בית חכם מבוסס על בקרי ארדואינו: תכנון וארגון חלל מבוקר

פיתוח האוטומציה הביא ליצירת מערכות משולבות המשפרות את איכות חיי האדם. יצרנים ידועים רבים של סביבות אלקטרוניקה ותוכנה מציעים פתרונות סטנדרטיים מוכנים לאובייקטים שונים.

אפילו משתמש חסר ניסיון יוכל לפתח פרויקטים עצמאיים ולהרכיב "בית חכם" על ארדואינו שיתאים לצרכיו. העיקר להבין את היסודות ולא לפחד להתנסות.

במאמר זה נשקול את עקרון היצירה ואת הפונקציות הבסיסיות של בית אוטומטי המבוסס על מכשירי ארדואינו. יש לקחת בחשבון גם את סוגי הלוחות המשמשים ואת המודולים העיקריים של המערכת.

יצירת מערכות בפלטפורמת ארדואינו

Arduino היא פלטפורמה לפיתוח מכשירים אלקטרוניים עם בקרה אוטומטית, חצי אוטומטית או ידנית. זה נעשה על פי העיקרון של קונסטרוקטור עם כללים מוגדרים בבירור לאינטראקציה בין אלמנטים. המערכת פתוחה, המאפשרת ליצרני צד ג 'להשתתף בפיתוחה.

קלאסי "בית חכם"מורכב מיחידות אוטומטיות המבצעות את הפונקציות הבאות:

• לאסוף את המידע הדרוש באמצעות חיישנים;
• לנתח נתונים ולקבל החלטות באמצעות מעבד מיקרו לתכנות;
• ליישם את ההחלטות שהתקבלו על ידי הוצאת פקודות למכשירים שונים.

פלטפורמת הארדואינו טובה דווקא מכיוון שהיא אינה קרובה ליצרן ספציפי, אלא מאפשרת לצרכן לבחור את הרכיבים המתאימים לו. הבחירה שלהם עצומה, כך שתוכלו ליישם כמעט כל רעיונות.

אנו ממליצים לכם להכיר את הטובים ביותר מכשירים חכמים לבית.

כדי ללמוד כיצד לעבוד עם ארדואינו, תוכלו לרכוש את ערכת המתחילים באתר היצרן. הכרת אנגלית טכנית נדרשת מכיוון שהתיעוד אינו מוסמך

בנוסף למגוון המכשירים המחוברים, סביבת התכנות המיושמת ב- C ++ מוסיפה שונות.המשתמש יכול לא רק לנצל את הספריות שנוצרו, אלא גם לתכנת את תגובת רכיבי המערכת לאירועים מתעוררים.

אלמנטים לוח ראשי

המרכיב העיקרי בבית חכם הוא לוח אחד או יותר מרכזי (לוח אם). הם אחראים לאינטראקציה של כל האלמנטים. רק לאחר שקבענו את המשימות שיצטרכו להיפתר, נוכל להמשיך לבחירת צומת המערכת הראשי.

לוח האם משלב את האלמנטים הבאים:

• בקר מיקרו (מעבד). מטרתו העיקרית היא להנפיק ולמדוד מתח ביציאות בטווח 0-5 או 0-3.3 וולט, לאחסן נתונים ולבצע חישובים.
• מתכנת (לא לכל הלוחות יש את זה). באמצעות מכשיר זה נכתבת תוכנית בזכרונו של המיקרו-בקר, לפיו "הבית החכם" יעבוד. הוא מחובר למחשב, טאבלט, סמארטפון או מכשיר אחר באמצעות ממשק USB.
• מייצב מתח. יש צורך במכשיר בעל 5 וולט, הנדרש כדי להעביר את המערכת כולה.

תחת המותג Arduino, קיימים מספר דגמי לוח אם. הם נבדלים זה מזה מבחינת גורם הצורה (גודל), מספר היציאות וגודל הזיכרון. עבור אינדיקטורים אלה אתה צריך לבחור את המכשיר הנכון.

לוחות ומגני ארדואינו עבורם נקנים בצורה הטובה ביותר מהיצרן, מכיוון שהם טובים יותר ממכשירים תואמים המשוחררים בסין

ישנם שני סוגים של יציאות:

• דיגיטליהמסומנים על הלוח באותיות "D";
• אנלוגימסומן באות "א".

בזכותם, המיקרו-בקר מתקשר עם מכשירים מחוברים. כל יציאה יכולה לעבוד הן על קבלת אות והן על הפלט שלה. יציאות דיגיטליות המסומנות "pwm" מיועדות לקלט ופלט של אות מסוג PWM (אפנון רוחב הדופק).

לכן, לפני שאתם רוכשים לוח, עליכם לפחות להעריך את רמת העומס עליו במכשירים שונים. זה יקבע את המספר הרצוי של היציאות מכל הסוגים.

יש להבין שמערכת "הבית החכם" אינה חייבת להיות קשורה ליחידת בקרה המבוססת על לוח אם אחד. פונקציות כמו למשל הפעלת תאורה מלאכותית של האזור המקומי בהתאם לשעה ביום ושמירה על שמורת המים במיכל האחסון אינן תלויות זו בזו.

מנקודת המבט של הבטחת אמינות המערכת האלקטרונית, עדיף להפריד משימות לא קשורות לבלוקים שונים, אשר תפיסת הארדואינו מקלה על היישום. אם משלבים מכשירים רבים במקום אחד, יתכן שהמעבד מתחמם יתר על המידה, ספריות התוכנה מתנגשות וקשיים במציאת ותיקון תקלות בתוכנה וחומרה.

החיבור של סוגים רבים של מכשירים ללוח אחד משמש בדרך כלל ברובוטיקה, שם חשיבות הקומפקטיות. עבור "בית חכם" עדיף להשתמש בבסיס משלו לכל משימה

כל מעבד מעבד מצויד בשלושה סוגים של זיכרון:

• זיכרון פלאש הזיכרון הראשי בו מאוחסן קוד התוכנית לניהול מערכת. חלק קטן ממנו (3-12%) מאוכלס על ידי טוען האתחול הקווי.
• SRAM זיכרון RAM, המאגר נתונים זמניים הנחוצים לתוכנית. שונה במהירות גבוהה של עבודה.
• EEPROM. זיכרון איטי יותר, בו ניתן גם לאחסן נתונים.

ההבדל העיקרי בין סוגי הזיכרון לאחסון נתונים הוא שכאשר הכיבוי כבוי, המידע שנרשם ב- SRAM הולך לאיבוד, אך נשאר ב- EEPROM. אבל לסוג הלא-נדיף יש גם חיסרון - מספר מצומצם של מחזורי הכתיבה. יש לזכור זאת בעת יצירת יישומים משלך.

שלא כמו השימוש בארדואינו ברובוטיקה, עבור מרבית המשימות של "הבית החכם" אינך זקוק להרבה זיכרון לא לתוכניות ולא לשמירת מידע.

סוגי לוחות לבניית בית חכם

שקול את הסוגים העיקריים של לוחות המשמשים לרוב בעת הרכבת מערכת בית חכם.

ראה מס '1 - Arduino Uno ונגזרותיו

מערכות הבית החכם הנפוצות ביותר משתמשות בלוחות Arduino Uno ו- Arduino Nano. יש להם מספיק פונקציונליות כדי לפתור בעיות טיפוסיות.

זמינות הכוח ללוחות בפורמט מלא ממתח של 7-12 וולט מספקת יתרונות רבים. ראשית, זו האפשרות להפעלה אוטונומית לטווח הארוך מסוללות או מצברים סטנדרטיים

הפרמטרים העיקריים של Arduino Uno Rev3:

• מעבד: ATMega328P (8 סיביות, 16 מגה הרץ);
• מספר היציאות הדיגיטליות: 14;
• מתוכם עם פונקציית PWM: 6;
• מספר יציאות אנלוגיות: 6;
• זיכרון פלאש: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

לפני זמן לא רב יצא שינוי - Uno Wi-Fi, המכיל מודול משולב ESP8266, המאפשר להחליף מידע עם מכשירים אחרים בהתאם לתקן 802.11 b / g / n.

ההבדל בין הארדואינו ננו למקבילו הגדול יותר הוא היעדר שקע חשמל משלו מ 12 V. זה נעשה כדי להשיג מכשיר קטן יותר, מה שמקל על הסתרה בחלל קטן. גם למטרות אלה, חיבור ה- USB הרגיל מוחלף על ידי שבב עם כבל מיני-USB. ל- Arduino Nano יש עוד 2 יציאות אנלוגיות בהשוואה ל- Uno.

יש שינוי נוסף בלוח Uno - Arduino Mini. הוא אפילו קטן יותר מאשר ננו, והרבה יותר קשה לעבוד איתו. ראשית, היעדר יציאת USB יוצר בעיה בקושחה, מכיוון שלשם כך תצטרך להשתמש בממיר USB-Serial. שנית, לוח זה הוא בררן יותר מבחינת כוח - יש צורך לספק טווח מתח כניסה של 7-9 V.

מהסיבות שתוארו לעיל, לוח Arduino Mini משמש לעיתים רחוקות להפעלת "בית חכם". בדרך כלל משתמשים בו ברובוטיקה או ביישום פרויקטים מוכנים.

צפה מס '2 - ארדואינו לאונרדו ומיקרו

לוח הארדואינו לאונרדו דומה לאונו, אבל קצת יותר חזק. מאפיין מעניין נוסף של דגם זה הוא הגדרתו כאשר הוא מחובר למחשב כמקלדת, עכבר או ג'ויסטיק. לכן משתמשים בו לעתים קרובות ליצירת מכשירי משחק והדמיות מקוריות.

טבלת מידות ומידות של דגמי האונו, לאונרדו והאנלוגים המיניאטוריים שלהם. המפתחים לא עקבו אחר ההיגיון בשמות - "ננו" צריך להיות הקטן ביותר

הפרמטרים העיקריים של הארדואינו לאונרדו הם כדלקמן:

• מעבד: ATMega32u4 (8 סיביות, 16 מגה הרץ);
• מספר היציאות הדיגיטליות: 20;
• מתוכם עם פונקציית PWM: 7;
• מספר היציאות האנלוגיות: 12;
• זיכרון פלאש: 32 KB;
• SRAM: 2.5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

כפי שניתן לראות מרשימת הפרמטרים, ללאונרדו יש יותר יציאות, המאפשרת לטעון דגם זה עם מספר רב של חיישנים.

גם עבור לאונרדו יש אנלוגי מיניאטורי זהה לחלוטין, המכונה מיקרו. אין לו כוח מ 12 וולט ובמקום כניסת USB מן המניין, יש שבב לכבל מיני USB.

שינוי לאונרדו בשם Esplora הוא מודל משחק גרידא ואינו מתאים לצרכי "בית חכם".

צפה מס '3 - Arduino 101, Arduino Zero ו- Arduino MKR1000

לעיתים לצורך הפעלת מערכות "בית חכם" המיושמות על בסיס ארדואינו, נדרש כוח מחשוב גדול, אשר בקרי מיקרו-סיביות של 8 סיביות אינם מסוגלים לספק. משימות כמו זיהוי קולי או תמונה מחייבות מעבד מהיר וכמות משמעותית של RAM עבור מכשירים כאלה.

כדי לפתור בעיות ספציפיות אלה משתמשים בלוחות חזקים הפועלים על פי תפיסת ארדואינו. מספר הנמלים שיש להם זהה למספר הלוחות של אונו או לאונרדו.

לארדואינו 101 יש מידות זהות לאונו או לאונרדו, אך שוקל כמעט פי שניים. הסיבה לכך היא נוכחות של שתי כניסות USB ושבבים נוספים.

אחד הלוחות הקלים ביותר לשימוש אך חזק - Arduino 101 הוא בעל המאפיינים הבאים:

• מעבד: אינטל קירי (32 סיביות, 32 מגה הרץ);
• זיכרון פלאש: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: לא.

בנוסף, הלוח מצויד בפונקציונליות BLE (Bluetooth Low Energy) עם יכולת לחבר בקלות פתרונות מוכנים, כגון חיישן פעימות לב, קבלת מידע על מזג האוויר מחוץ לחלון, שליחת הודעות טקסט וכו '. משולבים במכשיר גם גירוסקופ ומד תאוצה, אך הם משמשים בעיקר ברובוטיקה.

לוח דומה נוסף - לארדואינו אפס יש המדדים הבאים:

• מעבד: SAM-D21 (32 סיביות, 48 מגה הרץ);
• זיכרון פלאש: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: לא.

מאפיין ייחודי של מודל זה הוא נוכחותו של באגים משולב (EDBG). השימוש בה הרבה יותר קל לחפש שגיאות בעת תכנות הלוח.

בעת כתיבת קוד נפח, אפילו מתכנתים בעלי יכולות גבוהות טועים בשגיאות. כדי למצוא אותם השתמש בבאגים (debugger)

Arduino MKR1000 הוא דגם נוסף המתאים למחשוב רב עוצמה.יש לו מעבד וזיכרון הדומה לאפס. ההבדל העיקרי שלו הוא נוכחות של שבב Wi-Fi משולב עם פרוטוקול 802.11 b / g / n ושבב קריפטו עם תמיכה באלגוריתם SHA-256 להגנה על הנתונים המועברים.

צפה מס '4 - דגמי משפחת מגה

לעיתים יש צורך להשתמש במספר רב של חיישנים ולשלוט במספר משמעותי של מכשירים. לדוגמא, הדבר הכרחי לתפקוד האוטומטי של מערכות מיזוג אוויר מבוזרות השומרות על טמפרטורה מסוימת באזורים בודדים.

עבור כל אזור מקומי, יש צורך לעקוב אחר קריאות של שני חיישני טמפרטורה (השני משמש כבקרה) ובהתאם לאלגוריתם, להתאים את מיקום הצג, שקובע את כמות האוויר החם.

אם בקוטג 'ישנם יותר מעשרה אזורים כאלה, יש צורך בלמעלה מ- 30 יציאות בכדי לשלוט במערכת כולה. כמובן שתוכלו להשתמש בכמה לוחות Uno בשליטה כללית של אחד מהם, אך הדבר יוצר קשיי מיתוג נוספים. במקרה זה רצוי להשתמש בדגמים ממשפחת מגה.

גודל הלוחות של משפחת מגה (101.5 x 53.4 ס"מ) גדול מזה של הדגמים שנסקרו בעבר. זהו צורך טכני - אחרת אינך יכול למקם כל כך הרבה נמלים

מגה Arduino מבוסס על מעבד פשוט 8-bit 16-MHz aTMega1280 מעבד.

יש לו זיכרון גדול:

• זיכרון פלאש: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

אך היתרון העיקרי שלו הוא נוכחותם של נמלים רבים:

• מספר היציאות הדיגיטליות: 54;
• מתוכם עם פונקציית PWM: 15;
• מספר יציאות אנלוגיות: 16.

ללוח זה שני זנים מודרניים:

• מגה 2560 מבוסס על המעבד aTMega2560, הכולל זיכרון פלאש גדול - 256 KB;
• בנוסף לעיבוד המיקרו aTMega2560, ה- Mega ADK מצויד בממשק USB עם אפשרות להתחבר למכשירים המבוססים על מערכת ההפעלה אנדרואיד.

לדגם ה- Arduino Mega ADK יש תכונה אחת. בעת חיבור הטלפון לכניסת ה- USB המצב הבא אפשרי: אם הטלפון זקוק לטעינה, הוא יתחיל "למשוך" אותו מהלוח. לכן יש דרישה נוספת למקור חשמל - עליו לספק כוח זרם של 1.5 אמפר. בעת אספקת סוללות, יש לקחת בחשבון מצב זה.

אתה יכול לעשות כוח אוטונומי לארדואינו בעזרת סוללות או סוללות מחוברות. על ידי שילוב של חיבור טורי ומקביל, תוכלו להשיג את המתח הרצוי וזמן ההפעלה הארוך

Due הוא דגם אחר של Arduino המשלב את העוצמה של מעבד המיקרו ומספר גדול של יציאות.

מאפייניו הם כדלקמן:

• מעבד: Atmel SAM3X8E (32 סיביות, 84 מגה הרץ);
• מספר היציאות הדיגיטליות: 54;
• מתוכם עם פונקציית PWM: 12;
• מספר היציאות האנלוגיות: 14;
• זיכרון פלאש: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: לא.

המגעים האנלוגיים של לוח זה יכולים לעבוד הן ברזולוציית 10 הסיביות הרגילה עבור Arduino, הנעשית לצורך תאימות לדגמים קודמים, והן ברזולוציית 12 סיביות, המאפשרת לקבל איתות מדויק יותר.

תכונות של אינטראקציה של מודולים דרך יציאות

לכל המודולים שיחוברו ללוח יש לפחות שלוש יציאות. שניים מהם הם חוטי חשמל, כלומר "קרקע", כמו גם מתח של 5 או 3.3 V. החוט השלישי הוא הגיוני. זה מעביר נתונים ליציאה. כדי לחבר את המודולים, השתמש בחוטים מיוחדים המקובצים ב -3 חלקים, המכונים לעיתים מגשרים.

מכיוון שלדגמי ארדואינו יש בדרך כלל יציאה אחת בלבד עם מתח ו- 1-2 יציאות עם קרקע, על מנת לחבר מספר מכשירים, יהיה עליכם להלחם את החוטים או להשתמש בלוחות קרש הגשה.

אתה יכול לחבר לא רק את הכוח והיציאות של לוח ארדואינו ללוח הגישה, אלא גם אלמנטים אחרים, כמו למשל התנגדות, אוגרים וכו '.

הלחמה אמינה יותר ומשמשת במכשירים הנתונים להשפעה פיזית, למשל, לוחות בקרה לרובוטים וארבעה קוופטרים. לבית חכם עדיף להשתמש בקרשי לחם, מכיוון שהוא קל יותר הן במהלך ההתקנה והן בעת ​​הסרת מודול.

עבור דגמים מסוימים (למשל, Arduino Zero ו- MKR1000), מתח ההפעלה הוא 3.3 וולט, כך שאם מוחל ערך גבוה יותר על היציאות, ייתכן שהלוח ייפגע. כל מידע החשמל זמין בתיעוד הטכני של המכשיר.

כרטיסי תוספת (מגינים)

כדי להגדיל את היכולות של לוחות אם השתמש במגנים (Shields) - הרחבת הפונקציונליות של מכשירים נוספים. הם מיוצרים עבור גורם צורה ספציפי, המבדיל אותם ממודולים שמתחברים ליציאות. מגנים יקרים יותר ממודולים, אך העבודה איתם קלה יותר. הם גם מצוידים בספריות מוכנות עם קוד, שמזרזות את פיתוח תוכניות הבקרה שלהם ל"בית החכם ".

מגן פרוטו וחיישן

שני המגנים הסטנדרטיים הללו אינם מביאים תכונות מיוחדות. הם משמשים לחיבור קומפקטי ונוח יותר של מספר גדול של מודולים.

מגן פרוטו הוא העתק כמעט שלם של המקור מבחינת יציאות, ובאמצע המודול תוכלו להדביק לוח לחם. זה מקל על ההרכבה. תוספות כאלה קיימות לכל לוחות הארדואינו באורך מלא.

מגן פרוטו ממוקם על גבי לוח האם. זה מגדיל מעט את גובה המבנה, אך חוסך מקום רב במטוס

אבל אם יש המון מכשירים (יותר מ -10), עדיף להשתמש בלוחות תיקון חיישן מגן יקרים יותר.

אין להם לוח ברדיד, עם זאת, כל מסקנות הנמלים מסופקות בנפרד עם כוח ואדמה. זה מאפשר לך לא להתבלבל בחוטים וקופצים.

שטח הפנים של לוח האם ולוחות החיישנים זהים, אך לשבב אין שבבים, קבלים או אלמנטים אחרים. לכן, הרבה מקום משוחרר לחיבורים מלאים

כמו כן בלוח זה ישנם רפידות לחיבור קל של מספר מודולים: Bluetoots, כרטיסי SD, RS232 (יציאת COM), רדיו ואולטרה סאונד.

חיבור פונקציונליות עזר

מגנים עם פונקציונליות משולבת המיועדת לפתרון משימות מורכבות אך אופייניות. אם אתה צריך ליישם רעיונות מקוריים, עדיף לבחור את המודול הנכון.

מגן מוטורי. זה נועד לשלוט במהירות ובסיבוב של מנועי הספק נמוך. הדגם המקורי מצויד בשבב L298 אחד ויכול לעבוד בו זמנית עם שני מנועי DC או עם כונן סרוו אחד. יש חלק תואם מיצרן של צד שלישי, שיש לו שני שבבי L293D עם יכולת שליטה בכפולים רבים מכפליים.

מגן ממסר. מודול נפוץ עם מערכות בית חכם. לוח עם ארבעה ממסרים אלקטרומכניים, שכל אחד מהם מאפשר מעבר של זרם עם כוח של עד 5A. די בכך כדי להפעיל ולכבות אוטומטית מכשירי קילוואט או קווי תאורה, המיועדים לסירוגין 220 וולט.

מגן LCD. מאפשר להציג מידע על המסך המובנה, שניתן לשדרג למכשיר TFT. הרחבה זו משמשת לעיתים קרובות ליצירת תחנות מזג אוויר עם קריאות טמפרטורה בחצרות מגורים שונות, מבני חוץ, מוסך, כמו גם טמפרטורה, לחות ומהירות הרוח ברחוב.

לחצנים מובנים בתוך מגן LCD המאפשרים לך לתכנת החלפת מידע ובחירת פעולות להוצאת פקודות למעבד המיקרו.

מגן רישום נתונים. המשימה העיקרית של המודול היא להקליט נתונים מחיישנים בכרטיס SD בפורמט מלא עד 32 ג'יגה-בתים עם תמיכה במערכת הקבצים FAT32. כדי להקליט בכרטיס מיקרו SD, עליכם לרכוש מתאם. מגן זה יכול לשמש כמאגר מידע, למשל בעת הקלטת נתונים מ- DVR. הפקת החברה האמריקאית Adafruit Industries.

מגן כרטיס SD. גרסה פשוטה וזולה יותר של המודול הקודם. תוספים כאלה משוחררים על ידי יצרנים רבים.

מגן EtherNet. המודול הרשמי לחיבור ארדואינו לאינטרנט ללא מחשב. יש חריץ לכרטיס מיקרו SD, המאפשר להקליט ולשלוח נתונים דרך רשת עולמית.

מגן Wi-Fi. מאפשר להחליף מידע באופן אלחוטי עם תמיכה בהצפנה. משמש לחיבור לאינטרנט ולמכשירים הניתנים לשליטה באמצעות Wi-Fi.

מגן GPRS. מודול זה, ככלל, משמש לתקשורת "בית חכם" עם הבעלים באמצעות הטלפון הנייד באמצעות הודעות SMS.

מודולי בית חכם

חיבור מודולים מיצרני צד ג 'והיכולת לעבוד איתם בשפת התכנות המובנית הוא היתרון העיקרי של מערכת Arduino הפתוחה בהשוואה לפתרונות "קנייניים" עבור "בית חכם". העיקר שלמודולים יש תיאור של האותות שהתקבלו או שהועברו.

דרכים לקבל מידע

ניתן להזין מידע באמצעות יציאות דיגיטליות או אנלוגיות. זה תלוי בסוג הכפתור או החיישן שמקבל את המידע ומשדר אותו ללוח.

עבור תוכנית מחשב, אות דיגיטלי מתאים לתקופות מ" 0 "ו-" 1 ", בעוד שהאות האנלוגי קובע את טווח הערכים בהתאם לממד שלו

את האות למעבד ניתן לשלוח על ידי אדם שמשתמש בשתי שיטות לכך:

• לחיצה על כפתור (מקשים). החוט ההגיוני במקרה זה עובר ליציאה הדיגיטלית, המקבלת את הערך "0" במקרה של הכפתור המשוחרר ו- "1" במקרה של לחיצה עליו.
• סיבוב מכסה הפוטנציומטר הסיבובי (נגדי) או להזיז את מחוון המנוף. במקרה זה, החוט הלוגי עובר ליציאה האנלוגית. המתח עובר דרך ממיר אנלוגי-לדיגיטלי, ואחריו הנתונים עוברים למעבד המיקרו.

הכפתורים משמשים להפעלת אירוע, למשל, הדלקת וכיבוי האורות, חימום או אוורור. ידיות סיבוב משמשות לשינוי העוצמה - הגדלה או הפחתה של בהירות האור, עוצמת הקול או מהירות הסיבוב של להבי המאוורר.

הפוטנציומטר הוא המכשיר הפשוט ביותר, ולכן הוא זול מאוד. המאפיינים העיקריים שלו הם התנגדות חשמלית וזווית סיבוב

חיישנים משמשים לקביעת הפרמטרים של הסביבה או מקור האירוע באופן אוטומטי.

הזנים הבאים מבוקשים ביותר להפעלת "בית חכם":

• חיישן קול. הגרסאות הדיגיטליות של מכשיר זה משמשות להפעלת אירוע באמצעות פופ או קול. מודלים אנלוגיים מאפשרים לך לזהות ולעבד צליל.
• חיישן אור. מכשירים אלה יכולים לפעול הן בטווח הגלוי והן בטווח האינפרא אדום. זה האחרון יכול לשמש כמערכת התרעת אש.
• חיישן טמפרטורה. עבור הבית והרחוב הם משתמשים בדגמים שונים, מכיוון שהחיצוני מוגנים טוב יותר מפני רטיבות. ישנם גם מכשירים מרוחקים בחוט.
• חיישן לחות. דגם DHT11 מתאים לשימוש מקורה, וה- DHT22 היקר יותר לשימוש בחוץ. שני המכשירים יכולים גם לתת קריאת טמפרטורה. התחבר ליציאה דיגיטלית.
• חיישן לחץ אוויר. כדי לעבוד עם לוחות Arduino, ברומטרים אנלוגיים של Bosh הוכיחו את עצמם: bmp180, bmp280. הם מודדים גם טמפרטורה. ניתן לקרוא לדגם bme280 תחנת מזג אוויר, מכיוון שהוא גם נותן ערך לחות.
• חיישני תנועה ונוכחות. הם משמשים למטרות אבטחה או להפעלת האור באופן אוטומטי.
• חיישן גשם. מגיב למים הנכנסים לפני השטח שלהם. זה יכול לשמש גם להפעלת אזעקה לגבי דליפות במעגל המים או בחימום.
• חיישן זרם. הם משמשים לאיתור מכשירי חשמל שבורים (מנורות שרופות) או לניתוח מתח למניעת עומס יתר.
• חיישן דליפת גז. הוא משמש לגילוי ותגובה לריכוז מוגבר של פרופאן.
• חיישן פחמן דו חמצני. הוא משמש לקביעת ריכוז הפחמן הדו-חמצני בחדרי מגורים ובחדרים מיוחדים כמו מרתפי יין בהם מתרחש התסיסה.

ישנם חיישנים רבים ומגוונים למשימות ספציפיות, למשל למדידת משקל, קצב זרימת מים, מרחק, לחות בקרקע וכו '.

ישנם חיישנים, דוגמת מד רוח המיועד למדידת מהירות רוח וכיוון, הם מכשירים אלקטרומכניים מורכבים

ניתן לייצר חיישנים וחיישנים רבים באופן עצמאי באמצעות רכיבים פשוטים יותר. זה יעלה פחות.אבל, בניגוד לשימוש במכשירים טוריים, תצטרכו להקדיש זמן לכיול.

ניהול מכשירים ומערכת

בנוסף לאיסוף וניתוח מידע, על "בית חכם" להגיב לאירועים מתעוררים. נוכחות האלקטרוניקה המתקדמת במכשירים ביתיים מודרניים מאפשרת לך לגשת אליהם ישירות באמצעות Wi-Fi, GPRS או EtherNet. בדרך כלל, עבור מערכות Arduino הם מיישמים מיתוג של מעבד ומכשירי היי-טק באמצעות Wi-Fi.

על מנת להשתמש בארדואינו כדי להדליק את המזגן בטמפרטורה גבוהה בבית, לחסום את הטלוויזיה והאינטרנט בלילה בחדר הילדים או להפעיל את דוד החימום בבואם של הבעלים, יש לבצע שלוש צעדים:

1. התקן את מודול ה- Wi-Fi בלוח האם.
2. מצא ערוצי תדרים לא תפוסים כדי למנוע התנגשות מערכות.
3. הבנת פקודות מכשירים ופעולות תוכנית (או השתמש בספריות מוכנות).

בנוסף ל"תקשורת "עם מכשירים ממוחשבים, מתעוררות לעתים קרובות משימות הקשורות לביצוע פעולות מכניות כלשהן. לדוגמה, אתה יכול לחבר כונן סרוו או תיבת הילוכים קטנה ללוח שיופעל ממנו.

כונן סרוו מורכב ממנוע ומספר תיבות הילוכים. לכן, למרות הזרם הנמוך (5 וולט), הוא יכול לפתח כוח הגון, וזה מספיק, למשל, כדי לפתוח את החלון

אם יש צורך לחבר התקנים חזקים הפועלים ממקור מתח חיצוני, השתמש בשתי אפשרויות:

1. הכללה במעגל ממסר.
2. חיבור מקש ההפעלה וטריאק.

מעגל חשמלי אלקטרומגנטית או ממסר מצב מוצק סוגר ופותח את אחד החוטים בפקודה ממעבד המיקרו. המאפיין העיקרי שלהם הוא הזרם המירבי המותר (לדוגמה, 40 A) שיכול לעבור במכשיר זה.

באשר לחיבור מתג הפעלה (mosfet) לזרם ישיר וטריאק לזרם חילופי, יש להם ערך נמוך יותר של חוזק זרם מותר (5-15 A), אך הם יכולים להגדיל את העומס בצורה חלקה. מסיבה זו, יציאות PWM מסופקות על הלוחות. מאפיין זה משמש לשליטה על בהירות התאורה, מהירות המאוורר וכו '.

באמצעות ממסרים ומתגי חשמל תוכלו לבצע אוטומציה מלאה של כל מעגלי החשמל בבית ולהפעיל את הגנרטור בהיעדר זרם. לכן, על בסיס ארדואינו ניתן לממש באופן עצמאי דירה או בניין, כולל כל הפונקציות החשובות במיוחד חימום, אספקת מים, ניקוז, אוורור ומערכת אבטחה.

האם אתה רוצה שהבית שלך יהיה חכם יותר, אבל עם תכנות ל"אתה "? במקרה זה, אנו ממליצים שתסתכל על פתרונות מוכנים של Xiaomi ואפל, שקל להתקין ולהגדיר אותם אפילו למתחילים. ואתה יכול אפילו להוציא פקודות ולשלוט על ביצוען אפילו מהסמארטפון שלך.

עוד על בית חכם של שיאומי ואפל במאמרים הבאים:

• בית חכם של Xiaomi: תכונות עיצוב, סקירה כללית של המרכיבים העיקריים ורכיבי העבודה
• בית חכם של אפל: המורכבויות של ארגון מערכות בקרת בית מחברת התפוחים

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

דוגמה לריקוד כניסה מורכב בעצמי עבור "בית חכם":

הפתיחות של פלטפורמת הארדואינו מאפשרת שימוש ברכיבים של יצרנים שונים. זה מקל על עיצוב "בית חכם" לבקשות משתמשים. לכן, אם יש לפחות ידע חסר חשיבות בתחום התכנות והחיבור של מכשירים אלקטרוניים, כדאי לשים לב למערכת זו.

האם אתה מכיר את פלטפורמת הארדואינו בפועל ואתה רוצה לחלוק את החוויה שלך עם אנשים חדשים בעסק הזה? אולי אתה רוצה להוסיף את החומר לעיל עם המלצות או הערות שימושיות? כתוב את ההערות שלך תחת פוסט זה.

אם יש לך שאלות לגבי תכנון מערכת אוטומטית לבית המבוססת על ארדואינו, שאל את המומחים שלנו והמבקרים האחרים באתר בבלוק למטה.