Mi az „intelligens otthon” az Arduino-n?

A közelmúltban egyre több innovatív technológia lép be életünk különböző területeire. Használatuk jelentősen javíthatja a kényelmet, és az ember időt takarít meg különböző feladatokra. Ma az úgynevezett „intelligens házak” témájával fogunk foglalkozni, és megismertetni a teremtés sajátosságait, előnyeit, hátrányait és technológiáját.

Ha megérti az "intelligens otthon" kifejezést, akkor a legközelebbi analóg, amely a legtöbb ember számára egyértelmű lesz, az "otthoni automatizálás" kifejezés. Az ilyen dolgok jelentése a helyiségben előforduló különböző folyamatok automatikus megvalósításának biztosítása. Egy ilyen mechanizmus nem csak lakóépületekben, hanem irodákban, valamint különféle speciális létesítményekben is használható.

Az első jellemző, amit meg kell említeni, a tervezői rendszer összegyűjtésének képessége. Ez egy központi elem jelenlétét jelenti az Arduino platformon, amelyet egy központi vezérlő képvisel, ahol az összes információ a különböző rendszerekből a házba áramlik. És amennyire csak lehetséges, új komponenseket lehet hozzáadni a rendszerhez - a különböző helyiségek fényének szabályozása, a tulajdonos értesítése a különböző előre nem látható helyzetek előfordulásáról, az éghajlati viszonyok ellenőrzésére, a mérnöki mechanizmusok követésére.

De meg kell érteni, hogy nincsenek világos elképzelések, milyen összetevőknek és mechanizmusoknak kell lenniük egy ilyen rendszerben. Vagyis fogalom, nem egy konkrét termék. Szükség esetén egy-egy rendszert helyezhet el, a többit nem. Vagyis valamivel kicsiből indulunk, és szükség esetén növeljük a ház funkcionalitását, új lehetőségeket szerezzünk a lakásvezetés területén. Az egyik legjelentősebb jellemző a képesség, hogy intelligensen vezérelje a világítást. Egy ilyen rendszer használata a mindennapi életben komolyan takaríthat meg erőforrásokat, mert a világítás csak akkor van bekapcsolva, ha egy személy egy szobában van.

A következő szolgáltatás a beltéri klímaberendezés. A leírt mechanizmus ugyanolyan fontos. Például a fűtés automatizálása rendkívül fontos lesz, nemcsak a hideg évszakban való megtakarítás, hanem a fűtés megfelelő időben történő bekapcsolása is, mert nem mindig lehetséges, hogy a hőmérsékletet jelentősen csökkentsük. Ha önálló fűtés van a kazán alapján, akkor, ha vészhelyzet esetén hőérzékelők és gázszivárgás-ellenőrző mechanizmusok vannak, a tulajdonos értesítést kap, és képes reagálva gyorsan reagálni rá.

Egy másik előny a különböző rendszerek műszaki berendezése. Az automatizálás telepítésével a ház tulajdonosának lehetősége van különböző műveletek elvégzésére: csökkentse a vakokat, kapcsolja be a TV-képernyőt vagy a médialejátszót.Ha ezeket és más rendszereket egy közös mechanizmussal csatlakoztatja, akkor csak egy gomb megnyomásával hozhatja létre az eszköz aktiválásának feltételeit.

A következő jellemző a biztonsági rendszer. Az „intelligens otthon” mechanizmusa új szintre emeli a meghívatlan vendégek otthonába való behatolás elleni védelmet a tulajdonosok távollétében. A ház egyszerűen átalakítható majdnem elviselhetetlen tárgyává. Ezen túlmenően a rendszer utánozhatja a házban való bekapcsolás hatását a fény be- és kikapcsolásával. A rendszernek számos más eszköze van, amelyek szükség esetén semlegesítik az elkövetőt.

És az utolsó funkció, amit szeretnék mondani, az egyszerű és megfizethető irányítás. Hatalmas funkcionalitása ellenére a leírt rendszert akár gyermek is ellenőrizheti. Ehhez általában egy kis távirányítót használnak hagyományos kapcsolókkal és speciális panelekkel. Ezenkívül a mechanizmusok PC-ről vagy mobileszközről vezérelhetők. Az utóbbi években pedig megoldásokat, valamint hangvezérlést vezetnek be. Mint látható, egy ilyen rendszer számos olyan funkcióval rendelkezik, amelyek kiváló integrált megoldást jelentenek az otthoni vagy más tárgyak számára.

Ma az Arduino-n alapuló nagyszámú módosítás és teljes készlet, ahol a szóban forgó rendszer megvalósítható. Az ilyen mechanizmusokat gyártó vállalatok nagy száma már a beépített Wi-Fi és Bluetooth rendszerekkel is rendelkezik, ami lehetővé teszi a rendszer vezérlését a telephelyen egy mobilon keresztül. Vannak olyan megoldások is, ahol a menedzsmentet Ethernet-típusú interfészen keresztül végzik, ez egy vezetékes módszer, amely optikai kábeleket használ helyi hálózaton keresztül. Ilyen megoldásokban általában olyan kapcsolók és útválasztók tartoznak, mint a Wi-Fi, ami lehetővé teszi a vezeték nélküli kapcsolatot, kivéve, ha maga a vezérlő másként rendelkezik.

A hagyományos kézi kapcsolók csatlakoztatása a központi vezérlőn két módszerrel történhet:

• elektromos vezetékek használata;
• vezeték nélküli technológiával.

Mint látható, számos "intelligens otthon" van.

Általában a rendszer a következő csomópontokból áll, amelyeket különböző típusú eszközök képviselhetnek:

• központi rendszervezérlő, amelyet általában a fő csomópont képvisel, valamint diszkrét kimeneti bemeneti modulátorokat;
• Bővítő és kommunikációs eszközök, beleértve az útválasztókat, a különböző kapcsolókat, valamint a GPS és GPRS modulokat;
• elektromos áramköri kapcsolókért felelős eszközök - relék, dimmerek és tápegységek;
• teljesítmény-eszközök - különböző típusú szelepek (víz, gáz);
• rendszervezérlő alkatrészek - érintőpanelek, tabletták, személyi digitális asszisztensek és konzolok;
• különböző mérőelemek - eszközök, érzékelők és érzékelők (a fény, a hőmérséklet és a mozgás érzékelőiről beszélünk).

Az Arduino-alapú mechanizmusok kiválasztásakor figyelembe kell venni, hogy az adott rendszer milyen információátviteli módszert használ. Például meglehetősen gyakori az EBB KNX szabvány. Itt általában használt hálózati hálózat, számítógépes hálózatok, valamint rádiócsatornák. Ugyanakkor van egy X10-es szabvány, ahol az információ továbbítására 230 V-os feszültségű közönséges hagyományos váltakozóáramú hálózatot használnak.

Az Arduino-alapú „intelligens otthon” erényeiről beszélve A következő pontokat kell megjegyezni.

• Nagyszerű lehetőségek az egész mechanizmus munkájának megteremtése szempontjából.Ez azt jelenti, hogy a felhasználó önállóan írhat egy programot, amely különböző szintű komplexitású algoritmusokat hajthat végre.
• Kívánt esetben a rendszer önállóan működhet saját vezérlőjének jelenléte miatt.
• A program letöltése nem nehéz, mert erre nincs szükség a programozóra, de mindent egy USB interfészen keresztül végeznek, mivel a bootloader egyszerűen telepítve van a mikrokontrollerbe.
• A rendszer elég alacsony árkomponensei. Ennek oka, hogy a különböző gyártóknak nincs kizárólagos joguk. Ezért az Arduino architektúra nyitottnak minősül.

• A nyílt forráskód jelenléte, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy közvetlenül irányítsa az intelligens otthon mechanizmusát.
• A hozzáférhetőség az, hogy a felhasználó úgy dönt, hogy milyen szenzorokat és mechanizmusokat szeretne.
• Sokoldalúság és a legérdekesebb ötletek megvalósításának képessége. Nincsenek utasítások vagy szabványok az Arduino alapú intelligens otthonra. Ez azt jelenti, hogy a felhasználó a rendszert úgy kívánja elérni, ahogyan akarja, mivel a tulajdonos nem korlátozódik az érzékelőknek a hálószobában vagy a konyhában való telepítésére.
• Az önálló firmware-betöltő lehetősége.
• A tűs csatlakozó jelenléte az Arduino processzortáblákhoz, amely lehetővé teszi a rendszeren belüli programozást.

Mint minden mechanizmus, ennek a rendszernek van néhány hátránya.

• A rendszer nyitottsága ellenére, annak kezeléséhez és sikeres használatához számos specifikus területre lesz szüksége a tudásra, beleértve a programozást, a javítást és az elektronikát.
• Annak szükségessége, hogy jelentős időt fordítsunk saját projekted megvalósításához és testreszabásához, mivel minden projekt egyedülálló és kevésbé többet tehet, mint mások.
• Az Arduino közvetlen konfigurációjának nehézségei, mivel ez a mechanizmus csak kis számú operációs rendszerrel működik.
• A szoftverhibák valószínűségének fennállása, amely problémákat vagy egy csapat működésképtelenségét okozhatja. Emiatt időről időre szükség van a berendezés egészségének diagnosztizálására.

• Különböző típusú sugárzások, amelyek egy ilyen vezérlési algoritmussal elkerülhetetlenek.
• Szükség van arra, hogy helyet biztosítsunk egy speciális szekrényhez, ahol további berendezések és vezetékek találhatók.
• Ha az irányítást az interneten keresztül hajtjuk végre, akkor a mechanizmus komponensei között továbbított adatok betolakodók által megszakíthatók. A probléma részleges megoldása kizárólag biztonságos kapcsolat lesz. De annak biztosítása érdekében, hogy sok pénzre lesz szüksége a berendezések korszerűsítésére.

Az intelligens otthon bármely rendszerének létrehozása az Arduino-nal kezdődik a projekt létrehozásával. A fejlesztés során pontosan meg kell értenie, hogy milyen funkciókat és feladatokat kell végrehajtania.

Általában az Arduino Uno megoldáson alapuló projekt a következő feladatokat foglalja magában.

• Az időjárási viszonyok nyomon követése az ablakon és a szobahőmérsékleten, és ennek következtében a válaszok megfelelő megválaszolása. A készülék általában egy egységes rendszer elemévé válik a fűtéssel, szellőztető eszközökkel és más eszközökkel együtt.
• Az ablakok és ajtók állapotának ellenőrzése - zárt vagy nyitott.
• Ha a riasztási funkció aktív, a mozgásérzékelő aktiválásakor generáljon hangot.
• A háztartási készülékek automatikus vezérlése.
• A villamosenergia-fogyasztás ellenőrzése a világítóberendezések automatikus csatlakoztatásának és leállításának köszönhetően.
• Tűzbiztonság. A mechanizmus jelzést ad a tulajdonosnak a tüzet vagy a füst jelenlétéről a szobában. Ha egy kifinomult rendszert fejlesztenek ki, akkor még a helyszínen is hívhatja a tűzoltókat.

• A folyosón. Szükséges, hogy automatikusan bekapcsolja a fényt, ha kívül esik, valamint egy mozgásérzékelő mechanizmus létrehozását. Éjjel általában az átlagos teljesítményfény aktiválódik, ami nem okoz kellemetlenséget a családtagok számára.
• Kitchen. A konyhai világítás aktiválása és kikapcsolása általában manuálisan történik. A leválasztás automatikusan megtörténhet, ha senki nem sétál át a szobában hosszú ideig. Ha a rendszer észleli, hogy egy személy megkezdi a főzést, a motorháztető automatikusan bekapcsol.
• A veranda. A lámpatestek akkor is aktiválhatók, ha az ajtó kinyílik, amikor egy személy elhagyja az épületet, vagy amikor a tulajdonos megközelíti a házat, ha sötét van.
• Szoba. A fényberendezések bekapcsolása manuálisan történik, bár szükség esetén és mozgásérzékelővel is aktiválható az automatikus üzemmód.

• Fürdőszoba. Erről a szobáról beszélve mondjuk, hogy itt általában a kazán kezelésére kerül sor. Magában van egy tápkapcsoló, amikor a készülék kikapcsol, amikor eléri a meghatározott vízhőmérsékletet. A vízmelegítő az elérhető automatizálástól függően szabályozható. A fürdőszoba bejáratánál is bekapcsolhatja a fényt, és aktiválhatja a kipufogót.

Miután a fent leírt pontok a lehető legpontosabbá váltak, a technikai feladat elkészül, ahol az ügyfél bármilyen változtatást végez. A végleges változat elkészítésekor az alapul szolgál a projekttípus becslési dokumentációjának kialakításához.

A projekt általában a következő összetevőkből áll:

• a különböző alrendszereket leíró magyarázó dokumentum;
• vezérlőeszközök elrendezése;
• a kábelek vázlatos terve;
• az automatizálási szekrényekbe helyezett eszközök elhelyezése;
• az ilyen szekrényekben lévő készülékek csatlakoztatásának alapvető lehetőségei;
• csatlakozási tervek;
• kábel magazin;
• különböző specifikációk.

Ezen túlmenően a projekt kialakításának szakaszában az „intelligens otthon” árának kiszámítása történik.

Az ár a következő tényezőktől függ:

• eszközök száma;
• kiválasztott berendezések és alrendszerek.

Meg kell mondani, hogy az „okos otthon” rendszer létrehozásának szakasza a szakemberek bevonásával vagy saját kezükkel azonos lesz. Az utóbbi esetben azonban a kész változat egészében jelentősen kevesebb lesz, mint ha olyan szakembereket vonzna, akik nem elégek a piacon. Emiatt a fizetésük megfelelő lesz, ami azt jelenti, hogy ha nem akar több pénzt költeni, akkor ezt önállóan teheti meg. Tehát kezdjük a rendszer összetevőivel, ha úgy döntesz, hogy saját maga hoz létre.

Ha a rendszer konfigurációjáról beszélünk, A technológia a következő összetevőket tartalmazza:

• mozgásérzékelő;
• hőmérséklet és páratartalom érzékelő;
• fényérzékelő;
• pár DS18B20 jelzéssel ellátott hőmérsékletérzékelő;
• Ethernet modul márka ENC28J60;
• mikrofon;
• reed kapcsoló;
• relé;
• csavart érpár kábel;
• Ethernet kábel;
• ellenállás, amelynek ellenállása 4,7 kg;
• mikroprocesszor tábla arduino.

Meg kell mondani, hogy az intelligens otthont csak LED-es lámpákkal kell felszerelni, mivel a szokásos opciók egyszerűen nem tudnak ellenállni a sok feszültségnek.Amikor a projekt elkészült, és a szükséges alkatrészeket már megvásárolták, el kell kezdeni az érzékelők és vezérlők csatlakoztatását. Ezt kizárólag a korábban létrehozott rendszer szerint kell elvégezni. A névjegyeket teljesen szigetelni kell.

Röviden, lépésről lépésre a kapcsolat algoritmus így néz ki:

• telepítési kód;
• alkalmazás létrehozása PC-re vagy mobilra;
• kikötői továbbítás;
• szoftver tesztelés és érzékelők megvalósítása;
• hibaelhárítás, ha azokat a vizsgálat során észlelték.

Tehát kezdjük a kód telepítésével.

Először is, a felhasználónak be kell írnia a szoftvert az Arduino IDE-be. Bemutatja:

• szövegszerkesztő;
• projektkészítő;
• összeállítás program;
• preprocessor;
• a szoftver letöltése az Arduino mini-processzorhoz.

Meg kell mondani, hogy a számítógép főbb operációs rendszereihez - Windows, Linux, Mac OS X - van szoftververzió. A felhasználók által az Arduino számára írt programokat általában vázlatoknak nevezik. A rendszer automatikusan több funkciót hoz létre, és a felhasználónak nem kell megértenie a helyesírást, meg kell adnia a közös műveletek listáját. Nincs szükség hozzáadni a rendes könyvtárak fejléc típusú fájljait is. De szükség van egyéni beágyazásra.

Könyvtárakat adhat hozzá a projekt IDE menedzseréhez különböző módszerekkel. A C ++-ban írt forráskódok egy külön könyvtárba kerülnek az IDE shell munkakönyvtárában. Most a szükséges könyvtárak neve megjelenik egy adott IDE menüben. Azok, amelyeket megjelöltek, a fordítási listában szerepelnek. Van egy kis számú beállítás az IDE-ben, és nincs lehetőség a fordító finomságainak beállítására. Ez úgy történik, hogy egy ismeretlen személy ne tegyen hibát.

Ha letöltötte a könyvtárat, akkor kicsomagolni kell, és egyszerűen be kell helyezni az IDE-be. A program szövegében vannak olyan megjegyzések, amelyek magyarázzák munkájának elvét. Meg kell jegyezni, hogy az Arduino minden alkalmazás ugyanazon a technológián dolgozik: a felhasználó kérelmet küld a processzornak, és viszont letölti a szükséges kódot az eszköz képernyőjén. Amikor egy személy megnyomja a Frissítés gombot, a mikrokontroller információt küld. A meghatározott megjelöléssel ellátott oldalak mindegyike egy programkód, amely megjelenik a képernyőn.

A következő lépések az ügyfél telepítése személyi számítógépre vagy okostelefonra. Letöltheti azt az interneten, a Google Play piacon vagy más forrásból. Ehhez meg kell nyitnia a letöltött telefonon lévő fájlt, majd kattintson rá, majd a megjelenő ablakban kattintson a „Telepítés” gombra. Ugyanakkor tisztában kell lennie azzal, hogy erre a célra aktiválni kell azt a lehetőséget, amely lehetővé teszi a nem a Google Play szolgáltatásból származó programok telepítését. Ennek az opciónak az engedélyezéséhez be kell írnia a beállításokat, és válassza ki a "Biztonság" elemet. Így aktiválhatja a megfelelő opciót. Amikor a telepítés befejeződött, aktiválhatja az alkalmazást és konfigurálhatja azt.

Ezzel a szoftverrel nemcsak információt kaphat a rendszerről, hanem kezelheti is - például aktiválhatja és kikapcsolhatja a riasztást. Ha az opció aktív, akkor a mozgásérzékelő aktiválásakor a program megkapja a megfelelő információkat. Vegye figyelembe, hogy az Arduino megkérdezi a programot, hogy 60 másodpercenként aktiválja a mozgásérzékelőt.

A kapcsolat következő lépése a böngészőprogram beállítása az „intelligens otthon” használatához. A címsorban meg kell adnia egy adott sorozatot, amely a számítógép IP-címe. A művelet végrehajtása után a felhasználó képes lesz az „intelligens otthonról” származó információk fogadására és a kezelési képességre.

Ezután folytathatja a munkát az útválasztóval. Meg kell nyitnia a portot.

Ezt az alábbi algoritmus segítségével teheti meg:

• nyitott beállítások;
• regisztrálja az Arduino mikrokontroller címét;
• nyolcvanhárom port.

Most be kell állítania egy fiókot a Noip portálon. com. Bár ez a lépés nem kötelező, szükség van rá, ha a címet domain névnek kell megadnia. Át kell mennie a portálon a regisztrációs folyamaton. No-IP. com, majd menjen az Add host kategória és adja meg az IP rendszert. Az eljárás lefolytatása után nemcsak IP, hanem tartományon keresztül is elérhető lesz a hozzáférés. Ezzel befejeződött a projekt megalakulása, és ellenőrizheti a rendszer teljesítményét.

Tekintettel arra, hogy az Arduino-val kompatibilis komponenseket nagyszámú gyártó állítja elő, és maga az Arduino nem tudja ellenőrizni a termékeket, a felhasználó azzal a valószínűséggel szembesül, hogy egy olyan alkatrészt szerez, amely működni fog, enyhén, helytelenül. Általában ez a helyzet már létezik a személyi számítógépek létrehozásának szegmensében. Régen az IBM a személyi számítógépek architektúráját nyitotta meg, ezért a különböző cégek kompatibilis számítógépeket gyártottak.

Ugyanakkor az alkatrészek minősége és a kompatibilitás mértéke csökkent. Ezzel szemben az Apple politikája, amely jelentősen korlátozta az architektúrájához hozzáférő fejlesztők számát.

Számos Adruino komponens működésében a felhasználók a következő jellemzőket vették észre.

• Számos Arduino mikroprocesszoros megoldásnál, amikor a relé bezárja őket, a COM port megszakad. Ezért a mikrokontroller nem tudja betölteni a vázlatot. Az eljárás elindításakor a berendezés újraindul. A legérdekesebb dolog az, hogy a relé rákattint, a COM port ki van kapcsolva, és a vázlat nem töltődik be.
• A mikrokontroller meghibásodása vagy egy kódhiba előfordulása esetén jobb, ha jól lezárt reléket használunk, amelyekhez kézzel működtetett kapcsolók sorba vannak kapcsolva.
• Az ajtó záró érzékelője néha hamisan működik. Ebből az okból a vázlatot úgy állítják elő, hogy a rendszer egyidejűleg néhány jelet fogva fogadja el a kívánt műveletet.
• A tűzriasztásért felelős készülék esetében a füstérzékelőt a tűzérzékelő helyett a legjobb. Az utóbbi hátránya, hogy a tüzet legfeljebb harminc centiméterre érzékeli.

• A DHT11 hőmérséklet-érzékelő modell, amely az úgynevezett standard készletben van, komoly hibát ad két-három fokos szinten. A konstrukcióban jobb a DHT22 modell használata, ami sokkal pontosabb. Az ablakon kívül jobb a DHT21 használata. A zérus hőmérsékleten is működik, és ellenáll a mechanikai sérüléseknek.
• A folyamatvezérlők claps használatával történő konfigurálásához számos felhasználó tudatlanul veszi a hangérzékelőt a mikrofon helyett, ahol van egy kézi típusú küszöbérték. Ilyen célokra ez az eszköz nem alkalmas arra a tényre, hogy viszonylag kicsi a sugara. Az érzékelő kis idő impulzusokkal továbbítja a jeleket. Egy nagy méretű vázlat jelenlétében, amelynek feldolgozása időbe telik, a mikrokontroller egyszerűen nem rögzíti a jeleket.

Meg kell mondani, hogy a vizsgált rendszer folyamatainak vizualizálásához digitális kijelzőtáblákat vagy folyadékkristályos kijelzőt lehet használni. Ez azonban nem ez a legjobb megoldás. A legkülönbözőbb feldolgozási kiszolgáló használata a megjelenítéshez a leghatékonyabb. A csomóponton megvalósítható. js, amely lehetővé teszi bármely kiszolgáló megvalósítását. Természetesen az Adruino-tábla állapotainak feldolgozásáról beszélünk.

Ezt a technológiát használják az úgynevezett tárgyak internetének feladatainak ellátására, ezért alkalmas a rendszerautomatizálás megjelenítésére. Szüksége van egy szerver és kezelő létrehozására a JavaScript-ben, akkor könnyű lesz megjeleníteni az összes eszközt a készülék böngészőjében. Hardver alapon ugyanaz a mikroprocesszor használható, mint a Raspberry Pi vagy a PC. Az automatizálási mechanizmus lehetőségei azonban jelentősen megnőnek. Például a szerveren a memória mennyisége korlátlan, és a szerverprogram úgy hozható létre, hogy mindent kezel.

Az ilyen típusú kiszolgálókkal akár összekapcsolhatja a dolgokat. Az ötlet az, hogy az otthoni automatizálási folyamatokat a felhő szolgáltatások segítségével vizualizáljuk. Egy másik lehetőség az információ fogadása és a rendszer SMS-en keresztüli vezérlése.

Az a tény, hogy egy ilyen „intelligens otthon” az Arduino-n alapul, lásd a következő videót.