原生HomeKit空调遥控与多传感器

声明：本文为第五届立创电子设计大赛参赛作品，仅对部分人气作品做分享收录，不代表赛事组委会官方意见，亦不作为任何评选依据。

本文作者：立创开源硬件平台 OSHWHub 用户@王小菜，禁止商用，未经许可禁止转载，点击查看原文章

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1、简介

本作品是一款DIY智能家居配件，具备空调红外遥控、温湿度与光照传感器等功能，支持Apple原生HomeKit协议。

    

2、项目详情

本作品的主要功能是空调遥控、温湿度与光照感应，支持HomeKit协议与Web控制。

1、原生HomeKit配件 ：可独立运行，无需homeassistant或homebridge等任何的桥接服务器，在iPhone、iPad、Mac等的家庭APP中可直接添加本配件，支持Siri语音控制、家庭自动化、多设备iCloud同步等
2、空调控制 ：空调开关、模式、温度、风速、扫风、灯光（数显）等，支持数十种空调红外协议
3、传感器 ：温湿度与光照实时数据、历史曲线，导出CSV格式数据文档
4、迷你尺寸 ：PCB长宽3.6x3.6cm，外壳长宽3.88x3.88cm厚1.64cm

注：配件实现了Apple公开的非商用版HomeKit Accessory Protocol (Non-Commercial Version)，参见developer.apple.com。

  

HomeKit功能

  

1、在iPhone、iPad、Mac等苹果设备中的家庭APP中添加本配件，配对码为111-11-111

2、配件包括空调与空调灯光，温度、湿度、光照
3、支持控制空调的开关、模式、温度、风速、扫风、灯光（数显）
4、支持实时更新温度、湿度、光照
5、支持Siri语音控制、自动化、多设备iCloud同步、远程控制

注：远程控制、自动化等功需配置家庭中枢，需iPad或Apple TV或HomePod作为家庭中枢，参见家庭APP自动化标签页面中的介绍

元器件部分详见BOM清单。表带为宽20mm的常用表带，两颗直径4mm纽扣磁铁，4个弹性顶针，1根USB磁吸式充电线。

Web功能

  

1、访问http://{ip}Web页面，{ip}为ESP8266联网后的IP地址，提供比HomeKit更加全面的控制与功能

2、空调：配置空调红外协议与子型号，支持静音、强劲、经济、经济、过滤等高级空调控制
3、传感器：查看实时数据、按天/周/月查看历史记录折线图，File Manager中可导出近一月的CSV格式历史数据
4、历史数据：传感器历史数据存储于ESP8266内置Flash中，基于SPIFFS文件系统，每10分钟记录一次，保留近30天内的历史数据
5、其他功能：查看系统信息，WiFi配置，内部文件浏览，在线固件升级
6、支持Apple-WebAPP全屏模式：Safari浏览器->分享->添加到主屏幕即可

本作品的主要目标是实现原生HomeKit配件，相对于其他智能家居方案，优势在于可直接接入Apple HomeKit智能家居系统，体验苹果统一的、全家桶式的良好智能家居体验，在iPhone、iPad、Mac、Watch上均可控制与使用该配件。

苹果HomeKit是成熟的智能家居协议之一，HomeKit协议已公开发布多年，长期以来普遍采用桥接服务器的方式将DIY设备接入HomeKit，如homeassistant或homebridge，成本较高且配置较为复杂。

之前注意到github上 esp-homekit项目可以实现ESP8266独立运行HomeKit协议，可抛弃配置桥接服务器，美中不足的是该项目是基于非乐鑫官方ESP8266开发SDK编写，编译工具配置复杂，上手难度较高。

今年上半年疫情期间我个人将该项目移植到乐鑫官方Arduino SDK中，发布Arduino-HomeKit-ESP8266，兼容Arduino一键编译，降低了编译门槛，提供了一种在Arduino环境下支持HomeKit的易用方案。另外该库也被乐鑫官方推荐为ESP8266上实现HomeKit的替代方案。

3、设计要点

PCB

  

1、紧凑布局：尺寸仅3.6x3.6cm，仅比一元硬币（直径2.5cm）大些。
2、全向满功率红外发射：布局参考了米家和天猫精灵的成品万能遥控器，使用7枚5MM发射管，实现360°全向遥控。使用N-MOS管驱动发射管，依据发射管数据手册中的最大电流（100mA）选取限流电阻，实际电流约92mA，实测一般房间中可全向覆盖，发射管背向空调时依赖墙面反射也可正常遥控。
3、高精度温湿度传感器：使用来自瑞士Sensirion的SHTC3高精度传感器，精度±0.2℃ / ±2%RH，范围-40~125℃ / 0~100%RH，该芯片的DFN 4脚的封装相对于DFN 8脚封装的SHT3x焊接相对容易。
4、数字光照传感器：使用BH1750数字环境光传感器，支持0.11lx精度，范围1 - 65535 lx，焊接略有难度。
5、热隔离设计：主要发热元件ESP8266与降压芯片位于PCB顶面右侧，温湿度芯片SHTC3位于PCB底面左侧，另在SHTC3挖出PCB槽孔与其他部分隔离，最大限度降低元件发热对温湿度传感器的影响。
6、烧录接口：使用ESP-01布局，可直接接上板载自动烧写电路的ESP-01烧录工具实现一键烧录，也可使用其他USB-TTL烧录工具烧录。

外壳

  

1、迷你尺寸：长宽3.88x3.88cm，厚1.64cm，4枚长约6mm的M2螺丝固定。
2、3D打印模型：可使用半透明（本色）、透明PLA打印，中间2图中上侧为半透明材料（PCB未焊接），下侧为透明材料（PCB已焊接）。半透明材料的实物比较有质感，透明材料的实物则是另一种感觉。顶盖无需添加支撑，底盖中仅需磁铁圆槽部分需要支撑，模型尺寸专为0.2mm层厚、0.4mm喷嘴优化。
3、散热设计：顶盖大范围散热口，增强散热，底部SHTC3完全外露，降低元件发热对温湿度传感器的影响。
4、磁吸固定：背部可粘贴2.5cm直径的磁铁（大小与1元硬币相同），可以将该配件吸在任何含铁的表面，也可以使用双面胶固定。全向满功率红外发射，磁吸摆放位置比较自由。

软件

1、使用我个人开源的Arduino-HomeKit-ESP8266实现HomeKit协议，可直接实现原生HomeKit配件。
2、使用crankyoldgit开源的IRremoteESP8266库实现空调遥控红外编码与解码，支持数十种型号空调红外协议。

4、项目图片

          

视频演示：

自我介绍：第五届立创电子设计大赛：DIY自制原生HomeKit空调遥控与多传感器-自我介绍

项目介绍：第五届立创电子设计大赛：DIY自制原生HomeKit空调遥控与多传感器-项目介绍

功能演示&性能测试：第五届立创电子设计大赛：DIY自制原生HomeKit空调遥控与多传感器-功能演示&性能测试

5、文档

 

Sheet_1（点击进入立创EDA编辑器打开）

 

HOMEKIT_IR_SENSORS_LC5（点击进入立创EDA编辑器打开）

6、BOM 相关器件(为系统自动匹配，请自行识别验证)

商品编号	型号	品牌	规格/描述
C503582	ESP-01S	Ai-Thinker(安信可)	WiFi模块
C194656	SHTC3	Sensirion(瑞士盛思锐)	DFN-4 / 温湿度传感器
C78960	BH1750FVI-TR	ROHM(罗姆)	WSOF-6I / 环境光传感器
C181087	SI2302	Hottech(合科泰)	SOT-23 / MOS
C347256	AMS1117-3.3	UMW(友台半导体)	SOT-89 / LDO

您也可以点击下载BOM或点击直接在立创商城下单

工程附件

baseV8.stl

coverV8.stl

HOMEKIT_IR_SENSORS__2M_Flash.bin

本文作者：立创开源硬件平台 OSHWHub 用户@王小菜，禁止商用，未经许可禁止转载