用 LinkIt ONE 開發版打造綠能智慧插座－超詳細硬體安裝篇

物聯網(The Internet of Things)的概念是在1999年提出的，它的定義很簡單：就是把所有物品通過無線射頻識別等資訊感測設備，並且將其連接起來，實現自動化識別和管理。

物聯網通過智慧型感測系統、識別技術與雲端運算、廣泛在網際網路的整合應用，被稱為在個人電腦、網際網路之後，全世界資訊產業發展的第三次新革命。物聯網被視為網際網路的進階應用與拓展，應用創新是物聯網發展的核心觀念，使用者使用體驗為核心創新，並且是物聯網發展的核心關鍵要素

以往物聯網(Internet of Things)這個名詞（Term）在國際間普遍認知的是MIT Auto-ID中心Ashton教授，在1999年在研究RFID時最早提出來的觀念。但在2005年國際電信聯盟（ITU）發佈的相關報告中，物聯網的定義和範圍擴展到更大的　　而最貼近我們日常生活的就是家庭，近年來各國都在推廣智慧家庭，GfK 公布最新研究調查結果，全球消費者有半數認為未來幾年智慧家庭科技會對生活帶來影響，所以讓家庭中所有的電器都具有智慧性的科技成為當紅炸子雞。

然而所有的電器的共通點，也是最重要的關鍵是：都會用電，所以電量的監控與資料分析，將成為未來巨量資料（Big Data）的分析重點。但是目前已有Dlink廠商開發的「智慧雲插座」等相關產品，但是該產品也未曾將電流將監控的資料揭露出來，更何況將資料傳上雲端，進而分析。

本文要以筆者拙作「Arduino智慧電力監控(監控篇)」(曹永忠, 許智誠, & 蔡英德, 2015d, 2015e)、「Arduino智慧電力監控(手機篇)」(曹永忠, 蔡佳軒, 許智誠, & 蔡英德, 2015a, 2015b)為基礎，使用目前最紅、最夯、最強大的「LinkIt ONE開發版」，該開發板乃是國際大廠：聯發科技股份有限公司開發出來的產品，本身具有Wifi功能、ＧＳＭ功能、可以ＧＰＲＳ上網、收發簡訊、更具有ＧＰＳ衛星接收器的功能，本身還具最大容量32G Micro SD卡的插座，這樣強大的開發板，卻比原廠的Arduino Mega 2560還要便宜，如果使用原廠的Arduino Mega 2560加上上述的功能，花費五六千元是免不了的。

所以本文就要以這塊強大無比的LinkIt ONE開發版，來做為「綠色能源之智慧插座」(曹永忠, 許智誠, & 蔡英德, 2015i, 2015j)控制核心，並且整合相關感測器與ThingSpeak雲端平台來進行物聯網的產品設計與開發，-本產品在未來也將導入清水的吳厝國小，由黃朝恭校長主導的綠能校園的主要產品。

硬體組裝

檢核零件清單

由下圖所示，我們開始將所需要的產品材料準備好，再將開發工具(網址：https://github.com/Seeed-Studio/LinkIt-ONE-IDE)準備好，並將手機開發工具與藍牙等設定好之後，我們會在ThingSpeak雲端平台開立帳號與資料Channel，最後在整合LinkIt ONE開發版的程式，完成我們的開發。


▲(a)塑膠面板	▲(b)插座

▲(c)單一插座面板	▲(d)插座盒

▲(e)組合式端子台	▲(f)電源線

▲(g)含保險絲座	▲(h)麵包板模組

▲(i)LINKITONE	▲(j)電池

▲(k)WCS1800	▲(l)繼電器模駔

▲(m)HC-06藍牙模組	▲(ｎ)單心電線

▲(o)一公一母杜邦線	▲(p)雙公杜邦線

▲(q)尖頭螺絲	▲(r)平頭螺絲

▲(s)螺帽	▲(t)泡棉膠圖

（圖1）▲智慧電力監控材料一覽

組裝插座

首先，我們將上圖的材料中，先選出如下圖所示之單一插座面板、插座盒、插座、16CM電線二條、塑膠面板等材料挑選出來，先行組裝插座部分。


(a)單一插座面板	(b)插座盒

(c)插座(單入)	(d)16CM電線二條

(e)塑膠面板

（圖2）▲組裝插座材料清單

第一步：
我們將取出如上圖(e)與上圖(b)，先將上圖(b)的插座盒置於上圖(e)的塑膠面板上方，並使用尖頭螺絲將上圖(b)的插座盒鎖緊於上圖(e)的塑膠面板上方。

第二步：
我們將取出如上圖(a)與上圖(c)，如下圖(a) 所示，先將上圖(c) 單入插座置入上圖(a)的插座面板，如下圖(b)所示之插座置入面板，必須要卡緊，且表面要像下圖(c). 所示，插座插入端要在面板上方。

第三步：
我們再將取出如上圖(d) 16CM電線二條，請將每一條電線兩端，剝去約5mm~8mm的外皮後與上圖(c)，如下圖(a) 所示，先將上圖(c) 單入插座置入上圖(a)的插座面板，如下圖(d)所示，將一條電線插入插座底部之上方插孔，另一條電線插入插座底部之下方插孔，如下圖(d)所示之狀態，再將二條電線座，如下圖(e). 所示，將電線折90度，往另一方折彎。

第四步：
我們再將取出如上圖(b)的插座盒，選塑膠面板右邊，如下圖(a) 所示，先將上圖(c) 單入插座置入上圖(a)的插座面板，如下圖(d)所示，將一條電線插入插座底部之上方插孔，另一條電線插入插座底部之下方插孔，如下圖(f)所示，將插座盒挖洞之，準備讓電線插過洞。

第五步：
我們再將如下圖(e) 所示之彎曲電線插入如下圖(f)所示之插座盒的孔洞，將一條電線插入插座底部之上方插孔，另一條電線插入插座底部之下方插孔，如下圖(h)所示，並將二條電線一直拉，直到如下圖(i)所示，將下圖(e)的彎曲電線完全置入插座盒。

第六步：
我們再將如下圖(i)之插座盒，取出兩顆尖頭螺絲，如下圖(j)所示，將一顆螺絲鎖於之下圖(i)之插座盒之左方螺孔，另一顆螺絲鎖於之下圖(i)之插座盒之右方螺孔插座盒的孔洞，將兩顆螺絲通通鎖緊，如下圖(k)所示。

第七步：
我們取出上圖(a) 插座面板上蓋面板，將之置於下圖(k)所示之鎖上螺絲的插座盒，使之蓋於上方，完成如下圖(l)之可以通電的插座盒。如此完成本單元所有步驟。


▲(a)取出插座與面板底板	▲ (b)插座置入面板

▲ (c)插座卡入面板	▲ (d)電線插入插座底部

▲ (e)彎曲電線	▲ (f)插座盒挖洞

▲ (g)插座盒鎖入面板	▲ (h)組合後插座置入插座盒

▲ (i)完全置入插座盒	▲ (j)插上雙邊螺絲

▲ (k)鎖上螺絲	▲ (l)蓋上上蓋面板

（圖3）▲組裝插座

元件組立

本單元要將所需要的零件，組裝成可以運作元件。

保險絲座安裝


▲ (a)玻璃保險絲	▲ (b)保險絲座

▲ (c)含保險絲座

（圖4）▲含保險絲座安裝

我們將取出如下圖(a)的玻璃保險絲與下圖(b)的保險絲座，先將下圖(a)的玻璃保險絲置於下圖(b)的保險絲座上方，完成如下圖(c)的含保險絲座的保險座。

麵包板模組組裝


▲(a)麵包板	▲(b)麵包板外接電源

▲(c)麵包板模組

（圖5）▲麵包板模組組裝

我們將取出如下圖(a)的麵包板與下圖(b)的麵包板外接電源，先將下圖(b)的麵包板外接電源置於下圖(a)的麵包板上方，完成如下圖(c)的麵包板模組。

LinkIt ONE 開發版組裝


(a)GPS天線	(b)GSM天線

(c)Wifi天線	(d)電池

(e)天線組立

(f)電池組立

(g)調整電池Jumper

(z)LinkIt ONE開發版組裝

（圖6）▲LinkIt ONE開發版組裝

我們將取出如圖(a)的GPS天線、圖(b)的GSM天線、圖(c)的Wifi天線與圖(d)的電池。先將圖(a)的GPS天線、圖(b)的GSM天線、圖(c)的Wifi天線，取出LinkIt ONE開發板，如圖(e)的天線裝置方法。

請注意，裝置次序不能改變，否則有可能損壞LinkIt ONE開發板。

我們將取出如圖(d)的電池，將電池裝置插入LinkIt ONE開發板的左方，如圖(f)所示；為了可以使用電池，我們參考圖(g)紅框處，將LinkIt ONE開發板的BAT_Jumper往下方(Bat)調下面，完成圖(z)所示之LinkIt ONE開發版組裝。

面板組立

到目前我們已經把要的零件，組立為一個一個可以使用的元件，接下來我們要將所有的元件組立在塑膠面板上。

如下圖所示，將所有元件裝置於面板上後，完成綠色能源之智慧插座硬體組裝。

（圖7）▲智慧電力監控組立示意圖

插座組立


▲(a)塑膠面板	▲(b)插座元件

▲(c)插座組立

（圖8）▲插座組立示意圖

我們將取出如圖(b)的插座元件，將之置於圖(a)塑膠面板的上方，完成圖(c)插座組立。

端子座組立

我們將圖1 .(e)的組合式端子台，裝置在圖1 .(a)的塑膠面板的右上方，請注意要直立放，並取出尖頭螺絲兩顆，分別鎖在圖1 .(e)的組合式端子台的上、下兩端的螺絲孔，請注意要旋入圖1 .(a)的塑膠面板並且旋緊，完成下圖所示的端子座組立。

（圖9）▲端子座組立

保險絲座組立

我們將圖1 .(g)的含保險絲座，裝置在圖1 .(a)的塑膠面板的右上方，請注意要直立放，並取出尖頭螺絲兩顆，分別鎖在圖1 .(e)的組合式端子台的上、下兩端的螺絲孔，請注意要旋入圖1 .(a)的塑膠面板並且旋緊，完成下圖所示的保險絲座組立。

（圖10）▲保險絲座組立

麵包板組立

我們將圖1 .(h)的麵包板組立台，裝置在圖1 .(a)的塑膠面板的左邊中間，可以使用泡棉膠黏住麵包板背後，完成下圖所示的麵包板組立。

（圖11）▲麵包板組立

LinkIt開發版組立

我們將圖1 .(i)的LinkIt ONE開發版，裝置在圖1 .(a)的塑膠面板的左下方，請注意要橫放，並取出平頭螺絲兩顆，分別鎖在圖1 .(e)的組合式端子台的上、下兩端的螺絲孔，請注意要旋入圖1 .(a)的塑膠面板並且旋緊，完成下圖所示的LinkIt ONE開發版組立。

（圖12）▲ LinkIt開發版組立

繼電器模組組立

我們將圖1 .(l)的繼電器模組，裝置在圖1 .(a)的塑膠面板的右中間，請注意要直立放，並取出平頭螺絲兩顆，分別鎖在圖1 . (a)的塑膠面板的右中間，請注意要旋入圖1 .(a)的塑膠面板並且旋緊，完成下圖所示的繼電器模組組立。

（圖13）▲繼電器模組組立

電流感測器組立

我們將圖1 .(k)的WCS1800電流感測模組，裝置在圖1 .(a)的塑膠面板的右下方，請注意要橫放，並取出平頭螺絲兩顆，分別鎖在圖1 .(a)的塑膠面板的右下方，請注意要旋入圖1 .(a)的塑膠面板並且旋緊，完成下圖所示的WCS1800電流感測模組組立。

（圖14）▲電流感測器組立

藍牙模組組立

我們將圖1 .(m)的藍牙模組，裝置在圖1 .(a)的塑膠面板的中間，可以使用泡棉膠黏住麵包板背後，完成下圖所示的藍牙模組組立。

（圖15）▲藍牙模組組立

電力配線

（圖16）▲AC電源組立圖

如圖所示，我們分為五個步驟來進行電力配線：

第一步：
我們將圖1.(a)的電源線，分別接在圖1.(e)的端子台右側第一格與第四格。

第二步：
我們將圖8.(b)的插座盒之外接的兩條線，分別接在圖1.(e)的端子台左側第一格與第二格。

第三步：
我們將圖1.(g)的含保險絲座，將其兩端分別接在圖1.(e)的端子台左側第四格與第五格。

第四步：
我們將圖1.(l)的繼電器模組，找出COM端與NC端，分別接在圖1.(e)的端子台右側第五格與第六格。

第五步：
我們將圖1.(k)的WCS1800電流感測模組，取出圖1.(n)的單心電線，一端接在圖1.(e)的端子台左側第六格後，穿過圖1.(k)的WCS1800電流感測模組中的感測線圈(洞)後，再接到圖1.(e)的端子台右側第二格。

完成上述五個步驟後，我們已經將電力插頭的電力，連接上繼電器模組、保險絲模組與WCS1800電流感測模組，如此一來，可以控制插座的供電能力與量測插座的使用電流。

電子電路連接

麵包板插上電源


▲(a)麵包板模組	▲(b)9V變壓器

▲(c)麵包板插上電源

（圖17）▲麵包板插上電源

我們將取出如下圖(b)的9V變壓器，插於家電的插座上後，將9V輸出端，插入下圖(a) 麵包板模組的電源輸入端，完成下圖(c)之麵包板插上電源。

開發版共地


▲(a)將linkitGND到麵包板	▲(b)麵包板接地連將linkitGND

▲(c)開發板共地

（圖18）▲安裝開發版共地

我們將取出一條雙公的杜邦線，一端插在下圖(a)LinkIt ONE開發版的GND腳位，另一端插在下圖(b) 麵包板共地腳位，就是麵包板兩端有兩排的腳位排，將杜邦線接在靠近藍色標示線哪側任一插孔就可以，完成下圖(c)之LinkIt ONE開發版共地的電路。

安裝繼電器電路


▲(a)繼電器輸入端	▲(b)繼電器輸入接D13

▲(c)繼電器輸入接法

（圖19）▲繼電器電路安裝

第一步：
我們將取出如下圖(a)的繼電器模組，將 DC+端(+5V/VCC)使用雙公杜邦線插入後，另一端插於如下圖(c)麵包板兩端紅線那邊的插孔；再將 DC-端(GND)使用雙公杜邦線插入後，另一端插於如下圖(c)麵包板兩端藍線那邊的插孔，完成繼電器模組的電力供應。

第二步：
我們將取出如下圖(a)的繼電器模組，將 IN端使用雙公杜邦線插入後，另一端插於下圖.(b)LinkIt ONE開發版的D13腳位(Digital Input Pin 13)，完成繼電器模組的控制的電路。

安裝電流感測器電路


(a). 電流感測器輸出	(b). 電流感測器接到 A1

(c). 電流感測器安裝

（圖20）▲電流感測器安裝

第一步：
我們將取出如下圖(a)的WCS1800電流感測器模組，將VCC端(+5V/VCC)使用雙公杜邦線插入後，另一端插於如下圖(c)麵包板兩端紅線那邊的插孔；再將 GND端(GND)使用雙公杜邦線插入後，另一端插於如下圖(c)麵包板兩端藍線那邊的插孔，完成WCS1800電流感測器的電力供應。

第二步：
我們將取出如下圖(a)的WCS1800電流感測器模組，將AOUT端使用雙公杜邦線插入後，另一端插於下圖.(b)LinkIt ONE開發版的A1腳位(Analog Input Pin 1)，完成如下圖(c)之WCS1800電流感測器控制的電路。