Wi-Fi插座，顾名思义，便是利用家庭中的WiFi网络，让您的智能手机或平板电脑在联网条件下，可以通过App或网页操作打开或者关闭指定的电器。有了此功能，我们出门在外便可以控制插座的开关，家用电器如果做到随用随开，不用就断，那一方面节省了一小部分电费，另一方面也让我们的家变得更安全，更智能。

图片来自网络

淘宝某热销智能插座分析： 制作思路：硬软件选择，及通信协议和接入平台

　　硬件设计是方案的物理基础，在此我自行购买了一款工业制造的两插孔插座，并且取下其中的一个插孔单元，用于放置ESP32芯片，继电器，220V-5V降压模块等控制元件，将ESP32芯片+继电器+降压模块与另一个插孔的火线，零线相连，通电发现没有异常，硬件方案设计大体完成。

　　软件设计层面，思路如下，将ESP32芯片与家里的局域网绑定起来，并为其固定一个IP地址，需保证该IP地址与自己家的局域网在同一网段，保证自己的手机可以对其访问，从网页端或APP端控制ESP32芯片转换高低电平从而通过控制继电器来控制插座的开关（电源通断），继而实现整个系统的功能控制，主要调用的是ESP32板子的Wi-Fi功能，完成控制任务。硬件部分主要包括：插座主体、220V-5V降压模块，控制芯片(ESP32)，继电器部分等。

　　另外，如果只在一个局域网内控制插座的开关，便失去了出门在外想远程控制的意义，所以，为了实现远程控制，采用MQTT接入中移物联网平台（OneNET）服务器的方法，远程控制插座的开关是本方案的升级计划。OneNET是比较成熟的IoT解决方案云平台，并且支持出世不久的ESP32芯片。中移物联网平台（OneNET）提供安全快速的设备接入能力，帮助使用者将数据上传至云端，并且云端通过调用API，下发数据给设备，从而实现远程控制设备的目的。同时提供其他丰富的云产品服务，非常好用。

　　智能插座的功能特点在于控制。目前很多技术可以使用，列举以下几种控制方式进行猜想与假设：

1.红外遥控。虽然该技术已经非常成熟，红外线遥控属于光传波，是利用红外线来传播电信号，障碍物会影响信号传播，发射端和接收端之间要保持透明，中间不能有其它东西挡着，实用性略差。

2. GSM技术。全球应用最广泛的移动通信系统，主要原理是由具备GSM功能的通信设备通过向带有GSM通信能的模块发送指令来达到控制目的。优点是可以实现比较稳定的远程通信，但上述设备价格偏高，且在通信过程中会产生一些流量费用，不适合长期家用。

３. Wi-Fi技术。调用通信模块的Wi-Fi功能，保证在同一局域网内，向指定的IP地址发送指令即可控制插座开关。该方式简单易行，并且ESP32有Wi-Fi功能模块，可以轻松调用，又不会产生额外的费用。 综上所述，Wi-Fi技术实用且易操作，并且优于其他技术。

　　在硬件设计过程中，综合考虑了最终产品的体积大小以及性能忧虑，以及使用和开发的安全性与可行性。决定使用ESP32芯片的开发板用作为主体的控制部分，通过ESP32开发板控制继电器继而控制插座的开关。硬件部分设计如下：

3.1 控制芯片部分。

ESP32作为最近比较热门的开发板之一，主要具备以下优势： 1.性能优秀 ESP32 性能优秀，工作温度范围达到广泛，完全的符合家用电器使用。内置的自校准电路实现了小范围内的动态电压调整，减少了外部环境的影响，使芯片工作更加稳定。 2.超低功耗 非常适合移动端设备、携身电子产品和物联网应用开发，可在低功耗场景下配置。 3.高度集成 同时具备天线开关、RF balun、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、电源管理模块等众多模块。在此基础上只需很少的外部器件，便可实现多种多样的开发功能。 4.Wi-Fi & 蓝牙解决方案 可以作为独立的最小系统去开发或者作为是主机 MCU 的从设备，可以作为接口提供 Wi-Fi 和Bluetooth功能。

220-5V降压模块

220-5V降压模块用来给主体控制模块供电。为减小插座成品的体积，增强5V电流输出能力，因此选用一体式封装的SM-PI-G06A-05（220-5V）降压模块。 电路功能

该降压模块是电源模块一种隔离性器件，具有温度保护，过流保护及短路全包住及短路权保护，高低压隔离，AC85-26V超宽电压输入，可以交直流转换，稳压精准， 5V直流电压输出，体积较小，可靠性高。

继电器模块

　　继电器是具有隔离功能的自动开关无源元件。被广泛的应用于工业生产和日常生活。作为作用很大的控制组件之一。继电器通常可以作为反映某些输入变量（例如电流，电压，功率，频率，温度，压力，光等）的感应机构（输入部分）；然后控制其他电路。 “控制”的执行器（输出部分）；在继电器的输入输出两部分之间，还存在中间元件（驱动部分），二者之间相互作用，完成控制效果。总之，作为控制元素，继电器具有以下效果：

1）扩大控制范围：例如，如果是多触点继电器的话，当控制信号到达固定值时，触点组的可以进行切换，断开或者接通多个电路，从而达到扩大控制范围的目的。 2）放大：例如，作为中间元件可以控制高功率的电路。 3）积分信号：例如，当多个控制信号以规定的形式输入到多绕组继电器中时，比较之后进行控制。 4）自动化，远程控制，监控：例如，把继电器与其他电器连在一起，给控制芯片下载程序达到控制电路的目的，从而实现自动操作。 继电器的工作原理 　　继电器通常由内部铁芯，电磁线圈，电枢，接触弹簧等组成。 　　如果在线圈的两端施加一定的电压，一定的电流就会在线圈中流动，电磁效应产生之后，电枢将在该铁芯的作用下吸收复位弹簧对铁芯的拉力。有了电磁力吸引，从而启动电枢。动触头与固定触头（常开触头）接触。对线圈断电，电磁产生的吸引力也会消失，并且电枢在弹簧的反作用力中返回到初始位置，从而释放可动触头和初始始静触头（常闭触头）。达到吸合与释放的功能，从而实现在电路中接通和断开的目的。“常开触点”就是线圈没有通电时打开的静触头，“常闭触点”是处于静态状态的开启触点。继电器中一般情况下有两个电路，它们分别是高压工作电路和低压控制电路。

　　当与ESP32芯片连接配合使用时，继电器由ESP32主控模块的G4控制。当G4输出高电平时，经过三极管放大，LED发光，继电器开启，此时插孔有通电正常工作；当G4输出低电平时，不进行放大，LED供电不足熄灭，继电器关闭，此时插孔断电，插座关闭。

　　自行网上购买的无线拓展两插孔电源转换器插座，最大承受功率2500W，最大承载电流10A，足以满足设计需求。一个插孔作为正常电源插孔使用，另一个插孔取下，放置ESP32芯片，继电器等元器件。 另外选择插座的时候，要充分考虑内部空间大小，接线复杂情况，另外也应购买一些大品牌的插座，毕竟是要直接接220V交流电，在保证功能完善的同时，也要考虑安全问题。

])

　　采用的编译器是uPyCraft：

uPyCraft是一个推出不久的Python物联网开发工具，由国内公司(DFROBOT)研发，非常适合用MicroPython语言开发。 uPyCraft 特性： 1.支持在线更新。 2.目前支持在windows和mac操作系统下运行。 3.非常的简单实用，初学者用户容易快速上手。 4.里面有多种开发板的实例，学习成本很低。

　　首先考虑需要支持ESP32这种出世不久的芯片，在考虑arduino和uPYCraft之后，选择上手更加容易的uPYCraft， 一个支持ESP32的 MicroPython ide。upycaft 是 支持ESP32芯片且用 MicroPython语言开发的一个非常简单的编辑器。界面是简洁的, 学习使用它也是比较简单的。

所以，先将ESP32芯片连接到电脑，然后打开“我的电脑”的“设备管理器”，应有如下界面显示：

　　在电脑上安装好uPyCraft IDE后，点击运行这个软件。把它和开发板连起来，先点击菜单栏上的Tools（工具），再根据弹出的窗口中点击 Serial（串口），并选择用本机的COM端口选项，如图5.3所示。

本台电脑的端口为COM3，所以在下边serial选择COM3。 在菜单栏下的board（开发板）下拉列表单击ESP32这个开发板。此处如果尚未将MicroPython固件烧录到开发板上，那么在erase_flash（擦除Flash）下拉列表中选择yes（是），如出现no则是固件原因，故建议购买MicroPython固件的板子。 如果下面的窗口中显示这个符号“>>>”表示运行环境正常，此符号为Python提示符。 程序部分： 1.局域网控制需两个程序，一个用来连接Wi-Fi，一个用来控制。： 连接Wi-Fi程序：

控制程序：

2.远程控制需两个程序，主程序mqtt，和一个umqtt库中自带的simple.py（自带程序不再介绍）。 mqtt程序：

整体流程：

代码奉上，愿各位同学自己动手焊接与修正。