Casa intelligente basata sui controller Arduino: progettazione e organizzazione di spazi controllati

Lo sviluppo dell'automazione ha portato alla creazione di sistemi integrati che migliorano la qualità della vita umana. Molti noti produttori di ambienti elettronici e software offrono soluzioni standard pronte per vari oggetti.

Anche un utente inesperto sarà in grado di sviluppare progetti indipendenti e assemblare una "casa intelligente" su Arduino per soddisfare le sue esigenze. La cosa principale è capire le basi e non aver paura di sperimentare.

In questo articolo considereremo il principio di creazione e le funzioni di base di una casa automatizzata basata su dispositivi Arduino. Considera anche i tipi di schede utilizzate e i moduli principali del sistema.

Creazione di sistemi sulla piattaforma Arduino

Arduino è una piattaforma per lo sviluppo di dispositivi elettronici con controllo automatico, semi-automatico o manuale. È realizzato secondo il principio di un costruttore con regole chiaramente definite per l'interazione tra elementi. Il sistema è aperto e consente a produttori terzi di partecipare al suo sviluppo.

Classico "casa intelligente"È costituito da unità automatizzate che svolgono le seguenti funzioni:

• raccogliere le informazioni necessarie tramite sensori;
• analizzare i dati e prendere decisioni usando un microprocessore programmabile;
• implementare le decisioni prese inviando comandi a vari dispositivi.

La piattaforma Arduino è valida proprio perché non si avvicina a un produttore specifico, ma consente al consumatore di scegliere i componenti che gli si adattano. La loro scelta è enorme, quindi puoi implementare quasi tutte le idee.

Ti consigliamo di conoscere il meglio dispositivi intelligenti per la casa.

Per informazioni su come lavorare con Arduino, è possibile acquistare lo Starter Kit sul sito Web del produttore. È richiesta la conoscenza dell'inglese tecnico, poiché la documentazione non è russificata

Oltre alla varietà di dispositivi collegati, l'ambiente di programmazione implementato in C ++ aggiunge variabilità.L'utente non può solo sfruttare le librerie create, ma anche programmare la risposta dei componenti del sistema agli eventi emergenti.

Elementi della scheda principale

L'elemento principale di una casa intelligente è una o più schede centrali (scheda madre). Sono responsabili dell'interazione di tutti gli elementi. Solo dopo aver determinato le attività che dovranno essere risolte, possiamo procedere alla selezione del nodo di sistema principale.

La scheda madre combina i seguenti elementi:

• Microcontrollore (processore). Il suo scopo principale è emettere e misurare la tensione nelle porte nell'intervallo 0-5 o 0-3,3 V, memorizzare i dati ed eseguire calcoli.
• Programmatore (non tutte le schede lo hanno). Utilizzando questo dispositivo, un programma viene scritto nella memoria del microcontrollore, in base al quale la "casa intelligente" funzionerà. È collegato a un computer, tablet, smartphone o altro dispositivo tramite un'interfaccia USB.
• Stabilizzatore di tensione. È necessario un dispositivo da 5 volt, necessario per alimentare l'intero sistema.

Sotto il marchio Arduino, sono disponibili diversi modelli di schede madri. Differiscono tra loro per fattore di forma (dimensione), numero di porte e dimensione della memoria. È per questi indicatori che devi scegliere il dispositivo giusto.

Le schede e gli schermi Arduino per loro sono meglio acquistabili dal produttore, poiché sono migliori dei dispositivi compatibili rilasciati in Cina

Esistono due tipi di porte:

• digitaleche sono segnati sulla lavagna con le lettere "D";
• analogicocontrassegnato da una lettera "A".

Grazie a loro, il microcontrollore comunica con i dispositivi collegati. Qualsiasi porta può funzionare sia sulla ricezione di un segnale che sulla sua uscita. Le porte digitali contrassegnate con "pwm" sono destinate all'ingresso e all'uscita di un segnale di tipo PWM (modulazione della larghezza degli impulsi).

Pertanto, prima di acquistare una scheda, è necessario valutare almeno approssimativamente il livello del suo carico su vari dispositivi. Ciò determinerà il numero desiderato di porte di tutti i tipi.

Dovrebbe essere chiaro che il sistema "casa intelligente" non deve essere collegato a un'unità di controllo basata su una scheda madre. Funzioni quali, ad esempio, l'accensione dell'illuminazione artificiale dell'area locale in base all'ora del giorno e il mantenimento della riserva d'acqua nel serbatoio di stoccaggio sono indipendenti l'una dall'altra.

Dal punto di vista dell'affidabilità del sistema elettronico, è meglio separare le attività non correlate in blocchi diversi, che il concetto di Arduino semplifica l'implementazione. Se si combinano più dispositivi in ​​un unico posto, è possibile che il microprocessore si surriscaldi, conflitti tra le librerie software e difficoltà nel trovare e correggere malfunzionamenti del software e dell'hardware.

La connessione di molti diversi tipi di dispositivi a una scheda viene solitamente utilizzata nella robotica, dove la compattezza è importante. Per una "casa intelligente" è meglio usare le proprie basi per ogni attività

Ogni microprocessore è dotato di tre tipi di memoria:

• Memoria flash La memoria principale in cui è memorizzato il codice del programma di gestione del sistema. Una piccola parte (3-12%) è occupata dal bootloader cablato.
• SRAM. RAM, che memorizza i dati temporanei necessari per il programma. Si differenzia per l'alta velocità di lavoro.
• EEPROM. Memoria più lenta, in cui è anche possibile archiviare i dati.

La principale differenza tra i tipi di memoria per l'archiviazione dei dati è che quando si spegne l'alimentazione, le informazioni registrate nella SRAM vengono perse, ma rimangono nella EEPROM. Ma il tipo non volatile ha anche un inconveniente: un numero limitato di cicli di scrittura. Questo deve essere ricordato quando si creano le proprie applicazioni.

A differenza dell'uso di Arduino nella robotica, per la maggior parte delle attività della "casa intelligente" non è necessaria molta memoria né per i programmi né per la memorizzazione di informazioni.

Tipi di schede per la costruzione di una casa intelligente

Considera i principali tipi di schede utilizzate più spesso durante il montaggio di un sistema di casa intelligente.

Visualizza # 1 - Arduino Uno e i suoi derivati

I sistemi di casa intelligente più comuni utilizzano le schede Arduino Uno e Arduino Nano. Hanno funzionalità sufficienti per risolvere i problemi tipici.

La presenza di schede di potenza full-format da una tensione di 7-12 volt offre molti vantaggi. Innanzitutto, è la possibilità di un funzionamento autonomo a lungo termine da batterie o accumulatori standard

Parametri principali di Arduino Uno Rev3:

• processore: ATMega328P (8 bit, 16 MHz);
• numero di porte digitali: 14;
• di cui con la funzione PWM: 6;
• numero di porte analogiche: 6;
• memoria flash: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Non molto tempo fa, è emersa una modifica: Uno Wi-Fi, che contiene un modulo integrato ESP8266, che consente di scambiare informazioni con altri dispositivi secondo lo standard 802.11 b / g / n.

La differenza tra Arduino Nano e la sua controparte più grande è la mancanza della propria presa di corrente da 12 V. Questo viene fatto per ottenere un dispositivo più piccolo, che lo rende facile da nascondere in un piccolo spazio. Anche per questi scopi, la connessione USB standard è sostituita da un chip con un cavo mini-USB. Arduino Nano ha 2 porte analogiche in più rispetto a Uno.

C'è un'altra modifica della scheda Uno: Arduino Mini. È persino più piccolo di Nano ed è molto più difficile lavorarci. In primo luogo, la mancanza di una porta USB crea un problema con il firmware, poiché per questo dovrai utilizzare USB-Serial Converter. In secondo luogo, questa scheda è più esigente in termini di potenza: è necessario fornire un intervallo di tensione di ingresso di 7-9 V.

Per i motivi sopra descritti, la scheda Arduino Mini viene utilizzata raramente per gestire una "casa intelligente". Di solito viene utilizzato nella robotica o nella realizzazione di progetti già pronti.

Visualizza # 2 - Arduino Leonardo e Micro

La scheda Arduino Leonardo è simile a Uno, ma un po 'più potente. Un'altra caratteristica interessante di questo modello è la sua definizione quando è collegato a un computer come tastiera, mouse o joystick. Pertanto, viene spesso utilizzato per creare dispositivi di gioco e simulazioni originali.

Una tabella di dimensioni e dimensioni dei modelli Uno, Leonardo e i loro analoghi in miniatura. Gli sviluppatori non hanno seguito la logica nei nomi: "nano" dovrebbe essere il più piccolo

I parametri principali dell'Arduino Leonardo sono i seguenti:

• processore: ATMega32u4 (8 bit, 16 MHz);
• numero di porte digitali: 20;
• di cui con la funzione PWM: 7;
• numero di porte analogiche: 12;
• memoria flash: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Come puoi vedere dall'elenco dei parametri, Leonardo ha più porte, il che consente di caricare questo modello con un gran numero di sensori.

Anche per Leonardo esiste un analogo in miniatura completamente identico, chiamato Micro. Non ha alimentazione da 12 V e invece di un ingresso USB completo, è presente un chip per un cavo mini-USB.

La modifica di Leonardo chiamata Esplora è un modello puramente di gioco e non si adatta alle esigenze di una "casa intelligente".

Visualizza # 3 - Arduino 101, Arduino Zero e Arduino MKR1000

A volte per il funzionamento dei sistemi di "casa intelligente" implementati sulla base di Arduino, è necessaria una grande potenza di elaborazione, che i microcontrollori a 8 bit non sono in grado di fornire. Attività come il riconoscimento vocale o di immagini richiedono un processore veloce e una quantità significativa di RAM per tali dispositivi.

Per risolvere questi problemi specifici, vengono utilizzate potenti schede che funzionano secondo il concetto Arduino. Il numero di porte che hanno è quasi uguale a quello delle schede Uno o Leonardo.

Arduino 101 ha le stesse dimensioni di Uno o Leonardo, ma pesa quasi il doppio. La ragione di ciò è la presenza di due ingressi USB e chip aggiuntivi.

Una delle schede più facili da usare, ma potenti: Arduino 101 ha le seguenti caratteristiche:

• processore: Intel Curie (32 bit, 32 MHz);
• memoria flash: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: no.

Inoltre, la scheda è dotata della funzionalità BLE (Bluetooth Low Energy) con la possibilità di collegare facilmente soluzioni pronte, come un sensore di battito cardiaco, ricevere informazioni meteorologiche fuori dalla finestra, inviare messaggi di testo, ecc. Un giroscopio e un accelerometro sono anche integrati nel dispositivo, ma sono utilizzati principalmente nella robotica.

Un'altra scheda simile - Arduino Zero ha i seguenti indicatori:

• processore: SAM-D21 (32 bit, 48 MHz);
• memoria flash: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: no.

Una caratteristica distintiva di questo modello è la presenza di un debugger integrato (EDBG). Usarlo è molto più semplice cercare errori durante la programmazione della scheda.

Quando si scrive codice voluminoso, anche i programmatori altamente qualificati hanno errori. Per trovarli usa un debugger (debugger)

Arduino MKR1000 è un altro modello adatto per l'elaborazione potente.Ha un microprocessore e una memoria simile a Zero. La sua principale differenza è la presenza di un chip Wi-Fi integrato con protocollo 802.11 b / g / n e un chip crittografico con supporto per l'algoritmo SHA-256 per proteggere i dati trasmessi.

Visualizza # 4 - Modelli della famiglia Mega

A volte è necessario utilizzare un gran numero di sensori e controllare un numero significativo di dispositivi. Ad esempio, questo è necessario per il funzionamento automatico dei sistemi di condizionamento dell'aria distribuiti che mantengono una certa temperatura per le singole zone.

Per ogni area locale, è necessario tenere traccia delle letture di due sensori di temperatura (il secondo viene utilizzato come controllo) e, in base all'algoritmo, regolare la posizione della serranda, che determina la quantità di aria calda.

Se ci sono più di 10 zone di questo tipo nel cottage, sono necessarie più di 30 porte per controllare l'intero sistema. Ovviamente, puoi usare diverse schede Uno sotto il controllo generale di una di esse, ma ciò crea ulteriori difficoltà di commutazione. In questo caso, è consigliabile utilizzare i modelli della famiglia Mega.

Le dimensioni delle schede della famiglia Mega (101,5 x 53,4 cm) sono maggiori di quelle dei modelli precedentemente recensiti. Questa è una necessità tecnica, altrimenti non è possibile posizionare così tante porte

Arduino Mega si basa su un microprocessore aTMega1280 a 8 bit 16 MHz abbastanza semplice.

Ha una grande quantità di memoria:

• memoria flash: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Ma il suo principale vantaggio è la presenza di molte porte:

• numero di porte digitali: 54;
• di cui con la funzione PWM: 15;
• numero di porte analogiche: 16.

Questa tavola ha due varietà moderne:

• Mega 2560 si basa sul microprocessore aTMega2560, con una grande memoria flash - 256 KB;
• Oltre al microprocessore aTMega2560, Mega ADK è dotato di un'interfaccia USB con la possibilità di connettersi a dispositivi basati sul sistema operativo Android.

Il modello Arduino Mega ADK ha una funzione. Quando si collega il telefono all'ingresso USB, è possibile la seguente situazione: se il telefono deve essere caricato, inizierà a “estrarlo” dalla scheda. Pertanto, vi è un requisito aggiuntivo per una fonte di elettricità: deve fornire una potenza attuale di 1,5 ampere. Quando si forniscono batterie, questa condizione deve essere considerata.

Puoi creare energia autonoma per Arduino con l'aiuto di batterie o batterie collegate. Combinando la connessione seriale e parallela, è possibile ottenere la tensione desiderata e il tempo di funzionamento lungo

Due è un altro modello Arduino che combina la potenza di un microprocessore e un gran numero di porte.

Le sue caratteristiche sono le seguenti:

• processore: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
• numero di porte digitali: 54;
• di cui con la funzione PWM: 12;
• numero di porte analogiche: 14;
• memoria flash: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: no.

I contatti analogici di questa scheda possono funzionare sia nella solita risoluzione a 10 bit per Arduino, che viene eseguita per la compatibilità con i modelli precedenti, sia nella risoluzione a 12 bit, che consente di ottenere un segnale più accurato.

Caratteristiche dell'interazione dei moduli attraverso le porte

Tutti i moduli che saranno collegati alla scheda hanno almeno tre uscite. Due di questi sono cavi di alimentazione, ad es. "Terra", nonché una tensione di 5 o 3,3 V. Il terzo filo è logico. Sta trasmettendo dati alla porta. Per collegare i moduli, utilizzare fili speciali raggruppati in 3 pezzi, che a volte vengono chiamati ponticelli.

Poiché i modelli Arduino di solito hanno solo 1 porta con tensione e 1-2 porte con messa a terra, per collegare diversi dispositivi, dovrai saldare i fili o utilizzare schede breadboard.

È possibile collegare non solo l'alimentazione e le porte della scheda Arduino alla breadboard, ma anche altri elementi, ad esempio resistenza, registri, ecc.

La saldatura è più affidabile e viene utilizzata in dispositivi soggetti a impatto fisico, ad esempio schede di controllo per robot e quadrocopter. Per una casa intelligente, è meglio usare le breadboard, poiché è più facile sia durante l'installazione che durante la rimozione di un modulo.

Per alcuni modelli (ad esempio Arduino Zero e MKR1000), la tensione operativa è di 3,3 V, quindi se alle porte viene applicato un valore più alto, la scheda potrebbe essere danneggiata. Tutte le informazioni sull'alimentazione sono disponibili nella documentazione tecnica del dispositivo.

Carte addizione (scudi)

Per aumentare le capacità delle schede madri utilizzare shields (Shields) - espandendo la funzionalità di dispositivi aggiuntivi. Sono fatti per un fattore di forma specifico, che li distingue dai moduli che si collegano alle porte. Gli schermi sono più costosi dei moduli, ma lavorare con essi è più semplice. Sono inoltre dotati di librerie già pronte con codice, che accelera lo sviluppo dei propri programmi di controllo per la "casa intelligente".

Schermi Proto e sensore

Questi due scudi standard non offrono alcuna caratteristica speciale. Sono utilizzati per una connessione più compatta e conveniente di un gran numero di moduli.

Proto Shield è una copia quasi completa dell'originale in termini di porte e al centro del modulo è possibile incollare una breadboard. Questo semplifica il montaggio. Tali componenti aggiuntivi esistono per tutte le schede Arduino a lunghezza intera.

Proto Shield è posizionato sulla parte superiore della scheda madre. Ciò aumenta leggermente l'altezza della struttura, ma consente di risparmiare molto spazio sul piano

Ma se ci sono molti dispositivi (più di 10), allora è meglio usare patch board Sensor Shield più costose.

Non hanno un bradboard, tuttavia, tutte le conclusioni delle porte sono fornite individualmente con energia e terra. Ciò consente di non confondersi con fili e ponticelli.

La superficie della scheda madre e delle schede dei sensori è la stessa, ma il chip non ha chip, condensatori o altri elementi. Pertanto, viene liberato molto spazio per connessioni complete

Inoltre su questa scheda sono presenti pad per un facile collegamento di diversi moduli: Bluetoot, schede SD, RS232 (porta COM), radio ed ultrasuoni.

Collegamento della funzionalità ausiliaria

Scudi con funzionalità integrata progettati per risolvere compiti complessi, ma tipici. Se devi implementare idee originali, è meglio scegliere il modulo giusto.

Motor Shield. È progettato per controllare la velocità e la rotazione dei motori a bassa potenza. Il modello originale è dotato di un chip L298 e può funzionare contemporaneamente con due motori DC o con un servoazionamento. C'è una parte compatibile di un produttore di terze parti, che ha due chip L293D con la possibilità di controllare il doppio del numero di unità.

Scudo relè. Un modulo usato frequentemente con sistemi di casa intelligenti. Scheda con quattro relè elettromeccanici, ciascuno dei quali consente il passaggio di corrente con una forza fino a 5A. Questo è sufficiente per accendere e spegnere automaticamente i dispositivi kilowatt o le linee di illuminazione, progettati per la corrente alternata 220 V.

Schermo LCD. Consente di visualizzare informazioni sulla schermata integrata, che può essere aggiornata a un dispositivo TFT. Questa estensione viene spesso utilizzata per creare stazioni meteorologiche con letture della temperatura in vari locali residenziali, annessi, un garage, nonché temperatura, umidità e velocità del vento sulla strada.

I pulsanti sono integrati nello schermo LCD che consente di programmare il paging delle informazioni e la scelta delle azioni per inviare comandi al microprocessore

Protezione registrazione dati. Il compito principale del modulo è quello di registrare i dati dai sensori su una scheda SD full-format fino a 32 Gb con supporto per il file system FAT32. Per registrare su una scheda micro SD, è necessario acquistare un adattatore. Questo scudo può essere utilizzato come archivio di informazioni, ad esempio quando si registrano dati da un DVR. Produzione della società americana Adafruit Industries.

Scudo della scheda SD. Una versione più semplice ed economica del modulo precedente. Tali estensioni sono rilasciate da molti produttori.

EtherNet Shield. Il modulo ufficiale per connettere Arduino a Internet senza un computer. È presente uno slot per schede micro SD che consente di registrare e inviare dati attraverso una rete mondiale.

Scudo Wi-Fi. Consente di scambiare informazioni in modalità wireless con supporto per la crittografia. Serve per connettersi a Internet e dispositivi che possono essere controllati tramite Wi-Fi.

Scudo GPRS. Questo modulo, di norma, viene utilizzato per comunicare "casa intelligente" con il proprietario tramite telefono cellulare tramite messaggi SMS.

Moduli Smart Home

La connessione di moduli di terze parti e la possibilità di lavorare con loro utilizzando il linguaggio di programmazione integrato è il principale vantaggio del sistema aperto Arduino rispetto alle soluzioni "proprietarie" per la "casa intelligente". La cosa principale è che i moduli hanno una descrizione dei segnali ricevuti o trasmessi.

Modi per ottenere informazioni

Le informazioni possono essere inserite tramite porte digitali o analogiche. Dipende dal tipo di pulsante o sensore che riceve le informazioni e le trasmette alla scheda.

Per un programma per computer, un segnale digitale corrisponde a periodi da "0" e "1", mentre il segnale analogico determina l'intervallo di valori in base alla sua dimensione

Il segnale al microprocessore può essere inviato da una persona che utilizza due metodi per questo:

• Premendo un pulsante (tasti). Il filo logico in questo caso va alla porta digitale, che riceve il valore “0” nel caso del pulsante rilasciato e “1” nel caso in cui venga premuto.
• Rotazione del cappuccio del potenziometro rotativo (resistenza) o il cursore della leva del cambio. In questo caso, il filo logico va alla porta analogica. La tensione passa attraverso un convertitore da analogico a digitale, dopodiché i dati passano al microprocessore.

I pulsanti vengono utilizzati per avviare un evento, ad esempio l'accensione e lo spegnimento delle luci, il riscaldamento o la ventilazione. Le manopole rotanti vengono utilizzate per modificare l'intensità - aumentare o diminuire la luminosità della luce, il volume del suono o la velocità di rotazione delle pale della ventola.

Il potenziometro è il dispositivo più semplice, quindi è molto economico. Le sue caratteristiche principali sono la resistenza elettrica e l'angolo di rotazione

I sensori vengono utilizzati per determinare automaticamente i parametri dell'ambiente o l'origine di un evento.

Le seguenti varietà sono maggiormente richieste per il funzionamento di una "casa intelligente":

• Sensore del suono. Le versioni digitali di questo dispositivo vengono utilizzate per attivare un evento utilizzando un pop o una voce. I modelli analogici consentono di riconoscere ed elaborare il suono.
• Sensore di luce. Questi dispositivi possono operare sia nel campo visibile che nel raggio infrarosso. Quest'ultimo può essere utilizzato come sistema di allarme antincendio.
• Sensore di temperatura. Per la casa e la strada usano diversi modelli, poiché quelli esterni sono meglio protetti dall'umidità. Ci sono anche dispositivi remoti sul filo.
• Sensore di umidità. Il modello DHT11 è adatto per uso interno e il DHT22 più costoso per uso esterno. Entrambi i dispositivi possono anche fornire una lettura della temperatura. Connettiti a una porta digitale.
• Sensore di pressione dell'aria. Per lavorare con le schede Arduino, i barometri analogici Bosh si sono dimostrati efficaci: bmp180, bmp280. Misurano anche la temperatura. Il modello bme280 può essere chiamato stazione meteorologica, in quanto fornisce anche un valore di umidità.
• Sensori di movimento e presenza. Sono utilizzati per motivi di sicurezza o per accendere automaticamente la luce.
• Sensore pioggia. Reagisce all'acqua che entra nella sua superficie. Può anche essere utilizzato per attivare un allarme relativo a perdite nell'acqua o nel circuito di riscaldamento.
• Sensore di corrente. Sono utilizzati per rilevare apparecchiature elettriche rotte (lampade bruciate) o per analizzare la tensione per evitare sovraccarichi.
• Sensore di perdite di gas. È usato per rilevare e rispondere alle maggiori concentrazioni di propano.
• Sensore di anidride carbonica. Viene utilizzato per determinare la concentrazione di anidride carbonica nei salotti e in locali speciali come le cantine dove avviene la fermentazione.

Esistono molti sensori diversi per compiti specifici, ad esempio per misurare peso, portata d'acqua, distanza, umidità del suolo, ecc.

Alcuni sensori, come un anemometro progettato per misurare la velocità e la direzione del vento, sono strumenti elettromeccanici complessi

Molti sensori e sensori possono essere realizzati in modo indipendente utilizzando componenti più semplici. Costerà meno.Ma, a differenza dell'uso di dispositivi seriali, dovrai dedicare del tempo alla calibrazione.

Gestione di strumenti e sistemi

Oltre a raccogliere e analizzare informazioni, una "casa intelligente" deve rispondere agli eventi emergenti. La presenza di elettronica avanzata sui moderni elettrodomestici consente di accedervi direttamente tramite Wi-Fi, GPRS o EtherNet. Di solito, per i sistemi Arduino implementano la commutazione di un microprocessore e dispositivi ad alta tecnologia tramite Wi-Fi.

Per utilizzare Arduino per accendere il condizionatore d'aria ad alta temperatura in casa, bloccare la TV e Internet di notte nella stanza dei bambini o avviare la caldaia di riscaldamento all'arrivo dei proprietari, è necessario eseguire tre passaggi:

1. Installa il modulo Wi-Fi sulla scheda madre.
2. Trova canali di frequenza non occupati per evitare conflitti di sistema.
3. Comprendere i comandi dello strumento e le azioni del programma (o utilizzare librerie già pronte).

Oltre alla "comunicazione" con dispositivi computerizzati, spesso sorgono compiti legati all'esecuzione di qualsiasi azione meccanica. Ad esempio, è possibile collegare un servoazionamento o un piccolo cambio alla scheda, che sarà alimentata da esso.

Il servoazionamento è costituito da un motore e diversi cambi. Pertanto, nonostante la bassa corrente (5 V), può sviluppare una potenza decente, che è sufficiente, ad esempio, per aprire la finestra

Se è necessario collegare potenti dispositivi che funzionano da una fonte di alimentazione esterna, utilizzare due opzioni:

1. Inclusione in un circuito a relè.
2. Collegamento del tasto di accensione e del triac.

Circuito elettrico elettromagnetico o relè a stato solido chiude e apre uno dei fili su comando dal microprocessore. La loro caratteristica principale è la corrente massima consentita (ad esempio, 40 A), che può passare attraverso questo dispositivo.

Per quanto riguarda il collegamento di un interruttore di alimentazione (mosfet) per la corrente continua e un triac per la corrente alternata, hanno un valore inferiore dell'intensità di corrente consentita (5-15 A), ma possono aumentare uniformemente il carico. È per questo motivo che le schede PWM sono fornite sulle schede. Questa proprietà viene utilizzata per controllare la luminosità dell'illuminazione, la velocità della ventola, ecc.

Utilizzando relè e interruttori di alimentazione, è possibile automatizzare completamente tutti i circuiti elettrici della casa e avviare il generatore in assenza di corrente. Pertanto, sulla base di Arduino, è realisticamente possibile fornire autonomamente un appartamento o un edificio, comprese tutte le funzioni particolarmente importanti - riscaldamento, approvvigionamento idrico, drenaggio, ventilazione e sistema di sicurezza.

Vuoi che la tua casa sia più intelligente, ma con la programmazione per "te"? In questo caso, ti consigliamo di guardare le soluzioni già pronte di Xiaomi e Apple, che sono facili da installare e configurare anche per un principiante. E puoi anche emettere comandi e controllarne l'esecuzione anche dal tuo smartphone.

Maggiori informazioni sulla casa intelligente da Xiaomi e Apple nei seguenti articoli:

• Xiaomi smart home: caratteristiche di design, una panoramica dei componenti principali e degli elementi di lavoro
• Apple smart home: la complessità dell'organizzazione dei sistemi di controllo domestico dell'azienda Apple

Conclusioni e video utili sull'argomento

Un esempio di spazio vuoto auto-assemblato per una "casa intelligente":

L'apertura della piattaforma Arduino consente l'uso di componenti di vari produttori. Ciò semplifica la progettazione di una "casa intelligente" per le richieste degli utenti. Pertanto, se esiste almeno una conoscenza insignificante nel campo della programmazione e del collegamento di dispositivi elettronici, vale la pena prestare attenzione a questo sistema.

Conosci in pratica la piattaforma Arduino e vuoi condividere la tua esperienza con i nuovi arrivati ​​in questo business? Forse vuoi integrare il materiale sopra con consigli o commenti utili? Scrivi i tuoi commenti sotto questo post.

Se hai domande sulla progettazione di un sistema automatizzato basato su Arduino, chiedi ai nostri esperti e altri visitatori del sito nel blocco sottostante.