Alexa-ingeschakelde USB-stroomschakelaar – Slimme controle voor USB-apparaten

Onderdelen en benodigdheden

Benodigde tools en machines

• 3D-printer (standaard)
• Solderbout (standaard)

Apps en online diensten

• Amazon Alexa Alexa Skills Kit
• Tinamous
• Amazon Web Services AWS Lambda

Over dit project

Alexa, schakel de ThingyStick in...

Achtergrond

Steeds meer apparaten worden via USB gevoed, maar veel van deze "domme" apparaten (bijv. LED-verlichting) hebben geen internetverbinding of opties voor huisautomatisering. Hoe kunnen we ze op afstand automatiseren of controleren? Een USB-voeding aangesloten op een schakelaar in het stopcontact is overkill, vooral als je vier apparaten apart wilt bedienen.

Dit project stelt je in staat om de stroomvoorziening naar USB-apparaten via internet te controleren. Met de Tinamous SmartHome Skill voor Alexa kun je spraakcontrole inschakelen voor je "domme" USB-apparaten.

Op het moment zijn er weinig apparaten op de markt die USB-stroom op afstand kunnen schakelen. De meeste zijn ongemerkte multi-gang stopcontacten (zoals de ZLD-34UK) met onzekerheden over beveiliging, dataprivacy, levensduur en softwarekwaliteit. Een open-source Arduino-oplossing biedt meer controle en transparantie.

Toepassingen

Voorbeelden van USB-apparaten die je wilt controleren:

• USB-verlichting
• Kindle Fire / Chromecast sticks (vooral in kinderkamers om TV-kijken te beperken)
• USB-luchtbevochtigers
• Echo Dot (Alexa 's nachts uitschakelen of herstarten)
• Ontwikkelborden (herstarten na oneindige lus)
• Moeilijk bereikbare apparaten die occasioneel herstart moeten worden (sensoren op zolder)
• Apparaten op klantlocaties waar stroomverbruik en spanning gemonitoreerd moeten worden

Eenvoudige stroomcontrole

Internet-ingeschakelde stroomschakeling via Alexa-spraakcommando's of Tinamous-opdrachten. Aan en uit.

Slimme stroomcontrole

Veel USB-lampen hebben touch-bediening; remote inschakelen is niet mogelijk, maar uitschakelen wel. Met "slimme stroom" mode schakelt het uit-commando de stroom voor enkele seconden uit en herstelt deze daarna, zodat de lamp normaal blijft functioneren.

Timer-automatisering

Apparaten automatisch uitschakelen op vaste tijden (bijv. Fire Stick om 20:00).

Stroommonitoring

De on-board INA219 meet stroomverbruik (tot ~1 kHz sampling) en spanning. Handig voor hardware-ontwikkeling en batterijprofielen. Spanningval bij hoge stroom wordt gedetecteerd. Een klemblok staat hogere stromen en dikke kabels toe.

Stroomuitvaldetectie

Met de batterijoptie van de MKR1000 kan de USB-voedingsspanning gemonitoreerd worden. Bij stroomuitval wordt een notificatie verstuurd – ideaal voor remote installaties of als eenvoudige netspanningsdetector.

Hardware

De kern vormt een Arduino MKR1000. Twee LM3526M-chips zorgen voor high-side schakeling en foutdetectie (onderspanning, overstroom). De INA219 meet spanning en stroom. LEDs en schakelaars bieden lokale bediening.

De PCB is gefabriceerd via DirtyPCBs.com (of OSHPark.com). De Arduino-socket heeft pads voor uitbreiding (sensoren, OLED-display). Er zijn 2-poorts en 4-poorts versies; de 2-poorts versie had een layoutfout (omgekeerde polariteit USB-sockets), wat leidde tot de verbeterde 4-poorts versie met componenten aan de onderkant.

Uitbreiding naar 6 of 8 poorten is mogelijk, maar LEDs/schakelaars moeten dan mogelijk vervallen.

Het schema ziet complexer uit dan het is; veel weerstanden zijn optioneel (pull-ups voor schakelaars, USB-controle, foutdetectie). Deze kunnen via INPUT_PULLUP in software worden gerealiseerd, tenzij je de Arduino in diepe slaap wilt zetten met interrupts.

Stroominvoer

Drie opties:

1. Intern: JP6 pin 1-2 gebridgeerd – stroom via Arduino 5V-pin (alleen voor lage belasting).
2. Extern via USB micro (J2): JP6 pin 2-3 gebridgeerd – 5V via onboard USB.
3. Extern via klemblok (JP8): Ook JP6 pin 2-3 – voor hogere stromen en dikke kabels.

Externe voeding wordt ook naar Arduino VIn gerouteerd. Optioneel: 0R weerstanden op R10, R11 en J2 voor USB-pass-through (handig bij hardware-ontwikkeling).

Behuizing

Een 3D-printbare behuizing is bijgeleverd. M3 heat-set inserts voor PCB en deksel; deksel past ook via wrijving. Opties: met/zonder batterijcompartiment, met/zonder voeten (montagelochten). De basis is configureerbaar in OpenSCAD voor de drie stroominvoeren.

Verbinden met Tinamous

De Arduino MKR1000 gebruikt WiFi. Voor Tinamous MQTT (beveiligd via SSL) heb je de laatste firmware en SSL-certificaten nodig.

Stap 1: Firmware updaten

Laad de FirmwareUpdater sketch (WiFi101 voorbeelden) en upload naar de MKR1000.

Stap 2: WiFi101 Firmware Updater

Kies Tools → WiFi101 Firmware Updater.

Stap 3: Certificaten installeren

Test verbinding, klik Update Firmware. Voeg via Add domain tinamous.com toe en upload certificaten.

#define SECRET_SSID "Jouw SSID"
#define SECRET_PASS "Jouw wachtwoord"
#define MQTT_SERVER "jouwaccount.tinamous.com"
#define MQTT_SERVERPORT 8883
#define MQTT_USERNAME "UsbSwitch.jouwaccount"
#define MQTT_PASSWORD "Jouw wachtwoord"
#define MQTT_CLIENT_ID "UsbSwitch"
#define DEVICE_USERNAME "UsbSwitch"