Smart Home Gerätesteuerung per Web- & Mobile-App

Komponenten und Zubehör

Arduino UNO	1
Jumper-Kabel (allgemein)	4
Relais (allgemein)	1

Apps und Online-Dienste

• gadgetProgrammers Web-API-Dienste (Web-Portal zum Ein-/Ausschalten)
• Processing Direct Exe-Datei (nur Windows, vorerst)

Über dieses Projekt

Idee hinter dem Projekt

Es gibt viele Projekte, die elektrische Geräte mit Arduino ein- und ausschalten (mit oft komplexen Schaltplänen), aber keine Hinweise, wie man Geräte per Web oder Handy steuert (mit einfachen Schaltungen) – und falls es Wege gibt, sind sie langwierig und mühsam. Also musste jemand den ersten großen Schritt machen, um anderen die Arbeit zu ersparen. Ich habe eine gemeinsame Web-Plattform erstellt, mit der man jedes Gerät in sehr einfachen Schritten steuern kann – ohne Programmierung außer dem Arduino-Code und der Relais-Schaltung. Ein gutes Beispiel für ein DIY-Projekt, das jeder einfach umsetzen kann und das unter 5 $ kostet, da nur ein 5V-Relais und etwas Kabel/Stecker nötig sind.

Wie es funktioniert

Wir haben eine offene, kostenlose Web-Plattform erstellt, mit der man elektrische Geräte oder Haushaltsgeräte sehr einfach verwalten oder automatisieren kann. Sehr nützlich: Wenn man außer Haus ist und vergessen hat, ein Gerät ein-/auszuschalten, kein Problem – man steuert es per Handy oder Desktop über die Webseite.

Für dieses Projekt muss man nur den Arduino-Code kopieren und einfügen, der serielle Eingaben von Processing liest und das Relais steuert, das das Gerät ein-/ausschaltet. Wie genau Relais und Arduino-Programm funktionieren und was man mit Processing macht? Schritt für Schritt:

Programmierung und Schaltung

Arduino-Seite

Der Arduino liest serielle Eingaben vom Processing-Programm und schreibt auf den Serial Port, um das Relais ein-/auszuschalten. Im Code lesen wir Daten vom Serial Port (die von Processing kommen) und prüfen: Wenn wir „1“ erhalten, schalten wir das Relais ein; bei „0“ aus.

// Teil des eigentlichen Codes
if (Serial.available() > 0) {
  readSerial = Serial.read();
  delay(100);
  if (readSerial == '1') {
    digitalWrite(RELAY1, HIGH); // Relais einschalten
  }
  if (readSerial == '0') {
    digitalWrite(RELAY1, LOW);  // Relais ausschalten
  }
}

Funktionsweise des Relais

(Wer es schon weiß, kann überspringen)

Wie nutzt man ein Relais für Wechselstrom? AC ist 220 V (Indien), das Glühlampen speist. Arduino kann keine hohe Spannung/Strom steuern, aber ein Relais kann genau das – das ist sein Zweck. Wir nutzen das Relais als Schalter für Hochleistungsgeräte.

Was sind NO, NC und COM am Relais?

• COM = Gemeinsamer Anschluss (Common)
• NC = Normalerweise geschlossen (Normally Closed)
• NO = Normalerweise offen (Normally Open)

Ich erkläre NO, NC und COM unten genauer – falls es verwirrend ist. Wir nutzen NO (Normalerweise offen).

• COM – Gemeinsamer Anschluss, der mittlere Pin. Er ist „heiß“, da die Stromversorgung zur Last hier angeschlossen wird.
• NO (Normally Open) – Funktioniert wie ein Schalter: Im Ruhezustand kein Kontakt zwischen COM und NO. Wenn das Relais auslöst, verbindet der Elektromagnet im Relais NO mit COM – Strom fließt zur Last, die Lampe leuchtet. Der Stromkreis bleibt geschlossen, bis wir das Relais auf LOW setzen.
• NC (Normally Closed) – Immer mit COM verbunden, auch wenn Relais nicht stromlos ist. Beim Auslösen öffnet sich der Stromkreis, Verbindung geht verloren. Verhält sich genau gegenteilig zu NO.

Processing-Seite

Der Processing-Code ist das Herzstück: Er kommuniziert mit beiden Anwendungen – Web-App und Arduino. Man kann ihn sich als Brücke oder Briefträger vorstellen, der Post vom Briefkasten holt und zur Adresse bringt. Processing ruft eine API auf, die wir unter https://www.parikshacrack.com/gadgetProgrammers/homeAutomation/xxxxx erstellt haben (Seite nur Demo-Zweck). Durch den API-Aufruf über Processing erhalten wir den aktuellen Schalterzustand, lesen ihn in Processing und senden ihn an den Arduino (wie besprochen), der ihn dann auf das Board schreibt.

Web-/Mobile-Seite

Für den Webzugriff nutzen wir die gadgetProgrammers-Plattform:

Gehen Sie zu: https://www.parikshacrack.com/gadgetProgrammers/homeAutomation

Dort den Schalter betätigen – wird vom Processing-Code gelesen.

Schaltung (wie im Diagramm gezeigt)

• Arduino Pin 7 → Relais IN1
• Arduino 5V → Relais VCC
• AC-Strom ein Kabelende → Relais COM (mittlerer Pin)
• Lampe (Glühbirne) ein Kabelende → Relais NO
• Restliches Kabel von Lampe und anderes Restkabel vom AC-Kabel → Hauptstromversorgung

Schritte zum Ausführen des Projekts

• Arduino-Code (unten) in Arduino-Editor kopieren & einfügen.
• Code auf Arduino hochladen.
• Processing-ZIP herunterladen und passende Exe-Datei für Ihr OS wählen.
• Exe-Datei (für Windows) aus dem Processing-ZIP ausführen.
• Webseite aufrufen: https://www.parikshacrack.com/gadgetProgrammers/homeAutomation
• Button drücken zum Ein-/Ausschalten der Lampe.

Abschließende Worte

Hurra! Wenn alles klappt, sehen Sie Ihre Lampe reagieren.

Danke für Ihre Zeit – bei Fragen oder Anregungen gerne in den Kommentaren melden.

Code

• Arduino Code (Arduino)

#define RELAY1 7
char readSerial;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(RELAY1, OUTPUT);
}

void loop() {
  char readSerial;
  if (Serial.available() > 0) {
    readSerial = Serial.read();
    delay(100);
    Serial.println(readSerial);
    if (readSerial == '1') {
      digitalWrite(RELAY1, HIGH);
    }
    if (readSerial == '0') {
      digitalWrite(RELAY1, LOW);
    }
  }
}

Schaltpläne

Pin-Verbindungen Arduino zu Relais