Inteligentny dom oparty na kontrolerach Arduino: projektowanie i organizacja kontrolowanej przestrzeni

Rozwój automatyzacji doprowadził do stworzenia zintegrowanych systemów poprawiających jakość życia ludzi. Wielu znanych producentów elektroniki i środowisk programowych oferuje gotowe standardowe rozwiązania dla różnych obiektów.

Nawet niedoświadczony użytkownik będzie mógł opracować niezależne projekty i zbudować „inteligentny dom” na Arduino zgodnie z jego potrzebami. Najważniejsze jest, aby zrozumieć podstawy i nie bać się eksperymentować.

W tym artykule rozważymy zasadę tworzenia i podstawowe funkcje zautomatyzowanego domu opartego na urządzeniach Arduino. Weź również pod uwagę rodzaje używanych płyt i główne moduły systemu.

Tworzenie systemów na platformie Arduino

Arduino to platforma do opracowywania urządzeń elektronicznych z automatycznym, półautomatycznym lub ręcznym sterowaniem. Jest wykonany zgodnie z zasadą konstruktora z jasno określonymi regułami interakcji między elementami. System jest otwarty, co pozwala producentom zewnętrznym uczestniczyć w jego rozwoju.

Klasyczny „inteligentny dom”Składa się ze zautomatyzowanych urządzeń, które wykonują następujące funkcje:

• zbierz niezbędne informacje za pomocą czujników;
• analizować dane i podejmować decyzje za pomocą programowalnego mikroprocesora;
• wdrażaj decyzje podejmowane przez wydawanie poleceń różnym urządzeniom.

Platforma Arduino jest dobra właśnie dlatego, że nie zbliża się do konkretnego producenta, ale pozwala konsumentowi wybrać komponenty, które mu odpowiadają. Ich wybór jest ogromny, więc możesz wdrożyć prawie wszystkie pomysły.

Zalecamy zapoznanie się z najlepszymi inteligentne urządzenia do domu.

Aby dowiedzieć się, jak pracować z Arduino, możesz kupić Zestaw startowy na stronie producenta. Wymagana jest znajomość technicznego angielskiego, ponieważ dokumentacja nie jest rusyfikowana

Oprócz różnorodności podłączonych urządzeń, środowisko programistyczne zaimplementowane w C ++ dodaje zmienności.Użytkownik może nie tylko skorzystać z utworzonych bibliotek, ale także zaprogramować reakcję komponentów systemu na pojawiające się zdarzenia.

Elementy płyty głównej

Głównym elementem inteligentnego domu jest jedna lub więcej płyt centralnych (płyty głównej). Są odpowiedzialne za interakcję wszystkich elementów. Dopiero po określeniu zadań, które będą musiały zostać rozwiązane, możemy przejść do wyboru głównego węzła systemu.

Płyta główna łączy następujące elementy:

• Mikrokontroler (procesor). Jego głównym celem jest wydawanie i mierzenie napięcia w portach w zakresie 0–5 lub 0–3,3 V, przechowywanie danych i wykonywanie obliczeń.
• Programator (nie wszystkie płyty go mają). Za pomocą tego urządzenia w pamięci mikrokontrolera zapisywany jest program, zgodnie z którym będzie działał „inteligentny dom”. Jest podłączony do komputera, tabletu, smartfona lub innego urządzenia za pomocą interfejsu USB.
• Stabilizator napięcia. Potrzebne jest urządzenie 5 V, wymagane do zasilania całego systemu.

Pod marką Arduino dostępnych jest kilka modeli płyt głównych. Różnią się one między sobą współczynnikiem kształtu (wielkości), liczbą portów i rozmiarem pamięci. To dla tych wskaźników musisz wybrać odpowiednie urządzenie.

Płyty i tarcze Arduino dla nich najlepiej kupić od producenta, ponieważ są lepsze niż kompatybilne urządzenia wydane w Chinach

Istnieją dwa rodzaje portów:

• cyfrowyktóre są oznaczone na tablicy literami „D”;
• analogoweoznaczone literą „A”.

Dzięki nim mikrokontroler komunikuje się z podłączonymi urządzeniami. Każdy port może działać zarówno po otrzymaniu sygnału, jak i na jego wyjściu. Porty cyfrowe oznaczone „pwm” są przeznaczone do wejścia i wyjścia sygnału typu PWM (modulacja szerokości impulsu).

Dlatego przed zakupem tablicy musisz przynajmniej w przybliżeniu ocenić poziom jej obciążenia na różnych urządzeniach. To określi pożądaną liczbę portów wszystkich typów.

Należy rozumieć, że system „inteligentnego domu” nie musi być związany z jednostką sterującą opartą na jednej płycie głównej. Takie funkcje, jak na przykład włączanie sztucznego oświetlenia lokalnego obszaru w zależności od pory dnia i utrzymywanie rezerwy wody w zbiorniku są niezależne od siebie.

Z punktu widzenia zapewnienia niezawodności systemu elektronicznego lepiej jest podzielić niepowiązane zadania na różne bloki, co koncepcja Arduino ułatwia w realizacji. Jeśli połączysz wiele urządzeń w jednym miejscu, możliwe jest, że mikroprocesor przegrzeje się, wystąpią konflikty w bibliotekach oprogramowania oraz trudności w znalezieniu i naprawieniu wadliwego oprogramowania i sprzętu.

Połączenie wielu różnych typów urządzeń z jedną płytą jest zwykle stosowane w robotyce, gdzie ważna jest zwartość. W przypadku „inteligentnego domu” lepiej jest użyć własnej podstawy do każdego zadania

Każdy mikroprocesor jest wyposażony w trzy rodzaje pamięci:

• Pamięć flash Główna pamięć, w której przechowywany jest kod programu zarządzania systemem. Niewielką jego część (3-12%) zajmuje przewodowy program ładujący.
• SRAM RAM, który przechowuje tymczasowe dane niezbędne dla programu. Różni się dużą prędkością pracy.
• EEPROM. Wolniejsza pamięć, w której można również przechowywać dane.

Główna różnica między rodzajami pamięci do przechowywania danych polega na tym, że po wyłączeniu zasilania informacje zapisane w pamięci SRAM zostają utracone, ale pozostają w pamięci EEPROM. Ale typ nielotny ma również wadę - ograniczoną liczbę cykli zapisu. Należy o tym pamiętać przy tworzeniu własnych aplikacji.

W przeciwieństwie do zastosowania Arduino w robotyce, do większości zadań „inteligentnego domu” nie potrzebujesz dużo pamięci ani na programy, ani na przechowywanie informacji.

Rodzaje desek do budowy inteligentnego domu

Weź pod uwagę główne typy płyt, które są najczęściej używane podczas montażu systemu inteligentnego domu.

Zobacz # 1 - Arduino Uno i jego pochodne

Najpopularniejsze systemy inteligentnego domu wykorzystują płyty Arduino Uno i Arduino Nano. Mają wystarczającą funkcjonalność do rozwiązywania typowych problemów.

Dostępność energii dla płyt pełnoformatowych o napięciu 7-12 woltów zapewnia wiele korzyści. Przede wszystkim jest to możliwość długoterminowej autonomicznej pracy ze standardowych baterii lub akumulatorów

Główne parametry Arduino Uno Rev3:

• procesor: ATMega328P (8 bitów, 16 MHz);
• liczba portów cyfrowych: 14;
• w tym z funkcją PWM: 6;
• liczba portów analogowych: 6;
• pamięć flash: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Nie tak dawno temu pojawiła się modyfikacja - Uno Wi-Fi, która zawiera zintegrowany moduł ESP8266, który pozwala na wymianę informacji z innymi urządzeniami zgodnie ze standardem 802.11 b / g / n.

Różnica między Arduino Nano a jego większym analogiem polega na braku własnego gniazda zasilania od 12 V. Robi się to w celu uzyskania mniejszego urządzenia, co ułatwia ukrywanie się na małej przestrzeni. Również do tych celów standardowe połączenie USB zastępuje układ z kablem mini-USB. Arduino Nano ma 2 dodatkowe porty analogowe w porównaniu do Uno.

Istnieje kolejna modyfikacja płyty Uno - Arduino Mini. Jest nawet mniejszy niż Nano i znacznie trudniej z nim pracować. Po pierwsze, brak portu USB stwarza problem z oprogramowaniem układowym, ponieważ do tego trzeba będzie użyć konwertera szeregowego USB. Po drugie, ta płyta jest bardziej wybredna pod względem mocy - konieczne jest zapewnienie zakresu napięcia wejściowego 7-9 V.

Z powodów opisanych powyżej tablica Arduino Mini jest rzadko używana do obsługi „inteligentnego domu”. Zwykle stosuje się go w robotyce lub w realizacji gotowych projektów.

Zobacz # 2 - Arduino Leonardo i Micro

Płyta Arduino Leonardo jest podobna do Uno, ale nieco mocniejsza. Inną interesującą cechą tego modelu jest jego definicja po podłączeniu do komputera jako klawiatury, myszy lub joysticka. Dlatego często służy do tworzenia oryginalnych urządzeń do gier i symulacji.

Tabela rozmiarów i wymiarów modeli Uno, Leonardo i ich miniaturowych analogów. Deweloperzy nie przestrzegali logiki nazw - „nano” powinno być najmniejsze

Główne parametry Arduino Leonardo są następujące:

• procesor: ATMega32u4 (8 bitów, 16 MHz);
• liczba portów cyfrowych: 20;
• w tym z funkcją PWM: 7;
• liczba portów analogowych: 12;
• pamięć flash: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Jak widać z listy parametrów, Leonardo ma więcej portów, co pozwala na załadowanie tego modelu dużą liczbą czujników.

Również dla Leonardo istnieje całkowicie identyczny miniaturowy analog, zwany Micro. Nie ma zasilania z 12 V, a zamiast pełnoprawnego wejścia USB jest układ na kabel mini-USB.

Modyfikacja Leonarda, zwana Esplora, jest wyłącznie modelem gry i nie pasuje do potrzeb „inteligentnego domu”.

Zobacz # 3 - Arduino 101, Arduino Zero i Arduino MKR1000

Czasami do działania systemów „inteligentnego domu” realizowanych na bazie Arduino wymagana jest duża moc obliczeniowa, której 8-bitowe mikrokontrolery nie są w stanie zapewnić. Zadania takie jak rozpoznawanie głosu lub obrazu wymagają szybkiego procesora i znacznej ilości pamięci RAM dla takich urządzeń.

Aby rozwiązać te specyficzne problemy, zastosowano potężne płyty działające zgodnie z koncepcją Arduino. Liczba portów, które mają, jest mniej więcej taka sama jak na tablicach Uno lub Leonardo.

Arduino 101 ma takie same wymiary jak Uno lub Leonardo, ale waży prawie dwa razy tyle. Powodem tego są dwa wejścia USB i dodatkowe układy scalone.

Jedna z najłatwiejszych w użyciu, ale wydajnych płyt - Arduino 101 ma następujące cechy:

• procesor: Intel Curie (32 bity, 32 MHz);
• pamięć flash: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: nie.

Dodatkowo płyta jest wyposażona w funkcję BLE (Bluetooth Low Energy) z możliwością łatwego podłączenia gotowych rozwiązań, takich jak czujnik pulsu, odbieranie informacji o pogodzie za oknem, wysyłanie wiadomości tekstowych itp. Żyroskop i akcelerometr są również zintegrowane z urządzeniem, ale są one wykorzystywane głównie w robotyce.

Kolejna podobna tablica - Arduino Zero ma następujące wskaźniki:

• procesor: SAM-D21 (32 bity, 48 MHz);
• pamięć flash: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: nie.

Charakterystyczną cechą tego modelu jest obecność zintegrowanego debuggera (EDBG). Korzystanie z niego jest znacznie łatwiejsze wyszukiwanie błędów podczas programowania płyty.

Podczas pisania obszernego kodu nawet wysoko wykwalifikowani programiści mają błędy. Aby je znaleźć, użyj debugera (debuggera)

Arduino MKR1000 to kolejny model odpowiedni do wydajnych obliczeń.Ma mikroprocesor i pamięć podobną do zera. Główną różnicą jest obecność zintegrowanego układu Wi-Fi z protokołem 802.11 b / g / n oraz układu kryptograficznego z obsługą algorytmu SHA-256 w celu ochrony przesyłanych danych.

Zobacz # 4 - Mega modele rodzinne

Czasami konieczne jest użycie dużej liczby czujników i kontrolowanie znacznej liczby urządzeń. Jest to na przykład konieczne do automatycznego działania rozproszonych systemów klimatyzacji, które utrzymują określoną temperaturę dla poszczególnych stref.

Dla każdego obszaru lokalnego konieczne jest śledzenie odczytów dwóch czujników temperatury (drugi służy jako kontrola) i, zgodnie z algorytmem, dostosowanie położenia przepustnicy, która określa ilość ciepłego powietrza.

Jeśli w domku jest więcej niż 10 takich stref, potrzeba więcej niż 30 portów do sterowania całym systemem. Oczywiście możesz używać kilku tablic Uno pod ogólną kontrolą jednej z nich, ale stwarza to dodatkowe trudności z przełączaniem. W takim przypadku zaleca się stosowanie modeli z rodziny Mega.

Rozmiar rodzinnych płyt Mega (101,5 x 53,4 cm) jest większy niż w poprzednich testowanych modelach. Jest to koniecznością techniczną - w przeciwnym razie nie można umieścić tak wielu portów

Arduino Mega opiera się na dość prostym 8-bitowym mikroprocesorze 16 MHz MHz aTMega1280.

Ma dużą ilość pamięci:

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

Ale jego główną zaletą jest obecność wielu portów:

• liczba portów cyfrowych: 54;
• w tym z funkcją PWM: 15;
• liczba portów analogowych: 16.

Ta deska ma dwie nowoczesne odmiany:

• Mega 2560 jest oparty na mikroprocesorze aTMega2560, który ma dużą pamięć flash - 256 KB;
• Oprócz mikroprocesora aTMega2560, Mega ADK jest wyposażony w interfejs USB z możliwością łączenia się z urządzeniami opartymi na systemie operacyjnym Android.

Model Arduino Mega ADK ma jedną cechę. Po podłączeniu telefonu do wejścia USB możliwa jest następująca sytuacja: jeśli telefon wymaga naładowania, zacznie „wyciągać” go z płyty. Dlatego istnieje dodatkowe zapotrzebowanie na źródło energii elektrycznej - musi ono zapewniać prąd o natężeniu 1,5 ampera. Podczas zasilania akumulatorami należy wziąć pod uwagę ten warunek.

Możesz tworzyć autonomiczne zasilanie dla Arduino za pomocą podłączonych baterii lub baterii. Łącząc połączenie szeregowe i równoległe, można osiągnąć pożądane napięcie i długi czas pracy

Jest to kolejny model Arduino, który łączy moc mikroprocesora i dużą liczbę portów.

Jego cechy są następujące:

• procesor: Atmel SAM3X8E (32 bity, 84 MHz);
• liczba portów cyfrowych: 54;
• w tym z funkcją PWM: 12;
• liczba portów analogowych: 14;
• pamięć flash: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: nie.

Styki analogowe tej płyty mogą działać zarówno w zwykłej 10-bitowej rozdzielczości dla Arduino, co jest zrobione w celu zapewnienia zgodności z poprzednimi modelami, jak iw 12-bitowej rozdzielczości, co pozwala uzyskać dokładniejszy sygnał.

Funkcje interakcji modułów przez porty

Wszystkie moduły, które zostaną podłączone do płytki, mają co najmniej trzy wyjścia. Dwa z nich to przewody zasilające, tj. „Uziemienie”, a także napięcie 5 lub 3,3 V. Trzeci drut jest logiczny. Przesyła dane do portu. Aby połączyć moduły, użyj specjalnych przewodów zgrupowanych w 3 częściach, które są czasami nazywane zworkami.

Ponieważ modele Arduino mają zwykle tylko 1 port z napięciem i 1-2 porty z uziemieniem, aby podłączyć kilka urządzeń, musisz albo przylutować przewody, albo użyć płyt pilśniowych.

Do płyty ściennej można podłączyć nie tylko moc i porty płyty Arduino, ale także inne elementy, takie jak na przykład opór, rejestry itp.

Lutowanie jest bardziej niezawodne i jest stosowane w urządzeniach narażonych na uderzenia fizyczne, na przykład w tablicach sterowniczych robotów i quadrocopterów. W przypadku inteligentnego domu lepiej jest korzystać z desek, ponieważ jest to łatwiejsze zarówno podczas instalacji, jak i podczas wyjmowania modułu.

W przypadku niektórych modeli (na przykład Arduino Zero i MKR1000) napięcie robocze wynosi 3,3 V, więc jeśli do portów zostanie przyłożona wyższa wartość, płyta może ulec uszkodzeniu. Wszystkie informacje dotyczące zasilania są dostępne w dokumentacji technicznej urządzenia.

Karty dodatków (tarcze)

Aby zwiększyć możliwości płyt głównych, użyj osłon (Shields) - rozszerzając funkcjonalność o dodatkowe urządzenia. Są one wykonane dla określonego formatu, który odróżnia je od modułów łączących się z portami. Tarcze są droższe niż moduły, ale praca z nimi jest łatwiejsza. Są również wyposażone w gotowe biblioteki z kodem, co przyspiesza rozwój własnych programów sterujących dla „inteligentnego domu”.

Shields Proto and Sensor

Te dwie standardowe tarcze nie przynoszą żadnych specjalnych funkcji. Służą do bardziej zwartego i wygodnego połączenia dużej liczby modułów.

Proto Shield jest prawie kompletną kopią oryginału pod względem portów, a na środku modułu można przykleić płytkę ścienną. Ułatwia to montaż. Takie dodatki istnieją dla wszystkich pełnometrażowych płyt Arduino.

Proto Shield jest umieszczony na płycie głównej. To nieznacznie zwiększa wysokość konstrukcji, ale oszczędza dużo miejsca w płaszczyźnie

Ale jeśli jest wiele urządzeń (więcej niż 10), lepiej jest użyć droższych płyt z czujnikami Sensor Shield.

Nie mają bradboardu, jednak wszystkie wnioski z portów są indywidualnie zasilane energią i uziemieniem. Pozwala to uniknąć pomyłek w przewodach i zworkach.

Powierzchnia płyty głównej i płytek czujników jest taka sama, ale układ nie ma układów, kondensatorów ani innych elementów. Dlatego dużo miejsca jest zwalniane na pełne połączenia

Również na tej płycie znajdują się pady do łatwego podłączenia kilku modułów: Bluetoots, kart SD, RS232 (port COM), radia i ultradźwięków.

Podłączanie funkcji pomocniczych

Tarcze ze zintegrowaną funkcjonalnością zaprojektowane do rozwiązywania złożonych, ale typowych zadań. Jeśli chcesz wdrożyć oryginalne pomysły, lepiej wybrać odpowiedni moduł.

Osłona silnika. Jest przeznaczony do kontroli prędkości i obrotów silników małej mocy. Oryginalny model jest wyposażony w jeden układ L298 i może pracować jednocześnie z dwoma silnikami prądu stałego lub z jednym serwonapędem. Istnieje kompatybilna część od zewnętrznego producenta, który ma dwa układy L293D z możliwością kontrolowania dwa razy większej liczby dysków.

Relay Shield. Często używany moduł z systemami inteligentnego domu. Płytka z czterema przekaźnikami elektromechanicznymi, z których każdy umożliwia przepływ prądu o sile do 5A. To wystarczy, aby automatycznie włączać i wyłączać urządzenia kilowatowe lub linie oświetleniowe, zaprojektowane na prąd przemienny 220 V.

Ekran LCD. Umożliwia wyświetlanie informacji na wbudowanym ekranie, który można uaktualnić do urządzenia TFT. To rozszerzenie jest często używane do tworzenia stacji pogodowych z odczytami temperatury w różnych lokalach mieszkalnych, budynkach gospodarczych, garażu, a także temperatury, wilgotności i prędkości wiatru na ulicy.

Przyciski są wbudowane w ekran LCD, który umożliwia zaprogramowanie stronicowania informacji i wybór akcji wysyłania poleceń do mikroprocesora

Tarcza rejestrowania danych. Głównym zadaniem modułu jest rejestracja danych z czujników na pełnoformatowej karcie SD o pojemności do 32 Gb z obsługą systemu plików FAT32. Aby nagrywać na karcie micro SD, musisz kupić adapter. Tarcza ta może być używana jako repozytorium informacji, na przykład podczas nagrywania danych z rejestratora. Produkcja amerykańskiej firmy Adafruit Industries.

Osłona karty SD. Prostsza i tańsza wersja poprzedniego modułu. Takie rozszerzenia są wydawane przez wielu producentów.

Tarcza EtherNet. Oficjalny moduł do łączenia Arduino z Internetem bez komputera. Istnieje gniazdo kart micro SD, które pozwala nagrywać i wysyłać dane przez sieć ogólnoświatową.

Tarcza Wi-Fi. Umożliwia bezprzewodową wymianę informacji z obsługą szyfrowania. Służy do łączenia się z Internetem i urządzeniami, którymi można sterować przez Wi-Fi.

Tarcza GPRS. Moduł ten z reguły służy do komunikowania się „właścicielowi” z właścicielem przez telefon komórkowy za pomocą wiadomości SMS.

Moduły Smart Home

Łączenie modułów zewnętrznych producentów i możliwość współpracy z nimi przy użyciu wbudowanego języka programowania jest główną zaletą otwartego systemu Arduino w porównaniu z „zastrzeżonymi” rozwiązaniami dla „inteligentnego domu”. Najważniejsze jest to, że moduły mają opis odbieranych lub przesyłanych sygnałów.

Sposoby uzyskania informacji

Informacje można wprowadzać za pośrednictwem portów cyfrowych lub analogowych. Zależy to od rodzaju przycisku lub czujnika, który odbiera informacje i przesyła je do tablicy.

W przypadku programu komputerowego sygnał cyfrowy odpowiada okresom od „0” i „1”, podczas gdy sygnał analogowy określa zakres wartości zgodnie z jego wymiarem

Sygnał do mikroprocesora może wysłać osoba, która stosuje dwie metody:

• Naciśnięcie przycisku (klawisze). Przewód logiczny w tym przypadku przechodzi do portu cyfrowego, który otrzymuje wartość „0” w przypadku zwolnionego przycisku i „1” w przypadku jego naciśnięcia.
• Obrót nasadki potencjometru obrotowego (rezystora) lub suwak dźwigni zmiany biegów. W takim przypadku przewód logiczny przechodzi do portu analogowego. Napięcie przechodzi przez przetwornik analogowo-cyfrowy, po czym dane trafiają do mikroprocesora.

Przyciski służą do rozpoczęcia zdarzenia, na przykład do włączania i wyłączania świateł, ogrzewania lub wentylacji. Pokrętła służą do zmiany intensywności - zwiększania lub zmniejszania jasności światła, głośności dźwięku lub prędkości obrotowej łopatek wentylatora.

Potencjometr jest najprostszym urządzeniem, więc jest bardzo tani. Jego główne cechy to oporność elektryczna i kąt obrotu

Czujniki służą do automatycznego określania parametrów otoczenia lub źródła zdarzenia.

Najbardziej pożądane są następujące odmiany „inteligentnego domu”:

• Czujnik dźwięku Cyfrowe wersje tego urządzenia służą do wyzwalania zdarzenia za pomocą popu lub głosu. Modele analogowe umożliwiają rozpoznawanie i przetwarzanie dźwięku.
• Czujnik światła. Urządzenia te mogą działać zarówno w zakresie widzialnym, jak i podczerwieni. Ten ostatni może być używany jako system ostrzegania przed pożarem.
• Czujnik temperatury. Do domu i ulicy używają różnych modeli, ponieważ te na zewnątrz są lepiej chronione przed wilgocią. Na przewodzie są również urządzenia zdalne.
• Czujnik wilgotności. Model DHT11 nadaje się do użytku w pomieszczeniach, a droższy DHT22 do użytku na zewnątrz. Oba urządzenia mogą również podawać odczyt temperatury. Podłącz do portu cyfrowego.
• Czujnik ciśnienia powietrza. Do pracy z tablicami Arduino sprawdzają się barometry analogowe Bosh: bmp180, bmp280. Mierzą również temperaturę. Model bme280 można nazwać stacją pogodową, ponieważ dodatkowo podaje on również wartość wilgotności.
• Czujniki ruchu i obecności. Są one używane do celów bezpieczeństwa lub do automatycznego włączania światła.
• Czujnik deszczu. Reaguje na wodę wchodzącą na jej powierzchnię. Można go również użyć do wyzwolenia alarmu o wyciekach w obiegu wody lub ogrzewania.
• Czujnik prądu. Służą do wykrywania uszkodzonych urządzeń elektrycznych (przepalonych lamp) lub analizy napięcia w celu uniknięcia przeciążenia.
• Czujnik wycieku gazu. Służy do wykrywania i reagowania na zwiększone stężenia propanu.
• Czujnik dwutlenku węgla. Służy do oznaczania stężenia dwutlenku węgla w salonach i specjalnych pomieszczeniach, takich jak piwnice z winami, w których zachodzi fermentacja.

Istnieje wiele różnych czujników do określonych zadań, na przykład do pomiaru masy, natężenia przepływu wody, odległości, wilgotności gleby itp.

Niektóre czujniki, takie jak anemometr przeznaczony do pomiaru prędkości i kierunku wiatru, są złożonymi instrumentami elektromechanicznymi

Wiele czujników i czujników można wykonać niezależnie przy użyciu prostszych elementów. Będzie kosztować mniej.Jednak w przeciwieństwie do urządzeń szeregowych będziesz musiał poświęcić czas na kalibrację.

Zarządzanie instrumentami i systemem

Oprócz zbierania i analizowania informacji „inteligentny dom” musi reagować na pojawiające się wydarzenia. Obecność zaawansowanej elektroniki w nowoczesnych urządzeniach gospodarstwa domowego pozwala na bezpośredni dostęp do nich przez Wi-Fi, GPRS lub EtherNet. Zwykle w systemach Arduino implementują przełączanie mikroprocesora i zaawansowanych technologicznie urządzeń przez Wi-Fi.

Aby użyć Arduino do włączenia klimatyzatora w wysokiej temperaturze w domu, zablokować telewizor i Internet w nocy w pokoju dziecięcym lub uruchomić kocioł grzewczy po przybyciu właścicieli, należy wykonać trzy kroki:

1. Zainstaluj moduł Wi-Fi na płycie głównej.
2. Znajdź niezajęte kanały częstotliwości, aby uniknąć konfliktu systemów.
3. Zrozumienie poleceń instrumentów i działań programu (lub skorzystanie z gotowych bibliotek).

Oprócz „komunikacji” z urządzeniami komputerowymi często pojawiają się zadania związane z wykonywaniem jakichkolwiek działań mechanicznych. Na przykład możesz podłączyć serwonapęd lub małą skrzynię biegów do płyty, która będzie z niego zasilana.

Napęd serwo składa się z silnika i kilku skrzyń biegów. Dlatego pomimo niskiego prądu (5 V) może rozwinąć przyzwoitą moc, która wystarczy, na przykład, aby otworzyć okno

Jeśli konieczne jest podłączenie potężnych urządzeń działających z zewnętrznego źródła zasilania, użyj dwóch opcji:

1. Włączenie do obwodu przekaźnika.
2. Podłączanie klawisza zasilania i triaka.

Obwód elektryczny elektromagnetyczny lub przekaźnik półprzewodnikowy zamyka i otwiera jeden z przewodów na polecenie mikroprocesora. Ich główną cechą jest maksymalny dopuszczalny prąd (na przykład 40 A), który może przepłynąć przez to urządzenie.

Jeśli chodzi o podłączenie przełącznika zasilania (mosfet) dla prądu stałego i triaka dla prądu przemiennego, mają one niższą wartość dopuszczalnej siły prądu (5-15 A), ale mogą płynnie zwiększać obciążenie. Z tego powodu na płytach znajdują się porty PWM. Ta właściwość służy do kontrolowania jasności oświetlenia, prędkości wentylatora itp.

Za pomocą przekaźników i przełączników zasilania można w pełni zautomatyzować wszystkie obwody elektryczne w domu i uruchomić generator przy braku prądu. Dlatego na podstawie Arduino realistycznie możliwe jest samodzielne zapewnienie mieszkania lub budynku, w tym wszystkich szczególnie ważnych funkcji - ogrzewanie, system zaopatrzenia w wodę, drenażu, wentylacji i bezpieczeństwa.

Czy chcesz, aby Twój dom był mądrzejszy, ale z programowaniem dla „Ciebie”? W takim przypadku zalecamy przejrzenie gotowych rozwiązań Xiaomi i Apple, które są łatwe do zainstalowania i skonfigurowania nawet dla początkujących. Możesz nawet wydawać polecenia i kontrolować ich wykonywanie nawet ze smartfona.

Więcej informacji o inteligentnym domu od Xiaomi i Apple w następujących artykułach:

• Inteligentny dom Xiaomi: funkcje projektowania, przegląd głównych komponentów i elementów pracy
• Apple Smart Home: zawiłości w organizacji systemów sterowania domem firmy Apple

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Przykład samoorganizującego się półfabrykatu dla „inteligentnego domu”:

Otwartość platformy Arduino pozwala na stosowanie komponentów różnych producentów. Ułatwia to zaprojektowanie „inteligentnego domu” na potrzeby użytkowników. Dlatego jeśli istnieje co najmniej niewielka wiedza w zakresie programowania i podłączania urządzeń elektronicznych, warto zwrócić uwagę na ten system.

Czy znasz platformę Arduino w praktyce i chcesz podzielić się swoimi doświadczeniami z nowicjuszami w tym biznesie? Może chcesz uzupełnić powyższy materiał o przydatne rekomendacje lub komentarze? Napisz swoje komentarze pod tym postem.

Jeśli masz jakieś pytania dotyczące projektowania automatycznego systemu domu opartego na Arduino, zapytaj naszych ekspertów i innych odwiedzających stronę w bloku poniżej.