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使用 Arduino 遙控家電

2012/12/18 | |

文/馬萬圳

前言

躺在床上看書看累了,你想倒頭就睡,卻懶得下床關燈嗎?或是窩在舒服的沙發上看電視,你想開個電風扇涼快一下,卻連抬個腿都覺得麻煩嗎?如果這時候可以拿起遙控器遙控電器的關開,按一下就可以把電燈關掉,按另一下就可以把電風扇打開,該是多麼美好的一件事!

這聽起來很困難嗎?不!一點都不!本專題要告訴您如何使用紅外線遙控插座控制電器的開關,並且以 Arduino 自製一個簡單的紅外線遙控器,利用 Arduino 來遙控紅外線插座。

STEP 1:

把紅外線插座插到110V插座 (圖1),先按一下黑色按鈕讓燈亮,再按住按鈕約3秒鐘,等燈亮後手放開,此時燈會閃爍 (圖2),代表紅外線插座已進入紅外線學習模式:

 圖1:將紅外線插座插入110V插座

 圖2:按住按鍵3秒鐘後放開,此時燈會閃爍,表示已進入紅外線學習模式

拿起家裏任何一個遙控器,對著紅外線插座按任一鍵 (圖3),這個紅外線插座很聰明,當你聽到繼電器發出嗒的一聲時,表示它已經把紅外線學起來了。

 圖3:用遙控器對著紅外線插座按任一鍵

完成設定後,馬上來做個簡單的測試,將電器 (例如電風扇、立燈) 插到紅外線插座上,然後按

一下遙控器同一顆按鍵,此時電器電源會打開 (圖4),再按一下,便會關閉電源 (圖5)。

 圖4:按一下打開電器,此時燈會亮

 圖5:再按一下關閉電器,此時燈會熄滅

STEP 2:

下一步是使用 Arduino 讀取遙控器的紅外線訊號。

首先是連接電路,將 38kHz 紅外線接收器接到 Arduino 上。紅外線接收器的接法如圖6所示,接收器的Vout腳接到pin 2腳位,Vcc接到5V輸出腳位,GND接到 Arduino的GND腳位。

 圖6:紅外線接收器線路接法

接著是安裝 IRRemote Library。請將IRRemote Library下載後(註1),解壓縮放到libraries資料夾底下即可

,例如 “C:\arduino-1.0.1\libraries”

將底下的程式輸入Arduino IDE 並上傳至 Arduino 板子上:

// 示紅外線協定與訊號
#include // 引用 IRRemote 函式庫
const int irReceiverPin = 2; // 紅外線接收器 OUTPUT 訊號接在 pin 2
IRrecv irrecv(irReceiverPin); // 定義 IRrecv 物件來接收紅外線訊號
decode_results results; // 解碼結果將放在 decode_results 結構的 result 變數裏
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 開啟 Serial port, 通訊速率為 9600 bps
irrecv.enableIRIn(); // 啟動紅外線解碼
}
// 顯示紅外線協定種類
void showIRProtocol(decode_results *results)
{

Serial.print(“Protocol: “);

// 判斷紅外線協定種類

switch(results->decode_type) {

case NEC:

Serial.print(“NEC”);

break;

case SONY:

Serial.print(“SONY”);

break;

case RC5:

Serial.print(“RC5″);

break;

case RC6:

Serial.print(“RC6″);

break;

default:

Serial.print(“Unknown encoding”);

}

// 把紅外線編碼印到 Serial port

Serial.print(“, irCode: “);

Serial.print(results->value, HEX); // 紅外線編碼

Serial.print(“, bits: “);

Serial.println(results->bits); // 紅外線編碼位元數

}

void loop()

{

if (irrecv.decode(&results)) { // 解碼成功,收到一組紅外線訊號

showIRProtocol(&results); // 顯示紅外線協定種類

irrecv.resume(); // 繼續收下一組紅外線訊號

}

}

程式上傳完畢後,打開 Serial Monitor,接著拿起遙控器,對著紅外線接收器按下按鍵(要用跟紅外線插座一樣的同一個按鍵),這時候Serial Monitor會顯示紅外線訊號的編碼,如圖7所示:

 圖7:遙控器紅外線訊號

將解到的Protocol種類與編碼記錄下來(本例為 NEC協定,編碼為4CB3817E),待會我們會用到。

STEP 3:

下一步我們將使用 Arduino 來發射紅外線,以遙控紅外線插座。

首先一樣是先連接電路,我們要把紅外線發射器和一顆按鈕接到Arduino。紅外線發射器的接法如圖8所示,發射器的長腳要接到 pin 3 腳位,並且串接一顆 100 ohm 電阻,短腳要接到 GND腳位。至於按鈕則是一支腳接到 5V輸出腳位,另一支腳接到 pin 4 腳位,同時接一個 10K 電阻連接到 GND腳位。

將底下的程式輸入Arduino IDE 並上傳至 Arduino 板子上:

/*

* 發射紅外線訊號

* 注意! 紅外線發射器(IR LED)必須接到 pin 3, 不能接其它腳位

*/

#include// 引用 IRRemote 函式庫

const int buttonPin = 4; // 按鍵(pushbutton)接在 pin 4

int buttonState = 0; // 按鍵狀態

IRsend irsend; // 定義 IRsend 物件來發射紅外線訊號

void setup()

{

pinMode(buttonPin, INPUT); // 把 buttonPin 設置成 INPUT

}

void loop()

{

// 讀取按鍵狀態

buttonState = digitalRead(buttonPin);

// 檢查按鍵是否被按下(pressed)

// 有的話 buttonState 會是 HIGH

if (buttonState == HIGH) {

// 發射紅外線訊號

irsend.sendNEC(0x4CB3817E, 32); // 記得換成你遙控器的紅外線編碼

}

}

本例所用的是講NEC協定的遙控器,所以程式呼叫sendNEC() 發射紅外線訊號,如果你在 STEP2解到是其它紅外線協定,必須改呼叫其它函式,例如sendSony(), sendRC5(), sendRC6(), sendSharp()等。另外,記得將程式裏的紅外線編碼換成你遙控器的編碼。

大功告成了,此時按下按鈕後,Arduino就會遙控紅外線遙控插座,你便可以打開或關閉電器的電源囉。

假如你有Ethernet Shield、Wi-Fi Shield 或者是藍芽擴充模組,你只要利用 Arduino 和紅外線遙控插座,然後再寫個手機App,便可以利用手機來遙控家電的開關了。這部份我想就留給你當作功課了!

*註1: IRRemote Library 可由此連結下載。

材料表:

1) 一張 Arduino 板子,一條 USB 傳輸線,以及 Arduino IDE 軟體開發環境:

 

2) 一顆 38 kHz 的紅外線接收器 (Infrared Receiver),如 TSOP2438TSOP4438,  PNA4602,  FM-8038TM2-5DN

▲ 紅外線接收器(Infrared Receiver)

 

3) 一顆發射波長為 940nm (nanometer, 奈米) 的紅外線發射器

 

4) 一個紅外線遙控插座 (可在露天或淘寶買到)

 

*馬萬圳先生(Cooper Maa),國內資深Arduino玩家。(部落格)

文章原文刊載於《MAKE》國際中文版

關於作者

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