Casă inteligentă bazată pe controlerele Arduino: proiectarea și organizarea spațiului controlat

Dezvoltarea automatizării a dus la crearea de sisteme integrate care îmbunătățesc calitatea vieții umane. Mulți cunoscuți producători de medii electronice și software oferă soluții standard gata pentru diverse obiecte.

Chiar și un utilizator fără experiență va putea dezvolta proiecte independente și va asambla o „casă inteligentă” pe Arduino pentru a se potrivi nevoilor sale. Principalul lucru este să înțelegeți elementele de bază și să nu vă fie frică să experimentați.

În acest articol, vom lua în considerare principiul creației și funcțiile de bază ale unei case automate bazate pe dispozitivele Arduino. De asemenea, luați în considerare tipurile de plăci utilizate și principalele module ale sistemului.

Crearea sistemelor pe platforma Arduino

Arduino este o platformă pentru dezvoltarea dispozitivelor electronice cu control automat, semi-automat sau manual. Este realizat după principiul unui designer cu reguli clar definite pentru interacțiunea dintre elemente. Sistemul este deschis, ceea ce permite producătorilor terți să participe la dezvoltarea sa.

Clasic „casă inteligentă”Constă în unități automate care îndeplinesc următoarele funcții:

• colectați informațiile necesare prin senzori;
• analizați datele și luați decizii folosind un microprocesor programabil;
• implementează deciziile luate prin emiterea de comenzi pe diverse dispozitive.

Platforma Arduino este bună tocmai pentru că nu se apropie de un producător specific, dar permite consumatorului să aleagă componentele care i se potrivesc. Alegerea lor este uriașă, astfel încât să poți implementa aproape orice idei.

Vă recomandăm să vă familiarizați cu cei mai buni dispozitive inteligente pentru acasă.

Pentru a afla cum să lucrați cu Arduino, puteți achiziționa kitul de pornire de pe site-ul web al producătorului. Cunoașterea limbii engleze tehnice este necesară, deoarece documentația nu este rusificată

Pe lângă diversitatea dispozitivelor conectate, mediul de programare implementat în C ++ adaugă variabilitate.Utilizatorul nu poate doar să profite de bibliotecile create, ci și să programeze răspunsul componentelor sistemului la evenimentele emergente.

Elemente de bord principale

Elementul principal al unei case inteligente este unul sau mai multe plăci centrale (placă de bază). Ei sunt responsabili pentru interacțiunea tuturor elementelor. Doar după stabilirea sarcinilor care vor trebui rezolvate, putem trece la selectarea nodului principal al sistemului.

Placa de bază combină următoarele elemente:

• Microcontroller (procesor). Scopul său principal este să emită și să măsoare tensiunea în porturi în intervalul 0-5 sau 0-3,3 V, să stocheze date și să efectueze calcule.
• Programator (nu toate plăcile îl au). Utilizând acest dispozitiv, un program este scris în memoria microcontrolerului, conform căruia „casa inteligentă” va funcționa. Este conectat la un computer, tabletă, smartphone sau alt dispozitiv folosind o interfață USB.
• Stabilizator de tensiune. Este necesar un dispozitiv de 5 volți, necesar pentru a alimenta întregul sistem.

Sub marca Arduino, sunt disponibile mai multe modele de placă de bază. Acestea diferă între ele în ceea ce privește factorul de formă (dimensiunea), numărul de porturi și dimensiunea memoriei. Pentru acești indicatori trebuie să alegeți dispozitivul potrivit.

Plăcile și scuturile Arduino pentru acestea sunt cele mai cumpărate de la producător, deoarece sunt mai bune decât dispozitivele compatibile, care sunt lansate în China

Există două tipuri de porturi:

• digitalcare sunt marcate pe tabla cu litere "D";
• analogmarcat cu o literă "A".

Datorită acestora, microcontrolerul comunică cu dispozitivele conectate. Orice port poate funcționa atât la primirea unui semnal, cât și la ieșirea sa. Porturile digitale marcate „pwm” sunt destinate pentru intrarea și ieșirea unui semnal de tip PWM (modularea lățimii pulsului).

Prin urmare, înainte de a achiziționa o placă, trebuie să evaluați cel puțin aproximativ nivelul încărcării sale pe diverse dispozitive. Acest lucru va determina numărul dorit de porturi de toate tipurile.

Trebuie înțeles că sistemul „smart home” nu trebuie conectat la o unitate de control bazată pe o placă de bază. Funcții precum, de exemplu, pornirea iluminatului artificial al zonei locale în funcție de ora zilei și menținerea rezervei de apă în rezervorul de depozitare sunt independente unele de altele.

Din punctul de vedere al asigurării fiabilității sistemului electronic, este mai bine să separați sarcinile fără legătură în diferite blocuri, ceea ce conceptul Arduino îl face ușor de implementat. Dacă combinați multe dispozitive într-un singur loc, este posibil ca microprocesorul să se supraîncălzească, bibliotecile de software să intre în conflict și dificultățile în găsirea și remedierea defecțiunilor software și hardware.

Conectarea mai multor tipuri diferite de dispozitive la o placă este de obicei folosită în robotică, unde compactitatea este importantă. Pentru o „casă inteligentă”, este mai bine să folosiți propriul temeliu pentru fiecare sarcină

Fiecare microprocesor este echipat cu trei tipuri de memorie:

• Memorie flash Memoria principală în care este stocat codul programului de gestionare a sistemului. O mică parte din ea (3-12%) este ocupată de încărcătorul cu fir.
• SRAM. RAM, care stochează datele temporare necesare programului. Se diferențiază în viteză mare de lucru.
• EEPROM. Memorie mai lentă, unde se pot stoca și date.

Principala diferență între tipurile de memorie pentru stocarea datelor este că, atunci când este oprită, informațiile înregistrate în SRAM se pierd, dar rămân în EEPROM. Dar tipul nevolatil are și un dezavantaj - un număr limitat de cicluri de scriere. Acest lucru trebuie amintit atunci când creați propriile aplicații.

Spre deosebire de utilizarea Arduino în robotică, pentru majoritatea sarcinilor „casei inteligente” nu aveți nevoie de multă memorie, nici pentru programe, nici pentru stocarea informațiilor.

Tipuri de placi pentru construirea unei case inteligente

Luați în considerare principalele tipuri de plăci care sunt cel mai des utilizate la asamblarea unui sistem inteligent pentru casă.

Vezi numărul 1 - Arduino Uno și derivatele sale

Cele mai frecvente sisteme inteligente pentru casă utilizează plăcile Arduino Uno și Arduino Nano. Au o funcționalitate suficientă pentru a rezolva problemele tipice.

Disponibilitatea puterii pentru plăci cu format complet, de la o tensiune de 7-12 volți, oferă multe avantaje. În primul rând, este posibilitatea de funcționare autonomă pe termen lung din baterii sau acumulatori standard

Parametrii principali ai Arduino Uno Rev3:

• procesor: ATMega328P (8 biți, 16 MHz);
• numărul de porturi digitale: 14;
• dintre care cu funcție PWM: 6;
• numărul de porturi analogice: 6;
• memorie flash: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Nu cu mult timp în urmă, a apărut o modificare - Uno Wi-Fi, care conține un modul integrat ESP8266, care vă permite să faceți schimb de informații cu alte dispozitive conform standardului 802.11 b / g / n.

Diferența dintre Arduino Nano și analogul său mai mare este lipsa prizei proprii de la 12 V. Acest lucru este realizat pentru a obține un dispozitiv mai mic, ceea ce face ușor să se ascundă într-un spațiu mic. De asemenea, în aceste scopuri, conexiunea USB standard este înlocuită de un cip cu un cablu mini USB. Arduino Nano mai are încă 2 porturi analogice în comparație cu Uno.

Există o altă modificare a bordului Uno - Arduino Mini. Este chiar mai mic decât Nano și este mult mai dificil să lucrezi cu acesta. În primul rând, lipsa unui port USB creează o problemă cu firmware-ul, deoarece pentru aceasta va trebui să utilizați USB-Serial Converter. În al doilea rând, această placă este mai operă din punct de vedere al puterii - este necesar să se asigure o tensiune de intrare de 7-9 V.

Din motivele descrise mai sus, placa Mini Arduino este rar folosită pentru a opera o „casă inteligentă”. De obicei este folosit fie în robotică, fie în implementarea proiectelor gata făcute.

Vizualizare # 2 - Arduino Leonardo și Micro

Placa Arduino Leonardo este similară cu Uno, dar un pic mai puternică. O altă caracteristică interesantă a acestui model este definirea acestuia atunci când este conectat la un computer ca tastatură, mouse sau joystick. Prin urmare, este adesea folosit pentru a crea dispozitive și simulări originale de joc.

Un tabel cu dimensiunile și dimensiunile modelelor Uno, Leonardo și analogii lor în miniatură. Dezvoltatorii nu au urmărit logica în nume - „nano” ar trebui să fie cel mai mic

Parametrii principali ai Leonardo Arduino sunt următorii:

• procesor: ATMega32u4 (8 biți, 16 MHz);
• numărul de porturi digitale: 20;
• dintre care cu funcție PWM: 7;
• numărul de porturi analogice: 12;
• memorie flash: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

După cum puteți vedea din lista de parametri, Leonardo are mai multe porturi, ceea ce permite încărcarea acestui model cu un număr mare de senzori.

De asemenea, pentru Leonardo există un analog în miniatură complet identic, numit Micro. Nu are putere de la 12 V și în loc de o intrare USB pe deplin, există un cip pentru un cablu mini USB.

Modificarea lui Leonardo numită Esplora este un model de joc pur și nu se potrivește nevoilor unei „case inteligente”.

View # 3 - Arduino 101, Arduino Zero și Arduino MKR1000

Uneori, pentru funcționarea sistemelor „smart home” implementate pe baza Arduino, este necesară o putere de calcul mare, pe care microcontrolerele pe 8 biți nu sunt în măsură să le furnizeze. Sarcini precum recunoașterea vocală sau a imaginii necesită un procesor rapid și o cantitate semnificativă de RAM pentru astfel de dispozitive.

Pentru a rezolva aceste probleme specifice, sunt utilizate plăci puternice care funcționează în conformitate cu conceptul Arduino. Numărul de porturi pe care le au este aproximativ același cu cel al bordurilor Uno sau Leonardo.

Arduino 101 are aceleași dimensiuni ca Uno sau Leonardo, dar cântărește aproape de două ori mai mult. Motivul pentru aceasta este prezența a două intrări USB și cipuri suplimentare.

Una dintre cele mai ușor de utilizat, dar puternice plăci - Arduino 101 are următoarele caracteristici:

• procesor: Intel Curie (32 biți, 32 MHz);
• memorie flash: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: nr.

În plus, placa este echipată cu funcționalitate BLE (Bluetooth Low Energy), cu posibilitatea de a conecta cu ușurință soluții gata, cum ar fi un senzor de bătăi de inimă, de a primi informații meteo în afara ferestrei, de a trimite mesaje text etc. Un giroscop și un accelerometru sunt de asemenea integrate în dispozitiv, dar sunt utilizate mai ales în robotică.

Un alt consiliu similar - Arduino Zero are următorii indicatori:

• procesor: SAM-D21 (32 biți, 48 MHz);
• memorie flash: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: nr.

O caracteristică distinctivă a acestui model este prezența unui depanator integrat (EDBG). Folosirea acesteia este mult mai ușor să căutați erori atunci când programați placa.

Atunci când scriu cod voluminos, chiar și programatori cu înaltă calificare au erori. Pentru a le găsi utilizați un depanator (debugger)

Arduino MKR1000 este un alt model potrivit pentru calcularea puternică.Are un microprocesor și o memorie similară cu Zero. Diferența sa principală este prezența unui cip Wi-Fi integrat cu protocol 802.11 b / g / n și a unui cip crypto cu suport pentru algoritmul SHA-256 pentru protejarea datelor transmise.

Vezi numărul 4 - modele de familie Mega

Uneori este necesară utilizarea unui număr mare de senzori și controlul unui număr semnificativ de dispozitive. De exemplu, acest lucru este necesar pentru funcționarea automată a sistemelor de climatizare distribuite care mențin o anumită temperatură pentru anumite zone.

Pentru fiecare zonă locală, este necesar să urmăriți citirile a doi senzori de temperatură (al doilea este utilizat ca un control) și, în conformitate cu algoritmul, reglați poziția amortizorului, care determină cantitatea de aer cald.

Dacă în cabană există mai mult de 10 astfel de zone, este nevoie de mai mult de 30 de porturi pentru a controla întregul sistem. Desigur, puteți utiliza mai multe plăci Uno sub controlul general al uneia dintre ele, dar acest lucru creează dificultăți suplimentare de comutare. În acest caz, este recomandabil să folosiți modele din familia Mega.

Dimensiunile plăcilor familiei Mega (101,5 x 53,4 cm) sunt mai mari decât cele ale modelelor analizate anterior. Aceasta este o necesitate tehnică - altfel nu puteți plasa atât de multe porturi

Arduino Mega se bazează pe un microprocesor aTMega1280 de 8 biți destul de simplu de 16 biți.

Are o cantitate mare de memorie:

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

Dar principalul său avantaj este prezența multor porturi:

• numărul de porturi digitale: 54;
• dintre care cu funcție PWM: 15;
• numărul de porturi analogice: 16.

Această placă are două soiuri moderne:

• Mega 2560 se bazează pe microprocesorul aTMega2560, cu o memorie flash mare - 256 KB;
• Pe lângă microprocesorul aTMega2560, Mega ADK este echipat cu o interfață USB cu posibilitatea de conectare la dispozitivele bazate pe sistemul de operare Android.

Modelul Arduino Mega ADK are o caracteristică. Când conectați telefonul la intrarea USB, este posibilă următoarea situație: dacă telefonul are nevoie de încărcare, acesta va începe să-l „tragă” de pe placă. Prin urmare, există o cerință suplimentară pentru o sursă de electricitate - trebuie să ofere o putere curentă de 1,5 amperi. Când furnizați baterii, trebuie să se țină seama de această condiție.

Puteți face energie autonomă pentru Arduino cu ajutorul bateriilor sau bateriilor conectate. Prin combinarea conexiunii seriale și paralele, puteți atinge tensiunea dorită și timpul de funcționare lung

Due este un alt model Arduino care combină puterea unui microprocesor și un număr mare de porturi.

Caracteristicile sale sunt următoarele:

• procesor: Atmel SAM3X8E (32 biți, 84 MHz);
• numărul de porturi digitale: 54;
• dintre care cu funcție PWM: 12;
• numărul de porturi analogice: 14;
• memorie flash: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: nr.

Contactele analogice ale acestei plăci pot funcționa atât în ​​rezoluția obișnuită de 10 biți pentru Arduino, care este făcută pentru compatibilitatea cu modelele anterioare, cât și în rezoluția pe 12 biți, ceea ce vă permite să obțineți un semnal mai precis.

Caracteristici ale interacțiunii modulelor prin porturi

Toate modulele care vor fi conectate la placă au cel puțin trei ieșiri. Două dintre ele sunt fire de alimentare, adică. „Pământ”, precum și o tensiune de 5 sau 3,3 V. Al treilea fir este unul logic. Acesta transmite date în port. Pentru a conecta modulele, utilizați fire speciale grupate în 3 bucăți, care sunt uneori numite jumpers.

Deoarece modelele Arduino au de obicei doar 1 port cu tensiune și 1-2 porturi cu pământ, pentru a conecta mai multe dispozitive, va trebui fie să lipiți firele, fie să folosiți plăci de panou.

Puteți conecta nu numai puterea și porturile plăcii Arduino la placa de panou, dar și alte elemente, cum ar fi, de exemplu, rezistență, registre etc.

Soldarea este mai fiabilă și este utilizată în dispozitivele care sunt supuse impactului fizic, de exemplu, panourile de control pentru roboți și quadrocoptere. Pentru o casă inteligentă, este mai bine să folosiți plăci de pescuit, deoarece este mai ușor atât în ​​timpul instalării, cât și la scoaterea unui modul.

Pentru unele modele (de exemplu, Arduino Zero și MKR1000), tensiunea de funcționare este de 3,3 V, deci dacă se aplică o valoare mai mare porturilor, atunci placa poate fi deteriorată. Toate informațiile privind puterea sunt disponibile în documentația tehnică pentru dispozitiv.

Cărți suplimentare (scuturi)

Pentru a crește capacitățile plăcilor de bază folosiți scuturi (scuturi) - extindând funcționalitatea dispozitivelor suplimentare. Sunt realizate pentru un factor de formă specific, care le distinge de modulele care se conectează la porturi. Scuturile sunt mai scumpe decât modulele, dar lucrul cu ele este mai ușor. De asemenea, sunt echipate cu biblioteci gata făcute cu cod, care grăbește dezvoltarea propriilor programe de control pentru „casa inteligentă”.

Scuturi Proto și senzor

Aceste două scuturi standard nu aduc caracteristici speciale. Sunt utilizate pentru o conexiune mai compactă și mai convenabilă a unui număr mare de module.

Proto Shield este o copie aproape completă a originalului în ceea ce privește porturile, iar în mijlocul modulului puteți lipi o panou. Acest lucru face mai ușor asamblarea. Astfel de suplimente există pentru toate plăcile Arduino cu lungime completă.

Proto Shield este plasat deasupra plăcii de bază. Aceasta crește ușor înălțimea structurii, dar economisește mult spațiu în plan

Dar dacă există o mulțime de dispozitive (mai mult de 10), atunci este mai bine să folosiți plăci de patch-uri Sensor Shield mai scumpe.

Nu au un bradboard, cu toate acestea, toate concluziile porturilor sunt furnizate individual cu energie electrică și la sol. Acest lucru vă permite să nu vă confundați în fire și jumpers.

Suprafața plăcii de bază și plăcile de senzori sunt aceleași, dar cipul nu are cipuri, condensatoare sau alte elemente. Prin urmare, se eliberează mult spațiu pentru conexiuni complete

De asemenea, pe această placă există plăcuțe pentru conectarea ușoară a mai multor module: Bluetoots, carduri SD, RS232 (port COM), radio și ultrasunete.

Conectarea funcționalității auxiliare

Scuturi cu funcționalitate integrată concepute pentru rezolvarea sarcinilor complexe, dar tipice. Dacă trebuie să implementați idei originale, este mai bine să alegeți modulul potrivit.

Scut motor. Este conceput pentru a controla viteza și rotirea motoarelor cu putere mică. Modelul original este echipat cu un cip L298 și poate funcționa simultan cu două motoare cu curent continuu sau cu un servomotor. Există o parte compatibilă de la un producător terț, care are două cipuri L293D cu capacitatea de a controla de două ori mai multe unități.

Shield cu releu. Un modul frecvent utilizat cu sisteme inteligente pentru casă. Placă cu patru relee electromecanice, fiecare dintre ele care permite trecerea curentului cu o forță de până la 5A. Acest lucru este suficient pentru a porni și opri automat dispozitivele de kilowatt sau liniile de iluminat, proiectate pentru curentul alternativ 220 V.

Ecran LCD. Vă permite să afișați informații pe ecranul încorporat, care poate fi modernizat la un dispozitiv TFT. Această extensie este adesea folosită pentru a crea stații meteorologice cu citire de temperatură în diverse spații rezidențiale, clădiri, garaj, precum și temperatura, umiditatea și viteza vântului pe stradă.

Butoanele sunt încorporate în ecranul LCD care vă permit să programați pagina de informații și alegerea acțiunilor pentru emiterea comenzilor către microprocesor

Shield Data Logging. Sarcina principală a modulului este înregistrarea datelor de la senzori pe un card SD cu format complet de până la 32 Gb, cu suport pentru sistemul de fișiere FAT32. Pentru a înregistra pe un card micro SD, trebuie să achiziționați un adaptor. Acest scut poate fi utilizat ca un depozit de informații, de exemplu, la înregistrarea datelor de la un DVR. Producția companiei americane Adafruit Industries.

Scut pentru card SD. O versiune mai simplă și mai ieftină a modulului anterior. Astfel de extensii sunt lansate de mulți producători.

EtherNet Shield. Modulul oficial pentru conectarea Arduino la Internet fără computer. Există un slot pentru card micro SD, care vă permite să înregistrați și să trimiteți date printr-o rețea mondială.

Shield Wi-Fi. Vă permite să schimbați fără fir informații cu suport pentru criptare. Servește la conectarea la internet și la dispozitivele care pot fi controlate prin Wi-Fi.

GPRS Shield. De regulă, acest modul este utilizat pentru a comunica „casa inteligentă” cu proprietarul prin telefonul mobil prin intermediul mesajelor SMS.

Module Smart Home

Conectarea modulelor terțe și capacitatea de a lucra cu ele folosind limbajul de programare încorporat este principalul avantaj al sistemului deschis Arduino în comparație cu soluțiile „proprii” pentru „casă inteligentă”. Principalul lucru este că modulele au o descriere a semnalelor primite sau transmise.

Modalități de a obține informații

Informațiile pot fi introduse prin porturi digitale sau analogice. Depinde de tipul de buton sau senzor care primește informațiile și le transmite plăcii.

Pentru un program de calculator, un semnal digital corespunde perioadelor de la „0” și „1”, în timp ce semnalul analog determină intervalul de valori în conformitate cu dimensiunea sa

Semnalul către microprocesor poate fi trimis de o persoană care folosește două metode pentru aceasta:

• Apăsarea unui buton (taste). Firul logic în acest caz se duce către portul digital, care primește valoarea „0” în cazul butonului eliberat și „1” în cazul apăsării acestuia.
• Rotirea capacului potențiometrului rotativ (rezistență) sau glisier schimbător. În acest caz, firul logic merge către portul analogic. Tensiunea trece printr-un convertor analog-digital, după care datele se duc la microprocesor.

Butoanele sunt utilizate pentru a începe un eveniment, de exemplu, pornirea și oprirea luminilor, încălzirea sau ventilația. Butoanele rotative sunt utilizate pentru a schimba intensitatea - crește sau scade luminozitatea luminii, volumul sunetului sau viteza de rotație a palelor ventilatorului.

Potentiometrul este cel mai simplu dispozitiv, deci este foarte ieftin. Principalele sale caracteristici sunt rezistența electrică și unghiul de rotație

Senzorii sunt folosiți pentru a determina automat parametrii mediului sau originea unui eveniment.

Următoarele soiuri solicită cel mai mult funcționarea unei „case inteligente”:

• Senzor de sunet. Versiunile digitale ale acestui dispozitiv sunt utilizate pentru a declanșa un eveniment folosind un pop sau o voce. Modelele analogice vă permit să recunoașteți și să procesați sunetul.
• Senzor de lumină. Aceste dispozitive pot funcționa atât în ​​vizibil, cât și în domeniul infraroșu. Acesta din urmă poate fi folosit ca sistem de avertizare la incendiu.
• Senzor de temperatură. Pentru casă și stradă folosesc diferite modele, deoarece cele exterioare sunt mai bine protejate de umiditate. Există, de asemenea, dispozitive la distanță pe fir.
• Senzor de umiditate. Modelul DHT11 este potrivit pentru uz interior, iar DHT22 mai scump pentru uz exterior. Ambele dispozitive pot oferi, de asemenea, o citire a temperaturii. Conectați-vă la un port digital.
• Senzor de presiune aer. Pentru a lucra cu plăci Arduino, barometrele analogice Bosh s-au dovedit singure: bmp180, bmp280. De asemenea, măsoară temperatura. Modelul bme280 poate fi denumit stație meteorologică, deoarece oferă, de asemenea, o valoare a umidității.
• Senzori de mișcare și prezență. Acestea sunt utilizate în scopuri de securitate sau pentru a aprinde automat lumina.
• Senzor de ploaie. Reacționează la apa care intră pe suprafața sa. De asemenea, poate fi folosit pentru a declanșa o alarmă cu privire la scurgerile din circuitul de apă sau de încălzire.
• Senzor de curent. Acestea sunt utilizate pentru a detecta aparate electrice sparte (lămpi arse) sau pentru a analiza tensiunea pentru a preveni supraîncărcarea.
• Senzor de scurgere de gaze. Este utilizat pentru a detecta și a răspunde la concentrații crescute de propan.
• Senzor de dioxid de carbon. Este utilizat pentru a determina concentrația de dioxid de carbon în camerele de zi și în încăperi speciale, cum ar fi crame unde are loc fermentarea.

Există mulți senzori diferiți pentru sarcini specifice, de exemplu, pentru a măsura greutatea, debitul de apă, distanța, umiditatea solului etc.

Unii senzori, cum ar fi un anemometru conceput pentru a măsura viteza și direcția vântului, sunt instrumente electromecanice complexe

Mulți senzori și senzori pot fi realizați independent folosind componente mai simple. Va costa mai puțin.Dar, spre deosebire de utilizarea dispozitivelor seriale, va trebui să petreci timp pentru calibrare.

Managementul instrumentelor și sistemului

Pe lângă colectarea și analizarea informațiilor, o „casă inteligentă” trebuie să răspundă evenimentelor emergente. Prezența electronicelor avansate pe aparatele electrocasnice moderne vă permite să le accesați direct folosind Wi-Fi, GPRS sau EtherNet. De obicei, pentru sistemele Arduino pun în aplicare comutarea unui microprocesor și dispozitive de înaltă tehnologie prin Wi-Fi.

Pentru a folosi Arduino pentru a porni aparatul de aer condiționat la o temperatură ridicată în casă, pentru a bloca televizorul și internetul noaptea în camera copiilor sau pentru a porni centrala de încălzire la sosirea proprietarilor, trebuie să se efectueze trei etape:

1. Instalați modulul Wi-Fi pe placa de bază.
2. Găsiți canale de frecvență neocupate pentru a evita conflictele sistemelor.
3. Înțelegeți comenzile instrumentului și acțiunile programului (sau utilizați biblioteci gata făcute).

Pe lângă „comunicarea” cu dispozitivele computerizate, sarcinile apar adesea legate de efectuarea oricăror acțiuni mecanice. De exemplu, puteți conecta un servomotor sau o cutie de viteze mică la placă, care va fi alimentată de la acesta.

Servomotorul este format dintr-un motor și mai multe cutii de viteze. Prin urmare, în ciuda curentului scăzut (5 V), poate dezvolta o putere decentă, ceea ce este suficient, de exemplu, pentru a deschide fereastra

Dacă este necesar să conectați dispozitive puternice care operează de la o sursă de alimentare externă, utilizați două opțiuni:

1. Includerea într-un circuit releu.
2. Conectarea tastei de alimentare și triac.

Circuit electric electromagnetic sau releu de stare solidă închide și deschide unul dintre firele de comandă de la microprocesor. Principala caracteristică a acestora este curentul maxim admis (de exemplu, 40 A), care poate trece prin acest dispozitiv.

În ceea ce privește conectarea comutatorului (mosfet) pentru curent continuu și triac pentru curent alternativ, acestea au o valoare mai mică a curentului admis (5-15 A), dar pot crește fără probleme sarcina. Din acest motiv, porturile PWM sunt furnizate pe plăci. Această proprietate este utilizată pentru a controla luminozitatea iluminatului, viteza ventilatorului etc.

Folosind relee și întrerupătoare de putere, puteți automatiza complet toate circuitele electrice ale casei și porniți generatorul în absența curentului. Prin urmare, pe baza lui Arduino, este posibil să oferim independent un apartament sau o clădire, inclusiv toate funcțiile deosebit de importante încălzire, sistem de alimentare cu apă, scurgere, ventilație și securitate.

Doriți ca casa dvs. să fie mai inteligentă, dar cu programare pentru „dvs.”? În acest caz, vă recomandăm să consultați soluții gata făcute de la Xiaomi și Apple, care sunt ușor de instalat și configurat chiar și pentru un începător. Și chiar puteți emite comenzi și controla execuția acestora chiar și de pe smartphone.

Mai multe despre smart home de la Xiaomi și Apple în următoarele articole:

• Casa inteligentă Xiaomi: caracteristici de proiectare, o imagine de ansamblu a principalelor componente și elemente de lucru
• Apple smart home: complexitatea organizării sistemelor de control la domiciliu de la compania de mere

Concluzii și video util pe această temă

Un exemplu de semifabricat auto-asamblat la nivel de intrare pentru o „casă inteligentă”:

Deschiderea platformei Arduino permite utilizarea componentelor de la diverși producători. Acest lucru face ușor să proiectați o „casă inteligentă” pentru solicitările utilizatorilor. Prin urmare, dacă există cel puțin o cunoaștere nesemnificativă în domeniul programării și conectării dispozitivelor electronice, merită să fiți atenți la acest sistem.

Sunteți în practică platforma Arduino și doriți să vă împărtășiți experiența cu noii veniți în această afacere? Poate doriți să completați materialul de mai sus cu recomandări sau comentarii utile? Scrie comentariile tale sub această postare.

Dacă aveți întrebări despre proiectarea unui sistem de case automatizat bazat pe Arduino, adresați-vă experților noștri și altor vizitatori ai site-ului din blocul de mai jos.