Smart home batay sa mga kontrol ng Arduino: disenyo at samahan ng kinokontrol na puwang

Ang pag-unlad ng automation ay humantong sa paglikha ng mga integrated system na nagpapabuti sa kalidad ng buhay ng tao. Maraming mga kilalang tagagawa ng mga electronics at software na kapaligiran ang nag-aalok ng mga yari na karaniwang mga solusyon para sa iba't ibang mga bagay.

Kahit na ang isang walang karanasan na gumagamit ay magagawang bumuo ng mga independyenteng proyekto at mag-ipon ng isang "matalinong bahay" sa Arduino upang umangkop sa kanyang mga pangangailangan. Ang pangunahing bagay ay upang maunawaan ang mga pangunahing kaalaman at hindi matakot na mag-eksperimento.

Sa artikulong ito, isasaalang-alang namin ang prinsipyo ng paglikha at ang mga pangunahing pag-andar ng isang awtomatikong bahay batay sa mga aparato ng Arduino. Isaalang-alang din ang mga uri ng mga board na ginamit at ang pangunahing mga module ng system.

Ang paglikha ng mga system sa platform ng Arduino

Ang Arduino ay isang platform para sa pagbuo ng mga elektronikong aparato na may awtomatikong, semi-awtomatiko o manu-manong kontrol. Ginagawa ito ayon sa prinsipyo ng isang tagabuo na may malinaw na tinukoy na mga patakaran para sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elemento. Bukas ang system, na nagbibigay-daan sa mga tagagawa ng mga third-party na lumahok sa pag-unlad nito.

Klasikong "matalinong bahay"Mayroong mga awtomatikong yunit na nagsasagawa ng mga sumusunod na pag-andar:

• mangolekta ng kinakailangang impormasyon sa pamamagitan ng mga sensor;
• pag-aralan ang data at gumawa ng mga pagpapasya gamit ang isang naproseso na microprocessor;
• ipatupad ang mga desisyon na ginawa sa pamamagitan ng paglalaan ng mga utos sa iba't ibang mga aparato.

Ang platform ng Arduino ay mahusay na tiyak dahil hindi ito malapit sa isang tiyak na tagagawa, ngunit pinapayagan ang mamimili na pumili ng mga sangkap na angkop sa kanya. Malaki ang kanilang pagpipilian, kaya maaari mong ipatupad ang halos anumang mga ideya.

Inirerekumenda ka naming makilala ang pinakamahusay matalinong aparato para sa bahay.

Upang malaman kung paano magtrabaho kasama ang Arduino, maaari kang bumili ng Starter Kit sa website ng tagagawa. Kinakailangan ang kaalaman sa teknikal na Ingles, dahil ang dokumentasyon ay hindi Russified

Bilang karagdagan sa iba't ibang mga konektadong aparato, ang kapaligiran sa programming na ipinatupad sa C ++ ay nagdaragdag ng pagkakaiba-iba.Ang gumagamit ay hindi lamang maaaring samantalahin ang mga nilikha na aklatan, ngunit din programa ang tugon ng mga sangkap ng system sa mga umuusbong na kaganapan.

Pangunahing elemento ng board

Ang pangunahing elemento ng isang matalinong bahay ay isa o higit pang mga gitnang (motherboard) boards. May pananagutan sila sa pakikipag-ugnay ng lahat ng mga elemento. Tanging natukoy ang mga gawain na kailangang malulutas, maaari kaming magpatuloy sa pagpili ng pangunahing node ng system.

Pinagsasama ng motherboard ang mga sumusunod na elemento:

• Microcontroller (processor). Ang pangunahing layunin nito ay upang mag-isyu at masukat ang boltahe sa mga port sa saklaw ng 0-5 o 0-3.3 V, mag-imbak ng data at magsagawa ng mga kalkulasyon.
• Programmer (hindi lahat ng mga board ay mayroon nito). Gamit ang aparato na ito, ang isang programa ay nakasulat sa memorya ng microcontroller, ayon sa kung saan gagana ang "matalinong bahay". Ito ay konektado sa isang computer, tablet, smartphone o iba pang aparato gamit ang isang USB interface.
• Ang stabilizer ng boltahe Kinakailangan ang isang 5 boltahe na aparato, kinakailangan upang mabigyan ng kapangyarihan ang buong sistema.

Sa ilalim ng tatak ng Arduino, maraming mga modelo ng motherboard ang magagamit. Magkaiba sila sa bawat isa sa form factor (laki), bilang ng mga port at laki ng memorya. Para sa mga tagapagpahiwatig na ito na kailangan mong pumili ng tamang aparato.

Ang mga board ng Arduino at mga kalasag para sa kanila ay pinakamahusay na binili mula sa tagagawa, dahil mas mahusay sila kaysa sa mga katugmang aparato na inilabas sa China

Mayroong dalawang uri ng mga port:

• digitalna minarkahan sa board na may mga titik "D";
• analogminarkahan ng isang sulat "A".

Salamat sa kanila, nakikipag-usap ang microcontroller sa mga konektadong aparato. Ang anumang port ay maaaring gumana pareho sa pagtanggap ng isang signal at sa output nito. Ang mga digital na port na minarkahan ng "pwm" ay inilaan para sa pag-input at output ng isang signal ng uri ng PWM (modyul na lapad ng pulso).

Samakatuwid, bago bumili ng isang board, dapat mong hindi bababa sa tinatayang suriin ang antas ng pagkarga nito sa iba't ibang mga aparato. Matutukoy nito ang nais na bilang ng mga port ng lahat ng mga uri.

Dapat itong maunawaan na ang "matalinong tahanan" na sistema ay hindi kailangang itali sa isang control unit batay sa isang motherboard. Ang mga naturang pag-andar tulad ng, halimbawa, ang paglipat sa artipisyal na pag-iilaw ng lokal na lugar depende sa oras ng araw at pagpapanatili ng reserba ng tubig sa tangke ng imbakan ay independiyente sa bawat isa.

Mula sa paninindigan ng pagtiyak ng pagiging maaasahan ng elektronikong sistema, mas mahusay na paghiwalayin ang hindi magkakaugnay na mga gawain sa iba't ibang mga bloke, na ginagawang madali upang maipatupad ang konsepto ng Arduino. Kung pagsamahin mo ang maraming mga aparato sa isang lugar, posible na ang sobrang microprocessor overheats, ang mga library ng software salungatan at kahirapan sa paghahanap at pag-aayos ng mga pagkakamali sa software at hardware.

Ang koneksyon ng maraming iba't ibang mga uri ng aparato sa isang board ay karaniwang ginagamit sa mga robotics, kung saan mahalaga ang compactness. Para sa isang "matalinong tahanan" mas mahusay na gumamit ng sariling pundasyon para sa bawat gawain

Ang bawat microprocessor ay nilagyan ng tatlong uri ng memorya:

• Memorya ng flash Ang pangunahing memorya kung saan naka-imbak ang system management program code. Ang isang maliit na bahagi nito (3-12%) ay inookupahan ng wired na bootloader.
• SRAM Ang RAM, na nag-iimbak ng pansamantalang data na kinakailangan para sa programa. Ang mga differs sa mataas na bilis ng trabaho.
• EEPROM. Ang mas mabagal na memorya, kung saan ang data ay maaari ring maiimbak.

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga uri ng memorya para sa pag-iimbak ng data ay kapag ang kapangyarihan ay naka-off, ang impormasyon na naitala sa SRAM ay nawala, ngunit nananatili sa EEPROM. Ngunit ang di-pabagu-bago na uri ay mayroon ding isang disbentaha - isang limitadong bilang ng mga siklo ng pagsulat. Dapat itong alalahanin kapag lumilikha ng iyong sariling mga aplikasyon.

Hindi tulad ng paggamit ng Arduino sa mga robotics, para sa karamihan ng mga gawain ng "matalinong bahay" hindi mo kailangan ng maraming memorya para sa mga programa o para sa pag-iimbak ng impormasyon.

Mga uri ng mga board para sa pagbuo ng isang matalinong bahay

Isaalang-alang ang mga pangunahing uri ng mga board na kadalasang ginagamit kapag nag-iipon ng isang matalinong sistema ng bahay.

Tingnan ang # 1 - Arduino Uno at mga derivatives nito

Ang pinakakaraniwang mga matalinong sistema ng bahay ay gumagamit ng mga Arduino Uno at Arduino Nano boards. Mayroon silang sapat na pag-andar upang malutas ang mga karaniwang problema.

Ang pagkakaroon ng kapangyarihan para sa mga full-format na board mula sa isang boltahe ng 7-12 volts ay nagbibigay ng maraming mga pakinabang. Una sa lahat, ito ay ang posibilidad ng mahabang buhay ng baterya mula sa mga karaniwang baterya o mga nagtitipon

Pangunahing mga parameter ng Arduino Uno Rev3:

• processor: ATMega328P (8 bit, 16 MHz);
• bilang ng mga digital na port: 14;
• kung saan sa pagpapaandar ng PWM: 6;
• bilang ng mga analog port: 6;
• memorya ng flash: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Hindi pa katagal, isang pagbabago ang lumabas - Uno Wi-Fi, na naglalaman ng isang integrated module ESP8266, na nagbibigay-daan sa iyo upang makipagpalitan ng impormasyon sa iba pang mga aparato ayon sa pamantayan ng 802.11 b / g / n.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng Arduino Nano at ang mas malaking counterpart nito ay ang kakulangan ng sariling socket ng kapangyarihan mula 12 V. Ginagawa ito upang makamit ang isang mas maliit na aparato, na ginagawang madali upang maitago sa isang maliit na puwang. Gayundin para sa mga layuning ito, ang karaniwang koneksyon sa USB ay pinalitan ng isang maliit na tilad na may isang mini-USB cable. Ang Arduino Nano ay may 2 pang mga analog port kumpara kay Uno.

Mayroong isa pang pagbabago ng Uno board - Arduino Mini. Ito ay kahit na mas maliit kaysa sa Nano, at mas mahirap gawin ito. Una, ang kakulangan ng isang USB port ay lumilikha ng isang problema sa firmware, dahil para dito kailangan mong gumamit ng USB-Serial Converter. Pangalawa, ang board na ito ay mas mapagpipilian sa mga tuntunin ng kapangyarihan - kinakailangan upang magbigay ng isang hanay ng boltahe ng input ng 7-9 V.

Para sa mga kadahilanang inilarawan sa itaas, ang Arduino Mini board ay bihirang ginagamit upang mapatakbo ang isang "matalinong tahanan". Karaniwan ito ay ginagamit alinman sa mga robotics, o sa pagpapatupad ng mga yari na proyekto.

Tingnan ang # 2 - Arduino Leonardo at Micro

Ang lupon ng Arduino Leonardo ay katulad sa Uno, ngunit medyo malakas. Ang isa pang kawili-wiling tampok ng modelong ito ay ang kahulugan nito kapag konektado sa isang computer bilang isang keyboard, mouse o joystick. Samakatuwid, madalas itong ginagamit upang lumikha ng mga orihinal na aparato sa paglalaro at simulation.

Isang talahanayan ng mga sukat at sukat ng mga modelo ng Uno, Leonardo at kanilang mga miniature analogues. Hindi sinunod ng mga nag-develop ang lohika sa mga pangalan - "nano" ay dapat na pinakamaliit

Ang pangunahing mga parameter ng Arduino Leonardo ay ang mga sumusunod:

• processor: ATMega32u4 (8 bit, 16 MHz);
• bilang ng mga digital na port: 20;
• kung saan sa pagpapaandar ng PWM: 7;
• bilang ng mga analog port: 12;
• memorya ng flash: 32 KB;
• SRAM: 2.5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Tulad ng nakikita mo mula sa listahan ng mga parameter, si Leonardo ay may maraming mga port, na nagpapahintulot sa pag-load ng modelong ito na may isang malaking bilang ng mga sensor.

Gayundin para sa Leonardo mayroong isang ganap na magkapareho na miniature analogue, na tinatawag na Micro. Wala itong kapangyarihan mula sa 12 V at sa halip na isang buong pag-input ng USB, mayroong isang maliit na tilad para sa isang mini-USB cable.

Ang pagbabago ng Leonardo na tinatawag na Esplora ay isang modelo ng laro at hindi umaangkop sa mga pangangailangan ng isang "matalinong tahanan".

Tingnan ang # 3 - Arduino 101, Arduino Zero at Arduino MKR1000

Minsan para sa pagpapatakbo ng mga "matalinong bahay" na sistema na ipinatupad batay sa Arduino, kinakailangan ang isang malaking kapangyarihan ng computing, na hindi maibigay ng 8-bit na mga microcontroller. Ang mga gawain tulad ng pagkilala sa boses o imahe ay nangangailangan ng isang mabilis na processor at isang makabuluhang halaga ng RAM para sa mga nasabing aparato.

Upang malutas ang mga tiyak na problemang ito, ang mga makapangyarihang board ay ginagamit na nagpapatakbo ayon sa konsepto ng Arduino. Ang bilang ng mga port na mayroon sila ay tungkol sa katulad ng sa mga board ng Uno o Leonardo.

Ang Arduino 101 ay may parehong mga sukat tulad ng Uno o Leonardo, ngunit tumitimbang ng halos dalawang beses nang higit. Ang dahilan para dito ay ang pagkakaroon ng dalawang mga USB input at karagdagang chips.

Ang isa sa mga pinakamadaling gamitin, ngunit ang mga makapangyarihang board - ang Arduino 101 ay may mga sumusunod na katangian:

• processor: Intel Curie (32 bit, 32 MHz);
• memorya ng flash: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: hindi.

Bilang karagdagan, ang board ay nilagyan ng BLE-andar (Bluetooth Low Energy) na may kakayahang madaling kumonekta ng mga handa na mga solusyon, tulad ng isang sensor ng tibok ng puso, pagtanggap ng impormasyon sa panahon sa labas ng window, pagpapadala ng mga text message, atbp. Ang isang dyayroskop at isang accelerometer ay isinama din sa aparato, ngunit ang mga ito ay ginagamit pangunahin sa mga robotics.

Ang isa pang katulad na board - Arduino Zero ay may mga sumusunod na tagapagpahiwatig:

• processor: SAM-D21 (32 bit, 48 MHz);
• memorya ng flash: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: hindi.

Ang isang natatanging tampok ng modelong ito ay ang pagkakaroon ng isang integrated debugger (EDBG). Ang paggamit nito ay mas madaling maghanap ng mga error kapag nagprograma ng board.

Kapag nagsusulat ng voluminous code, kahit na ang mga highly qualified na programmer ay may mga error. Upang mahanap ang mga ito gumamit ng isang debugger (debugger)

Ang Arduino MKR1000 ay isa pang modelo na angkop para sa malakas na computing.Mayroon itong microprocessor at memorya na katulad ng Zero. Ang pangunahing pagkakaiba nito ay ang pagkakaroon ng isang pinagsamang Wi-Fi chip na may 802.11 b / g / n protocol at isang crypto chip na may suporta para sa SHA-256 algorithm upang maprotektahan ang ipinadala na data.

Tingnan ang # 4 - Mga modelo ng pamilya ng Mega

Minsan kinakailangan na gumamit ng isang malaking bilang ng mga sensor at kontrolin ang isang makabuluhang bilang ng mga aparato. Halimbawa, kinakailangan ito para sa awtomatikong paggana ng mga ipinamamahaging mga air conditioning system na nagpapanatili ng isang tiyak na temperatura para sa mga indibidwal na zone.

Para sa bawat lokal na lugar, kinakailangan upang subaybayan ang mga pagbabasa ng dalawang sensor ng temperatura (ang pangalawa ay ginagamit bilang isang control) at, alinsunod sa algorithm, ayusin ang posisyon ng damper, na tumutukoy sa dami ng mainit na hangin.

Kung mayroong higit sa 10 tulad ng mga zone sa kubo, kung gayon higit sa 30 na mga port ang kinakailangan upang makontrol ang buong sistema. Siyempre, maaari mong gamitin ang maraming mga Uno board sa ilalim ng pangkalahatang kontrol ng isa sa kanila, ngunit lumilikha ito ng karagdagang mga paghihirap sa paglilipat. Sa kasong ito, ipinapayong gumamit ng mga modelo ng pamilyang Mega.

Ang laki ng mga board ng pamilyang Mega (101.5 x 53.4 cm) ay mas malaki kaysa sa dati nang nasuri na mga modelo. Ito ay isang teknikal na pangangailangan - kung hindi man hindi ka maaaring maglagay ng maraming mga port

Ang Arduino Mega ay batay sa isang medyo simpleng 8-bit 16-MHz aTMega1280 microprocessor.

Ito ay may isang malaking halaga ng memorya:

• memorya ng flash: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Ngunit ang pangunahing bentahe nito ay ang pagkakaroon ng maraming mga port:

• bilang ng mga digital na port: 54;
• kung saan sa pagpapaandar ng PWM: 15;
• bilang ng mga analog port: 16.

Ang board na ito ay may dalawang modernong varieties:

• Ang Mega 2560 ay batay sa microprocessor aTMega2560, na nagtatampok ng isang malaking memorya ng flash - 256 KB;
• Bilang karagdagan sa microprocessor aTMega2560, ang Mega ADK ay nilagyan ng isang USB interface na may kakayahang kumonekta sa mga aparato batay sa operating system ng Android.

Ang modelo ng Arduino Mega ADK ay may isang tampok. Kapag ikinonekta ang telepono sa USB input, ang sumusunod na sitwasyon ay posible: kung ang telepono ay kailangang singilin, sisimulan itong "hilahin" ito mula sa board. Samakatuwid, mayroong isang karagdagang kinakailangan para sa isang mapagkukunan ng koryente - dapat itong magbigay ng isang kasalukuyang lakas ng 1.5 amperes. Kapag nagbibigay ng mga baterya, dapat isaalang-alang ang kondisyong ito.

Maaari kang gumawa ng autonomous power para sa Arduino sa tulong ng mga konektadong baterya o baterya. Sa pamamagitan ng pagsasama ng serial at parallel na koneksyon, makakamit mo ang ninanais na boltahe at mahabang oras ng pagpapatakbo

Dahil sa isa pang modelo ng Arduino na pinagsasama ang kapangyarihan ng isang microprocessor at isang malaking bilang ng mga port.

Ang mga katangian nito ay ang mga sumusunod:

• processor: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
• bilang ng mga digital na port: 54;
• kung saan sa pagpapaandar ng PWM: 12;
• bilang ng mga analog port: 14;
• memorya ng flash: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: hindi.

Ang mga analog contact ng board na ito ay maaaring gumana pareho sa karaniwang 10-bit na resolusyon para sa Arduino, na ginagawa para sa pagiging tugma sa mga nakaraang modelo, at sa 12-bit resolution, na nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng isang mas tumpak na signal.

Mga tampok ng pakikipag-ugnay ng mga module sa pamamagitan ng mga port

Ang lahat ng mga module na konektado sa board ay may hindi bababa sa tatlong mga output. Ang dalawa sa kanila ay mga wire ng kuryente, i.e. "Ground", pati na rin ang isang boltahe ng 5 o 3.3 V. Ang pangatlong kawad ay isang lohikal. Nagpapadala ito ng data sa port. Upang ikonekta ang mga module, gumamit ng mga espesyal na wires na naka-pangkat sa 3 piraso, na kung minsan ay tinatawag na mga jumpers.

Dahil ang mga modelo ng Arduino ay karaniwang may 1 port lamang na may boltahe at 1-2 na mga port na may lupa, upang kumonekta ng maraming mga aparato, kakailanganin mo ang alinman sa panghinang sa mga wire o gumamit ng mga board ng board.

Maaari mong kumonekta hindi lamang ang kapangyarihan at port ng Arduino board sa breadboard, kundi pati na rin ang iba pang mga elemento, tulad ng, halimbawa, paglaban, rehistro, atbp.

Ang pagbebenta ay mas maaasahan at ginagamit sa mga aparato na napapailalim sa pisikal na epekto, halimbawa, ang mga control board para sa mga robot at quadrocopters. Para sa isang matalinong bahay, mas mahusay na gumamit ng mga breadboard, dahil mas madali ang parehong sa panahon ng pag-install at kapag tinanggal ang isang module.

Para sa ilang mga modelo (halimbawa, Arduino Zero at MKR1000), ang operating boltahe ay 3.3 V, kaya kung ang isang mas mataas na halaga ay inilalapat sa mga port, kung gayon ang board ay maaaring masira. Ang lahat ng impormasyon ng kapangyarihan ay magagamit sa dokumentong teknikal para sa aparato.

Mga Karagdag ng Addition (Mga Shields)

Upang madagdagan ang mga kakayahan ng mga motherboards ay gumagamit ng mga kalasag (Shields) - pinalawak ang pag-andar ng mga karagdagang aparato. Ginagawa ang mga ito para sa isang tiyak na kadahilanan ng form, na nakikilala sa kanila mula sa mga module na kumonekta sa mga port. Ang mga Shields ay mas mahal kaysa sa mga module, ngunit mas madali ang pagtatrabaho sa kanila. Nilagyan din sila ng mga yari na aklatan na may code, na pinapabilis ang pagbuo ng kanilang sariling mga programa ng kontrol para sa "matalinong tahanan".

Shields Proto at Sensor

Ang dalawang karaniwang mga kalasag ay hindi nagdadala ng anumang mga espesyal na tampok. Ginagamit ang mga ito para sa isang mas compact at maginhawang koneksyon ng isang malaking bilang ng mga module.

Ang Proto Shield ay isang halos kumpletong kopya ng orihinal sa mga tuntunin ng mga port, at sa gitna ng module maaari kang mag-stick ng isang breadboard. Ginagawa nitong madali ang pagpupulong. Ang nasabing mga add-on ay umiiral para sa lahat ng mga buong board na Arduino.

Ang Proto Shield ay inilalagay sa tuktok ng motherboard. Ito ay bahagyang pinatataas ang taas ng istraktura, ngunit nakakatipid ng maraming puwang sa eroplano

Ngunit kung mayroong maraming mga aparato (higit sa 10), pagkatapos ay mas mahusay na gumamit ng mas mahal na Sensor Shield patch boards.

Wala silang bradboard, gayunpaman, ang lahat ng mga konklusyon ng mga pantalan ay isa-isa na ibinibigay ng kapangyarihan at lupa. Pinapayagan ka nitong huwag malito sa mga wires at jumpers.

Ang lugar ng ibabaw ng motherboard at sensor boards ay pareho, ngunit ang chip ay walang mga chips, capacitor, o iba pang mga elemento. Samakatuwid, ang maraming espasyo ay napalaya para sa buong koneksyon

Gayundin sa board na ito ay may mga pad para sa madaling koneksyon ng ilang mga module: Bluetoots, SD-card, RS232 (COM-port), radio at ultrasound.

Pagkonekta ng pantulong na pag-andar

Ang mga Shields na may integrated integrated na dinisenyo para sa paglutas ng kumplikado, ngunit karaniwang mga gawain. Kung kailangan mong ipatupad ang mga orihinal na ideya, mas mahusay na pumili ng tamang module.

Motor Shield. Ito ay dinisenyo upang makontrol ang bilis at pag-ikot ng mga mababang-lakas na makina. Ang orihinal na modelo ay nilagyan ng isang L298 chip at maaaring gumana nang sabay-sabay sa dalawang DC Motors o sa isang servo drive. Mayroong isang katugmang bahagi mula sa isang tagagawa ng third-party, na mayroong dalawang L293D chips na may kakayahang makontrol ang dalawang beses sa maraming mga drive.

Relay Shield. Isang madalas na ginamit na module na may matalinong mga sistema ng bahay. Lupon na may apat na mga electromekanikal na relay, ang bawat isa ay nagbibigay-daan sa pagpasa ng kasalukuyang may lakas na hanggang sa 5A. Ito ay sapat na upang awtomatikong i-on at i-off ang mga aparato ng kilowatt o mga linya ng ilaw, na idinisenyo para sa alternatibong kasalukuyang 220 V.

LCD na kalasag. Pinapayagan kang magpakita ng impormasyon sa built-in na screen, na maaaring ma-upgrade sa isang aparato ng TFT. Ang extension na ito ay madalas na ginagamit upang lumikha ng mga istasyon ng panahon na may pagbabasa ng temperatura sa iba't ibang tirahan, outbuildings, isang garahe, pati na rin temperatura, kahalumigmigan at bilis ng hangin sa kalye.

Ang mga pindutan ay itinayo sa LCD Shield na nagbibigay-daan sa iyo upang i-program ang paging ng impormasyon at ang pagpili ng mga aksyon para sa paglabas ng mga utos sa microprocessor

Shield Data Data. Ang pangunahing gawain ng module ay upang i-record ang data mula sa mga sensor sa isang full-format na SD card hanggang sa 32 Gb na may suporta para sa FAT32 file system. Upang mag-record sa isang micro SD card, kailangan mong bumili ng adapter. Ang kalasag na ito ay maaaring magamit bilang isang imbakan ng impormasyon, halimbawa, kapag nagre-record ng data mula sa isang DVR. Produksyon ng kumpanya ng American Adafruit Industries.

SD-card na kalasag. Ang isang mas simple at mas murang bersyon ng nakaraang module. Ang ganitong mga extension ay inilabas ng maraming mga tagagawa.

EtherNet Shield. Ang opisyal na module para sa pagkonekta sa Arduino sa Internet nang walang computer. Mayroong isang puwang ng micro SD card, na nagbibigay-daan sa iyo upang mag-record at magpadala ng data sa isang buong network sa buong mundo.

Wi-Fi Shield. Pinapayagan ka ng wireless na makipagpalitan ng impormasyon na may suporta para sa pag-encrypt. Nagsisilbi upang kumonekta sa Internet at mga aparato na maaaring kontrolado sa pamamagitan ng Wi-Fi.

GPRS Shield. Ang modyul na ito, bilang panuntunan, ay ginagamit upang makipag-usap sa "matalinong tahanan" sa may-ari sa pamamagitan ng mobile phone sa pamamagitan ng mga mensahe ng SMS.

Mga Smart Module sa Bahay

Ang pagkonekta ng mga module ng third-party at ang kakayahang magtrabaho kasama ang mga ito gamit ang built-in na programming language ay ang pangunahing bentahe ng bukas na Arduino system kumpara sa "pagmamay-ari" na mga solusyon para sa "matalinong tahanan". Ang pangunahing bagay ay ang mga module ay may paglalarawan ng mga natanggap o naipadala na signal.

Mga paraan upang makakuha ng impormasyon

Ang impormasyon ay maaaring maipasok sa pamamagitan ng digital o analog port. Depende ito sa uri ng pindutan o sensor na natatanggap ang impormasyon at ipinadala ito sa board.

Para sa isang programa sa computer, ang isang digital signal ay tumutugma sa mga panahon mula sa "0" at "1", habang tinutukoy ng analog signal ang saklaw ng mga halaga alinsunod sa sukat nito

Ang signal sa microprocessor ay maaaring maipadala ng isang tao na gumagamit ng dalawang pamamaraan para sa:

• Ang pagpindot sa isang pindutan (mga susi). Ang lohikal na wire sa kasong ito ay napupunta sa digital port, na natatanggap ang halaga ng "0" sa kaso ng pinakawalan na pindutan at "1" sa kaso ng pagpindot nito.
• Pag-ikot ng takip ng rotary potentiometer (risistor) o pag-shift ng slider ng slider. Sa kasong ito, ang lohikal na wire ay pumupunta sa analog port. Ang boltahe ay dumadaan sa isang analog-to-digital converter, pagkatapos kung saan ang data ay pupunta sa microprocessor.

Ang mga pindutan ay ginagamit upang magsimula ng isang kaganapan, halimbawa, pag-on at off ang mga ilaw, pagpainit o bentilasyon. Ginagamit ang mga rotary knobs upang mabago ang intensity - dagdagan o bawasan ang ningning ng ilaw, ang dami ng tunog o ang bilis ng pag-ikot ng mga blades ng fan.

Ang potentiometer ay ang pinakasimpleng aparato, kaya ito ay napaka-murang. Ang pangunahing katangian nito ay ang anggulo ng elektrikal na pagtutol at anggulo ng pag-ikot

Ginagamit ang mga sensor upang awtomatikong matukoy ang mga parameter ng kapaligiran o pinagmulan ng isang kaganapan.

Ang mga sumusunod na uri ay higit na hinihiling para sa pagpapatakbo ng isang "matalinong bahay":

• Sensor ng tunog. Ang mga digital na bersyon ng aparatong ito ay ginagamit upang ma-trigger ang isang kaganapan gamit ang isang pop o boses. Pinapayagan ka ng mga modelo ng analog na makilala at maproseso ang tunog.
• Banayad na sensor. Ang mga aparatong ito ay maaaring gumana pareho sa nakikita at sa infrared range. Ang huli ay maaaring magamit bilang isang sistema ng babala ng sunog.
• Sensor ng temperatura. Para sa bahay at kalye ay gumagamit sila ng iba't ibang mga modelo, dahil ang mga panlabas ay mas mahusay na protektado mula sa kahalumigmigan. Mayroon ding mga malalayong aparato sa wire.
• Huminga ng sensor. Ang modelo ng DHT11 ay angkop para sa panloob na paggamit, at ang mas mahal na DHT22 para sa panlabas na paggamit. Ang parehong mga aparato ay maaari ring magbigay ng pagbabasa ng temperatura. Kumonekta sa isang digital port.
• Sensor ng air pressure. Upang gumana sa mga Arduino boards, napatunayan ng mga barometro ng Bosh analog ang kanilang sarili: bmp180, bmp280. Sinusukat din nila ang temperatura. Ang modelo ng bme280 ay maaaring tawaging isang istasyon ng panahon, dahil bukod dito ay nagbibigay din ng halaga ng kahalumigmigan.
• Ang mga sensor ng paggalaw at pagkakaroon. Ginagamit ang mga ito para sa mga layunin ng seguridad o upang awtomatikong i-on ang ilaw.
• Sensor ng ulan. Tumugon sa tubig na pumapasok sa ibabaw nito. Maaari rin itong magamit upang ma-trigger ang isang alarma tungkol sa mga butas sa tubig o circuit ng pag-init.
• Kasalukuyang sensor. Ginagamit ang mga ito upang makita ang mga sirang de-koryenteng kagamitan (sinunog ang mga lampara) o upang masuri ang boltahe upang maiwasan ang labis na karga.
• Gas butas na tumutulo sensor. Ginagamit ito upang makita at tumugon sa pagtaas ng konsentrasyon ng propane.
• Carbon dioxide sensor. Ginagamit ito upang matukoy ang konsentrasyon ng carbon dioxide sa mga sala at sa mga espesyal na silid tulad ng mga cell cell ng alak kung saan nagaganap ang pagbuburo.

Maraming iba't ibang mga sensor para sa mga tiyak na gawain, halimbawa, upang masukat ang timbang, rate ng daloy ng tubig, distansya, kahalumigmigan ng lupa, atbp.

Ang ilang mga sensor, tulad ng isang anemometer na idinisenyo upang masukat ang bilis ng hangin at direksyon, ay kumplikadong mga instrumento ng electromekanikal

Maraming mga sensor at sensor ang maaaring gawin nang nakapag-iisa gamit ang mas simpleng mga sangkap. Mas mababa ang halaga nito.Ngunit, hindi tulad ng paggamit ng mga serial device, kailangan mong gumastos ng oras sa pag-calibrate.

Instrumento at pamamahala ng system

Bilang karagdagan sa pagkolekta at pagsusuri ng impormasyon, isang "matalinong tahanan" ay dapat tumugon sa mga umuusbong na mga kaganapan. Ang pagkakaroon ng mga advanced na electronics sa mga modernong kagamitan sa sambahayan ay nagbibigay-daan sa iyo upang ma-access ang mga ito nang direkta gamit ang Wi-Fi, GPRS o EtherNet. Karaniwan, para sa mga sistemang Arduino ipinatutupad nila ang paglipat ng isang microprocessor at high-tech na aparato sa pamamagitan ng Wi-Fi.

Upang magamit ang Arduino upang i-on ang air conditioner sa isang mataas na temperatura sa bahay, i-block ang TV at Internet sa gabi sa silid ng mga bata o simulan ang pag-init ng boiler sa pagdating ng mga may-ari, tatlong hakbang ang dapat isagawa:

1. I-install ang module ng Wi-Fi sa motherboard.
2. Maghanap ng mga hindi naka-access na dalas ng mga channel upang maiwasan ang mga salungatan sa mga system.
3. Maunawaan ang mga utos ng instrumento at mga aksyon sa programa (o gumamit ng mga yari na aklatan).

Bilang karagdagan sa "pakikipag-usap" sa mga aparato sa computer, ang mga gawain ay madalas na lumitaw na nauugnay sa pagganap ng anumang mga pagkilos na mekanikal. Halimbawa, maaari mong ikonekta ang isang servo drive o isang maliit na gearbox sa board, na pinapagana mula dito.

Ang servo drive ay binubuo ng isang motor at ilang mga gearbox. Samakatuwid, sa kabila ng mababang kasalukuyang (5 V), maaari itong bumuo ng isang disenteng kapangyarihan, na sapat, halimbawa, upang buksan ang window

Kung kinakailangan upang ikonekta ang mga makapangyarihang aparato na nagpapatakbo mula sa isang panlabas na mapagkukunan ng kuryente, gumamit ng dalawang pagpipilian:

1. Pagsasama sa isang relay circuit.
2. Pagkonekta sa power key at triac.

Electrical circuit electromagnetic o solidong relay ng estado isinasara at buksan ang isa sa mga wire sa utos mula sa microprocessor. Ang kanilang pangunahing katangian ay ang maximum na pinapayagan na kasalukuyang (halimbawa, 40 A), na maaaring dumaan sa aparatong ito.

Tulad ng para sa pagkonekta sa power switch (mosfet) para sa direktang kasalukuyang at triac para sa alternatibong kasalukuyang, mayroon silang isang mas mababang halaga ng pinapayagan na kasalukuyang (5-15 A), ngunit maaaring maayos na madagdagan ang pagkarga. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang mga PWM port ay ibinibigay sa mga board. Ang ari-arian na ito ay ginagamit upang makontrol ang ningning ng pag-iilaw, bilis ng fan, atbp.

Gamit ang mga relay at switch ng kuryente, maaari mong ganap na i-automate ang lahat ng mga de-koryenteng circuit ng bahay at simulan ang generator sa kawalan ng kasalukuyang. Samakatuwid, sa batayan ng Arduino, makatotohanang posible na nakapag-iisa na magbigay ng isang apartment o gusali, kabilang ang lahat lalo na mahalagang mga pag-andar - pagpainit, supply ng tubig, kanal, bentilasyon at sistema ng seguridad.

Nais mo bang ang iyong tahanan ay magiging mas matalino, ngunit may programa para sa "ikaw"? Sa kasong ito, inirerekumenda namin na tumingin ka sa mga yari na solusyon mula sa Xiaomi at Apple, na madaling i-install at i-configure kahit para sa isang nagsisimula. At maaari ka ring mag-isyu ng mga utos at kontrolin ang kanilang pagpapatupad kahit na mula sa iyong smartphone.

Higit pa tungkol sa matalinong tahanan mula sa Xiaomi at Apple sa mga sumusunod na artikulo:

• Xiaomi matalinong tahanan: mga tampok ng disenyo, isang pangkalahatang-ideya ng mga pangunahing sangkap at mga elemento ng trabaho
• Apple matalino na bahay: ang mga intricacies ng pag-aayos ng mga sistema ng kontrol sa bahay mula sa kumpanya ng mansanas

Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa

Isang halimbawa ng isang self-naipon na antas ng entry na blangko para sa isang "matalinong tahanan":

Ang pagiging bukas ng platform ng Arduino ay nagbibigay-daan sa paggamit ng mga sangkap mula sa iba't ibang mga tagagawa. Ginagawang madali ang pagdidisenyo ng isang "matalinong bahay" para sa mga kahilingan ng gumagamit. Samakatuwid, kung mayroong hindi bababa sa hindi gaanong mahalagang kaalaman sa larangan ng pagprograma at pagkonekta sa mga elektronikong aparato, sulit na bigyang pansin ang sistemang ito.

Pamilyar ka ba sa Arduino platform sa pagsasanay at nais mong ibahagi ang iyong karanasan sa mga bagong dating sa negosyong ito? Siguro nais mong madagdagan ang materyal sa itaas na may kapaki-pakinabang na mga rekomendasyon o komento? Isulat ang iyong mga puna sa ilalim ng post na ito.

Kung mayroon kang anumang mga katanungan tungkol sa pagdidisenyo ng isang awtomatikong sistema ng bahay batay sa Arduino, tanungin ang aming mga eksperto at iba pang mga bisita sa site sa block sa ibaba.