Išmanūs namai, pagrįsti „Arduino“ valdikliais: kontroliuojamos erdvės projektavimas ir organizavimas

Automatizavimo plėtra paskatino sukurti integruotas sistemas, gerinančias žmogaus gyvenimo kokybę. Daugelis žinomų elektronikos ir programinės įrangos aplinkos gamintojų siūlo paruoštus standartinius įvairių objektų sprendimus.

Net nepatyręs vartotojas galės kurti savarankiškus projektus ir surinkti „protingus namus“ Arduino mieste, kad atitiktų jo poreikius. Svarbiausia suprasti pagrindus ir nebijoti eksperimentuoti.

Šiame straipsnyje mes apsvarstysime automatizuoto namo, pagrįsto Arduino prietaisais, sukūrimo principą ir pagrindines funkcijas. Taip pat atsižvelkite į naudojamų plokščių tipus ir pagrindinius sistemos modulius.

Sistemų kūrimas Arduino platformoje

„Arduino“ yra elektroninių prietaisų, turinčių automatinį, pusiau automatinį ar rankinį valdymą, kūrimo platforma. Jis pagamintas pagal konstruktoriaus principą su aiškiai apibrėžtomis elementų sąveikos taisyklėmis. Sistema atvira, leidžianti trečiųjų šalių gamintojams dalyvauti jos kūrime.

Klasikinis “protingi namaiSusideda iš automatinių vienetų, atliekančių šias funkcijas:

• rinkti reikiamą informaciją per jutiklius;
• analizuoti duomenis ir priimti sprendimus naudojant programuojamą mikroprocesorių;
• įgyvendinti priimtus sprendimus išleidžiant komandas į įvairius įrenginius.

„Arduino“ platforma yra gera būtent todėl, kad ji nėra artima konkrečiam gamintojui, tačiau leidžia vartotojui pasirinkti jam tinkančius komponentus. Jų pasirinkimas yra didžiulis, todėl galite įgyvendinti beveik bet kokias idėjas.

Mes rekomenduojame jums susipažinti su geriausiais išmanieji įrenginiai namams.

Norėdami išmokti dirbti su „Arduino“, galite įsigyti pradinį rinkinį gamintojo svetainėje. Būtina mokėti techninę anglų kalbą, nes dokumentacija nėra rusifikuota

Be prijungtų įrenginių įvairovės, programavimo aplinka, įdiegta C ++, suteikia ir kintamumo.Vartotojas gali ne tik pasinaudoti sukurtų bibliotekų pranašumais, bet ir užprogramuoti sistemos komponentų reakciją į kylančius įvykius.

Pagrindiniai plokštės elementai

Pagrindinis protingo namo elementas yra viena ar kelios centrinės (pagrindinės plokštės) plokštės. Jie yra atsakingi už visų elementų sąveiką. Tik nustatę užduotis, kurias reikės išspręsti, galime pereiti prie pagrindinio sistemos mazgo pasirinkimo.

Pagrindinė plokštė sujungia šiuos elementus:

• Mikrovaldiklis (procesorius). Pagrindinis jo tikslas yra išleisti ir išmatuoti įtampą uostuose nuo 0-5 iki 0-3,3 V, saugoti duomenis ir atlikti skaičiavimus.
• Programuotojas (ne visos plokštės jį turi). Naudojant šį įrenginį, mikrovaldiklio atmintyje įrašoma programa, pagal kurią veiks „protingi namai“. Jis prijungtas prie kompiuterio, planšetinio kompiuterio, išmaniojo telefono ar kito įrenginio, naudojant USB sąsają.
• Įtampos stabilizatorius. Reikalingas 5 voltų įtaisas, reikalingas visos sistemos maitinimui.

Pagal „Arduino“ prekės ženklą yra keletas pagrindinės plokštės modelių. Jie skiriasi viena nuo kitos pagal formos faktorių (dydį), prievadų skaičių ir atminties dydį. Būtent dėl ​​šių rodiklių reikia pasirinkti tinkamą įrenginį.

„Arduino“ lentas ir skydus joms geriausia pirkti iš gamintojo, nes jos yra geriau nei suderinami įrenginiai, išleidžiami Kinijoje

Yra du uostų tipai:

• skaitmeniniskurie ant lentos pažymėti raidėmis „D“;
• analogaspažymėtas raide „A“.

Jų dėka mikrovaldiklis susisiekia su prijungtais prietaisais. Bet kuris prievadas gali veikti tiek priimant signalą, tiek jį išvedant. Skaitmeniniai prievadai, pažymėti „pwm“, yra skirti įvesti ir išvesti PWM tipo signalus (impulsų pločio moduliacija).

Todėl prieš įsigydami lentą turite bent apytiksliai įvertinti jos apkrovos lygį įvairiuose įrenginiuose. Tai lems norimą visų tipų prievadų skaičių.

Reikėtų suprasti, kad „protingo namo“ sistema neturi būti sujungta su valdymo bloku, kurio pagrindą sudaro viena pagrindinė plokštė. Tokios funkcijos kaip, pavyzdžiui, dirbtinio vietinio apšvietimo įjungimas atsižvelgiant į paros laiką ir vandens atsargų laikymas rezervuare yra nepriklausomos viena nuo kitos.

Elektroninės sistemos patikimumo užtikrinimo požiūriu geriau nesusijusias užduotis suskaidyti į skirtingus blokus, kuriuos Arduino koncepcija leidžia lengvai įgyvendinti. Jei sujungsite daug įrenginių vienoje vietoje, gali būti, kad mikroprocesorius perkaista, programinės įrangos bibliotekos konfliktuoja ir kyla sunkumų ieškant ir ištaisant programinės įrangos ir aparatinės įrangos gedimus.

Įvairių tipų prietaisų jungimas prie vienos plokštės dažniausiai naudojamas robotikoje, kur svarbu kompaktiškumas. Jei norite „protingų namų“, kiekvienai užduočiai geriau naudoti savo pagrindą

Kiekviename mikroprocesoriuje yra trijų tipų atmintis:

• „Flash“ atmintis Pagrindinė atmintis, kurioje saugomas sistemos valdymo programos kodas. Nedidelę jo dalį (3–12 proc.) Užima laidinis įkroviklis.
• SRAM RAM, kuriame saugomi laikini programos reikalingi duomenys. Skiriasi dideliu darbo greičiu.
• EEPROM. Lėtesnė atmintis, kurioje taip pat galima saugoti duomenis.

Pagrindinis duomenų saugojimo atminties tipų skirtumas yra tas, kad išjungus maitinimą, SRAM įrašyta informacija prarandama, tačiau lieka EEPROM. Tačiau nestabilus tipas taip pat turi trūkumų - ribotas rašymo ciklų skaičius. Tai reikia atsiminti kuriant savo programas.

Skirtingai nuo Arduino naudojimo robotikoje, daugumai „išmaniųjų namų“ užduočių nereikia daug atminties nei programoms, nei informacijos saugojimui.

Protingų namų statybos lentų tipai

Apsvarstykite pagrindinius lentų tipus, kurie dažniausiai naudojami surenkant išmaniųjų namų sistemą.

1 vaizdas - „Arduino Uno“ ir jo dariniai

Labiausiai paplitusiose išmaniųjų namų sistemose naudojamos „Arduino Uno“ ir „Arduino Nano“ plokštės. Jie turi pakankamai funkcijų, kad galėtų išspręsti tipiškas problemas.

Galimybė naudotis viso formato plokštėmis nuo 7–12 voltų įtampos suteikia daug pranašumų. Visų pirma, tai yra galimybė ilgalaikiam savarankiškam darbui iš standartinių baterijų ar akumuliatorių

Pagrindiniai „Arduino Uno Rev3“ parametrai:

• procesorius: ATMega328P (8 bitai, 16 MHz);
• skaitmeninių prievadų skaičius: 14;
• iš jų su PWM funkcija: 6;
• analoginių jungčių skaičius: 6;
• „flash“ atmintis: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Ne taip seniai pasirodė modifikacija - „Uno Wi-Fi“, kurioje yra integruotas modulis ESP8266, kuris leidžia keistis informacija su kitais įrenginiais pagal standartą 802.11 b / g / n.

Skirtumas tarp „Arduino Nano“ ir jo didesniojo analogo yra tas, kad trūksta savo maitinimo lizdo nuo 12 V. Tai daroma norint pasiekti mažesnį įrenginį, kurį lengva paslėpti mažoje erdvėje. Šiems tikslams standartinis USB ryšys pakeičiamas mikroschema su mini USB kabeliu. „Arduino Nano“ turi dar 2 analoginius prievadus, palyginti su „Uno“.

Yra dar viena „Uno“ plokštės modifikacija - „Arduino Mini“. Jis yra dar mažesnis nei „Nano“, ir su juo dirbti yra daug sunkiau. Pirmiausia, trūkstant USB prievado kyla problemų dėl programinės-aparatinės įrangos, nes tam turėsite naudoti USB serijos keitiklį. Antra, ši plokštė yra išrankesnė galios atžvilgiu - būtina pateikti įėjimo įtampos diapazoną nuo 7 iki 9 V.

Dėl aukščiau aprašytų priežasčių „Arduino Mini“ plokštė retai naudojama „protingiems namams“ valdyti. Paprastai jis naudojamas arba robotikoje, arba įgyvendinant jau paruoštus projektus.

2 vaizdas - Arduino Leonardo ir Micro

„Arduino Leonardo“ plokštė yra panaši į „Uno“, tačiau šiek tiek galingesnė. Kitas įdomus šio modelio bruožas yra jo apibrėžimas, kai jis prijungtas prie kompiuterio kaip klaviatūra, pelė ar vairasvirtė. Todėl jis dažnai naudojamas kuriant originalius žaidimų įrenginius ir simuliacijas.

„Uno“, „Leonardo“ modelių ir jų miniatiūrų analogų dydžių ir matmenų lentelė. Kūrėjai nesivadovavo pavadinimų logika - „nano“ turėtų būti mažiausias

Pagrindiniai „Arduino Leonardo“ parametrai yra šie:

• procesorius: ATMega32u4 (8 bitai, 16 MHz);
• skaitmeninių prievadų skaičius: 20;
• iš jų su PWM funkcija: 7;
• analoginių jungčių skaičius: 12;
• „flash“ atmintis: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Kaip matote iš parametrų sąrašo, „Leonardo“ turi daugiau prievadų, kurie leidžia įkelti šį modelį su daugybe jutiklių.

Taip pat Leonardo yra visiškai identiškas miniatiūrinis analogas, vadinamas „Micro“. Jis neturi maitinimo nuo 12 V, o vietoj visaverčio USB įvesties yra lustas mini-USB kabeliui.

„Leonardo“ modifikacija, vadinama „Esplora“, yra tik žaidimo modelis ir neatitinka „protingų namų“ poreikių.

3 vaizdas - „Arduino 101“, „Arduino Zero“ ir „Arduino MKR1000“

Kartais „protingų namų“ sistemų, įgyvendinamų „Arduino“ pagrindu, veikimui reikalinga didelė skaičiavimo galia, kurios 8 bitų mikrovaldikliai nesugeba užtikrinti. Tokioms užduotims, kaip balso ar vaizdo atpažinimas, reikalingas greitas procesorius ir nemažas RAM kiekis tokiems įrenginiams.

Šioms specifinėms problemoms išspręsti naudojamos galingos plokštės, veikiančios pagal „Arduino“ koncepciją. Jų uostų skaičius yra maždaug toks pat kaip „Uno“ ar „Leonardo“ plokščių.

„Arduino 101“ matmenys yra tokie patys kaip „Uno“ ar „Leonardo“, tačiau jis sveria beveik dvigubai daugiau. To priežastis yra dviejų USB įėjimų ir papildomų lustų buvimas.

Viena iš lengviausiai naudojamų, bet galingų plokščių - „Arduino 101“ pasižymi šiomis savybėmis:

• procesorius: „Intel Curie“ (32 bitai, 32 MHz);
• „flash“ atmintis: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: ne.

Be to, plokštė aprūpinta BLE funkcionalumu („Bluetooth Low Energy“) su galimybe lengvai prijungti paruoštus sprendimus, tokius kaip širdies ritmo jutiklis, informacijos apie orą priėmimas už lango, teksto pranešimų siuntimas ir kt. Į prietaisą taip pat integruotas giroskopas ir akselerometras, tačiau jie daugiausia naudojami robotikoje.

Kita panaši lenta - „Arduino Zero“ turi šiuos rodiklius:

• procesorius: SAM-D21 (32 bitai, 48 MHz);
• „flash“ atmintis: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: ne.

Išskirtinis šio modelio bruožas yra integruoto derinimo įrenginio (EDBG) buvimas. Naudodamiesi programavimo lenta, klaidų galite ieškoti kur kas lengviau.

Rašydami didelį kodą net aukštos kvalifikacijos programuotojai turi klaidų. Norėdami juos rasti, naudokite derinimo įrankį (derinimo įrankį)

„Arduino MKR1000“ yra dar vienas modelis, tinkantis galingam skaičiavimui.Jis turi mikroprocesorių ir atmintį, panašią į „Zero“. Pagrindinis skirtumas yra integruoto „Wi-Fi“ lusto su 802.11 b / g / n protokolu ir kriptovaliutų lusto, palaikančio SHA-256 algoritmą, apsaugant perduodamus duomenis.

4 vaizdas - „Mega“ šeimos modeliai

Kartais reikia naudoti daugybę jutiklių ir valdyti nemažą skaičių prietaisų. Pavyzdžiui, tai reikalinga automatiniam paskirstytų oro kondicionavimo sistemų, kurios palaiko tam tikrą temperatūrą atskiroms zonoms, veikimui.

Kiekvienai vietinei vietai būtina sekti dviejų temperatūros jutiklių rodmenis (antrasis naudojamas kaip valdymas) ir pagal algoritmą sureguliuoti sklendės padėtį, pagal kurią nustatomas šilto oro kiekis.

Jei name yra daugiau nei 10 tokių zonų, tada, norint valdyti visą sistemą, reikia daugiau nei 30 prievadų. Žinoma, galite naudoti keletą „Uno“ plokščių, kontroliuodami vieną iš jų, tačiau tai sukuria papildomų perjungimo sunkumų. Tokiu atveju patartina naudoti „Mega“ šeimos modelius.

„Mega“ šeimos plokščių dydis (101,5 x 53,4 cm) yra didesnis nei anksčiau peržiūrėtų modelių. Tai yra techninė būtinybė - priešingu atveju negalite įdėti tiek daug uostų

„Arduino Mega“ yra pagrįstas gana paprastu 8 bitų 16 MHz aTMega1280 mikroprocesoriumi.

Jis turi daug atminties:

• „flash“ atmintis: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Tačiau pagrindinis jos pranašumas yra daugelio uostų buvimas:

• skaitmeninių prievadų skaičius: 54;
• iš jų su PWM funkcija: 15;
• analoginių jungčių skaičius: 16.

Ši plokštė yra dviejų modernių variantų:

• „Mega 2560“ yra pagrįstas „aTMega2560“ mikroprocesoriumi, turinčiu didelę „flash“ atmintį - 256 KB;
• Be „aTMega2560“ mikroprocesoriaus, „Mega ADK“ yra su USB sąsaja su galimybe prisijungti prie įrenginių, kurių pagrindą sudaro „Android“ operacinė sistema.

„Arduino Mega ADK“ modelis turi vieną funkciją. Prijungus telefoną prie USB įvesties, įmanoma ši situacija: jei telefoną reikia įkrauti, jis pradės „traukti“ jį iš plokštės. Todėl elektros energijos šaltiniui keliamas papildomas reikalavimas - jis turi užtikrinti 1,5 amperų srovės stiprį. Tiekiant baterijas reikia atsižvelgti į šią sąlygą.

Prijunkite akumuliatorius ar baterijas, naudodamiesi „Arduino“ energija. Derindami nuoseklųjį ir lygiagretųjį ryšius, galite pasiekti norimą įtampą ir ilgą veikimo laiką

„Due“ yra dar vienas „Arduino“ modelis, sujungiantis mikroprocesoriaus galią ir daugybę prievadų.

Jos charakteristikos yra šios:

• procesorius: „Atmel SAM3X8E“ (32 bitai, 84 MHz);
• skaitmeninių prievadų skaičius: 54;
• iš jų su PWM funkcija: 12;
• analoginių jungčių skaičius: 14;
• „flash“ atmintis: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: ne.

Analoginiai šios plokštės kontaktai gali veikti tiek įprasta „Arduino“ 10 bitų skiriamąja geba, kuri atliekama suderinamumui su ankstesniais modeliais, tiek 12 bitų skiriamąja geba, kuri leidžia gauti tikslesnį signalą.

Modulių sąveikos per uostus ypatybės

Visi moduliai, kurie bus prijungti prie plokštės, turi bent tris išėjimus. Du iš jų yra maitinimo laidai, t. „Įžeminimas“, taip pat 5 arba 3,3 V įtampa. Trečioji viela yra logiška. Tai perduoda duomenis į uostą. Norėdami prijungti modulius, naudokite specialius laidus, sugrupuotus į 3 dalis, kurie kartais vadinami trumpikliais.

Kadangi „Arduino“ modeliai paprastai turi tik 1 prievadą su įtampa ir 1–2 prievadus su žeme, norėdami sujungti kelis įrenginius, turėsite arba suklijuoti laidus, arba naudoti lentų lentas.

Prie duonkepės galite prijungti ne tik „Arduino“ plokštės galią ir prievadus, bet ir kitus elementus, pavyzdžiui, varžą, registrus ir kt.

Litavimas yra patikimesnis ir naudojamas įrenginiuose, kurie patiria fizinį poveikį, pavyzdžiui, robotų ir keturračių kopijuoklių valdymo plokštėse. Protingam namui geriau naudoti duonos lentas, nes tai lengviau tiek diegiant, tiek išimant modulį.

Kai kurių modelių (pvz., „Arduino Zero“ ir „MKR1000“) darbinė įtampa yra 3,3 V, taigi, jei prievadams bus taikoma didesnė vertė, plokštė gali būti pažeista. Visa informacija apie galią pateikiama prietaiso techninėje dokumentacijoje.

Papildymo kortelės (skydai)

Norėdami padidinti pagrindinių plokščių galimybes, naudokite skydus (skydus) - plečiant papildomų įrenginių funkcionalumą. Jie yra sukurti tam tikram formos faktoriui, kuris juos išskiria iš modulių, jungiančių prie prievadų. Skydai yra brangesni nei moduliai, tačiau dirbti su jais yra lengviau. Jie taip pat aprūpinti parengtomis bibliotekomis su kodu, o tai pagreitina jų pačių „protingų namų“ valdymo programų kūrimą.

Skydai Proto ir Jutiklis

Šie du standartiniai skydai neturi ypatingų savybių. Jie naudojami kompaktiškesniam ir patogesniam daugelio modulių prijungimui.

„Proto Shield“ yra beveik išsami originalo kopija, kalbant apie prievadus, o modulio viduryje galite klijuoti lentą. Tai palengvina surinkimą. Tokie priedai yra visoms „Arduino“ lentoms.

„Proto Shield“ dedamas ant pagrindinės plokštės. Tai šiek tiek padidina konstrukcijos aukštį, tačiau sutaupo daug vietos plokštumoje

Bet jei prietaisų yra daug (daugiau nei 10), tada geriau naudoti brangesnes „Sensor Shield“ pataisų lentas.

Jie neturi plokštės, tačiau visos uostų išvados yra aprūpintos energija ir žeme. Tai leidžia jums nepainioti su laidais ir megztiniais.

Pagrindinės plokštės ir jutiklių plokščių paviršiaus plotas yra tas pats, tačiau lustas neturi lustų, kondensatorių ar kitų elementų. Todėl norint laisvai jungtis, atlaisvinama daug vietos

Šioje plokštėje taip pat yra trinkelės, kuriomis galima lengvai sujungti kelis modulius: „Bluetoots“, SD kortelės, RS232 (COM prievadas), radiją ir ultragarsą.

Papildomos funkcijos prijungimas

Skydai su integruota funkcija, skirti spręsti sudėtingas, bet tipiškas užduotis. Jei jums reikia įgyvendinti originalias idėjas, geriau pasirinkti tinkamą modulį.

Variklio skydas. Jis skirtas valdyti mažos galios variklių greitį ir sukimąsi. Originaliame modelyje yra viena L298 mikroschema ir jis gali veikti vienu metu su dviem nuolatinės srovės varikliais arba su viena servopavara. Yra suderinama trečiųjų šalių gamintojų dalis, turinti du L293D lustus, turintys galimybę valdyti dvigubai daugiau diskų.

Relės skydas. Dažnai naudojamas modulis su išmaniųjų namų sistemomis. Plokštė su keturiomis elektromechaninėmis relėmis, iš kurių kiekviena leidžia praeiti srovę iki 5A jėgos. To pakanka, kad būtų galima automatiškai įjungti ir išjungti kilovatų įtaisus ar apšvietimo linijas, suprojektuotas 220 V kintamajai srovei.

LCD skydas. Leidžia rodyti informaciją įmontuotame ekrane, kurį galima atnaujinti į TFT įrenginį. Šis prailginimas dažnai naudojamas kuriant oro stotis su temperatūros rodmenimis įvairiose gyvenamosiose patalpose, ūkiniuose pastatuose, garaže, taip pat temperatūrai, drėgmei ir vėjo greičiui gatvėje.

Į LCD skydą įmontuoti mygtukai, kurie leidžia programuoti informacijos paiešką ir pasirinkti veiksmus, susijusius su komandų mikroprocesoriui suteikimu.

Duomenų registravimo skydas. Pagrindinis modulio uždavinys yra įrašyti duomenis iš jutiklių į viso formato SD kortelę iki 32 Gb, palaikant FAT32 failų sistemą. Norėdami įrašyti į „micro SD“ kortelę, turite įsigyti adapterį. Šis skydas gali būti naudojamas kaip informacijos saugykla, pavyzdžiui, įrašant duomenis iš DVR. Amerikos kompanijos „Adafruit Industries“ produkcija.

SD kortelės skydas. Paprastesnė ir pigesnė ankstesnio modulio versija. Tokius plėtinius išleidžia daugelis gamintojų.

„EtherNet“ skydas. Oficialus „Arduino“ prijungimo prie interneto modulis be kompiuterio. Yra „micro SD“ kortelės lizdas, kuris leidžia įrašyti ir siųsti duomenis per pasaulinį tinklą.

„Wi-Fi“ skydas. Leidžia belaidžiu būdu keistis informacija palaikant šifravimą. Tarnauja norint prisijungti prie interneto ir įrenginių, kuriuos galima valdyti naudojant „Wi-Fi“.

GPRS skydas. Šis modulis, kaip taisyklė, yra naudojamas „protingų namų“ ryšiams su savininku mobiliuoju telefonu siųsti SMS žinutėmis.

Išmaniųjų namų moduliai

Trečiųjų šalių gamintojų modulių prijungimas ir galimybė dirbti su jais naudojant įmontuotą programavimo kalbą yra pagrindinis atviros „Arduino“ sistemos pranašumas, palyginti su „patentuotais“ „išmaniųjų namų“ sprendimais. Svarbiausia, kad moduliai turėtų gautų ar perduotų signalų aprašymą.

Informacijos gavimo būdai

Informaciją galima įvesti per skaitmeninius arba analoginius prievadus. Tai priklauso nuo mygtuko ar jutiklio tipo, kuris priima informaciją ir perduoda ją į plokštę.

Kompiuterio programai skaitmeninis signalas atitinka laikotarpius nuo „0“ ir „1“, tuo tarpu analoginis signalas nustato reikšmių diapazoną pagal jo matmenis

Signalą į mikroprocesorių gali siųsti asmuo, kuris tam naudoja du metodus:

• Paspaudus mygtuką (klavišus). Šiuo atveju loginė viela eina į skaitmeninį prievadą, kuris atleidžiamo mygtuko atveju gauna reikšmę „0“, o paspaudus - „1“.
• Sukamojo potenciometro dangtelio pasukimas (rezistorius) arba perjungimo svirties slankiklis. Tokiu atveju loginė viela eina į analoginį prievadą. Įtampa praeina per analoginio-skaitmeninio keitiklį, po kurio duomenys eina į mikroprocesorių.

Mygtukai yra naudojami renginiui pradėti, pavyzdžiui, įjungiant ir išjungiant apšvietimą, šildymą ar vėdinimą. Sukamosios rankenėlės yra naudojamos norint pakeisti intensyvumą - padidinti ar sumažinti šviesos ryškumą, garso stiprumą ar ventiliatoriaus menčių sukimosi greitį.

Potenciometras yra paprasčiausias prietaisas, todėl jis yra labai pigus. Pagrindinės jo charakteristikos yra elektrinė varža ir sukimosi kampas

Jutikliai naudojami automatiškai nustatyti aplinkos parametrus arba įvykio kilmę.

Toliau išvardytos veislės yra labiausiai reikalingos „protingų namų“ eksploatavimui:

• Garso jutiklis. Skaitmeninės šio įrenginio versijos yra naudojamos įvykiui suaktyvinti naudojant pop ar balsą. Analoginiai modeliai leidžia atpažinti ir apdoroti garsą.
• Šviesos jutiklis. Šie įtaisai gali veikti tiek matomame, tiek infraraudonųjų spindulių diapazone. Pastarąją galima naudoti kaip įspėjimo apie gaisrą sistemą.
• Temperatūros jutiklis. Namams ir gatvei jie naudoja skirtingus modelius, nes laukelius geriau apsaugoti nuo drėgmės. Ant laido yra ir nuotoliniai įrenginiai.
• Drėgmės jutiklis. DHT11 modelis tinkamas naudoti vidaus patalpose, o brangesnis DHT22 - lauke. Abu prietaisai taip pat gali parodyti temperatūros rodmenis. Prijunkite prie skaitmeninio prievado.
• Oro slėgio jutiklis. Norėdami dirbti su „Arduino“ plokštėmis, „Bosh“ analoginiai barometrai pasiteisino: bmp180, bmp280. Jie taip pat matuoja temperatūrą. „Bme280“ modelį galima vadinti oro stotimi, nes jis taip pat suteikia drėgmės vertę.
• Judesio ir buvimo jutikliai. Jie naudojami saugumo tikslais arba automatiškai įjungti šviesą.
• Lietaus jutiklis. Reaguoja į vandenį, patenkantį į jo paviršių. Jis taip pat gali būti naudojamas pavojaus signalui apie nuotėkį vandens ar šildymo kontūre suaktyvinti.
• Srovės jutiklis. Jie naudojami aptikti sugedusiems elektros prietaisams (sudegusioms lempoms) arba analizuoti įtampą, kad būtų išvengta perkrovos.
• Dujų nuotėkio jutiklis. Jis naudojamas padidėjusiai propano koncentracijai aptikti ir reaguoti.
• Anglies dioksido jutiklis. Jis naudojamas nustatant anglies dioksido koncentraciją gyvenamuosiuose kambariuose ir specialiuose kambariuose, pavyzdžiui, vyno rūsiuose, kur vyksta fermentacija.

Yra daugybė skirtingų jutiklių, skirtų konkrečioms užduotims atlikti, pavyzdžiui, norint išmatuoti svorį, vandens tėkmės greitį, atstumą, dirvožemio drėgmę ir kt.

Kai kurie jutikliai, pavyzdžiui, anemometras, skirti išmatuoti vėjo greitį ir kryptį, yra sudėtingi elektromechaniniai prietaisai

Daugelį jutiklių ir jutiklių galima pagaminti savarankiškai, naudojant paprastesnius komponentus. Tai kainuos mažiau.Tačiau skirtingai nei naudojant serijinius įrenginius, jūs turėsite skirti laiko kalibravimui.

Prietaisų ir sistemų valdymas

„Protingi namai“ turi ne tik rinkti ir analizuoti informaciją, bet ir reaguoti į kylančius įvykius. Pažangios elektronikos buvimas šiuolaikiniuose buitiniuose prietaisuose suteikia prieigą prie jų tiesiogiai naudojant „Wi-Fi“, GPRS ar „EtherNet“. Paprastai „Arduino“ sistemose jie perima mikroprocesorių ir aukštųjų technologijų įrenginius per „Wi-Fi“.

Norint naudoti „Arduino“, norint įjungti oro kondicionierių esant aukštai namo temperatūrai, užblokuoti televizorių ir internetą naktį vaikų kambaryje arba paleisti savininkams atvykus, šildymo katilą, reikia atlikti tris veiksmus:

1. Įdiekite „Wi-Fi“ modulį pagrindinėje plokštėje.
2. Raskite neužimtus dažnio kanalus, kad išvengtumėte sistemų konflikto.
3. Suprasti instrumentų komandas ir programos veiksmus (arba naudoti paruoštas bibliotekas).

Be „ryšių“ su kompiuteriais prietaisais, dažnai kyla užduočių, susijusių su bet kokių mechaninių veiksmų atlikimu. Pvz., Prie lentos galite prijungti servopavarą arba mažą pavarų dėžę, kuri bus maitinama iš jos.

Servo pavarą sudaro variklis ir kelios greičių dėžės. Todėl, nepaisant mažos srovės (5 V), gali išsivystyti tinkama galia, kurios pakanka, pavyzdžiui, langui atidaryti

Jei reikia prijungti galingus įrenginius, veikiančius iš išorinio energijos šaltinio, naudokitės dviem būdais:

1. Įtraukimas į relinę grandinę.
2. Maitinimo mygtuko ir triac jungimas.

Elektros grandinė elektromagnetinis arba kietojo kūno relė uždaro ir atidaro vieną iš laidų, nurodytų iš mikroprocesoriaus. Jų pagrindinė charakteristika yra didžiausia leistina srovė (pavyzdžiui, 40 A), kuri gali praeiti per šį prietaisą.

Kalbant apie nuolatinės srovės maitinimo jungiklio (mosfet) ir kintamos srovės triakio prijungimą, jie turi mažesnę leistinos srovės stiprio vertę (5-15 A), tačiau gali sklandžiai padidinti apkrovą. Būtent dėl ​​šios priežasties PWM prievadai yra numatyti plokštėse. Ši savybė yra naudojama apšvietimo ryškumui, ventiliatoriaus greičiui ir kt. Valdyti.

Naudodami reles ir galios jungiklius, galite visiškai automatizuoti visas namo elektros grandines ir paleisti generatorių, jei nėra srovės. Todėl remiantis Arduino realiai įmanoma savarankiškai suteikti butą ar pastatą, įskaitant visas ypač svarbias funkcijas. šildymas, vandentiekio, kanalizacijos, vėdinimo ir apsaugos sistema.

Ar norite, kad jūsų namai būtų protingesni, tačiau programuojant „jūs“? Tokiu atveju rekomenduojame pažvelgti į paruoštus „Xiaomi“ ir „Apple“ sprendimus, kuriuos lengva įdiegti ir sukonfigūruoti net pradedantiesiems. Ir netgi iš savo išmaniojo telefono galite išduoti komandas ir valdyti jų vykdymą.

Daugiau apie išmaniuosius namus iš „Xiaomi“ ir „Apple“ rasite šiuose straipsniuose:

• „Xiaomi“ išmanieji namai: dizaino ypatybės, pagrindinių komponentų ir darbo elementų apžvalga
• „Apple“ išmanieji namai: „Apple“ namų valdymo sistemų organizavimo sudėtingumas

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Savarankiškai surenkamo „protingo namo“ pradinio lygio blanko pavyzdys:

„Arduino“ platformos atvirumas leidžia naudoti įvairių gamintojų komponentus. Tai leidžia lengvai suprojektuoti „protingus namus“ pagal vartotojų užklausas. Todėl, jei yra bent jau nereikšmingų žinių elektroninių prietaisų programavimo ir prijungimo srityje, verta atkreipti dėmesį į šią sistemą.

Ar esate praktiškai susipažinęs su „Arduino“ platforma ir norite pasidalinti savo patirtimi su šio verslo naujokais? Gal norite papildyti aukščiau pateiktą medžiagą naudingomis rekomendacijomis ar komentarais? Parašykite savo komentarus po šiuo įrašu.

Jei turite klausimų apie automatizuotos namo sistemos, pagrįstos „Arduino“, projektavimą, kreipkitės į mūsų ekspertus ir kitus svetainės lankytojus žemiau esančiame bloke.