ระบบอัตโนมัติภายในบ้าน Arduino โดยใช้การเชื่อมต่อแบบอะคูสติกที่ขับเคลื่อนโดยเสียงประสาน

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันรู้สึกทึ่งกับผลิตภัณฑ์ Home Automation ใหม่ทั้งหมดในตลาดและด้วยเหตุนี้ฉันจึงซื้อ Google Home Mini และอุปกรณ์อัจฉริยะอื่น ๆ อีกสองสามอย่างเพื่อควบคุมไฟพัดลม ACและสิ่งที่ไม่ควรทำ แม้ว่ามันจะใช้งานได้และทุกอย่างก็ใช้งานได้อย่างสนุกสนาน แต่ฉันก็มีปัญหาเล็กน้อยที่มีการเชื่อมต่อไร้สายเหล่านี้เกิดขึ้นรอบตัว ห้องนอนของฉันคนเดียวมีอุปกรณ์สมาร์ทโฟน 5 เครื่องรวมทั้งแล็ปท็อปและโทรศัพท์ของฉันด้วยมันจะเป็นอุปกรณ์ไร้สายทั้งหมด 7 เครื่องที่อยู่รอบตัวฉันโดยเชื่อมต่อกับเราเตอร์ของฉันตลอดเวลา ฉันกังวลว่าสัญญาณ Wi-Fi ทั้งหมดนี้อาจไม่ดีต่อสุขภาพของเราและงานวิจัยเรื่อง Sciencedirect ได้เพิ่มหลักฐานให้กับความคิดของฉัน นี่คือตอนที่ฉันเริ่มคิดถึงโซลูชันระบบอัตโนมัติภายในบ้านแบบไร้สายทางเลือกที่ไม่จำเป็นต้องใช้ Wi-Fi / Bluetooth ในการทำงาน

แนวทางใหม่สำหรับอุปกรณ์ Home Automation โดยใช้ Chirp

เราได้สร้าง IR ควบคุมระยะไกลโครงการบ้านอัตโนมัติก่อนหน้านี้ที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องเชื่อมต่อ Wi-Fi หรือ Bluetooth แต่มันจะไม่เย็นและฉันต้องการที่จะควบคุมอุปกรณ์ด้วยเสียงฉันกำลังมองหาเทคนิคสำหรับมินิโฮมของ Google เพื่อสื่อสารโดยตรงกับอุปกรณ์อัจฉริยะดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วฉันต้องการวิธีการสื่อสารไร้สายของ Machine to Machineโดยไม่ต้องใช้ Wi-Fi หรือ BLE

นี่คือตอนที่ฉันจำบทสัมภาษณ์ของ Dan Jones, CTO ของ Chirp ที่เขาแนะนำ Chirp ว่า“ Chirp เป็นวิธีการส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นเสียง ตรงกันข้ามกับ Wi-Fi หรือบลูทู ธ ที่ใช้ความถี่วิทยุ Chirp เข้ารหัสข้อมูลในโทนเสียงที่สามารถเล่น (ส่ง) โดยใช้ลำโพงคอมพิวเตอร์และรับผ่านไมโครโฟนคอมพิวเตอร์ใด ๆ โดยไม่จำเป็นต้องมีฮาร์ดแวร์เพิ่มเติมเช่นชิป RF สิ่งนี้ช่วยให้ Chirp สามารถใช้กับอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคที่มีลำโพงและไมโครโฟนอยู่ในนั้นเช่นโทรศัพท์มือถือแล็ปท็อประบบ PA เป็นต้นและสามารถส่งข้อมูลผ่านสตรีม YouTube หรือการออกอากาศทางทีวี” ซึ่งหมายความว่าเราสามารถใช้มินิโฮมของ Google เพื่อพูดคุยโดยตรง (โดยใช้เสียงประสาน) กับอุปกรณ์อัจฉริยะของเราสิ่งที่เราต้องมีคือไมโครโฟนและโปรเซสเซอร์ภายในอุปกรณ์อัจฉริยะเหล่านี้เพื่อถอดรหัสข้อมูลเสียงที่ร้องเจื้อยแจ้วเพื่อดำเนินการตามที่กำหนด เมื่อเร็ว ๆ นี้ Chirp ได้ประกาศการรวม data-over-sound สำหรับ Arduino ซึ่งหมายความว่าเราควรจะสามารถใช้บอร์ด Arduino nano 33 BLE sense ใหม่เพื่อเรียกใช้ Chirp SDK สำหรับโครงการของเรา

ดังนั้นในโครงการนี้เราจะสร้างอุปกรณ์Acoustic Home Automationซึ่งเราจะสามารถควบคุมอุปกรณ์อัจฉริยะนี้ได้โดยไม่ต้องใช้การเชื่อมต่อไร้สายเช่น Wi-Fi หรือ Bluetooth เราจะใช้Actions for GoogleและDialogflowเพื่อสร้างแอปพลิเคชันทดสอบสำหรับ Google Assistant เพื่อให้เล่นเสียงที่เข้ารหัส (Chirp) จากนั้นเสียงนี้จะถูกบันทึกโดยบอร์ด Arduino nano BLE sense ที่รันโปรแกรมChirp Arduinoตามข้อความที่เข้ารหัสในข้อมูลบอร์ด Arduino สามารถดำเนินการใด ๆ เช่นการสลับโหลด AC ที่ควบคุม RGB LED เป็นต้นมันอาจจะดูเหมือน มาก แต่ค่อนข้างง่ายและมีคำแนะนำที่สมบูรณ์ด้านล่าง มาเริ่มกันเลย

เล่น Chirp Audio ด้วย Google Assistant

วิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างระบบอัตโนมัติในบ้านที่ควบคุมด้วยเสียงคือการใช้ IFTTT กับ Google Assistant สำหรับระบบอัตโนมัติในบ้าน แต่ในขณะที่เขียนบทความนี้ Chrip ไม่มี Applet บน IFTTT ดังนั้นเราจะใช้แพลตฟอร์ม Actions สำหรับ Google มีโอกาสดีที่ Chirp ได้ให้แอพเพล็ตของตัวเองใน IFTTT ในขณะที่คุณอ่านบทความนี้ดังนั้นอย่าลืมตรวจสอบ ถ้าไม่ได้ขอให้ดำเนินการกับการดำเนินการสำหรับ Google ในการสร้างแอพลิเคชันของ

ขั้นตอนที่ 1:เปิดคอนโซล Dialogflow คุณอาจต้องลงทะเบียนหากยังไม่ได้ดำเนินการ จากนั้นคลิกที่“ สร้างตัวแทนใหม่” ที่แสดงด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 2:ตั้งชื่อตัวแทนใหม่ของคุณจากนั้นคลิกที่สร้าง ฉันตั้งชื่อตัวแทนของฉันว่า“ Circuitdgest_Automation”

ขั้นตอนที่ 3:ตอนนี้คุณจะเข้าสู่ส่วนความตั้งใจ นี่คือที่ที่คุณฝึกอบรมตัวแทนใหม่ของคุณสำหรับความตั้งใจที่หลากหลาย ในกรณีของเราเราจะเขียนความตั้งใจสองอย่างคือการเปิดไฟและอีกอันคือการปิดไฟ คุณสามารถเขียน Intent จำนวนเท่าใดก็ได้ตามแอปพลิเคชันและคำสั่งที่ Agent ของคุณต้องเข้าใจ ตามค่าเริ่มต้นคุณจะมีเจตนาต้อนรับ แต่เรามาสร้างใหม่เพื่อเปิดไฟโดยคลิกที่ "สร้างเจตนา" และฉันจะตั้งชื่อนี้ว่าไฟแสดง

ในหน้าใหม่ให้คลิกที่“ เพิ่มวลีการฝึกอบรม” และป้อนคำสั่งที่ผู้ช่วยของคุณต้องเข้าใจในกรณีนี้คือ“ เปิดไฟ” คุณสามารถเขียนวลีการฝึกอบรมจำนวนเท่าใดก็ได้ที่สื่อความหมายของเจตนาเดียวกัน

ขั้นตอนที่ 4:ตอนนี้เลื่อนลงและคลิกที่“ เพิ่มการตอบกลับ” นี่คือที่ที่เราจะบอกผู้ช่วยว่าจะตอบกลับอย่างไรหากมีการกระตุ้นจุดประสงค์นี้ โดยค่าเริ่มต้นคุณสามารถป้อนข้อความตอบกลับได้ที่นี่ แต่เราต้องการเสียงเพื่อเล่นผู้ช่วยของเราดังนั้นคลิกที่สัญลักษณ์“ +” ใกล้กับแท็บ“ ค่าเริ่มต้น” และเลือกผู้ช่วยของ Google จากนั้นนาฬิกา“ เพิ่มการตอบกลับ” และเลือก“ การตอบกลับอย่างง่าย ”. ภายในกล่องข้อความตอบกลับอย่างง่ายในรหัสนี้

ไฟเปิด

เป็นรหัส SSML ง่ายๆในการเล่นเสียงจาก URL จากนั้นพูดว่า "เปิดไฟ" เสียงนี้ควรเป็นเสียงที่เข้ารหัสจาก Chirp และควรอัปโหลด jovo.tech

การรับเสียงที่เข้ารหัสจาก chirp:

เสียงที่เข้ารหัสนี้สามารถรับได้จากแอปพลิเคชัน Chrip Android ติดตั้งแอพและพิมพ์ข้อความที่จะเข้ารหัสแล้วคลิกปุ่มส่งเพื่อฟังเสียงที่เข้ารหัส

ที่นี่ฉันได้พิมพ์คำว่า“ เปิดไฟ” ในทำนองเดียวกันคุณสามารถพิมพ์ข้อความใดก็ได้และคลิกที่ปุ่มส่งเพื่อตรวจสอบเสียงที่เข้ารหัส จากนั้นเราสามารถบันทึกไฟล์เสียงนี้ (รูปแบบ mp3) โดยใช้เครื่องบันทึกเสียงใดก็ได้ ฉันได้บันทึกไฟล์เสียงดังกล่าวสองไฟล์โดยมีข้อความที่เข้ารหัส“ Lights on” และ“ Lights off” คุณสามารถดาวน์โหลดได้จากที่นี่หากคุณต้องการประหยัดเวลา เมื่อคุณพร้อมกับไฟล์เสียงแล้วให้ไปที่ตัวแปลงเสียงของ jovo tech เพื่ออัปโหลดไฟล์ mp3 ของคุณและรับลิงค์

โปรดทราบว่านี่เป็นเครื่องมือทดสอบและไฟล์ของคุณจะใช้งานได้เพียง 24 ชั่วโมงเท่านั้น หากคุณต้องการใช้งานเป็นเวลานานคุณต้องใช้เว็บเซิร์ฟเวอร์ของคุณเองเช่น Google fire-base เช่นอินเทอร์เฟซผู้ช่วย Google firebase ตัวอย่างนี้ ตอนนี้คุณได้รับลิงค์การตอบสนองของคุณในขั้นตอนการโต้ตอบควรมีลักษณะดังนี้

อย่าลืมคลิกบันทึกเพื่อบันทึกจุดประสงค์นี้

ขั้นตอนที่ 5: ในทำนองเดียวกันให้สร้างความตั้งใจใหม่ขึ้นมาใหม่ปิดไฟ ป้อนวลีการฝึกอบรมอีกครั้งและคำตอบของคุณ คราวนี้ให้ใส่ลิงค์ของไฟล์เสียงอื่นและขอให้บอกว่าปิดไฟตามที่แสดงด้านล่าง

อีกครั้งอย่าลืมบันทึกสิ่งนี้ด้วย

ขั้นตอนที่ 6:ตอนนี้ทางด้านซ้ายคลิกที่แท็บการรวมระบบแล้วเลือกผู้ช่วยของ Google สิ่งนี้จะช่วยให้เราทดสอบแอปพลิเคชันโดยใช้ Google Assistant เลือกแอปพลิเคชัน Google Assistant และคลิกที่“ TEST”

ขั้นตอนที่ 7:จะใช้เวลาสักครู่หลังจากนั้นคุณจะได้รับหน้าจอทดสอบดังที่แสดงด้านล่าง ที่มุมซ้ายคุณจะเห็นกล่องข้อความที่คุณสามารถพิมพ์คำสั่งทดสอบและดูว่าแอปพลิเคชันตอบสนองอย่างไร นอกจากนี้คุณยังสามารถค้นหาแอปพลิเคชันการแก้ไขข้อบกพร่องบางอย่างได้ทางด้านซ้ายของหน้าจอ

เมื่อคุณพิมพ์ "เปิดไฟอ่านหนังสือ" ควรเล่นเสียงร้องเจื้อยแจ้วและบอกว่าไฟเปิดอยู่ซึ่งก็ควรจะเป็น "ปิดไฟอ่านหนังสือ" ด้วยเช่นกัน เมื่อใช้งานได้ที่นี่คุณสามารถทดลองใช้บนอุปกรณ์ Google Assistant เช่นโทรศัพท์หรือ Google Home mini ที่เชื่อมต่อกับ Gmail ID ของคุณ เพียงแค่พูดคุยกับแอปทดสอบของฉันและเริ่มควบคุมอุปกรณ์

เตรียม Arduino Nano 33 ของคุณ

ตอนนี้ในด้านฮาร์ดแวร์สิ่งต่าง ๆ ทำได้ง่ายมากด้วยบอร์ด Arduino Nano 33 BLE Sense เนื่องจากบอร์ดมีไมโครโฟนในตัวและไลบรารีเสียงประสานพร้อมที่จะปรับใช้โดยตรงจาก Arduino IDE ของคุณ หากคุณยังใหม่กับบอร์ดนี้ขอแนะนำให้คุณอ่านบทความ“ เริ่มต้นใช้งาน Arduino Nano 33 BLE” เพื่อทำความเข้าใจ