Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Předpokládá se, že koncept "inteligentního domova" (z anglického inteligentního domu) pochází z poloviny minulého století, ale vzhledem k vysokým nákladům na jeho realizaci nejsou takové projekty široce rozšířeny. Situace se s vývojem elektroniky radikálně změnila a v současnosti takové systémy, i když nejsou všude implementovány, již nejsou vnímány jako zázrak. Navrhujeme zvážit, co představuje „chytrý domov“, jeho rozsah úkolů a také možnost nezávislé realizace takového projektu.

Co je to systém "chytrý domov"?

Tento termín se týká hardwarového a softwarového systému, který umožňuje automatizovat a zjednodušit správu různých systémů, jakož i dalších zařízení doma nebo v bytě.

Jako příklad uvádíme funkce, které mohou být přiřazeny „inteligentnímu domu“ (dále jen SH):

Ovládání systému osvětlení, například:

  • zapnout světlo na signálu snímače pohybu;
  • imitace přítomnosti majitelů (světlo se pravidelně rozsvítí v různých místnostech);
  • změna různých možností osvětlení interiéru;
  • dálkové ovládání světla pomocí tabletu nebo smartphonu atd.

Možnost funkční sady bezpečnostních systémů:

  • Příjem SMS zpráv v případě aktivace, deaktivace a aktivace systému;
  • odesílání MMS zpráv z videokamer, když jsou přijímány signály z pohybových senzorů;
  • možnost prohlížení videa přes internet atd.

Systém regulace klimatu:

  • podpora teploty na dané úrovni, s možností instalace na dálku (například pomocí smartphonu);
  • nastavení maximálního úsporného režimu v nepřítomnosti vlastníků atd.
Dálkové ovládání osvětlení, zabezpečení, kamerového systému a klimatizačních systémů

Nejedná se o kompletní funkční sadu, lze ji rozšířit podle přání a finančních možností. Díky vývoji bezdrátových technologií nevyžaduje škálovatelnost systému větší opravy.

Jaké jsou nevýhody „Smart Home“:

  • Elektronika není pojištěna proti poruchám nebo zamrznutí. Musíte být připraveni na potřebu kdykoli ručně překonfigurovat jednotlivé elektronické systémy a komponenty;
  • Vysoké náklady. Na ruských a CIS trzích výrobci prodávají systémy za nejnižší cenu od 2 000 USD do 5 000 USD v závislosti na „plnění“ a přání zákazníka.

Jak udělat dům "chytrý"?

V ideálním případě by realizace takových rozhodnutí měla být prováděna ve fázi výstavby, ale tato možnost není mezi vývojáři oblíbená z různých důvodů. Výsledkem jsou dva způsoby automatizace:

  1. Obraťte se na profilovou společnost, kde bude na základě zákaznického TZ vypracován projekt s jeho následnou implementací. Minimální náklady na takové řešení se liší, jak bylo uvedeno výše, v rozmezí od 2000 do 5000 USD, maximum závisí na funkčním souboru a použitém zařízení.
  2. Nezávisle rozvíjet a implementovat systém Smart Home.

V prvním případě zákazník obdrží řešení na klíč. Ve druhé, náklady na realizaci lze výrazně snížit, ne-li o řád, pak několikrát, zejména pokud používáte platformu Arduino pro tento účel (budeme o tom mluvit o něco nižší). Je nutné upozornit, že projekt bude vyžadovat programovací dovednosti, ale vývojáři se snažili tento úkol co nejvíce zjednodušit.

Stručně o platformě

Základem platformy je deska s mikrokontrolérem (dále jen MK) a elektronická sada karoserií. Regulátoru je k dispozici celá řada různých senzorů a rozšiřujících karet s různými funkcemi.

Označení:

  1. Port pro blikání (standardní USB).
  2. Tlačítko resetování hardwaru.
  3. Referenční signál napětí
  4. GND.
  5. Kontakty pro digitální signály.
  6. TX signál.
  7. PX signál.
  8. Port pro připojení externího programátoru.
  9. Kontakty pro analogové signály.
  10. Připojte externí napájení.
  11. GND.
  12. +5 V.
  13. +3, 3 V.
  14. Reset signál
  15. Konektor pro napájení.
  16. Mikrokontrolér

Zvláštností platformy je, že proces programování MC je maximálně zjednodušen. Firmware s pomocí vestavěného zavaděče přes USB port na desce. V případě náhodného „rmutování“ tohoto programu je k dispozici možnost blikání se standardními programátory.

Programování používá volný shell (Arduino IDE), kompatibilní s nejběžnějšími operačními systémy (Windows, Linux, Mac OS). Tento shell obsahuje textový editor pro psaní programů, kompilátor a knihovny. Základní programovací jazyk je zjednodušená verze C ++. Více informací o programování MK lze získat na webových stránkách developera a tematických fórech. Ve stejných zdrojích můžete zjistit vše o vizualizaci správy systému.

Arduino programovací shell

Odhadované náklady na původní základní modul jsou $ 30 - $ 50 (v závislosti na modifikaci), čínské analogy - $ 10- $ 16.

Příklady rozšiřujících karet a senzorů

Stručný popis štítu, který budete potřebovat při vývoji vlastního projektu SH.

Modul pro připojení k místní síti nebo Internetu pomocí standardního protokolu TCP / IP. Hlavním prvkem je regulátor ENC28J60. Toto zařízení umožňuje organizovat vizualizované řízení systému z webových stránek.

Připojení síťového modulu k Arduinu

Modul GPRS / GSM SIM900 umožňuje ovládat systém výměnou dat prostřednictvím sítě jakéhokoliv mobilního operátora. Připojení k síti pomocí standardní karty SIM. Můžete posílat SMS a MMS zprávy, knihovna modulu podporuje další funkce.

Připojení modulu GPRS / GSM

A 10 A Elektromechanické relé 250 V může být použito pro řízení osvětlení nebo jiné vhodné zátěže. Po zapnutí napájení se rozsvítí červená LED dioda, pokud je relé aktivováno, rozsvítí se navíc zelený indikátor. Signál může být napájen z libovolného digitálního výstupu MK.

Připojení relé modulu SRD-5VDC-SL-C

Bohužel, při maximálním zatížení nebo v blízkosti elektromechanických relé, po několika týdnech práce, se kontakty mohou začít lepit, a proto nejsou vhodné pro ovládání provozu elektrických kotlů otopného systému. Ale neměli byste být naštvaní, pro platformu Arduino můžete najít moduly pro všechny příležitosti, v této situaci můžete problém vyřešit pomocí polovodičového relé, například SSR-25DA.

Připojte relé SSR k Ardunio

Legenda:

  1. GND na soklu.
  2. K digitálnímu výstupu, například D
  3. Napájení 220 V.
  4. Připojení zátěže.

Všimněte si, že tento modul je implementován na triaku a pro jeho stabilní provoz je vyžadován odvod tepla, proto doporučujeme s modulem zakoupit radiátor v plné velikosti.

Senzory

Nyní se podíváme na několik typů senzorů, které mohou být také užitečné pro projekt, začněme s infračerveným zařízením HC-SR501, které zachycuje pohyb.

Vzhled pohybového snímače HC-SR501 a jeho pinout

Legenda:

  1. Napájení ze zdroje v rozsahu 5-12 V (lze připojit na +5 V na desce regulátoru).
  2. Signál přicházející ze snímače (připojuje se k libovolnému digitálnímu vstupu MK)
  3. GND je spojen s odpovídajícím kontaktem základní desky.
  4. Doba zpoždění (udržování logické jednotky na výstupu) je 5 až 300 sekund.
  5. Citlivost snímače (lze nastavit od 3 do 7 metrů).
  6. Přepněte do režimu "H" (s řadou operací je nastavena logická jednotka).
  7. Nastavení režimu "L" (pokud je aktivován, odešle se jeden puls).

Neméně užitečné bude digitální teplotní čidlo DS18B20 (vyrobené v utěsněném a běžném provedení). Jejich vlastností je, že zařízení nevyžadují kalibraci a každý z nich má svůj vlastní jedinečný identifikátor. Čidlo přenáší údaje o teplotě a jeho jedinečné číslo. Díky tomu je možné instalovat několik senzorů na jednu smyčku a zpracovávat příchozí informace programově. Omezte délku signálních vodičů - 50 metrů.

Příklad zapojení několika digitálních teplotních čidel

V návaznosti na téma senzorů prezentujeme modul pro měření vlhkosti, lze jej použít jako signalizační zařízení pro únik vody nebo pro organizaci zavlažování vnitřních nebo skleníkových rostlin.

Snímač FC-37

Legenda:

  1. Digitální výstup se připojuje k libovolnému příslušnému konektoru na základní kartě MK. Signalizuje vlhkost odpovídající prahové hodnotě.
  2. Analogový výstup informuje o aktuální vlhkosti.
  3. GND
  4. Napájení +5 V.
  5. Zkontrolujte prah citlivosti.

Přinesli jsme pouze tři typické senzory kompatibilní s platformou, ve skutečnosti je jich mnohem více. Můžete se seznámit s řadou těchto produktů na webových stránkách výrobců.

Po dokončení kontroly zařízení přistoupíme k návrhu řídicího a automatizačního systému, musíme začít s popisem problému.

Stanovení počátečních podmínek

V první řadě je nutné určit formulaci problému, tedy funkčnost systému. Předpokládejme, že máme studio, které lze rozdělit do následujících zón:

  • Tambour.
  • Chodba.
  • WC v kombinaci s koupelnou.
  • Kuchyně
  • Obývací pokoj

Úkol: automatizovat řízení osvětlení, kotle a ventilačního systému.

Úkoly nastavujeme pro každou z těchto zón.

Tambour

V tomto případě můžete při přiblížení se ke dveřím automaticky zapnout světlo. To znamená, že potřebujete snímač pohybu. Současně je třeba brát v úvahu úroveň osvětlení, a proto by automatika měla pracovat pouze ve tmě. K tomu potřebujete senzor GY302 nebo podobný (v recenzi jsme to nepřinesli, ale nalezení popisu nebude problém). Zapnutí a vypnutí žárovky (po uplynutí doby uvedené v programu) lze důvěřovat pomocí polovodičového nízkonapěťového relé, například G3MB-202P , určeného pro proud zátěže 2 A.

Vstupní hala

Ovládání osvětlení v této oblasti lze organizovat na stejném principu jako ve vestibulu. Při otevření předních dvířek můžete přidat zahrnutí světla. Jako senzor je vhodný typický spínač dveří.

WC a koupelna

Zahrnutí kotle může být spojeno s přítomností majitelů v bytě. Pokud není nikdo, automatizace vypne ohřívač vody pomocí modulu SSR-25DA. Nemá smysl sledovat teplotu vytápění, protože tato zařízení se samy vypnou, když je dosaženo přednastavené prahové hodnoty. Světlo a výfuk by měly být zapnuty automaticky, když osoba vstoupí do této zóny, a po určité době vypnout, pokud není detekován pohyb.

Automatizace kuchyně

Ovládání osvětlení této zóny může být ponecháno ruční, ale může být duplikováno automatickým vypínacím světlem, pokud není pohyb detekován po dlouhou dobu. Při práci s elektrickým nebo plynovým sporákem by měl být kryt po určité době po vaření zapnut a vypnut. Provoz digestoře můžete ovládat pomocí tepelného snímače, který detekuje zvýšení teploty při zapnutí desky.

Obývací pokoj

V této místnosti je lepší ovládat osvětlení ručně, ale můžete si uvědomit schopnost automaticky vypnout světlo s dostatečnou úrovní osvětlení.

Daný příklad je spíše podmíněný, protože každý vyvíjí algoritmus pro provoz Smart Home v závislosti na osobních preferencích.

Vlastnosti termoregulace

Na závěr uvádíme několik doporučení pro řízení vytápění. Je třeba zvážit setrvačnost systému. Je pravděpodobné, že ovládání jednoduchým zapnutím a vypnutím topení, v souladu s daným teplotním rozsahem, může vytvořit docela nepříjemné podmínky. V tomto případě by měl být použit algoritmus PID regulace, v síti je k dispozici knihovna s implementací pro Arduino.

Bez toho, že bychom se dostali do podrobností, můžete popsat fungování tohoto algoritmu následovně:

  • Je provedena analýza mezi požadovanou a aktuální teplotou v místnosti a z výsledku je určen určitý výkon topného systému.
  • Provádí se účetnictví pro trvalé ztráty tepla. Mohou záviset na venkovní teplotě nebo jiných faktorech. Když se tedy dosáhne nastavené teploty, topení se nevypne úplně, ale sníží se na úroveň tepelných ztrát nezbytných pro kompenzaci.
  • Poslední faktor ovlivňující činnost algoritmu bere v úvahu setrvačnost topného systému, která neumožňuje překročit specifikovaný rozsah teploty.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie: