Biến điều hòa 'cổ lỗ sĩ' thành thông minh chỉ với 15 USD và ESP32

TL;DR: Tự động hóa nhà thông minh kiểu DIY cực kỳ dễ dàng, chỉ cần một động cơ bước (stepper motor), một esp32 và một tinh thần chấp nhận sự "tạm bợ" (Jank).

Chiếc máy lạnh trong căn hộ thuê của tôi chỉ có thể điều khiển bằng các núm vặn analog kiểu cổ điển gắn ngay trên thân máy. Không có bộ điều nhiệt gắn tường riêng, không có điều khiển từ xa… chẳng có gì hiện đại cả.

Những núm vặn này vẫn hoạt động… nhưng việc cứ phải đứng dậy và vặn vẹo chúng liên tục thì nhanh chóng trở nên phiền phức.

May mắn thay, gia đình Prilik chúng tôi có một câu nói đại loại như thế này: “Hãy nhớ lấy con trai - những vấn đề khó khăn nhất trong cuộc sống thường có thể được giải quyết chỉ bằng một động cơ bước, một esp32 và một giấc mơ”1.

Và quả nhiên, sau khi chi khoảng 15 đô la cho các linh kiện, chờ đợi hàng chuyển từ Trung Quốc về và dành vài giờ để lắp ráp phần cứng cũng như lập trình firmware… tôi đã tạo ra được một "mớ hỗn độn" tuyệt đẹp này:

Những gì bạn đang thấy ở đây là một động cơ bước điều khiển bằng esp32 được lắp ghép thủ công, kết nối với một trong các núm vặn của máy lạnh bằng khớp nối trục, tất cả được cố định vào mặt sau của máy lạnh bằng một chiếc ke góc chữ L giá rẻ và một chiếc kẹp giấy (cùng với một ít bìa cứng công nghiệp để chèn cho chắc chắn).

Toàn bộ thiết bị kiểu "MacGyver" này giao tiếp với Home Assistant của tôi qua MQTT, giúp bật/tắt máy lạnh dựa trên trạng thái của cảm biến nhiệt độ đặt trong cùng phòng.

Et voila 🪄 ✨

Thế là xong - tôi đã tự giải thoát mình khỏi xiềng xích của việc phải đứng dậy khỏi ghế sofa chỉ để chỉnh máy lạnh!

Gửi tất cả các chuyên gia về nhúng và cơ điện tử: Tôi thực sự khuyên các bạn nên dừng đọc tại đây.

Phần còn lại của bài blog này là hướng dẫn về cách tiếp cận của một kỹ sư phần mềm đối với việc tự động hóa nhà thông minh và xây dựng phần cứng tùy chỉnh, và để tôi nói cho bạn biết: cả sản phẩm cuối cùng lẫn hành trình tạo ra nó đều cực kỳ "jank" (tạm bợ).

Dù vậy… nếu bạn không ngại một chút "jank": hãy đọc tiếp và tham gia cùng tôi trong chuyến phiêu lưu thú vị về cách tôi đã xoay xở để tạo ra một thiết bị tự động hóa nhà thông minh hoàn toàn tùy chỉnh với gần như không có ngân sách hay kinh nghiệm!

🗽 Thiết lập bối cảnh⌗

Vào tháng 4 năm 2025, tôi chuyển đến Thành phố New York. Sau một thời gian ngắn tìm kiếm căn hộ, tôi đã tìm được một nơi khá ưng ý: vị trí thuận tiện, tòa nhà khá hiện đại và giá thuê thì rẻ đến bất ngờ. Chẳng có gì để phàn nàn cả!

…à, ngoại trừ vấn đề về chiếc máy lạnh.

Bạn biết đấy, vì lý do nào đó, các nhà phát triển ở NYC rất thích sử dụng loại máy lạnh PTAC gắn tường ồn ào và ngốn điện trong các tòa nhà chung cư của họ. Một số tòa nhà có thể chi thêm một chút để đấu nối các thiết bị này với bộ điều nhiệt gắn tường… nhưng thường thì họ sẽ chọn phương án rẻ nhất: các núm vặn analog hoàn toàn, gắn trực tiếp trên máy.

Đây là hình ảnh về thứ mà tôi đang nói đến:

Vâng - đoán xem tòa nhà của tôi đã chọn phương án nào 🙃

🤔 Các lựa chọn của tôi là gì?⌗

Giống như bất kỳ người thuê nhà nào, việc đầu tiên tôi làm là nhẹ nhàng hỏi chủ nhà xem có cách nào để “nâng cấp” bộ điều khiển lên thứ gì đó hiện đại hơn một chút không. Đúng như dự đoán, câu trả lời đại loại là “lol không, tại sao chúng tôi phải làm thế?”, mà công bằng mà nói, đó cơ bản là câu trả lời tôi đã lường trước.

Chà, không sao cả, giống như bất kỳ kỹ sư giỏi nào - chắc chắn tôi có thể tự tìm cách giải quyết vấn đề này chứ?

Sau một hồi mày mò, tôi đã tháo được nắp máy và để lộ ra những bộ phận bên trong. Thật ngạc nhiên, tôi không chỉ tìm thấy một số thông tin về thiết bị mà còn có cả sơ đồ đi dây hoàn chỉnh!

Giờ thì, tôi không phải là chuyên gia về sơ đồ đi dây, nhưng khi lần theo các đường dây, có vẻ như toàn bộ mạch điện này đang hoạt động ở điện áp lưới (line voltage), và chẳng thấy bóng dáng tín hiệu kỹ thuật số điện áp thấp nào mà tôi có thể kết nối vào cả.

⏺️ Smart Relay (Rơ-le thông minh)?⌗

Ok, có lẽ tôi chỉ cần đấu nối thêm một chiếc smart relay vào đâu đó? Tôi không phải thợ điện, nhưng chắc là không khó lắm đâu nhỉ?

Chà, có lẽ vậy?

Nhưng thành thật mà nói, tôi không nghĩ đây là một hướng đi khả thi đối với mình.

Chưa kể đến việc làm việc với điện áp lưới và thiết bị HVAC là một điều gì đó khá “đáng sợ” đối với một người không có kinh nghiệm về đi dây điện (và chủ nhà của tôi chắc cũng sẽ không vui vẻ gì nếu tôi táy máy với những thứ này), vấn đề lớn hơn là tất cả các dây dẫn quan trọng mà tôi muốn can thiệp đều nằm sâu bên trong máy lạnh.

Theo những gì tôi thấy, cách duy nhất để tiếp cận những sợi dây đó là phải tháo toàn bộ máy ra khỏi tường… điều mà tôi không mấy hứng thú. Chủ đề này từ khoảng năm 2017 đã củng cố thêm ấn tượng của tôi rằng việc này sẽ rắc rối hơn nhiều so với những gì nhận lại được.

Vậy… giờ thì sao?

🔌 Smart Plug (Ổ cắm thông minh)?⌗

Ok, đây là một ý tưởng: nếu tôi chỉ ngắt nguồn điện của máy bằng một chiếc smart plug thì sao?

Lưu ý: Internet đã nhanh chóng cảnh báo tôi rằng việc ngắt nguồn điện đột ngột khi máy lạnh đang chạy có thể gây hư hỏng cho thiết bị, đặc biệt nếu có sự cố xảy ra và bạn bắt đầu bật/tắt liên tục.

Mặc dù tôi không phải là chuyên gia trong những việc này… nhưng vì khoa học (và vì tôi hơi bướng bỉnh), tôi vẫn tiếp tục tìm hiểu lựa chọn này.

Than ôi, thật thất vọng - thiết bị này cắm vào tường bằng một trong những phích cắm NEMA 5-20P "sang chảnh", loại mà gần như không thể tìm thấy ổ cắm thông minh nào tương thích!

Chết tiệt!

Nếu việc can thiệp vào hệ thống dây điện là không khả thi, và việc đặt thiết bị sau một chiếc smart plug cũng không hề đơn giản… vậy là tôi hết cách rồi sao?

Tất nhiên là không!

Rõ ràng đã đến lúc tôi phải đội chiếc mũ kỹ sư của mình lên và tạo ra một giải pháp "jank": tại sao không chế tạo một con robot nhỏ để vặn các núm điều khiển thay cho tôi?