Pametni dom na osnovi krmilnikov Arduino: načrtovanje in organizacija nadzorovanega prostora

Razvoj orodij za avtomatizacijo je privedel do oblikovanja kompleksnih sistemov, ki izboljšujejo kakovost človekovega življenja.Mnogi znani proizvajalci elektronike in programskih okolij ponujajo že pripravljene standardne rešitve za različne objekte.

Tudi neizkušen uporabnik lahko razvije neodvisne projekte in sestavi "pametni dom" z uporabo Arduina, ki ustreza njegovim potrebam. Glavna stvar je razumeti osnove in se ne bati eksperimentirati.

V tem članku si bomo ogledali princip ustvarjanja in glavne funkcije avtomatiziranega doma, ki temelji na napravah Arduino. Upoštevali bomo tudi vrste uporabljenih plošč in glavne module sistema.

Izdelava sistemov na platformi Arduino

Arduino je platforma za razvoj elektronskih naprav z avtomatskim, polavtomatskim ali ročnim krmiljenjem. Izdelan je po principu oblikovalca z jasno določenimi pravili interakcije med elementi. Sistem je odprt, kar omogoča sodelovanje tretjih proizvajalcev pri njegovem razvoju.

klasika «pametna hiša» je sestavljen iz avtomatiziranih blokov, ki opravljajo naslednje funkcije:

• zbiranje potrebnih informacij prek senzorjev;
• analizirati podatke in sprejemati odločitve z uporabo programabilnega mikroprocesorja;
• izvajati sprejete odločitve z izdajanjem ukazov različnim napravam.

Platforma Arduino je dobra ravno zato, ker ni zaklenjena na določenega proizvajalca, ampak potrošniku omogoča izbiro komponent, ki mu ustrezajo. Njihov izbor je ogromen, tako da lahko uresničite skoraj vsako idejo.

Priporočamo, da preverite najboljše pametne naprave za dom.

Če želite izvedeti, kako delati z Arduinom, lahko kupite začetni komplet na proizvajalčevem spletnem mestu. Zahtevano je znanje tehnične angleščine, saj dokumentacija ni rusificirana

Poleg raznolikosti povezanih naprav doda raznolikost programsko okolje, implementirano v C++. Uporabnik ne more samo uporabljati ustvarjenih knjižnic, temveč tudi programirati odziv sistemskih komponent na nastajajoče dogodke.

Elementi glavne plošče

Glavni element »pametnega doma« je ena ali več centralnih (matičnih) plošč. Odgovorni so za interakcijo vseh elementov. Šele po identifikaciji nalog, ki jih je treba rešiti, lahko začnete izbrati glavno vozlišče sistema.

Matična plošča združuje naslednje elemente:

• Mikrokrmilnik (procesor). Njegov glavni namen je oddajanje in merjenje napetosti v vratih v območju 0-5 ali 0-3,3 V, shranjevanje podatkov in izvajanje izračunov.
• Programator (ni na voljo na vseh ploščah). S to napravo se v pomnilnik mikrokontrolerja zapiše program, po katerem bo deloval "pametni dom". Na računalnik, tablico, pametni telefon ali drugo napravo se poveže preko USB vmesnika.
• Regulator napetosti. Za napajanje celotnega sistema je potrebna 5-voltna naprava.

Pod blagovno znamko Arduino se proizvaja več modelov plošč.Med seboj se razlikujejo po obliki (velikosti), številu vrat in kapaciteti pomnilnika. Na podlagi teh kazalnikov morate izbrati primerno napravo.

Arduino plošče in ščite zanje je bolje kupiti pri proizvajalcu, saj so boljše kakovosti kot združljive naprave, proizvedene na Kitajskem.

Obstajata dve vrsti vrat:

• digitalni, ki so na tabli označeni s črkami "d";
• analogni, ki so označeni s črko "a".

Zahvaljujoč njim mikrokrmilnik komunicira s povezanimi napravami. Katera koli vrata lahko delujejo tako za sprejemanje signala kot za njegovo pošiljanje. Digitalna vrata z oznako "pwm" so namenjena vhodu in izhodu signala PWM (impulzno širinsko modulacijo).

Zato je treba pred nakupom plošče vsaj približno oceniti stopnjo njene obremenitve na različnih napravah. Tako boste lahko določili zahtevano število vrat vseh vrst.

Treba je razumeti, da ni nujno, da je sistem pametnega doma povezan s krmilno enoto, ki temelji na eni matični plošči. Funkcije, kot je na primer vklop umetne razsvetljave v lokalnem prostoru glede na čas dneva in vzdrževanje rezerve vode v rezervoarju, so neodvisne druga od druge.

Z vidika zagotavljanja zanesljivosti elektronskega sistema je bolje nepovezane naloge ločiti v različne bloke, kar koncept Arduino olajša implementacijo. Če združite več naprav na enem mestu, lahko pride do pregrevanja mikroprocesorja, konflikta programskih knjižnic in težav pri iskanju in odpravljanju napak programske in strojne opreme.

Povezava več različnih vrst naprav na eno ploščo se običajno uporablja v robotiki, kjer je pomembna kompaktnost. Za "pametni dom" je bolje uporabiti svojo bazo za vsako nalogo

Vsak mikroprocesor je opremljen s tremi vrstami pomnilnika:

• Flash pomnilnik. Glavni pomnilnik, kjer je shranjena programska koda za upravljanje sistema. Majhen del (3-12%) zaseda vgrajeni program za zagon.
• SRAM. RAM, kjer so shranjeni začasni podatki, potrebni za delovanje programa. Odlikuje ga visoka hitrost delovanja.
• EEPROM Počasnejši pomnilnik, kamor se lahko shranjujejo tudi podatki.

Glavna razlika med vrstami pomnilnika za shranjevanje podatkov je v tem, da se ob izklopu napajanja informacije, zapisane v SRAM, izgubijo, vendar ostanejo v EEPROM. Toda obstojni tip ima tudi pomanjkljivost - omejeno število zapisovalnih ciklov. To je nekaj, kar morate upoštevati pri ustvarjanju lastnih aplikacij.

Za razliko od uporabe Arduina v robotiki večina opravil pametnega doma ne zahteva veliko pomnilnika niti za programe niti za shranjevanje informacij.

Vrste plošč za sestavo pametnega doma

Oglejmo si glavne vrste plošč, ki se najpogosteje uporabljajo pri sestavljanju sistemov pametnega doma.

Pogled #1 - Arduino Uno in njegove izpeljanke

Najpogosteje uporabljeni plošči v sistemih pametnega doma sta Arduino Uno in Arduino Nano. Imajo dovolj funkcionalnosti za reševanje tipičnih težav.

Plošče polne dolžine, ki se napajajo od 7 do 12 voltov, zagotavljajo številne prednosti. Najprej je to možnost dolgotrajnega avtonomnega delovanja s standardnimi baterijami ali baterijami za ponovno polnjenje

Glavni parametri Arduino Uno Rev3:

• procesor: ATMega328P (8 bit, 16 MHz);
• število digitalnih vrat: 14;
• od tega s funkcijo PWM: 6;
• število analognih vrat: 6;
• flash pomnilnik: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Pred kratkim je bila izdana sprememba - Uno Wi-Fi, ki vsebuje integriran modul ESP8266, ki omogoča izmenjavo informacij z drugimi napravami po standardu 802.11 b/g/n.

Razlika med Arduino Nano in njegovim večjim primerkom je v tem, da nima lastne vtičnice 12 V. To je narejeno zaradi doseganja manjše velikosti naprave, kar omogoča, da jo enostavno skrijete v majhen prostor. Tudi za te namene standardno povezavo USB nadomesti čip z mini-USB kablom. Arduino Nano ima 2 več analognih vrat v primerjavi z Uno.

Obstaja še ena modifikacija plošče Uno - Arduino Mini. Je celo manjši od Nano in z njim veliko težje delati. Prvič, pomanjkanje vrat USB povzroča težave z vdelano programsko opremo, saj boste za to morali uporabiti pretvornik USB-Serial. Drugič, ta plošča je bolj izbirčna, ko gre za napajanje - potrebno je zagotoviti območje vhodne napetosti 7-9 V.

Zaradi zgoraj opisanih razlogov se plošča Arduino Mini redko uporablja za delovanje pametnega doma. Običajno se uporablja v robotiki ali pri izvajanju že pripravljenih projektov.

Pogled #2 - Arduino Leonardo in Micro

Plošča Arduino Leonardo je podobna Uno, vendar nekoliko močnejša. Druga zanimiva značilnost tega modela je, da se ob povezavi z računalnikom identificira kot tipkovnica, miška ali igralna palica. Zato se pogosto uporablja za ustvarjanje izvirnih igralnih naprav in simulatorjev.

Tabela velikosti in dimenzij Uno, Leonardo in njihovih miniaturnih analogov. Razvijalci niso sledili logiki v imenih - "nano" bi moral biti najmanjši

Glavni parametri Arduino Leonardo so naslednji:

• procesor: ATMega32u4 (8 bit, 16 MHz);
• število digitalnih vrat: 20;
• od tega s funkcijo PWM: 7;
• število analognih vrat: 12;
• flash pomnilnik: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Kot je razvidno iz seznama parametrov, ima Leonardo več priključkov, kar omogoča obremenitev tega modela z večjim številom senzorjev.

Tudi za Leonardo obstaja miniaturni analog s popolnoma enakimi lastnostmi, imenovan Micro. Nima napajalnika 12V in namesto polnega USB vhoda je čip za mini-USB kabel.

Modifikacija Leonardo, imenovana Esplora, je povsem igričarski model in ni primeren za potrebe "pametnega doma".

Pogled #3 - Arduino 101, Arduino Zero in Arduino MKR1000

Včasih delovanje sistemov pametnega doma, izvedenih na osnovi Arduina, zahteva veliko računalniško moč, ki je 8-bitni mikrokontrolerji ne zmorejo zagotoviti. Naloge, kot je prepoznavanje glasu ali slike, zahtevajo hiter procesor in veliko količino RAM-a za takšne naprave.

Za reševanje tovrstnih specifičnih problemov se uporabljajo zmogljive plošče, ki delujejo po konceptu Arduino. Število vrat, ki jih imajo, je približno enako kot pri ploščah Uno ali Leonardo.

Arduino 101 ima enake dimenzije kot Uno ali Leonardo, a tehta skoraj dvakrat toliko. Razlog za to je prisotnost dveh vhodov USB in dodatnih čipov

Arduino 101 je ena najlažjih za uporabo, a zmogljivih plošč, ki ima naslednje značilnosti:

• procesor: Intel Curie (32 bit, 32 MHz);
• bliskovni pomnilnik: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: št.

Poleg tega je plošča opremljena s funkcionalnostjo BLE (Bluetooth Low Energy) z možnostjo enostavne povezave že pripravljenih rešitev, kot so senzor srčnega utripa, prejemanje informacij o vremenu zunaj okna, pošiljanje besedilnih sporočil itd. V napravo sta vgrajena tudi žiroskop in merilnik pospeška, ki pa se uporabljata predvsem v robotiki.

Druga podobna plošča, Arduino Zero, ima naslednje indikatorje:

• procesor: SAM-D21 (32 bit, 48 MHz);
• bliskovni pomnilnik: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: št.

Posebnost tega modela je prisotnost vgrajenega razhroščevalnika (EDBG). Z njegovo pomočjo je veliko lažje najti napake pri programiranju plošče.

Pri pisanju obsežne kode se celo visokokvalificiran programer sooča z napakami. Če jih želite najti, uporabite razhroščevalnik

Arduino MKR1000 je še en model, primeren za visokozmogljivo računalništvo. Ima mikroprocesor in pomnilnik, podoben Zeru. Njegova glavna razlika je prisotnost vgrajenega Wi-Fi čipa s protokolom 802.11 b/g/n in kripto čipa s podporo za algoritem SHA-256 za zaščito prenesenih podatkov.

Pogled #4 - Mega družinski modeli

Včasih je treba uporabiti veliko število senzorjev in nadzorovati veliko število naprav. To je na primer potrebno za samodejno delovanje porazdeljenih klimatskih sistemov, ki vzdržujejo določeno temperaturo za posamezne cone.

Za vsako lokalno območje je potrebno spremljati odčitke dveh temperaturnih senzorjev (drugi se uporablja kot kontrolni) in v skladu z algoritmom prilagoditi položaj lopute, ki določa količino vstopa toplega zraka.

Če je v koči več kot 10 takih območij, je za nadzor celotnega sistema potrebnih več kot 30 vrat. Seveda lahko uporabite več plošč tipa Uno pod skupnim nadzorom ene od njih, vendar to povzroča dodatne težave pri preklapljanju. V tem primeru je priporočljivo uporabiti modele družine Mega.

Velikost plošč družine Mega (101,5 x 53,4 cm) je večja kot pri predhodno pregledanih modelih. To je tehnična nuja - sicer takšnega števila vrat ni mogoče postaviti

Plošča Arduino Mega temelji na dokaj preprostem 8-bitnem 16 MHz mikroprocesorju aTMega1280.

Ima veliko količino pomnilnika:

• bliskovni pomnilnik: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Toda njegova glavna prednost je prisotnost številnih vrat:

• število digitalnih vrat: 54;
• od tega s funkcijo PWM: 15;
• število analognih vrat: 16.

Ta plošča ima dve sodobni različici:

• Mega 2560 temelji na mikroprocesorju aTMega2560, za katerega je značilna velika količina bliskovnega pomnilnika - 256 KB;
• Mega ADK je poleg mikroprocesorja aTMega2560 opremljen z USB vmesnikom z možnostjo povezovanja z napravami, ki temeljijo na operacijskem sistemu Android.

Model Arduino Mega ADK ima eno lastnost. Pri priključitvi telefona na vhod USB je možna naslednja situacija: če telefon potrebuje polnjenje, ga bo začel "vleči" iz plošče. Zato obstaja dodatna zahteva za vir električne energije - zagotavljati mora tok 1,5 ampera. Pri napajanju preko baterij je treba ta pogoj upoštevati.

Avtonomno napajanje za Arduino lahko naredite s pomočjo povezanih baterij ali akumulatorjev.S kombinacijo serijske in vzporedne povezave lahko dosežete želeno napetost in dolg čas delovanja

Due je še en model podjetja Arduino, ki združuje moč mikroprocesorja z velikim številom vrat.

Njegove značilnosti so naslednje:

• procesor: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
• število digitalnih vrat: 54;
• od tega s funkcijo PWM: 12;
• število analognih vrat: 14;
• bliskovni pomnilnik: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: št.

Analogni kontakti te plošče lahko delujejo tako v običajni 10-bitni ločljivosti za Arduino, ki je narejena za združljivost s prejšnjimi modeli, kot v 12-bitni, kar vam omogoča, da prejmete natančnejši signal.

Značilnosti interakcije modulov prek vrat

Vsi moduli, ki bodo priključeni na ploščo, imajo vsaj tri izhode. Dva od njih sta napajalni žici, tj. "tla", kot tudi napetost 5 ali 3,3 V. Tretja žica je logična. Prenaša podatke v vrata. Za povezavo modulov se uporabljajo posebne žice, združene v skupine po 3, ki se včasih imenujejo mostički.

Ker imajo modeli Arduino običajno le 1 napetostni priključek in 1-2 ozemljitvena priključka, boste morali za povezavo več naprav spajkati žice ali uporabiti testne plošče.

Na ploščo Arduino lahko povežete ne samo napajanje in vrata plošče Arduino, ampak tudi druge elemente, kot so upor, registri itd.

Spajkanje je bolj zanesljivo in se uporablja v napravah, ki so izpostavljene fizičnim udarcem, kot so nadzorne plošče za robote in kvadrokopterje. Za pametni dom je bolje uporabiti razvojne plošče, saj je lažje tako pri vgradnji kot pri odstranitvi modula.

Nekateri modeli (na primer Arduino Zero in MKR1000) imajo delovno napetost 3,3 V, tako da se lahko plošča poškoduje, če se na vrata uporabi višja vrednost. Vse informacije o napajanju so na voljo v tehnični dokumentaciji naprave.

Nastavne plošče (ščitniki)

Za povečanje zmogljivosti matičnih plošč se uporabljajo Shields - dodatne naprave, ki širijo funkcionalnost. Izdelani so za točno določen faktor oblike, kar jih razlikuje od modulov, ki so priključeni na porte. Ščiti so dražji od modulov, vendar je delo z njimi lažje. Opremljeni so tudi z že pripravljenimi knjižnicami s kodo, kar pospeši razvoj lastnih nadzornih programov za pametni dom.

Proto in senzorski ščiti

Ta dva standardna ščita ne dodajata nobene posebne funkcionalnosti. Uporabljajo se za bolj kompaktno in priročno povezavo velikega števila modulov.

Proto Shield je glede portov skoraj popolna kopija originala, na sredino modula pa lahko prilepiš razvojno ploščo. Tako je lažje sestaviti strukturo. Takšni dodatki obstajajo za vse Arduino plošče polne dolžine.

Proto Shield je nameščen na vrhu matične plošče. To nekoliko poveča višino konstrukcije, vendar prihrani veliko prostora v ravnini

Če pa je naprav veliko (več kot 10), potem je bolje uporabiti dražje stikalne plošče Sensor Shield.

Nimajo matične plošče, vendar so vsi priključni zatiči posamezno napajani in ozemljeni. To vam omogoča, da se izognete zapletanju v žice in mostičke.

Površina matične plošče in senzorskih plošč je enaka, vendar na ščitu ni čipov, kondenzatorjev in drugih elementov. To sprosti veliko prostora za popolne povezave.

Ta plošča ima tudi priključke za enostavno povezavo več modulov: Bluetoots, SD kartice, RS232 (COM-port), radio in ultrazvok.

Povezovanje pomožne funkcionalnosti

Ščitniki z integrirano funkcionalnostjo so zasnovani za reševanje kompleksnih, a tipičnih problemov. Če morate uresničiti izvirne ideje, je bolje izbrati ustrezen modul.

Motorni ščit. Zasnovan je za nadzor hitrosti in vrtenja motorjev z nizko močjo. Originalni model je opremljen z enim čipom L298 in lahko poganja dva enosmerna motorja ali en servo hkrati. Obstaja tudi združljiv del tretje osebe, ki ima dva čipa L293D z možnostjo nadzora dvakrat več pogonov.

Relejni ščit. Pogosto uporabljen modul v sistemih pametnega doma. Plošča s štirimi elektromehanskimi releji, od katerih vsak omogoča prehod toka s silo do 5A. To je dovolj za samodejni vklop in izklop kilovatnih naprav ali svetlobnih vodov, zasnovanih za 220 V izmenični tok.

LCD ščit. Omogoča prikaz informacij na vgrajenem zaslonu, ki ga je mogoče nadgraditi v TFT napravo. Ta razširitev se pogosto uporablja za ustvarjanje vremenskih postaj z odčitki temperature v različnih bivalnih prostorih, gospodarskih poslopjih, garažah, pa tudi temperature, vlažnosti in hitrosti vetra zunaj.

LCD Shield ima vgrajene gumbe, ki vam omogočajo programiranje premikanja informacij in izbiro dejanj za pošiljanje ukazov mikroprocesorju

Ščit za beleženje podatkov. Glavna naloga modula je snemanje podatkov s senzorjev na SD kartico polnega formata do 32 Gb s podporo za datotečni sistem FAT32. Za snemanje na kartico micro SD morate kupiti adapter.Ta ščit se lahko uporablja kot shramba informacij, na primer pri snemanju podatkov iz DVR. Proizvaja ameriško podjetje Adafruit Industries.

Ščit za kartico SD. Preprostejša in cenejša različica prejšnjega modula. Mnogi proizvajalci proizvajajo takšne podaljške.

Ethernetni ščit. Uradni modul za povezavo Arduino z internetom brez računalnika. Na voljo je reža za micro SD kartico, ki omogoča snemanje in pošiljanje podatkov preko svetovnega spleta.

Wi-Fi Shield. Omogoča brezžično izmenjavo informacij s podporo za način šifriranja. Služi za povezavo z internetom in napravami, ki jih lahko upravljate preko Wi-Fi.

GPRS ščit. Ta modul se običajno uporablja za komunikacijo med pametnim domom in njegovim lastnikom preko mobilnega telefona preko SMS sporočil.

Moduli pametnega doma

Povezovanje modulov tretjih proizvajalcev in zmožnost dela z njimi z vgrajenim programskim jezikom je glavna prednost odprtega sistema Arduino v primerjavi z "blagovnimi" rešitvami pametnega doma. Glavna stvar je, da imajo moduli opis prejetih ali oddanih signalov.

Načini pridobivanja informacij

Vnos informacij se lahko izvede prek digitalnih ali analognih vrat. Odvisno je od vrste gumba ali senzorja, ki sprejema informacije in jih posreduje na ploščo.

Za računalniški program digitalni signal ustreza točkama z "0" in "1", analogni signal pa določa obseg vrednosti v skladu s svojo dimenzijo

Signal mikroprocesorju lahko pošlje oseba, ki za to uporablja dva načina:

• Pritisk na gumb (tipko). Logična žica gre v tem primeru do digitalnih vrat, ki prejme vrednost "0", če je gumb izpuščen, in "1", če je pritisnjen.
• Vrtenje pokrova vrtljivega potenciometra (upora). ali premik ročice motorja. V tem primeru gre logična žica do analognih vrat. Napetost gre skozi analogno-digitalni pretvornik, po katerem gredo podatki v mikroprocesor.

Gumbi se uporabljajo za začetek dogodka, na primer za vklop in izklop luči, ogrevanja ali prezračevanja. Vrtljivi gumbi se uporabljajo za spreminjanje intenzivnosti - povečanje ali zmanjšanje svetlosti svetlobe, jakosti zvoka ali hitrosti vrtenja lopatic ventilatorja.

Potenciometer je preprosta naprava, zato je zelo poceni. Njegove glavne značilnosti so električni upor in kot vrtenja

Senzorji se uporabljajo za samodejno določanje parametrov okolja ali izvora dogodka.

Za delovanje pametnega doma so najbolj iskane naslednje vrste:

• Zvočni senzor. Digitalne različice te naprave se uporabljajo za aktiviranje dogodka s ploskanjem ali glasom. Analogni modeli vam omogočajo prepoznavanje in obdelavo zvoka.
• Svetlobni senzor. Te naprave lahko delujejo v vidnem in infrardečem območju. Slednji se lahko uporablja kot požarni opozorilni sistem.
• Senzor temperature. Za notranjo in zunanjo uporabo se uporabljajo različni modeli, saj so zunanji bolje zaščiteni pred vlago. Na žici so tudi oddaljene naprave.
• Senzor vlažnosti zraka. Za notranjo uporabo je primeren model DHT11, za zunaj pa dražji DHT22. Obe napravi lahko zagotavljata tudi odčitke temperature. Povežite se z digitalnimi vrati.
• Senzor zračnega tlaka. Analogni barometri podjetja Bosh so dokazali, da dobro delujejo s ploščami Arduino: bmp180, bmp280. Merijo tudi temperaturo.Model bme280 lahko imenujemo vremenska postaja, saj zagotavlja tudi dodatno vrednost vlažnosti.
• Senzorji gibanja in prisotnosti. Uporabljajo se za varnostne namene ali za avtomatski vklop luči.
• Senzor za dež. Reagira na vodo, ki vstopi na njegovo površino. Lahko se uporablja tudi za sprožitev alarma za puščanje v vodovodnem ali ogrevalnem krogu.
• Trenutni senzor. Uporabljajo se za odkrivanje nedelujočih električnih naprav (pregorele sijalke) ali za analizo napetosti za preprečevanje preobremenitve.
• Senzor puščanja plina. Uporablja se za odkrivanje povečanih koncentracij propana in odziv nanje.
• Senzor ogljikovega dioksida. Uporablja se za določanje koncentracije ogljikovega dioksida v bivalnih prostorih in v posebnih prostorih, kot so vinske kleti, kjer poteka fermentacija.

Obstaja veliko več različnih senzorjev za specifična opravila, na primer za merjenje teže, hitrosti vodnega toka, razdalje, vlažnosti tal itd.

Nekateri senzorji, kot je anemometer, ki meri hitrost in smer vetra, so kompleksni elektromehanski instrumenti

Veliko senzorjev in senzorjev je mogoče izdelati neodvisno z enostavnejšimi komponentami. Stane manj. Toda za razliko od uporabe serijskih naprav boste morali porabiti čas za kalibracijo.

Nadzor naprav in sistemov

Poleg zbiranja in analiziranja informacij se mora »pametni dom« odzivati ​​na nastajajoče dogodke. Prisotnost napredne elektronike na sodobnih gospodinjskih aparatih vam omogoča neposreden dostop do njih prek Wi-Fi, GPRS ali EtherNet. Običajno sistemi Arduino izvajajo preklapljanje med mikroprocesorjem in visokotehnološkimi napravami prek Wi-Fi.

Če želite uporabiti Arduino za vklop klimatske naprave, ko je temperatura v hiši visoka, blokiranje TV in interneta ponoči v otroški sobi ali zagon ogrevalnega kotla, ko pridejo lastniki, morate izvesti tri korake:

1. Namestite modul Wi-Fi na matično ploščo.
2. Poiščite nezasedene frekvenčne kanale, da se izognete sistemskemu konfliktu.
3. Razumeti ukaze naprave in dejanja programa (ali uporabiti že pripravljene knjižnice).

Poleg »komuniciranja« z računalniškimi napravami se pogosto pojavljajo naloge, ki vključujejo izvajanje nekaterih mehanskih dejanj. Na ploščo lahko na primer priključite servo pogon ali majhen menjalnik, ki se bo napajal iz njega.

Servo pogon je sestavljen iz motorja in več menjalnikov. Zato lahko kljub nizkemu toku (5 V) razvije spodobno moč, kar je dovolj, da na primer odprete okno

Če je treba priključiti močne naprave, ki delujejo iz zunanjega vira napajanja, se uporabljata dve možnosti:

1. Vključitev v relejno vezje.
2. Priključitev stikala in triaka.

Vključeno v električni krog elektromagnetni oz polprevodniški rele zapre in odpre eno od žic glede na ukaz, ki prihaja iz mikroprocesorja. Njihova glavna značilnost je največji dovoljeni tok (na primer 40 A), ki lahko prehaja skozi to napravo.

Kar zadeva priključitev napajalnega stikala (mosfet) za enosmerni tok in triac za izmenični tok, imata nižji dovoljeni tok (5-15 A), vendar lahko gladko povečata obremenitev. V ta namen so na ploščah predvidena vrata PWM. Ta lastnost se uporablja pri uravnavanju svetlosti osvetlitve, hitrosti ventilatorja itd.

Z uporabo relejev in stikal za napajanje lahko popolnoma avtomatizirate vsa električna vezja doma in zaženete generator v odsotnosti toka. Zato je na podlagi Arduina mogoče izvajati avtonomno oskrbo stanovanja ali zgradbe, vključno z vsemi posebej pomembnimi funkcijami - ogrevanje, oskrba z vodo, odvodnjavanje, prezračevanje in varnostni sistem.

Želite, da vaš dom postane pametnejši, vendar s programiranjem za »vas«? V tem primeru priporočamo, da si ogledate že pripravljene rešitve Xiaomi in Apple, ki jih je enostavno namestiti in konfigurirati tudi za začetnika. In lahko nastavite ukaze in nadzirate njihovo izvajanje tudi iz pametnega telefona.

Preberite več o pametnem domu Xiaomi in Apple v naslednjih člankih:

• Pametni dom Xiaomi: oblikovne značilnosti, pregled glavnih komponent in delovnih elementov
• Apple pametni dom: podrobnosti organizacije nadzornih sistemov doma podjetja Apple

Zaključki in uporaben video na to temo

Primer samosestavljenega začetnega obdelovanca za "pametni dom":

Odprtost platforme Arduino omogoča uporabo komponent različnih proizvajalcev. To olajša načrtovanje »pametnega doma«, ki ustreza potrebam uporabnika. Torej, če imate vsaj malo znanja s področja programiranja in povezovanja elektronskih naprav, je ta sistem vreden pozornosti.

Ali poznate platformo Arduino v praksi in želite svoje izkušnje deliti z novinci v tej zadevi? Morda bi želeli zgornji material dopolniti s koristnimi priporočili ali komentarji? Napišite svoje komentarje pod to publikacijo.

Če imate kakršna koli vprašanja o oblikovanju avtomatiziranega domačega sistema, ki temelji na Arduinu, jih postavite našim strokovnjakom in drugim obiskovalcem spletnega mesta v spodnjem bloku.