクションボックスから供給されます。また、2つのAC負荷を個別に制御するための2つのリレーがあります。黄色の線は相接続を構成し、緑色の線は中性線です。
両方の回路の電源を入れると、送信機回路にある2つのスイッチを使用してAC負荷の切り替えを開始できます。スイッチ1が閉じると、エンコーダICのピンD13がグランドに接続され、この値がRF媒体を介してデコーダICに送信されます。
デコーダがD13の値を受信した後、そのD11ピンもゼロになります。これは、リレーモジュールの入力ピンに電圧が供給されず、フェーズワイヤがコモン（Com）端子とノーマルクローズ（NC）端子を介して接続されることを意味します。同じことが逆に起こり、負荷をオフにします。
これで、スイッチを切り替えることでこの設定を試すことができ、それに応じてAC負荷も切り替える必要があります。これらのモジュールの範囲は、送信機モジュールのアンテナを使用することで拡張できます（最大3メートルまでテスト済み）。完全なデモンストレーションについては、以下のビデオを確認してください。
あなたがプロジェクトを気に入って、似たようなものを作るのを楽しんだことを願っています。疑問がある場合は、フォーラムまたは以下のコメントに投稿してください。それまでは、別の興味深いプロジェクトで会う予定です。