Inteligentný dom založený na radičoch Arduino: návrh a organizácia kontrolovaného priestoru

Vývoj automatizácie viedol k vytvoreniu integrovaných systémov, ktoré zlepšujú kvalitu ľudského života. Mnoho známych výrobcov elektronických a softvérových prostredí ponúka hotové štandardné riešenia pre rôzne objekty.

Dokonca aj neskúsený užívateľ bude schopný vyvinúť nezávislé projekty a zostaviť „inteligentný dom“ na Arduino, aby vyhovoval jeho potrebám. Hlavná vec je porozumieť základom a nebáť sa experimentovať.

V tomto článku sa zameriame na princíp tvorby a základné funkcie automatizovaného domu založeného na zariadeniach Arduino. Zvážte tiež typy použitých dosiek a hlavné moduly systému.

Tvorba systémov na platforme Arduino

Arduino je platforma pre vývoj elektronických zariadení s automatickým, poloautomatickým alebo manuálnym ovládaním. Vyrába sa podľa zásady projektanta s jasne definovanými pravidlami pre interakciu medzi prvkami. Systém je otvorený, čo umožňuje tretím stranám zúčastňovať sa na jeho vývoji.

Klasický “inteligentný domov„Pozostáva z automatizovaných jednotiek, ktoré vykonávajú nasledujúce funkcie:

• zhromažďovať potrebné informácie prostredníctvom senzorov;
• analyzovať údaje a robiť rozhodnutia pomocou programovateľného mikroprocesora;
• implementovať rozhodnutia vydávané príkazmi na rôzne zariadenia.

Platforma Arduino je dobrá práve preto, že sa nejedná o konkrétneho výrobcu, ale umožňuje spotrebiteľovi vybrať si komponenty, ktoré mu vyhovujú. Ich výber je obrovský, takže môžete implementovať takmer všetky nápady.

Odporúčame vám zoznámiť sa s najlepšími inteligentné zariadenia pre domácnosť.

Ak sa chcete dozvedieť, ako pracovať s Arduino, môžete si kúpiť Starter Kit na webovej stránke výrobcu. Vyžadujú sa znalosti technickej angličtiny, pretože dokumentácia nie je osvedčená

Okrem rozmanitosti pripojených zariadení, programovacie prostredie implementované v C ++ dodáva variabilitu.Užívateľ môže nielen využiť vytvorené knižnice, ale aj naprogramovať reakciu systémových komponentov na vznikajúce udalosti.

Prvky hlavnej dosky

Hlavným prvkom inteligentného domu sú jedna alebo viac centrálnych (základných dosiek) dosiek. Sú zodpovední za interakciu všetkých prvkov. Až po určení úloh, ktoré bude potrebné vyriešiť, môžeme pristúpiť k výberu hlavného uzla systému.

Základná doska kombinuje nasledujúce prvky:

• Mikrokontrolér (procesor). Jeho hlavným účelom je vydávať a merať napätie v portoch v rozsahu 0-5 alebo 0-3,3 V, ukladať dáta a vykonávať výpočty.
• Programátor (nie všetky dosky ho majú). Pomocou tohto zariadenia sa program zapíše do pamäte mikrokontroléra, podľa ktorého bude fungovať „inteligentný dom“. Je pripojený k počítaču, tabletu, smartfónu alebo inému zariadeniu pomocou rozhrania USB.
• Stabilizátor napätia. Na napájanie celého systému je potrebné 5 voltové zariadenie.

Pod značkou Arduino je dostupných niekoľko modelov základných dosiek. Líšia sa navzájom tvarovým faktorom (veľkosťou), počtom portov a veľkosťou pamäte. Práve pre tieto ukazovatele si musíte vybrať správne zariadenie.

Arduino dosky a štíty pre ne sa najlepšie nakupujú od výrobcu, pretože sú lepšie ako kompatibilné zariadenia, ktoré sa uvoľňujú v Číne

Existujú dva typy portov:

• digitálnektoré sú na doske označené písmenami "D";
• analógovýoznačené písmenom "A".

Vďaka nim mikrokontrolér komunikuje s pripojenými zariadeniami. Ktorýkoľvek port môže pracovať na prijímaní signálu aj na jeho výstupe. Digitálne porty označené „pwm“ sú určené na vstup a výstup signálu typu PWM (modulácia šírky impulzu).

Preto pred zakúpením dosky musíte aspoň približne vyhodnotiť úroveň jej zaťaženia na rôznych zariadeniach. Týmto sa určí požadovaný počet portov všetkých typov.

Malo by byť zrejmé, že systém „inteligentného domu“ nemusí byť viazaný na riadiacu jednotku založenú na jednej základnej doske. Funkcie, ako napríklad zapínanie umelého osvetlenia miestnej oblasti v závislosti od denného času a udržiavanie zásoby vody v zásobnej nádrži, sú na sebe nezávislé.

Z hľadiska zabezpečenia spoľahlivosti elektronického systému je lepšie rozdeliť nesúvisiace úlohy do rôznych blokov, ktoré umožňuje ľahká implementácia koncepcie Arduino. Ak skombinujete veľa zariadení na jednom mieste, je možné, že sa mikroprocesor prehrieva, dochádza ku konfliktom softvérových knižníc a ťažkostiam pri vyhľadávaní a odstraňovaní porúch softvéru a hardvéru.

Spojenie mnohých rôznych typov zariadení na jednu dosku sa zvyčajne používa v robotike, kde je dôležitá kompaktnosť. Pre „inteligentný domov“ je lepšie použiť pre každú úlohu svoj vlastný základ

Každý mikroprocesor je vybavený tromi typmi pamäte:

• Flash pamäť Hlavná pamäť, v ktorej je uložený programový riadiaci kód systému. Jeho malá časť (3-12%) je obsadená káblovým zavádzačom.
• SRAM. RAM, ktorá ukladá dočasné údaje potrebné pre program. Líši sa vo vysokej rýchlosti práce.
• EEPROM. Pomalšia pamäť, kde sa dajú ukladať aj údaje.

Hlavný rozdiel medzi typmi pamäte na ukladanie údajov je ten, že keď sa vypne napájanie, stratia sa informácie zaznamenané v SRAM, ale zostanú v pamäti EEPROM. Nevýhodný typ má však aj nevýhodu - obmedzený počet cyklov zápisu. Toto musíte mať na pamäti pri vytváraní vlastných aplikácií.

Na rozdiel od používania Arduina v robotike nepotrebujete pre väčšinu úloh „inteligentného domu“ veľa pamäte ani na programy, ani na ukladanie informácií.

Typy dosiek na vybudovanie inteligentného domu

Zvážte hlavné typy dosiek, ktoré sa najčastejšie používajú pri zostavovaní inteligentného domáceho systému.

Zobraziť # 1 - Arduino Uno a jeho deriváty

Najbežnejšie inteligentné domáce systémy používajú dosky Arduino Uno a Arduino Nano. Majú dostatočnú funkčnosť na riešenie typických problémov.

Dostupnosť energie pre dosky s plným formátom od napätia 7 až 12 voltov poskytuje mnoho výhod. Predovšetkým ide o možnosť dlhodobej autonómnej prevádzky zo štandardných batérií alebo akumulátorov

Hlavné parametre Arduino Uno Rev3:

• procesor: ATMega328P (8 bit, 16 MHz);
• počet digitálnych portov: 14;
• z toho s funkciou PWM: 6;
• počet analógových portov: 6;
• flash pamäť: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Nie je to tak dávno, čo vyšla modifikácia - Uno Wi-Fi, ktorá obsahuje integrovaný modul ESP8266, ktorý umožňuje výmenu informácií s inými zariadeniami podľa štandardu 802.11 b / g / n.

Rozdiel medzi Arduino Nano a jeho väčším náprotivkom je nedostatok vlastnej elektrickej zásuvky od 12 V. To sa dosiahne, aby sa dosiahlo menšie zariadenie, ktoré uľahčuje skrytie v malom priestore. Aj na tieto účely sa štandardné pripojenie USB nahrádza čipom s mini-USB káblom. Arduino Nano má v porovnaní s Uno 2 ďalšie analógové porty.

Existuje ďalšia modifikácia dosky Uno - Arduino Mini. Je dokonca menšia ako Nano a je oveľa ťažšie s ňou pracovať. Po prvé, nedostatok portu USB vytvára problém s firmvérom, pretože na tento účel budete musieť použiť prevodník USB-Serial Converter. Po druhé, táto doska je energeticky náročnejšia - je potrebné zabezpečiť rozsah vstupného napätia 7-9 V.

Z vyššie uvedených dôvodov sa doska Arduino Mini používa zriedka na prevádzkovanie „inteligentného domu“. Zvyčajne sa používa buď v robotike alebo pri realizácii hotových projektov.

Zobraziť # 2 - Arduino Leonardo a Micro

Doska Arduino Leonardo je podobná ako Uno, ale o niečo silnejšia. Ďalšou zaujímavou vlastnosťou tohto modelu je jeho definícia pri pripojení k počítaču ako klávesnica, myš alebo joystick. Preto sa často používa na vytváranie originálnych herných zariadení a simulácií.

Tabuľka veľkostí a rozmerov modelov Uno, Leonardo a ich miniatúrnych analógov. Vývojári nedodržali logiku v názvoch - „nano“ by malo byť najmenšie

Hlavné parametre Arduino Leonardo sú tieto:

• procesor: ATMega32u4 (8 bit, 16 MHz);
• počet digitálnych portov: 20;
• z toho s funkciou PWM: 7;
• počet analógových portov: 12;
• flash pamäť: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Ako vidíte zo zoznamu parametrov, Leonardo má viac portov, čo umožňuje načítať tento model veľkým počtom senzorov.

Aj pre Leonardo existuje úplne identický miniatúrny analóg nazývaný Micro. Nemá napájanie z 12 V a namiesto plnohodnotného vstupu USB existuje čip pre kábel mini-USB.

Modifikácia programu Leonardo zvaná Esplora je čisto herný model a nezodpovedá potrebám „inteligentného domu“.

Pohľad č. 3 - Arduino 101, Arduino Zero a Arduino MKR1000

Niekedy je pre prevádzku „inteligentných domov“ systémov implementovaných na základe Arduino potrebný veľký výpočtový výkon, ktorý 8-bitové mikrokontroléry nedokážu poskytnúť. Úlohy, ako je rozpoznávanie hlasu alebo obrazu, si pre tieto zariadenia vyžadujú rýchly procesor a značné množstvo pamäte RAM.

Na vyriešenie týchto špecifických problémov sa používajú silné dosky, ktoré fungujú podľa koncepcie Arduino. Počet portov, ktoré majú, je približne rovnaký ako počet portov Uno alebo Leonardo.

Arduino 101 má rovnaké rozmery ako Uno alebo Leonardo, ale váži takmer dvakrát toľko. Dôvodom je prítomnosť dvoch vstupov USB a ďalších čipov.

Jedna z najjednoduchších, ale výkonných dosiek - Arduino 101 má nasledujúce vlastnosti:

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

Doska je navyše vybavená funkciou BLE (Bluetooth Low Energy) s možnosťou ľahko prepojiť hotové riešenia, ako napríklad snímač srdcového rytmu, prijímanie informácií o počasí mimo okna, odosielanie textových správ atď. Do zariadenia je tiež integrovaný gyroskop a akcelerometer, ale používajú sa hlavne v robotike.

Ďalšia podobná tabuľa - Arduino Zero má nasledujúce ukazovatele:

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

Charakteristickou črtou tohto modelu je prítomnosť integrovaného debuggeru (EDBG). Pomocou neho je omnoho ľahšie vyhľadávať chyby pri programovaní dosky.

Pri písaní objemného kódu majú chyby aj vysoko kvalifikovaní programátori. Na ich nájdenie použite debugger (debugger)

Arduino MKR1000 je ďalší model vhodný pre výkonné výpočty.Má mikroprocesor a pamäť podobnú Zero. Jeho hlavným rozdielom je prítomnosť integrovaného čipu Wi-Fi s protokolom 802.11 b / g / n a kryptografu s podporou algoritmu SHA-256 na ochranu prenášaných údajov.

Pohľad č. 4 - Rodinné modely Mega

Niekedy je potrebné použiť veľký počet senzorov a ovládať značný počet zariadení. Napríklad je to potrebné pre automatické fungovanie distribuovaných klimatizačných systémov, ktoré udržiavajú určitú teplotu pre jednotlivé zóny.

Pre každú miestnu oblasť je potrebné sledovať hodnoty dvoch teplotných senzorov (druhý sa používa ako kontrola) a podľa algoritmu upraviť polohu tlmiča, ktorý určuje množstvo teplého vzduchu.

Ak je v chate viac ako 10 takýchto zón, na riadenie celého systému je potrebných viac ako 30 portov. Samozrejme, môžete použiť niekoľko Uno dosiek pod všeobecnou kontrolou jednej z nich, ale to spôsobuje ďalšie ťažkosti s prepínaním. V takom prípade je vhodné použiť modely rodiny Mega.

Veľkosť dosiek rodiny Mega (101,5 x 53,4 cm) je väčšia ako veľkosť predtým kontrolovaných modelov. Je to technická nevyhnutnosť - inak nemôžete umiestniť toľko portov

Arduino Mega je založený na pomerne jednoduchom 8-bitovom 16-MHz mikroprocesore aTMega1280.

Má veľké množstvo pamäte:

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

Jeho hlavnou výhodou je však prítomnosť mnohých prístavov:

• počet digitálnych portov: 54;
• z toho s funkciou PWM: 15;
• počet analógových portov: 16.

Táto doska má dve moderné odrody:

• Mega 2560 je založený na mikroprocesore aTMega2560 s veľkou pamäťou flash - 256 KB;
• Okrem mikroprocesora aTMega2560 je Mega ADK vybavené rozhraním USB s možnosťou pripojenia k zariadeniam založeným na operačnom systéme Android.

Model Arduino Mega ADK má jednu funkciu. Pri pripájaní telefónu k vstupu USB je možná nasledujúca situácia: ak telefón potrebuje nabíjanie, začne ho „vyťahovať“ z dosky. Preto existuje dodatočná požiadavka na zdroj elektriny - musí poskytovať prúdovú intenzitu 1,5 ampéra. Pri dodávaní batérií je potrebné zohľadniť tento stav.

Môžete vytvoriť autonómnu energiu pre Arduino pomocou pripojených batérií alebo batérií. Kombináciou sériového a paralelného pripojenia môžete dosiahnuť požadované napätie a dlhú prevádzkovú dobu

Dôvodom je ďalší model Arduino, ktorý kombinuje silu mikroprocesora a veľkého počtu portov.

Jeho vlastnosti sú nasledujúce:

• procesor: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
• počet digitálnych portov: 54;
• z toho s funkciou PWM: 12;
• počet analógových portov: 14;
• flash pamäť: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: nie.

Analógové kontakty tejto dosky môžu pracovať ako v obvyklom 10-bitovom rozlíšení pre Arduino, čo sa robí pre kompatibilitu s predchádzajúcimi modelmi, tak aj v 12-bitovom rozlíšení, ktoré vám umožní získať presnejší signál.

Vlastnosti interakcie modulov cez porty

Všetky moduly, ktoré budú pripojené k doske, majú najmenej tri výstupy. Dva z nich sú elektrické vodiče, t.j. „Uzemnenie“, ako aj napätie 5 alebo 3,3 V. Tretí vodič je logický. Prenáša údaje do prístavu. Na pripojenie modulov použite špeciálne vodiče zoskupené do 3 častí, ktoré sa niekedy nazývajú prepojky.

Pretože modely Arduino majú obvykle iba 1 port s napätím a 1 až 2 porty so zemou, na pripojenie viacerých zariadení budete musieť buď spájkovať vodiče, alebo použiť dosky na dosku.

K priesvitnej doske môžete pripojiť nielen napájanie a porty dosky Arduino, ale aj ďalšie prvky, ako napríklad odpor, registre atď.

Spájkovanie je spoľahlivejšie a používa sa v zariadeniach, ktoré sú vystavené fyzickým nárazom, napríklad v kontrolných doskách pre roboty a kvadrokoptéry. Pre inteligentný domov je lepšie používať doštičky, pretože je to jednoduchšie počas inštalácie aj pri vyberaní modulu.

Pri niektorých modeloch (napríklad Arduino Zero a MKR1000) je prevádzkové napätie 3,3 V, takže ak sa na porty použije vyššia hodnota, môže dôjsť k poškodeniu dosky. Všetky informácie o napájaní sú k dispozícii v technickej dokumentácii k zariadeniu.

Pridávacie karty (štíty)

Na zvýšenie schopností základných dosiek použite štíty (štíty) - rozširujte funkčnosť ďalších zariadení. Sú určené pre špecifický tvarový faktor, ktorý ich odlišuje od modulov, ktoré sa pripájajú k portom. Štíty sú drahšie ako moduly, ale práca s nimi je jednoduchšia. Sú tiež vybavené hotovými knižnicami s kódom, ktorý zrýchľuje vývoj vlastných riadiacich programov pre „inteligentný domov“.

Štíty Proto a senzor

Tieto dva štandardné štíty neprinášajú žiadne špeciálne vlastnosti. Používajú sa na kompaktnejšie a pohodlnejšie pripojenie veľkého počtu modulov.

Proto Shield je takmer úplná kópia originálu, pokiaľ ide o porty, a v strede modulu môžete nalepiť prkénko. To uľahčuje montáž. Takéto doplnky existujú pre všetky plnohodnotné dosky Arduino.

Štít Proto Shield sa umiestni na základnú dosku. To mierne zvyšuje výšku štruktúry, ale v lietadle sa tým ušetrí veľa miesta

Ale ak existuje veľa zariadení (viac ako 10), potom je lepšie použiť drahšie platne Sensor Shield.

Nemajú bradboard, všetky závery portov sú však jednotlivo napájané elektrickou energiou a zemou. To vám umožní, aby ste sa nezmýlili v kábloch a prepojkách.

Povrch základnej dosky a dosiek snímačov je rovnaký, ale čip nemá čipy, kondenzátory alebo iné prvky. Preto je pre plné pripojenie uvoľnené veľa miesta

Na tejto doske sú tiež podložky pre ľahké pripojenie niekoľkých modulov: Bluetooty, SD karty, RS232 (COM-port), rádio a ultrazvuk.

Pripojenie pomocných funkcií

Štíty s integrovanou funkčnosťou určené na riešenie zložitých, ale typických úloh. Ak potrebujete implementovať originálne nápady, je lepšie zvoliť ten správny modul.

Štít motora. Je určený na riadenie rýchlosti a rotácie motorov s nízkym výkonom. Pôvodný model je vybavený jedným čipom L298 a môže pracovať súčasne s dvoma jednosmernými motormi alebo s jedným servopohonom. Existuje kompatibilná časť od výrobcu tretej strany, ktorý má dva čipy L293D so schopnosťou ovládať dvakrát toľko diskov.

Štart relé. Často používaný modul s inteligentnými domácimi systémami. Doska so štyrmi elektromechanickými relé, z ktorých každé umožňuje priechod prúdu so silou do 5A. To stačí na automatické zapnutie a vypnutie kilowattov alebo osvetľovacích vedení určených na striedavý prúd 220 V.

LCD štít. Umožňuje vám zobrazovať informácie na zabudovanej obrazovke, ktoré je možné inovovať na zariadenie TFT. Toto rozšírenie sa často používa na vytváranie meteorologických staníc s údajmi o teplote v rôznych obytných priestoroch, prístavbách, garáži, ako aj o teplote, vlhkosti a rýchlosti vetra na ulici.

Do LCD štítu sú zabudované tlačidlá, ktoré umožňujú programovanie stránkovania informácií a výber akcií na vydávanie príkazov mikroprocesoru.

Štít protokolovania údajov. Hlavnou úlohou modulu je zaznamenávať údaje zo senzorov na SD kartu s plným formátom do 32 Gb s podporou systému súborov FAT32. Ak chcete nahrávať na kartu micro SD, musíte si kúpiť adaptér. Tento štít sa dá použiť ako úložisko informácií, napríklad pri zaznamenávaní údajov z DVR. Výroba americkej spoločnosti Adafruit Industries.

Kryt karty SD. Jednoduchšia a lacnejšia verzia predchádzajúceho modulu. Takéto rozšírenia vydáva mnoho výrobcov.

EtherNet Shield. Oficiálny modul na pripojenie Arduina k internetu bez počítača. K dispozícii je slot na kartu micro SD, ktorý vám umožňuje zaznamenávať a odosielať údaje prostredníctvom celosvetovej siete.

Štít Wi-Fi. Umožňuje bezdrôtovú výmenu informácií s podporou šifrovania. Slúži na pripojenie k internetu a zariadeniam, ktoré je možné ovládať pomocou Wi-Fi.

Štít GPRS. Tento modul sa spravidla používa na komunikáciu „inteligentného domu“ s majiteľom prostredníctvom mobilného telefónu prostredníctvom SMS správ.

Inteligentné domáce moduly

Spojenie modulov od výrobcov tretích strán a schopnosť pracovať s nimi pomocou zabudovaného programovacieho jazyka je hlavnou výhodou otvoreného systému Arduino v porovnaní s „proprietárnymi“ riešeniami pre „inteligentný domov“. Hlavné je, že moduly majú opis prijímaných alebo vysielaných signálov.

Spôsoby, ako získať informácie

Informácie je možné zadávať prostredníctvom digitálnych alebo analógových portov. Závisí to od typu tlačidla alebo senzora, ktorý prijíma informácie a prenáša ich na dosku.

V prípade počítačového programu zodpovedá digitálny signál periódam od „0“ a „1“, zatiaľ čo analógový signál určuje rozsah hodnôt v súlade s jeho rozmerom.

Signál pre mikroprocesor môže poslať osoba, ktorá na tento účel používa dve metódy:

• Stlačením tlačidla (klávesy), Logický vodič v tomto prípade prechádza na digitálny port, ktorý v prípade uvoľneného tlačidla prijíma hodnotu „0“ a v prípade jeho stlačenia „1“.
• Otáčanie viečka rotačného potenciometra (odpor) alebo posúvač radiacej páky. V tomto prípade vedie logický kábel k analógovému portu. Napätie prechádza analógovo-digitálnym prevodníkom, po ktorom dáta prechádzajú do mikroprocesora.

Tlačidlá sa používajú na spustenie udalosti, napríklad na zapnutie a vypnutie svetiel, kúrenie alebo vetranie. Otočné gombíky sa používajú na zmenu intenzity - zvýšenie alebo zníženie jasu svetla, hlasitosti zvuku alebo rýchlosti otáčania lopatiek ventilátora.

Potenciometer je najjednoduchšie zariadenie, takže je veľmi lacné. Jeho hlavnými charakteristikami sú elektrický odpor a uhol rotácie

Senzory sa používajú na automatické určovanie parametrov prostredia alebo pôvodu udalosti.

Požiadavky na fungovanie „inteligentného domu“ sú tieto odrody:

• Zvukový senzor. Digitálne verzie tohto zariadenia sa používajú na spustenie udalosti pomocou popu alebo hlasu. Analógové modely umožňujú rozpoznávať a spracovávať zvuk.
• Svetelný senzor. Tieto zariadenia môžu pracovať vo viditeľnom aj v infračervenom rozsahu. Ten sa dá použiť ako požiarny výstražný systém.
• Snímač teploty. Pre dom a ulicu používajú rôzne modely, pretože vonkajšie sú lepšie chránené pred vlhkosťou. Na drôte sú tiež vzdialené zariadenia.
• Senzor vlhkosti. Model DHT11 je vhodný pre použitie v interiéri a drahší DHT22 pre použitie v exteriéri. Obidve zariadenia môžu tiež ukazovať teplotu. Pripojte sa k digitálnemu portu.
• Senzor tlaku vzduchu. Pre prácu s doskami Arduino sa osvedčili analógové barometre Bosh: bmp180, bmp280. Meria tiež teplotu. Model bme280 sa dá nazvať meteorologickou stanicou, pretože navyše vydáva aj hodnotu vlhkosti.
• Snímače pohybu a prítomnosti. Používajú sa na bezpečnostné účely alebo na automatické zapnutie svetla.
• Dažďový senzor. Reaguje na vodu vstupujúcu na povrch. Môže sa tiež použiť na spustenie poplachu o úniku vody alebo vykurovacieho okruhu.
• Prúdový senzor. Používajú sa na detekciu rozbitých elektrických spotrebičov (vyhorené žiarovky) alebo na analýzu napätia, aby sa zabránilo preťaženiu.
• Senzor úniku plynu. Používa sa na detekciu a reakciu na zvýšené koncentrácie propánu.
• Senzor oxidu uhličitého. Používa sa na stanovenie koncentrácie oxidu uhličitého v obývacích izbách a v osobitných miestnostiach, ako sú vínne pivnice, kde prebieha kvasenie.

Existuje mnoho rôznych senzorov pre konkrétne úlohy, napríklad na meranie hmotnosti, prietoku vody, vzdialenosti, pôdnej vlhkosti atď.

Niektoré senzory, ako napríklad anemometer navrhnutý na meranie rýchlosti a smeru vetra, sú zložité elektromechanické prístroje

Mnoho senzorov a senzorov je možné vyrobiť nezávisle pomocou jednoduchších komponentov. To bude stáť menej.Ale na rozdiel od použitia sériových zariadení budete musieť tráviť čas kalibráciou.

Správa nástrojov a systémov

Okrem zhromažďovania a analýzy informácií musí „inteligentný domov“ reagovať na vznikajúce udalosti. Prítomnosť modernej elektroniky na moderných domácich spotrebičoch vám umožňuje priamy prístup k nim pomocou Wi-Fi, GPRS alebo EtherNet. Zvyčajne pre systémy Arduino implementujú prepínanie mikroprocesorov a high-tech zariadení cez Wi-Fi.

Aby ste mohli Arduino použiť na zapnutie klimatizácie pri vysokej teplote v dome, zablokovanie televízie a internetu v noci v detskej izbe alebo spustenie vykurovacieho kotla pri príchode majiteľov, musia sa vykonať tri kroky:

1. Nainštalujte modul Wi-Fi na základnú dosku.
2. Nájdite neobsadené frekvenčné kanály, aby ste zabránili konfliktom systémov.
3. Porozumieť príkazom nástroja a programovým činnostiam (alebo používať hotové knižnice).

Okrem „komunikácie“ s počítačovými zariadeniami často vznikajú úlohy súvisiace s vykonávaním akýchkoľvek mechanických činností. Napríklad môžete na dosku pripojiť servopohon alebo malú prevodovku, ktorá bude z nej napájaná.

Servopohon sa skladá z motora a niekoľkých prevodoviek. Preto aj napriek nízkemu prúdu (5 V) sa môže vyvinúť slušná sila, ktorá napríklad stačí na otvorenie okna

Ak je potrebné pripojiť výkonné zariadenia pracujúce z externého zdroja napájania, použite dve možnosti:

1. Zahrnutie do reléového obvodu.
2. Pripojenie vypínača a triaku.

Elektrický obvod elektromagnetické alebo polovodičové relé zatvorí a otvorí jeden z drôtov na príkaz z mikroprocesora. Ich hlavnou charakteristikou je maximálny povolený prúd (napríklad 40 A), ktorý môže týmto zariadením prechádzať.

Pokiaľ ide o pripojenie výkonového spínača (mosfet) na jednosmerný prúd a triaka na striedavý prúd, majú nižšiu hodnotu prípustnej sily prúdu (5-15 A), ale môžu plynulo zvyšovať zaťaženie. Z tohto dôvodu sa na doskách nachádzajú porty PWM. Táto vlastnosť sa používa na reguláciu jasu osvetlenia, rýchlosti ventilátora atď.

Pomocou relé a výkonových spínačov môžete plne automatizovať všetky elektrické obvody domu a spustiť generátor bez prúdu. Preto je na základe Arduino reálne možné nezávisle zabezpečiť byt alebo budovu vrátane všetkých zvlášť dôležitých funkcií - kúrenie, prívod vody, odtok, vetranie a bezpečnostný systém.

Chcete, aby bol váš domov inteligentnejší, ale s programovaním pre vás? V tomto prípade vám odporúčame pozrieť sa na hotové riešenia od spoločností Xiaomi a Apple, ktoré sa ľahko inštalujú a konfigurujú aj pre začiatočníkov. A dokonca môžete zadávať príkazy a ovládať ich vykonávanie aj zo smartfónu.

Viac informácií o inteligentných domácnostiach od spoločností Xiaomi a Apple nájdete v nasledujúcich článkoch:

• Inteligentný domov Xiaomi: dizajnové prvky, prehľad hlavných komponentov a pracovných prvkov
• Inteligentný dom Apple: zložitosti organizácie domácich kontrolných systémov od spoločnosti Apple

Závery a užitočné video na túto tému

Príklad samostatne zostaveného polotovaru základnej úrovne pre „inteligentný domov“:

Otvorenosť platformy Arduino umožňuje použitie komponentov od rôznych výrobcov. Vďaka tomu je ľahké navrhnúť „inteligentný dom“ pre požiadavky používateľov. Preto ak máte aspoň zanedbateľné znalosti v oblasti programovania a pripojenia elektronických zariadení, mali by ste venovať pozornosť tomuto systému..

Poznáte platformu Arduino v praxi a chcete sa podeliť o svoje skúsenosti s nováčikmi v tomto odbore? Možno chcete vyššie uvedený materiál doplniť užitočnými odporúčaniami alebo komentármi? Do tohto príspevku napíšte svoje komentáre.

Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa navrhovania automatizovaného systému domu založeného na Arduino, opýtajte sa našich odborníkov a ostatných návštevníkov stránky v nižšie uvedenom bloku.