上次了解過連基本都算不上的電學,作為 Maker 不需要全知全能,只需要不斷試錯,不斷學習,認識用電有多危險,計算風險後實行計劃。
用 WIFI 開關燈,說起來容易,做起來才知有難度,從零開始構思及實踐,真是非常困難,比起開關燈這個項目,學習發現問題及自行解決問題,這層意義更大,會不會研究,都看這種能力,能不能發揮好,要看知識基礎有沒有打好,有沒有人脈給你好建議,能不能遇到高人指點,都是看運氣。
本篇純吹水,由幻想、搜集資料、發掘問題到確立方法,下一回理論,最終回才是動手做,沒興趣自問自答環節,可直跳去最終回,不過建議看下去,項目本身不是重點,學習找出問題及研究方法才是本篇主旨。
注意事項︰
用 220V 交流電!一個失誤可致命!你必須知道自己做甚麼,本人不會負責讀者的人身安全!
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開發步驟︰
簡單來說,都是這幾步來來回回,首先定立目標,搜集資料及研究,通過研究修正目標,實行計劃時遇上困難,又回到搜集資料及可行性研究,去到無計可施時,只好放棄,過一段時間,知識有所增長或有突破時,再次定立目標,又回到搜集資料及研究,修正目標,實行計劃,不斷循環。
很虛無縹緲?我們幻想一下吧。
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定立目標︰
吹水時間,幻想未來家居是怎樣,我的目標很簡單!能夠躺著過一天!
- 開燈,躺著按手機開……
- 開電視,躺著按手機開……
- 吃,躺著按手機叫外賣,遙控機械人去拿,聰明一點,以 AI 行動,連 Remote 也能省……
- 拉,尿桶吧,算了這個就不需要智能,為了衛生,還是走去廁所解決……對了,日本有智能馬桶這回事……
幻想不用錢,多想象未來會怎樣,要將幻想變成現實,需要努力學習及實踐,有一句話說得對︰
「越想懶惰的人越勤力動腦筋」
一步登天很難吧,先從「開燈」這一步開始……
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搜集資料及可行性研究︰
了解「開燈」是怎樣一回事︰
在學生時期上過物理科,知道有「交流電 ( AC )」及「直流電 ( DC )」兩種電,這時候回想一下那個「燈」是「交流電」還是「直流電」。
去 Google 搜尋一下,發現以下幾點︰
- 發電機輸出交流電比直流電省成本
- 交流電比直流電易變壓
- 交流電可轉成直流電
我們知道家裡的電是 220V 交流電 ( 香港為例 ),然後經過變壓器 ( 俗稱火牛 ) 轉換成合適電壓的直流電,例如 12 VDC、5 VDC、3.3 VDC 等等,「開燈」用的「燈制」接駁「配電箱」。
「配電箱」及「斷路器」是甚麼︰
Google「配電箱」時,常常會看到「斷路器」這個詞彙,一定有甚麼不能忽視的作用吧,搜尋「斷路器」後,又看到「硬線」及「軟線」等詞彙,越來越多名詞出現,越來越多東西學,這個時候需要歸納及取捨,要學甚麼,學到到甚麼程度,別越走越遠,失去焦點。
跟據日常生活智慧及以前學得的知識,經過思考、歸納、取捨後,得出以下幾點︰
- 跟據上回「導線電阻」,電線有電阻,電流使電線發熱,因此電流應該會有限制。
- 斷路器上有寫「30A」、「15A」、「6A」等字眼,會不會就是電流限制呢?平常跳電時,怎找出跳電位置?除大制外,先關掉所有制,再逐一開啟,開到某個制時跳電,從而找到位置。
- 如果知道電燈的電制都是 6A 內,由 6A 的電制開始關,很快就知道哪個「斷路器」控制「燈制」。
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修正目標︰
怎樣實行「開燈」計畫︰
決定「做手腳」的地方︰
從以上資料搜集及研究得知,燈及燈制的位置,電流是 220 V 交流電,電流為 6A 內,現在要決定在那裡「做手腳」。有兩個地方可以「做手腳」,第一個是「燈制」,第二個是「配電箱」。
由於「配電箱」是集中全家電路配線,作為智能家居,把所有控制都集中一處做管理是自然不過的選擇……同時,知道配電箱有各程保護機制,例如過載保護、漏電保護等等,亂弄那個「配電箱」會不會弄壞那些保護措施呢?現在目標只是用 WIFI 開關一個燈,沒必要去弄全屋燈制,而且又不是專業電工,更加不應該冒險弄電箱。
不在「配電箱」做手腳,只餘下「燈制」做手腳,由於知道「配電箱」有各程保障機制,就算燈制出事,也有各程保險機制發揮作用,比較安心。
如何在燈制做手腳?
要知道燈制是否容納所有零件,首先要知道燈制結構及尺寸,還有用到甚麼零件,知道零件的尺寸後,是否裝得下一個燈制當中……好了,又是搜集資料及可行性研究時間。
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再次搜集資料、可行性研究及修正目標︰
燈制︰
不知道關鍵字時,找得很辛苦,這個燈制叫「86型底盒」,長闊都是 86 mm,深度不一,測試用底盒是 32 mm,家中底盒 38 mm。
方法︰
如何用手機開關燈制?用 WIFI。怎用 WIFI 開關燈?這裡出現技術問題,怎用 WIFI 連接手機?用藍芽不是更好嗎?用藍芽如何實現?
搜集資料過程不說了,Google 一些關鍵字,能搜到甚麼,有點運氣成份,最後決定用 WIFI 連接,以 Linkit 7697 及 MQTT 協定作基礎,這個選擇基於本身懂網路、編程及手機有現成 MQTT Apps 可用才會選上。
零件︰
看過 Spec 後,得知各零件尺寸,初部估算一個暗盒能把所有零件裝入,不過要買回來實際組裝才知實情,當作是研究經費。
- AC-DC 模組電源
- Linkit 7697
- 繼電器
- 五孔接線器 x 2
- LED 燈片
其他︰
由於 AC-DC 模組電源需要銲接,所以要用鉻鐵,而迷你麵包板是方便 Linkit 7697 使用。Raspberry Pi 用作 MQTT Server,可以用其他電腦代替。
- Raspberry Pi
- 鉻鐵
- 錫線
- 迷麵包板
- 公對公杜邦線
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結論︰
保持好奇心,當不斷做搜集資料及可行性研究,會發現各種不足,知道知識基礎有多重要,平時遇到各種事物,感覺或多或少有助解難時,會對身邊事物産生感興趣,從而探究各種知識。
學習有沒有趣,因人而異,我是實用派,對實際解決問題的知識有興趣,我很渺小,只對舒適生活的事感興趣,甚麼能源危機、宇宙奧秘等事不會感興趣。
【下一回】IoT 第一步!Wifi 開關電燈,理論及實踐,為何選用 MQTT ( 二 )