Projekt 25b: Sprachsteuerung einer Designerlampe

Autoren: Simon Kohfeld, Ilja Scheremeta

Betreuer: Prof. Schneider

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Einleitung

In diesem Artikel wird das Projekt 25b „Sprachsteuerung einer Designerlampe“, welches im Rahmen des Studiengangs „Business and Systems Engineering“ im Fach angewandte Elektrotechnik, ausführlich beschrieben. Bei dem Projekt handelt es sich um eine IKEA Hängeleuchte, die durch Sprachsteuerung bedient werden soll. Die Ergebnisse der gestellten Aufgabe werden am 18.01.2019 in Form von einer Projektpräsentation vorgestellt.

Aufgabe

Die Amazon Alexa Sprachsteuerung soll verwendet werden, um Aufgaben über einen Arduino durchzuführen. Die wesentliche Aufgabe von diesem Projekt besteht darin, die Kommunikation zwischen der Sprachsteuerung und dem Arduino zu realisieren. Idealerweise sollen die durch den Arduino ausgeführten Aufgaben etwas Anschauliches sein. Da die Hängeleuchte in dem Initialzustand mechanisch auf- und zugemacht wird, gilt es zunächst die Hängeleuchte so umzurüsten, dass diese Funktion mit Hilfe von einem Servomotor automatisch ausgeführt wird. Diese Teilaufgabe gilt als die Voraussetzung für die Sprachsteuerung der Leuchte. Weitere Teilaufgaben, die in diesem Projekt angestrebt werden, sind die Steuerung der RGB LEDs oder einer Audioausgabe beim Zu- und Auffahren der Leuchte. Dies soll ebenfalls durch die Sprachsteuerung erfolgen.

Erwartungen an die Projektlösung

• Recherche bisheriger Lösungen
• Entwurf der Schaltung , Konstruktion und Beschaffung der Bauteile, damit sich die Lampe elektrisch angetrieben öffnen und schließen lässt
• Realisierung der Schaltung durch Fertigung eines prototypischen Arduino-Uno-Shields
• Implementierung der Schnittstelle Alexa-Arduino
• Implementierung der Sprachsteuerung
• Test und wiss. Dokumentation
• Machen Sie ein tolles Videos, welches die Funktion visualisiert.
• Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Kür: Miniaturisierung (z.B. Arduino Nano)

Verwendete Bauteile

• IKEA PS 2014 Hängeleuchte
• 360° Servo MG996R
• Arduino UNO
• RGD-LED-Streifen 5V
• Steckernetzteil SNT 600 9V
• Entwicklungsboard ESP8266 NodeMcu V3
• Lautsprecher LSM-57F
• Widerstände, Transistoren, verschiedene Kabel

Verwendete Software

• MATLAB/Simulink
• Arduino Software

Projekt

Hardware

Entwicklungsboard ESP8266 NodeMcu V3

ESP8266 NodeMcu

Bei dem ESP8266 handelt es sich, um einen Mikrocontroller, welcher einen WLAN Funkmodul besitzt. Dieser ist mit der Arduino Software kompatibel und kann somit als Schnittstelle zwischen Alexa und dem Arduino eingesetzt werden. Über den Micro-USB Anschluss erfolgt die Programmierung und die Stromversorgung. Außerdem ist der ESP8266 ein reiner 3.3V Mikrocontroller. Es bedeutet, dass alle Eingänge und Ausgänge ausschließlich mit 3.3V betrieben werden. Da der Arduino mit 5V arbeitet, muss an dieser Stelle ein Spannungsteiler eingesetzt werden. Hierbei wurden zwei Widerstände mit 1kOhm und 1.5kOhm als Spannungsteiler verwendet. Das Schaltbild, so wie die Steckplatine hierzu kann aus den Bildern 1 und 2 entnommen werden.

Technische Daten:

• Controller: ESP8266
• Anschluss: Micro-USB
• CPU: 80 MHz, 32Bit RISC
• RAM: 96kB
• Flash: 4 MB
• WiFi (Client, AccessPoint Mode)
• 10 digital IOPins, 1 ADC (10Bit)
• Integrierte WLAN Antenne
• Grösse: 60 x 31 x 13mm
• Gewicht: 10g

Weblinks

• Projekt 25: Umbau einer Designerlampe zu einer aktiven steuerbaren Lampe
• NodeMCU ESP8266 mit Alexa (Amazon Echo) steuern
• Alexa gesteuerte SmartHome-Lampe
• Verbindung von Arduino mit Alexa über ESP8266
• gutes Echo mit ESP8266
• Nutzung des WIFI-Moduls
• ESP8266 flashen

Literatur

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