Jak działa pilot w orzechu
Gotowe urządzenie to tzw. IR blaster, czyli nadajnik podczerwieni sterowany przez sieć. Podczerwień (IR, z ang. infrared) to niewidzialne dla oka światło, którym posługuje się większość pilotów do telewizorów, klimatyzatorów i wentylatorów. W orzechu jest też odbiornik podczerwieni, więc urządzenie potrafi nauczyć się sygnałów z oryginalnego pilota, a potem odtwarzać je na polecenie wysłane z telefonu.
Po włączeniu orzech łączy się z domową siecią Wi-Fi i udostępnia stronę, którą otwiera się w przeglądarce smartfona. Na niej uczy się go kolejnych przycisków. W filmie pilot poznaje cztery polecenia dla biurkowego wentylatora: włączanie, szybsze i wolniejsze obroty oraz ruch na boki. Urządzenia, funkcje i liczbę poleceń można zmieniać, a projekt przewiduje sterowanie także klimatyzatorem, telewizorem i oświetleniem.
Wentylator reaguje szybko, choć polecenie idzie przez Wi-Fi. Sygnał jest mocniejszy niż ze zwykłego pilota i wychodzi w czterech kierunkach, więc orzecha nie trzeba celować w sprzęt – działa z niemal każdego miejsca w pokoju.
Sterowanie spoza domu i czujnik temperatury
Poza domową siecią orzech przyjmuje polecenia przez API w chmurze, czyli internetową usługę, z którą łączy się urządzenie. Firmware (oprogramowanie mikrokontrolera), chmurowe API i stronę do sterowania twórca napisał od podstaw. Na wolnym wyprowadzeniu mikrokontrolera dołożył jeszcze czujnik temperatury. W teście jego odczyt był prawie taki sam jak wskazanie kupnego termometru.
Pomysł wziął się z wyjazdu nad morze: zamknięte latem mieszkanie mocno się nagrzewa. Nad morzem było 27 °C, w okolicy domu 38 °C, a czujnik w orzechu pokazał w pokoju 35 °C. Klimatyzację włączono więc zdalnie jeszcze przed powrotem. Gdy w pokoju jest chłodno, odczyt temperatury pozwala jej w ogóle nie włączać. Po zmianie firmware'u urządzenie mogłoby też samo uruchamiać klimatyzację przy określonej temperaturze.
Elektronika w skorupce
Orzech rozdzielono na dwie połówki, a ich wnętrze wydrążono multiszlifierką. Obie połówki skorupki łączą niewielkie magnesy neodymowe, osadzone w płytkich otworach wywierconych w krawędzi – nie na wylot. Miejsce na drugi magnes wyznacza prosty sposób: na osadzony magnes kładzie się drugi, smaruje go wolno schnącą farbą i zamyka orzech. Ślad farby pokazuje, gdzie wiercić. Przy wklejaniu trzeba pilnować biegunów magnesów.
W środku znalazły się płytka z mikrokontrolerem ESP32-C3 oraz diody emitujące podczerwień. Mikrokontroler to mały komputer w jednym układzie scalonym, przeznaczony do sterowania urządzeniami. ESP32-C3 firmy Espressif ma jeden rdzeń RISC-V taktowany do 160 MHz, Wi-Fi, Bluetooth 5 (LE), 400 KB pamięci RAM i 22 programowalne wyprowadzenia. Tu pracuje na płytce firmy Seeed Studio. Bezpośrednio na niej przyklejono odbiornik podczerwieni. W skorupce przyklejono też przycisk. Antenę Wi-Fi z zestawu, z warstwą kleju, przyklejono do wnętrza skorupki, a jej odsłonięty metal zakryto taśmą izolacyjną.
Elektronikę rozmieszczono tak, aby zachować dostęp do złącza USB. Przez nie ładuje się akumulator i wgrywa nowy firmware bez rozbierania orzecha.
Kilka diod podczerwieni naraz zasila tranzystor MOSFET, czyli elektroniczny przełącznik, który przewodzi duży prąd. Z braku miejsca użyto elementów do montażu powierzchniowego (SMD), a rezystor wlutowano na przerobioną małą płytkę przejściową – pierwszy raz z użyciem pasty lutowniczej. Rezystor 4,7 Ω sprawia, że diody pracują powyżej prądu znamionowego. Przy ciągłym świeceniu byłby to problem, ale pilot nadaje krótkimi impulsami. Białe klosze na diodach nie poszerzają wiązki, są tylko ozdobą.
Połączenia poprowadzono cienkim drutem nawojowym (emaliowanym), który łatwo ułożyć w ciasnym wnętrzu. Przy zawiasie, gdzie przewody stale się zginają, użyto zwykłego przewodu w izolacji. Część elementów przylutowano bezpośrednio do siebie, bez płytki drukowanej, żeby zaoszczędzić miejsce.
Akumulator i czas pracy
Orzech zasila akumulator litowo-polimerowy (Li-Po) o pojemności 300 mAh. Diody podczerwieni pobierają spory prąd, dlatego są zasilane bezpośrednio z akumulatora.
UWAGA: pola lutownicze akumulatora leżą tuż obok siebie. Nawet chwilowe zwarcie może uszkodzić ogniwo litowe, a uszkodzone ogniwo może się przegrzać lub zapalić. Przed lutowaniem osłoń sąsiednie pola, a gotowe połączenia zaizoluj.
Akumulator przyklejono grubą taśmą dwustronną i przykryto plastikową płytką, która dodatkowo chroni go mechanicznie. Większość czasu urządzenie śpi. Co pięć minut budzi się, sprawdza, czy czekają polecenia, i jeśli ich nie ma, po kilku sekundach znowu zasypia. W 24-godzinnym teście prototyp zużył 47 mAh, co daje około sześciu dni pracy na jednym ładowaniu.
Wersja do codziennego użytku
Orzech powstał dla zabawy. Skoro i tak trzeba go ładować co tydzień, praktyczniej jest trzymać urządzenie stale podłączone do USB. Dlatego powstała też wersja w obudowie z drukarki 3D, zaprojektowanej tak, by powietrze swobodnie dochodziło do czujnika i obudowa nie zakłamywała odczytu temperatury. Ma cztery diody podczerwieni i przeprojektowany układ sterujący diodami, który pracuje już w granicach ich parametrów znamionowych.
Kto woli gotowe rozwiązanie zamiast budowy od zera, może sterować sprzętem na podczerwień z Home Assistant przez urządzenia z ESPHome – opisywaliśmy to w artykule „IR/RF Proxy w Home Assistant: podczerwień i radio 433 MHz przez urządzenia ESPHome”.
Firmware razem ze schematem, informacjami o częściach oraz instrukcją konfiguracji i montażu twórca sprzedaje na swojej stronie internetowej.
Artykuł powstał na podstawie filmu „I managed to pack everything inside the walnut” z kanału JSK-koubou, opublikowanego 1 sierpnia 2026, oraz tekstu w serwisie Hackaday.
