Viedā māja, kuras pamatā ir Arduino kontrolieri: kontrolētas telpas dizains un organizēšana

Automatizācijas attīstības rezultātā ir izveidotas integrētas sistēmas, kas uzlabo cilvēka dzīves kvalitāti. Daudzi pazīstami elektronikas un programmatūras vides ražotāji piedāvā gatavus standarta risinājumus dažādiem objektiem.

Pat nepieredzējuši lietotāji varēs attīstīt patstāvīgus projektus un uzmontēt “viedu māju” Arduino uz savām vajadzībām. Galvenais ir saprast pamatus un nebaidīties eksperimentēt.

Šajā rakstā mēs apsvērsim radīšanas principu un automatizētas mājas pamatfunkcijas, kuru pamatā ir Arduino ierīces. Apsveriet arī izmantoto dēļu veidus un galvenos sistēmas moduļus.

Sistēmu izveidošana Arduino platformā

Arduino ir platforma elektronisko ierīču ar automātisku, pusautomātisku vai manuālu vadību izstrādei. Tas ir izgatavots pēc konstruktora principa ar skaidri noteiktiem noteikumiem mijiedarbībai starp elementiem. Sistēma ir atvērta, kas ļauj trešo personu ražotājiem piedalīties tās izstrādē.

Klasisks “gudra māja”Sastāv no automatizētām vienībām, kuras veic šādas funkcijas:

• ar sensoru palīdzību savāc nepieciešamo informāciju;
• analizēt datus un pieņemt lēmumus, izmantojot programmējamu mikroprocesoru;
• īstenot pieņemtos lēmumus, dodot komandas dažādām ierīcēm.

Arduino platforma ir laba tieši tāpēc, ka tā neattiecas uz konkrētu ražotāju, bet ļauj patērētājam izvēlēties viņam piemērotākās sastāvdaļas. Viņu izvēle ir milzīga, tāpēc jūs varat īstenot gandrīz jebkuras idejas.

Mēs iesakām iepazīties ar labāko viedās ierīces mājām.

Lai uzzinātu, kā strādāt ar Arduino, ražotāja vietnē varat iegādāties sākuma komplektu. Nepieciešamas tehniskās angļu valodas zināšanas, jo dokumentācija nav rusificēta

Papildus pievienoto ierīču daudzveidībai C ++ ieviestā programmēšanas vide pievieno mainīgumu.Lietotājs var ne tikai izmantot izveidoto bibliotēku priekšrocības, bet arī ieprogrammēt sistēmas komponentu reakciju uz jauniem notikumiem.

Galvenā paneļa elementi

Gudrās mājas galvenais elements ir viens vai vairāki centrālie (mātesplates) dēļi. Viņi ir atbildīgi par visu elementu mijiedarbību. Tikai pēc tam, kad esam noteikuši uzdevumus, kuri būs jāatrisina, mēs varam sākt galvenā sistēmas mezgla izvēli.

Mātesplate apvieno šādus elementus:

• Mikrokontrolleris (procesors). Tās galvenais mērķis ir izvadīt un izmērīt spriegumu ostās diapazonā no 0-5 vai 0-3,3 V, saglabāt datus un veikt aprēķinus.
• Programmētājs (ne visiem dēļiem tas ir). Izmantojot šo ierīci, mikrokontrollera atmiņā tiek ierakstīta programma, saskaņā ar kuru darbosies viedā māja. Tas ir savienots ar datoru, planšetdatoru, viedtālruni vai citu ierīci, izmantojot USB interfeisu.
• Sprieguma stabilizators. Nepieciešama 5 voltu ierīce, kas nepieciešama visas sistēmas barošanai.

Zem Arduino zīmola ir pieejami vairāki mātesplates modeļi. Tie atšķiras viens no otra ar formas faktoru (lielumu), portu skaitu un atmiņas lielumu. Tieši šiem rādītājiem ir jāizvēlas pareizā ierīce.

Arduino dēļus un tiem paredzētos vairogus vislabāk iegādāties no ražotāja, jo tie ir labāki nekā saderīgas ierīces, kuras tiek izlaistas Ķīnā

Pastāv divu veidu ostas:

• ciparukas uz tāfeles ir atzīmēti ar burtiem “D”;
• analogsapzīmēts ar burtu “A”.

Pateicoties viņiem, mikrokontrollers sazinās ar savienotajām ierīcēm. Jebkura osta var strādāt gan ar signāla saņemšanu, gan ar tā izvadi. Digitālie porti, kas apzīmēti ar “pwm”, ir paredzēti PWM tipa signāla ievadei un izvadei (impulsa platuma modulācija).

Tāpēc pirms dēļa iegādes jums vismaz aptuveni jānovērtē tā slodzes līmenis dažādām ierīcēm. Tas noteiks vēlamo visu veidu portu skaitu.

Jāsaprot, ka “viedās mājas” sistēma nav jāsaista vadības blokā, kura pamatā ir viena mātesplate. Tādas funkcijas kā, piemēram, vietējā apgabala mākslīgā apgaismojuma ieslēgšana atkarībā no diennakts laika un ūdens rezerves uzturēšana rezervuārā ir viena no otras neatkarīgas.

No elektroniskās sistēmas uzticamības viedokļa labāk ir nesadalītus uzdevumus sadalīt dažādos blokos, ko Arduino koncepcija ļauj viegli īstenot. Ja vienā vietā apvienojat daudzas ierīces, iespējams, ka mikroprocesors pārkarst, programmatūras bibliotēkas konfliktē un rodas grūtības atrast un labot programmatūras un aparatūras darbības traucējumus.

Daudzu dažādu veidu ierīču savienojums ar vienu dēli parasti tiek izmantots robotikā, kur svarīga ir kompaktums. “Gudrām mājām” ir labāk katram darbam izmantot savu pamatu

Katrs mikroprocesors ir aprīkots ar trim atmiņas veidiem:

• Zibatmiņa Galvenā atmiņa, kurā tiek glabāts sistēmas pārvaldības programmas kods. Nelielu tā daļu (3–12%) aizņem vadu bagāžnieks.
• SRAM RAM, kurā tiek glabāti programmai nepieciešamie pagaidu dati. Atšķiras ar lielu darba ātrumu.
• EEPROM. Lēnāka atmiņa, kurā var saglabāt arī datus.

Galvenā atšķirība starp atmiņas glabāšanas veidiem datu glabāšanai ir tāda, ka, izslēdzot strāvu, tiek zaudēta informācija, kas ierakstīta SRAM, bet paliek EEPROM. Bet nepastāvīgajam tipam ir arī trūkums - ierobežots skaits rakstīšanas ciklu. Tas ir jāatceras, veidojot savas programmas.

Atšķirībā no Arduino izmantošanas robotikā, lielākajai daļai “viedās mājas” uzdevumu jums nav nepieciešams daudz atmiņas ne programmām, ne informācijas glabāšanai.

Plātņu veidi viedas mājas celtniecībai

Apsveriet galvenos dēļu veidus, kurus visbiežāk izmanto, montējot viedās mājas sistēmu.

1. skats - Arduino Uno un tā atvasinājumi

Visizplatītākās viedās mājas sistēmas izmanto Arduino Uno un Arduino Nano dēļi. Viņiem ir pietiekama funkcionalitāte tipisku problēmu risināšanai.

Jaudas pieejamība pilna formāta dēļiem no 7-12 voltu sprieguma sniedz daudz priekšrocību. Pirmkārt, tā ir ilgstošas ​​autonomas darbības iespēja no standarta baterijām vai akumulatoriem

Galvenie Arduino Uno Rev3 parametri:

• procesors: ATMega328P (8 biti, 16 MHz);
• digitālo portu skaits: 14;
• no kuriem ar PWM funkciju: 6;
• analogo pieslēgvietu skaits: 6;
• zibatmiņa: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Ne tik sen iznāca modifikācija - Uno Wi-Fi, kurā ir integrēts modulis ESP8266, kas ļauj apmainīties ar informāciju ar citām ierīcēm atbilstoši standartam 802.11 b / g / n.

Atšķirība starp Arduino Nano un tā lielāku analogo ir tā paša strāvas kontaktligzdas trūkums no 12 V. Tas tiek darīts, lai iegūtu mazāku ierīci, kas ļauj ērti paslēpties nelielā telpā. Arī šajos nolūkos parasto USB savienojumu aizstāj ar mikroshēmu ar mini-USB kabeli. Arduino Nano ir vēl 2 analogās pieslēgvietas, salīdzinot ar Uno.

Ir vēl viena Uno dēļa modifikācija - Arduino Mini. Tas ir pat mazāks nekā Nano, un strādāt ar to ir daudz grūtāk. Pirmkārt, USB porta trūkums rada problēmu ar programmaparatūru, jo šajā gadījumā jums būs jāizmanto USB-Serial Converter. Otrkārt, šī plāksne jaudas ziņā ir daudz picky - ir nepieciešams nodrošināt ieejas sprieguma diapazonu 7-9 V.

Iepriekš aprakstīto iemeslu dēļ Arduino Mini dēlis reti tiek izmantots “viedās mājas” vadīšanai. Parasti to izmanto robotikā vai gatavu projektu ieviešanā.

2. skats - Arduino Leonardo un Micro

Arduino Leonardo dēlis ir līdzīgs Uno, bet nedaudz jaudīgāks. Vēl viena interesanta šī modeļa īpašība ir tā definīcija, kad tas ir savienots ar datoru kā tastatūra, pele vai kursorsvira. Tāpēc to bieži izmanto, lai izveidotu oriģinālas spēļu ierīces un simulācijas.

Uno, Leonardo modeļu un to miniatūru analogu izmēru un izmēru tabula. Izstrādātāji nosaukumos nesekoja loģikai - “nano” vajadzētu būt mazākajam

Arduino Leonardo galvenie parametri ir šādi:

• procesors: ATMega32u4 (8 bitu, 16 MHz);
• digitālo portu skaits: 20;
• no kuriem ar PWM funkciju: 7;
• analogo pieslēgvietu skaits: 12;
• zibatmiņa: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Kā jūs varat redzēt no parametru saraksta, Leonardo ir vairāk pieslēgvietu, kas ļauj ielādēt šo modeli ar lielu skaitu sensoru.

Arī Leonardo ir pilnīgi identisks miniatūrs analogs, ko sauc par Micro. Tam nav enerģijas no 12 V, un pilnvērtīga USB ieejas vietā ir mikroshēma mini-USB kabelim.

Leonardo modifikācija, ko sauc par Esplora, ir tikai spēles modelis un neatbilst “viedās mājas” vajadzībām.

3. skats - Arduino 101, Arduino Zero un Arduino MKR1000

Dažreiz uz Arduino bāzes ieviesto “viedo māju” sistēmu darbībai ir nepieciešama liela skaitļošanas jauda, ​​ko 8 bitu mikrokontrolleri nespēj nodrošināt. Tādiem uzdevumiem kā balss vai attēla atpazīšana ir nepieciešams ātrs procesors un ievērojams RAM daudzums šādām ierīcēm.

Lai atrisinātu šīs specifiskās problēmas, tiek izmantoti jaudīgi dēļi, kas darbojas saskaņā ar Arduino koncepciju. Viņu ostu skaits ir aptuveni tāds pats kā Uno vai Leonardo dēļiem.

Arduino 101 ir tādi paši izmēri kā Uno vai Leonardo, bet tas sver gandrīz divreiz vairāk. Iemesls tam ir divu USB ieeju un papildu mikroshēmu klātbūtne.

Viens no vienkāršāk lietojamajiem, bet jaudīgajiem dēļiem - Arduino 101 ir šādas īpašības:

• procesors: Intel Curie (32 bitu, 32 MHz);
• zibatmiņa: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: nē.

Papildus tāfele ir aprīkota ar BLE funkcionalitāti (Bluetooth Low Energy) ar iespēju ērti savienot gatavus risinājumus, piemēram, sirdsdarbības sensoru, saņemt laika apstākļu informāciju ārpus loga, sūtīt īsziņas utt. Ierīcē ir integrēts arī giroskops un akselerometrs, taču tos galvenokārt izmanto robotikā.

Citam līdzīgam dēlim - Arduino Zero ir šādi rādītāji:

• procesors: SAM-D21 (32 bitu, 48 MHz);
• zibatmiņa: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: nē.

Šī modeļa atšķirīga iezīme ir integrēta atkļūdotāja (EDBG) klātbūtne. Izmantojot to, ir daudz vieglāk meklēt kļūdas, ieprogrammējot dēli.

Rakstot apjomīgu kodu, pat augsti kvalificētiem programmētājiem ir kļūdas. Lai tos atrastu, izmantojiet atkļūdotāju (atkļūdotāju)

Arduino MKR1000 ir vēl viens modelis, kas piemērots jaudīgai skaitļošanai.Tam ir mikroprocesors un atmiņa, kas līdzīga Zero. Tās galvenā atšķirība ir integrētas Wi-Fi mikroshēmas ar 802.11 b / g / n protokolu un šifrēšanas mikroshēmas ar atbalstu SHA-256 algoritmam, lai aizsargātu pārraidītos datus.

4. skats - mega ģimenes modeļi

Dažreiz ir nepieciešams izmantot lielu skaitu sensoru un kontrolēt ievērojamu skaitu ierīču. Piemēram, tas ir nepieciešams sadalīto gaisa kondicionēšanas sistēmu automātiskai darbībai, kas atsevišķām zonām uztur noteiktu temperatūru.

Katram vietējam apgabalam ir nepieciešams izsekot divu temperatūras sensoru nolasījumiem (otrais tiek izmantots kā vadība) un saskaņā ar algoritmu noregulēt slāpētāja stāvokli, kas nosaka siltā gaisa daudzumu.

Ja vasarnīcā ir vairāk nekā 10 šādu zonu, tad visas sistēmas vadīšanai nepieciešami vairāk nekā 30 porti. Protams, jūs varat izmantot vairākas Uno plāksnes, kuras ir viena no tām vispārējā kontrolē, taču tas rada papildu pārslēgšanas grūtības. Šajā gadījumā ieteicams izmantot Mega ģimenes modeļus.

Mega ģimenes dēļu izmērs (101,5 x 53,4 cm) ir lielāks nekā iepriekš pārskatītajos modeļos. Tā ir tehniska nepieciešamība - pretējā gadījumā jūs nevarat ievietot tik daudz ostu

Arduino Mega balstās uz diezgan vienkāršu 8 bitu 16-MHz aTMega1280 mikroprocesoru.

Tam ir liels atmiņas apjoms:

• zibatmiņa: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Bet tā galvenā priekšrocība ir daudzu ostu klātbūtne:

• digitālo portu skaits: 54;
• no kuriem ar PWM funkciju: 15;
• analogo pieslēgvietu skaits: 16.

Šim dēlim ir divas modernas šķirnes:

• Mega 2560 ir balstīts uz aTMega2560 mikroprocesoru, kam ir liela zibatmiņa - 256 KB;
• Papildus mikroprocesoram aTMega2560 Mega ADK ir aprīkots ar USB saskarni ar iespēju izveidot savienojumu ar ierīcēm, kuru pamatā ir Android operētājsistēma.

Arduino Mega ADK modelim ir viena funkcija. Pieslēdzot tālruni USB ievadei, ir iespējama šāda situācija: ja tālrunim ir nepieciešama uzlāde, tas sāks to “izvilkt” no paneļa. Tāpēc elektrības avotam ir papildu prasība - tam jānodrošina strāvas stiprums 1,5 ampēri. Piegādājot baterijas, šis nosacījums ir jāņem vērā.

Arduino akumulatoru vai akumulatoru palīdzību jūs varat padarīt Arduino autonomu enerģiju. Apvienojot seriālo un paralēlo savienojumu, jūs varat sasniegt vēlamo spriegumu un ilgu darbības laiku

Due ir vēl viens Arduino modelis, kas apvieno mikroprocesora jaudu un lielu portu skaitu.

Tās īpašības ir šādas:

• procesors: Atmel SAM3X8E (32 bitu, 84 MHz);
• digitālo portu skaits: 54;
• no kuriem ar PWM funkciju: 12;
• analogo pieslēgvietu skaits: 14;
• zibatmiņa: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: nē.

Šīs plates analogie kontakti var darboties gan parastajā Arduino 10 bitu izšķirtspējā, kas tiek veikta saderībai ar iepriekšējiem modeļiem, gan 12 bitu izšķirtspējā, kas ļauj iegūt precīzāku signālu.

Moduļu mijiedarbības pazīmes caur ostām

Visiem moduļiem, kas tiks savienoti ar plati, ir vismaz trīs izejas. Divas no tām ir strāvas vadi, t.i. “Zeme”, kā arī spriegums 5 vai 3,3 V. Trešais vads ir loģisks. Tas pārsūta datus uz ostu. Lai savienotu moduļus, izmantojiet īpašus vadus, kas sagrupēti 3 gabalos, kurus dažreiz sauc par džemperiem.

Tā kā Arduino modeļiem parasti ir tikai 1 ports ar spriegumu un 1-2 porti ar zemi, lai savienotu vairākas ierīces, jums būs vai nu jālodē vadi, vai arī jāizmanto maizes dēļu dēļi.

Ar maizes dēli var savienot ne tikai Arduino plates jaudu un pieslēgvietas, bet arī citus elementus, piemēram, pretestību, reģistrus utt.

Lodēšana ir uzticamāka un tiek izmantota ierīcēs, kuras ir pakļautas fiziskai iedarbībai, piemēram, robotu un kvadrocopteru vadības dēļiem. Gudrai mājai labāk ir izmantot maizes dēļus, jo tas ir vieglāk gan uzstādīšanas laikā, gan moduļa noņemšanas laikā.

Dažiem modeļiem (piemēram, Arduino Zero un MKR1000) darba spriegums ir 3,3 V, tāpēc, ja pieslēgvietām tiek piemērota augstāka vērtība, plāksne var tikt bojāta. Visa informācija par strāvu ir pieejama ierīces tehniskajā dokumentācijā.

Papildkartes (vairogi)

Lai palielinātu mātesplašu iespējas, izmantojiet vairogus (vairogus) - paplašinot papildu ierīču funkcionalitāti. Tie ir izgatavoti pēc noteikta formas faktora, kas tos atšķir no moduļiem, kas savieno ar ostām. Vairogi ir dārgāki nekā moduļi, taču strādāt ar tiem ir vieglāk. Tie ir arī aprīkoti ar gatavām bibliotēkām ar kodu, kas paātrina viņu pašu “viedās mājas” vadības programmu izstrādi.

Vairogi Proto un sensors

Šie divi standarta vairogi nedod nekādas īpašas iezīmes. Tos izmanto, lai kompakti un ērti savienotu lielu skaitu moduļu.

Proto Shield ir gandrīz pilnīga oriģināla kopija portu izteiksmē, un moduļa vidū jūs varat uzlīmēt maizes dēli. Tas atvieglo montāžu. Šādi papildinājumi pastāv visiem pilna garuma Arduino dēļiem.

Proto vairogs ir novietots uz mātesplates augšdaļas. Tas nedaudz palielina struktūras augstumu, bet ietaupa daudz vietas plaknē

Bet, ja ir daudz ierīču (vairāk nekā 10), tad labāk ir izmantot dārgākus Sensor Shield plākstera dēļus.

Viņiem nav paneļa, tomēr visiem ostu secinājumiem tiek pievadīta enerģija un zeme. Tas ļauj nejaukties vados un džemperos.

Mātesplates un sensoru plātņu virsmas laukums ir vienāds, taču mikroshēmā nav mikroshēmu, kondensatoru vai citu elementu. Tāpēc pilnvērtīgiem savienojumiem tiek atbrīvota daudz vietas

Arī uz šī paneļa ir spilventiņi, lai ērti savienotu vairākus moduļus: Bluetoots, SD kartes, RS232 (COM-ports), radio un ultraskaņa.

Papildu funkcionalitātes savienošana

Vairogi ar integrētu funkcionalitāti, kas paredzēti sarežģītu, bet tipisku uzdevumu risināšanai. Ja jums jāīsteno oriģinālas idejas, labāk izvēlēties pareizo moduli.

Motora vairogs. Tas ir paredzēts, lai kontrolētu mazjaudas motoru ātrumu un rotāciju. Oriģinālais modelis ir aprīkots ar vienu L298 mikroshēmu un var darboties vienlaicīgi ar diviem līdzstrāvas motoriem vai ar vienu servo piedziņu. Ir saderīga trešās puses ražotāja daļa, kurai ir divas L293D mikroshēmas ar iespēju vadīt divreiz vairāk disku.

Releju vairogs. Bieži lietots modulis ar viedajām mājas sistēmām. Dēlis ar četriem elektromehāniskiem relejiem, no kuriem katrs ļauj iziet strāvu ar spēku līdz 5A. Tas ir pietiekami, lai automātiski ieslēgtu un izslēgtu kilovatu ierīces vai apgaismojuma līnijas, kas paredzētas maiņstrāvai 220 V.

LCD vairogs. Ļauj iebūvētajā ekrānā parādīt informāciju, kuru var jaunināt uz TFT ierīci. Šo paplašinājumu bieži izmanto, lai izveidotu laika stacijas ar temperatūras rādījumiem dažādās dzīvojamās telpās, saimniecības ēkās, garāžā, kā arī temperatūru, mitrumu un vēja ātrumu uz ielas.

LCD ekrānā ir iebūvētas pogas, kas ļauj ieprogrammēt informācijas lappušu veidošanu un izvēlēties darbības komandu izsniegšanai mikroprocesoram

Datu reģistrēšanas vairogs. Moduļa galvenais uzdevums ir datu ierakstīšana no sensoriem pilna formāta SD kartē līdz 32 Gb ar FAT32 failu sistēmas atbalstu. Lai ierakstītu micro SD kartē, jums jāiegādājas adapteris. Šo vairogu var izmantot kā informācijas krātuvi, piemēram, ierakstot datus no DVR. Amerikāņu uzņēmuma Adafruit Industries produkcija.

SD kartes vairogs. Iepriekšējā moduļa vienkāršāka un lētāka versija. Šādus paplašinājumus izlaiž daudzi ražotāji.

EtherNet vairogs. Oficiālais modulis Arduino savienošanai ar internetu bez datora. Ir micro SD kartes slots, kas ļauj ierakstīt un nosūtīt datus visā pasaules tīklā.

Wi-Fi vairogs. Ļauj bezvadu režīmā apmainīties ar informāciju ar šifrēšanas atbalstu. Kalpo, lai izveidotu savienojumu ar internetu un ierīcēm, kuras var vadīt, izmantojot Wi-Fi.

GPRS vairogs. Šis modulis, kā likums, tiek izmantots, lai ar viedtelefonu, izmantojot īsziņas, sazinātos ar “viedo māju” ar īpašnieku.

Viedie mājas moduļi

Trešo personu moduļu savienošana un spēja strādāt ar tiem, izmantojot iebūvēto programmēšanas valodu, ir galvenā Arduino atvērtās sistēmas priekšrocība salīdzinājumā ar “patentētajiem” “viedās mājas” risinājumiem. Galvenais ir tas, ka moduļiem ir saņemto vai pārraidīto signālu apraksts.

Informācijas iegūšanas veidi

Informāciju var ievadīt, izmantojot digitālos vai analogos portus. Tas ir atkarīgs no pogas vai sensora veida, kas saņem informāciju un pārsūta to uz tāfeles.

Datorprogrammai digitālais signāls atbilst periodiem no “0” un “1”, savukārt analogais signāls nosaka vērtību diapazonu atbilstoši tā dimensijai

Signālu uz mikroprocesoru var nosūtīt persona, kura tam izmanto divas metodes:

• Nospiežot pogu (taustiņi). Loģiskais vads šajā gadījumā nonāk uz digitālā porta, kurš atlaižamās pogas gadījumā saņem vērtību “0” un tās nospiešanas gadījumā “1”.
• Rotējošā potenciometra (rezistora) vāciņa pagriešana vai pārslēgšanas sviras slīdnis. Šajā gadījumā loģiskais vads iet uz analogo portu. Spriegums iziet caur analogo-digitālo pārveidotāju, pēc kura dati nonāk mikroprocesorā.

Pogas tiek izmantotas pasākuma sākšanai, piemēram, apgaismojuma ieslēgšanai un izslēgšanai, apkurei vai ventilācijai. Rotācijas pogas tiek izmantotas, lai mainītu intensitāti - palielinātu vai samazinātu gaismas spilgtumu, skaņas intensitāti vai ventilatora lāpstiņu griešanās ātrumu.

Potenciometrs ir vienkāršākā ierīce, tāpēc tas ir ļoti lēts. Tās galvenās īpašības ir elektriskā pretestība un griešanās leņķis

Sensori tiek izmantoti, lai automātiski noteiktu vides parametrus vai notikuma izcelsmi.

Šādas šķirnes ir vispieprasītākās “viedās mājas” darbībai:

• Skaņas sensors. Šīs ierīces digitālās versijas tiek izmantotas, lai izraisītu notikumu, izmantojot uznirstošo logu vai balsi. Analogie modeļi ļauj atpazīt un apstrādāt skaņu.
• Gaismas sensors. Šīs ierīces var darboties gan redzamā, gan infrasarkanā diapazonā. Pēdējo var izmantot kā ugunsgrēka brīdināšanas sistēmu.
• Temperatūras sensors. Mājai un ielai viņi izmanto dažādus modeļus, jo āra ir labāk aizsargāti no mitruma. Uz vada ir arī attālas ierīces.
• Mitruma sensors. DHT11 modelis ir piemērots izmantošanai telpās, bet dārgāks - DHT22 lietošanai ārpus telpām. Abas ierīces var arī nolasīt temperatūru. Pievienojiet digitālajam portam.
• Gaisa spiediena sensors. Lai strādātu ar Arduino dēļiem, Bosh analogie barometri ir sevi pierādījuši: bmp180, bmp280. Viņi mēra arī temperatūru. Bme280 modeli var saukt par laika staciju, jo tas papildus dod arī mitruma vērtību.
• Kustības un klātbūtnes sensori. Tos izmanto drošības nolūkos vai automātiskai gaismas ieslēgšanai.
• Lietus sensors. Reaģē ar ūdeni, kas nonāk tā virsmā. To var arī izmantot, lai izsauktu trauksmi par noplūdēm ūdens vai apkures lokā.
• Strāvas sensors. Tos izmanto, lai noteiktu salauztas elektroierīces (izdegušas lampas) vai analizētu spriegumu, lai novērstu pārslodzi.
• Gāzes noplūdes sensors. To izmanto paaugstinātas propāna koncentrācijas noteikšanai un reaģēšanai uz to.
• Oglekļa dioksīda sensors. To izmanto, lai noteiktu oglekļa dioksīda koncentrāciju dzīvojamās telpās un īpašās telpās, piemēram, vīna pagrabos, kur notiek fermentācija.

Īpašiem uzdevumiem ir daudz dažādu sensoru, piemēram, svara, ūdens plūsmas ātruma, attāluma, augsnes mitruma mērīšanai utt.

Daži sensori, piemēram, anemometrs, kas paredzēts vēja ātruma un virziena mērīšanai, ir sarežģīti elektromehāniski instrumenti

Daudzus sensorus un sensorus var izgatavot neatkarīgi, izmantojot vienkāršākus komponentus. Tas maksās lētāk.Bet atšķirībā no sērijveida ierīču izmantošanas jums būs jāpavada laiks kalibrēšanai.

Instrumentu un sistēmu pārvaldība

Papildus informācijas vākšanai un analīzei “viedajām mājām” ir jāreaģē arī uz jauniem notikumiem. Mūsdienīgas sadzīves tehnikas modernās elektronikas klātbūtne ļauj tām tieši piekļūt, izmantojot Wi-Fi, GPRS vai EtherNet. Parasti Arduino sistēmās viņi veic mikroprocesora un augsto tehnoloģiju ierīču pārslēgšanu, izmantojot Wi-Fi.

Lai Arduino izmantotu, lai ieslēgtu gaisa kondicionētāju mājā augstā temperatūrā, naktī bloķētu televizoru un internetu bērnu istabā vai iedarbinātu apkures katlu īpašnieku ierodoties, jāveic trīs darbības:

1. Instalējiet Wi-Fi moduli mātesplatē.
2. Atrodiet neaizņemtus frekvences kanālus, lai izvairītos no sistēmu konfliktiem.
3. Izprotiet instrumentu komandas un programmas darbības (vai izmantojiet gatavas bibliotēkas).

Papildus “saziņai” ar datorizētām ierīcēm bieži rodas uzdevumi, kas saistīti ar jebkādu mehānisku darbību veikšanu. Piemēram, jūs varat savienot servo piedziņu vai nelielu pārnesumkārbu pie tāfeles, kurai tiks nodrošināta enerģija.

Servo piedziņa sastāv no motora un vairākām pārnesumkārbām. Tāpēc, neskatoties uz mazu strāvu (5 V), tas var attīstīt pienācīgu jaudu, kas ir pietiekama, piemēram, loga atvēršanai

Ja nepieciešams pieslēgt jaudīgas ierīces, kas darbojas no ārēja enerģijas avota, izmantojiet divas iespējas:

1. Iekļaušana releja ķēdē.
2. Ieslēgšanas un izslēgšanas taustiņa savienošana.

Elektriskā ķēde elektromagnētiskais vai cietvielu relejs aizver un atver vienu no vadiem, kuru komanda nodrošina no mikroprocesora. To galvenais raksturlielums ir maksimāli pieļaujamā strāva (piemēram, 40 A), kas var iziet caur šo ierīci.

Kas attiecas uz strāvas slēdža (mosfet) pievienošanu līdzstrāvai un triac maiņstrāvai, tiem ir zemāka pieļaujamās strāvas stipruma vērtība (5-15 A), bet tie var vienmērīgi palielināt slodzi. Tieši šī iemesla dēļ PWM porti tiek nodrošināti uz dēļiem. Šis īpašums tiek izmantots, lai kontrolētu apgaismojuma spilgtumu, ventilatora ātrumu utt.

Izmantojot relejus un strāvas slēdžus, jūs varat pilnībā automatizēt visas mājas elektriskās ķēdes un iedarbināt ģeneratoru, ja nav strāvas. Tāpēc, pamatojoties uz Arduino, ir reāli iespējams patstāvīgi nodrošināt dzīvokli vai ēku, iekļaujot visas īpaši svarīgās funkcijas apkure, ūdens apgāde, kanalizācija, ventilācija un apsardzes sistēma.

Vai vēlaties, lai jūsu mājas būtu gudrākas, bet ar programmēšanu “jūs”? Šajā gadījumā mēs iesakām apskatīt gatavus risinājumus no Xiaomi un Apple, kurus ir viegli uzstādīt un konfigurēt pat iesācējiem. Un jūs pat varat izdot komandas un kontrolēt to izpildi pat no sava viedtālruņa.

Vairāk par viedajām mājām no Xiaomi un Apple šādos rakstos:

• Xiaomi viedā māja: dizaina iespējas, galveno sastāvdaļu un darba elementu pārskats
• Apple viedā māja: mājas vadības sistēmu organizēšanas sarežģītība no Apple uzņēmuma

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Pašnodarbinātas “viedās mājas” sākuma līmeņa sagataves piemērs:

Arduino platformas atvērtība ļauj izmantot dažādu ražotāju komponentus. Tas ļauj ērti izveidot “viedu māju” lietotāju pieprasījumiem. Tāpēc, ja ir vismaz nenozīmīgas zināšanas elektronisko ierīču programmēšanas un savienošanas jomā, ir vērts pievērst uzmanību šai sistēmai.

Vai jūs praksē esat pazīstams ar Arduino platformu un vēlaties dalīties savā pieredzē ar šī biznesa jaunpienācējiem? Varbūt vēlaties papildināt iepriekš minēto materiālu ar noderīgiem ieteikumiem vai komentāriem? Rakstiet komentārus zem šīs ziņas.

Ja jums ir kādi jautājumi par automatizētas māju sistēmas projektēšanu, pamatojoties uz Arduino, jautājiet mūsu ekspertiem un citiem vietnes apmeklētājiem zemāk esošajā blokā.