一种基于NodeMCU的红外遥控改造为远程遥控的方法

刘天宋，单艳芬，张 俊，熊家慧

（常州刘国钧高等职业技术学校，江苏 常州 213025）

0 引 言

遥控器是大多数家用电器、工业设备的必备配件。传统的遥控器多采用红外、蓝牙、ZigBee、RF射频或者其他形式的无线电传输信号，往往在与设备的距离、抗干扰性和操作性等方面具有一定的局限性。现实生活中，一些采用传统遥控方式的电气设备受工作环境、天气变化等因素影响，往往需要更改工作方式。例如，图1所示的屋顶天窗在天气转阴雨时，需要及时关闭，以免漏雨。屋顶天窗多采用红外遥控，图2和图3所示为一种常见的屋顶天窗遥控器外观及其内部结构，该遥控器按键较少，3个按键均采用微动开关按键，分别控制天窗的开、关和停止。但在房屋主人不在家时，无法通过远程遥控关闭。因此，在不破坏原有天窗和天窗遥控器的基础上，有必要对原有的红外遥控器进行改造。

图1 屋顶天窗

图2 屋顶天窗遥控器外观

图3 屋顶天窗遥控器内部结构

随着物联网技术的不断发展，基于WiFi技术的遥控器产品越来越普遍。该类遥控器产品采用WiFi技术，扩展了遥控信号的传输距离；且随着近几年开源项目的不断发展，可以方便地使用一些开源的软硬件平台实现遥控器的远程控制和数据传输等功能。

为了将屋顶天窗红外遥控改造为远程遥控，本文基于NodeMCU，在不破坏原来遥控器结构和电路的基础上，提出了一种将天窗红外遥控改造为远程遥控的方法，并设计制作出了实物样机。本文对天窗红外遥控改造为远程遥控的总体设计方法进行了说明，介绍了遥控器的控制电路设计、程序设计并对改造后的遥控器进行了测试，最后总结了本设计的优点和存在的不足。

1 总体设计

红外遥控改造为远程遥控的原理如图4所示。改造后的整个远程遥控系统分为三个部分：手机端、服务器端和遥控器端。手机端需要安装blinker APP，服务器采用的是blinker的免费服务器，遥控器端包含机械结构和硬件电路两部分，具体参考第2章。

图4 红外遥控改造为远程遥控的原理框图

当用户在手机blinker APP上发出打开或者关闭天窗信号时，手机通过网络将信息发送到blinker服务器，服务器再将信号发送到遥控器端的NodeMCU；NodeMCU根据接收到的信号，控制相应的输出接口，通过驱动相应继电器，控制对应的贯穿电磁铁执行动作，电磁铁产生机械推力，触发按键，代替了手动按键动作，从而实现了远程遥控功能。

2 遥控器端设计

2.1 控制电路核心—NodeMCU

遥控器端的控制电路核心采用的是NodeMCU，如图5所示。NodeMCU是一个开源的物联网平台，包含了可以运行在 ESP8266 WiFi SoC芯片之上的固件，以及基于ESP-12模组的硬件，可将数据通过TCP协议与物联网云平台连接，实现数据的远程存储。NodeMCU的开源特性赋予了其技术资料丰富、编程方便等特点，可以使用Arduino IDE编写和下载程序。

图5 NodeMCU实物图

2.2 推拉式贯穿电磁铁

本文选用了KK-0520B型号贯穿电磁铁，如图6所示，其行程为5 mm，推拉力范围为0.2～5 N。接通电源时，将可动铁芯插入线圈，通电推出，触发遥控器按键。断开电源后，力量消失，可动铁芯靠弹簧自动复位，其原理示意如图7所示。该型号贯穿电磁铁额定电压是DC-5 V，电流为600 mA，因此不可以直接使用NodeMCU进行驱动。本文采用的方法是：先用NodeMCU发出的信号经过图8所示的三极管电路驱动继电器，再由继电器控制贯穿电磁铁的通断。

图6 KK-0520B型号贯穿电磁铁

图7 贯穿电磁铁触发按键工作原理

图8 三极管驱动继电器电路

3 软件设计

3.1 NodeMCU软件程序

控制程序采用Arduino IDE软件进行编写，在Arduino IDE中安装了blinker开发的库文件后，开发者不需要再过多考虑网络适配、硬件差异，即可轻松进行物联网开发，降低了开发难度。图9为控制系统主程序流程。初始化NodeMCU的两个输出端口OUT1（输出端口2）和OUT2（输出端口14）为低电平，两个端口各控制1路继电器。使用两个回调函数分别与blinker APP端的两个按钮对应。具体代码如下：

图9 主程序流程

由于电磁铁通电会升温，不适合长时间通电，因此最好的方法是对其施加脉冲信号进行驱动。本文施加的是脉宽为2 s的脉冲信号，具体实现代码如下：

3.2 blinker手机端APP界面

在手机上安装blinker APP后，通过添加设备页面，使用网络接入方式注册设备。之后可以自主编辑设备的控制页面。本文添加了两个开关按键btn-yag和btn-h1d，分别代表开天窗和关天窗，界面如图10所示；并在编写程序时，新建组件对象。

图10 开关按键添加界面

4 试验测试

图11和图12分别为改造后的远程遥控器机械部分和控制电路实物图。对制作好的样机进行测试，在手机blinker APP端分别远程发送开天窗、关天窗命令，遥控器均正确发出红外信号，准确控制了天窗的开合。电磁铁温度正常，无明显升高。

图11 机械部分实物

图12 试验电路实物

5 结 语

本文基于NodeMCU设计了红外遥控器按键触动电路，并结合blinker物联网开发平台，将天窗红外遥控改造为手机远程遥控。测试结果表明，改造后的整个系统运行平稳，满足了使用要求，控制准确可靠。

本文所提出的基于NodeMCU的红外遥控改造为远程遥控的方法，具有不破坏原遥控器外形和电路结构等优点，适用于将按键数量较少的红外、蓝牙遥控器改造为远程遥控器。但是，当遥控器按键较多时，用该方法改造遥控器则可能会造成改造后的遥控设备结构臃肿。