Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Predpokladá sa, že koncepcia "inteligentného domova" (z anglického inteligentného domu) vznikla v polovici minulého storočia, ale vzhľadom na vysoké náklady na implementáciu, takéto projekty nie sú široko rozšírené. Situácia sa s vývojom elektroniky radikálne zmenila a v súčasnosti takéto systémy, hoci ešte nie sú implementované všade, už nie sú vnímané ako zázrak. Navrhujeme zvážiť, čo predstavuje „inteligentný domov“, jeho rozsah úloh, ako aj možnosť nezávislej realizácie takéhoto projektu.

Čo je to systém "inteligentný domov"?

Tento termín sa vzťahuje na hardvérový a softvérový systém, ktorý vám umožňuje automatizovať a zjednodušiť správu rôznych systémov, ako aj iných zariadení doma alebo v byte.

Ako príklad uvádzame funkcie, ktoré možno priradiť „inteligentnému domu“ (ďalej len SH):

Riadenie osvetľovacieho systému, napríklad:

  • zapnúť svetlo na signáli snímača pohybu;
  • napodobňovanie prítomnosti majiteľov (svetlo sa pravidelne rozsvieti v rôznych miestnostiach);
  • zmena rôznych možností osvetlenia interiéru;
  • diaľkové ovládanie svetla pomocou tabletu alebo smartfónu atď.

Voliteľná funkčná sada bezpečnostných systémov:

  • Príjem SMS správ v prípade aktivácie, deaktivácie a aktivácie systému;
  • posielanie MMS správ z videokamier, keď sú signály prijímané z pohybových senzorov;
  • možnosť prezerania videa cez internet atď.

Klimatický systém:

  • podpora teploty na danej úrovni s možnosťou inštalácie na diaľku (napríklad pomocou smartfónu);
  • nastavenie režimu maximálnej úspornosti v neprítomnosti vlastníkov atď.
Diaľkové ovládanie osvetlenia, zabezpečenia, kamerového systému a klimatizačných systémov

Nie je to kompletný funkčný súbor, možno ho rozšíriť podľa želania a finančných možností. Vďaka rozvoju bezdrôtových technológií si škálovateľnosť systému nevyžaduje väčšie opravy.

Aké sú nevýhody „inteligentného domova“:

  • Žiadna elektronika nie je poistená pred poruchami alebo zamrznutím. Musíte byť pripravení na potrebu ručne prekonfigurovať jednotlivé elektronické systémy a komponenty kedykoľvek;
  • Vysoká cena. Na ruských trhoch a trhoch SNŠ výrobcovia predávajú systémy za najnižšiu cenu od 2 000 USD do 5 000 USD v závislosti od „naplnenia“ a želania zákazníka.

Ako urobiť dom "smart"?

V ideálnom prípade by implementácia takýchto rozhodnutí mala prebiehať vo fáze výstavby, ale táto možnosť nie je obľúbená medzi vývojármi z rôznych dôvodov. V dôsledku toho existujú dva spôsoby automatizácie:

  1. Obráťte sa na profilovú spoločnosť, kde bude vypracovaný projekt s jeho následnou realizáciou na základe zákazníckeho TZ. Minimálne náklady na takéto riešenie sa líšia, ako je uvedené vyššie, v rozsahu 2000 až 5000 USD, maximum závisí od funkčného súboru a použitého zariadenia.
  2. Nezávisle vyvíjajte a implementujte systém Smart Home.

V prvom prípade zákazník obdrží riešenie na kľúč. V druhej, náklady na realizáciu možno výrazne znížiť, ak nie o rád, potom niekoľkokrát, najmä ak používate platformu Arduino pre tento účel (budeme hovoriť o tom trochu nižšie). Je potrebné upozorniť, že projekt si bude vyžadovať programovacie zručnosti, ale vývojári sa snažili túto úlohu čo najviac zjednodušiť.

Stručne o platforme

Základom platformy je doska s mikrokontrolérom (ďalej len MK) a elektronická súprava karosérie. Regulátor má k dispozícii rôzne snímače a rozširujúce karty s rôznymi funkciami.

označenie:

  1. Port pre blikanie (štandardné USB).
  2. Tlačidlo resetovania hardvéru.
  3. Referenčný signál napätia
  4. GND.
  5. Kontakty pre digitálne signály.
  6. TX signál.
  7. PX signál.
  8. Port pre pripojenie externého programátora.
  9. Kontakty pre analógové signály.
  10. Pripojte externé napájanie.
  11. GND.
  12. +5 V.
  13. +3, 3 V.
  14. Resetovací signál
  15. Konektor pre napájanie.
  16. Mikroradič.

Zvláštnosťou platformy je, že proces programovania MC je maximálne zjednodušený. Firmware s pomocou zabudovaného nakladača cez USB port na doske. V prípade náhodného „rmutovania“ tohto programu je k dispozícii možnosť blikania so štandardnými programátormi.

Programovanie využíva voľný shell (Arduino IDE), kompatibilný s najbežnejšími operačnými systémami (Windows, Linux, Mac OS). Tento shell obsahuje textový editor pre písanie programov, kompilátor a knižnice. Základným programovacím jazykom je zjednodušená verzia C ++. Viac informácií o programovaní MK môžete získať na webstránke developera a tematických fórach. V rovnakých zdrojoch sa dozviete všetko o vizualizácii správy systému.

Arduino programovanie shell

Odhadované náklady na pôvodný základný modul sú $ 30 - $ 50 (v závislosti od modifikácie), čínske analógy - $ 10 $ 16.

Príklady rozširujúcich kariet a snímačov

Stručný opis štítu, ktorý budete potrebovať pri vývoji vlastného projektu SH.

Modul na pripojenie k lokálnej sieti alebo internetu pomocou štandardného protokolu TCP / IP. Hlavným prvkom je regulátor ENC28J60. Toto zariadenie vám umožňuje organizovať vizualizovanú správu systému z webovej stránky.

Pripojenie sieťového modulu k Arduino

Modul GPRS / GSM SIM900 umožňuje ovládať systém pomocou výmeny dát prostredníctvom siete akéhokoľvek mobilného operátora. Pripojenie k sieti pomocou štandardnej karty SIM. Môžete posielať SMS a MMS správy, knižnica modulu podporuje ďalšie funkcie.

Pripojenie modulu GPRS / GSM

A 10 A Elektromechanické relé 250 V je možné použiť na ovládanie osvetlenia alebo iného vhodného zaťaženia. Keď je napájanie zapnuté, rozsvieti sa červená LED, ak je relé aktivované, rozsvieti sa navyše zelený indikátor. Signál môže byť napájaný z akéhokoľvek digitálneho výstupu MK.

Pripojenie relé modulu SRD-5VDC-SL-C

Bohužiaľ, pri maximálnom zaťažení alebo v jeho blízkosti na elektromechanických relé, po niekoľkých týždňoch práce, môžu kontakty začať priliehať, preto nie sú vhodné na riadenie prevádzky elektrických kotlov vykurovacieho systému. Ale nemali by ste byť rozrušený, pre platformu Arduino môžete nájsť moduly pre všetky príležitosti, v tejto situácii môžete problém vyriešiť pomocou polovodičového relé, napríklad SSR-25DA.

Pripojte relé SSR k Ardunio

Legenda:

  1. GND na základnej doske.
  2. Na digitálny výstup, napríklad D
  3. Napájanie 220 V.
  4. Zaťaženie pripojenia.

Uvedomte si, že tento modul je implementovaný na triaku a pre jeho stabilnú prevádzku je potrebné odvádzanie tepla, preto odporúčame zakúpiť spolu s modulom radiátor s plnou veľkosťou.

senzory

Teraz sa pozrieme na niekoľko typov snímačov, ktoré môžu byť tiež užitočné pre projekt, začnime s IR zariadením HC-SR501, ktoré zachytáva pohyb.

Vzhľad snímača pohybu HC-SR501 a jeho výkyvu

Legenda:

  1. Napájanie zo zdroja v rozsahu 5-12 V (možno pripojiť na +5 V na riadiacej doske).
  2. Signál prichádzajúci zo senzora (pripája sa na ľubovoľný digitálny vstup MK)
  3. GND je spojený so zodpovedajúcim kontaktom základnej dosky.
  4. Čas oneskorenia (udržiavanie logickej jednotky na výstupe) je od 5 do 300 sekúnd.
  5. Citlivosť senzora (možno nastaviť od 3 do 7 metrov).
  6. Prepnite do režimu "H" (s radom operácií je nastavená logická jednotka).
  7. Nastavenie režimu "L" (ak je aktivovaný, odošle sa jeden impulz).

Nemenej užitočným bude digitálny teplotný senzor DS18B20 (vyrobený v utesnenom a konvenčnom prevedení). Ich vlastnosťou je, že zariadenia nevyžadujú kalibráciu a každý z nich má svoj vlastný jedinečný identifikátor. To znamená, že senzor prenáša údaje o teplote a jeho jedinečné číslo. Vďaka tomu je možné nainštalovať niekoľko senzorov na jednu slučku a programovo spracovávať prichádzajúce informácie. Obmedzte dĺžku signálnych vodičov - 50 metrov.

Príklad pripojenia viacerých digitálnych teplotných snímačov

Na záver témy senzorov uvádzame modul na meranie vlhkosti, možno ho použiť ako signalizačné zariadenie na únik vody alebo na organizovanie zalievania vnútorných alebo skleníkových rastlín.

Snímač FC-37

Legenda:

  1. Digitálny výstup sa pripája na ľubovoľný konektor na základnej karte MK. Signalizuje vlhkosť zodpovedajúcu prahovej hodnote.
  2. Analógový výstup informuje o aktuálnej vlhkosti.
  3. GND
  4. Napájanie +5 V.
  5. Nastavte prah citlivosti.

Priniesli sme len tri typické senzory kompatibilné s platformou, v skutočnosti je ich oveľa viac. Môžete sa zoznámiť s rozmanitosťou týchto produktov na webových stránkach výrobcov.

Po ukončení kontroly zariadenia pristúpime k návrhu systému riadenia a automatizácie, musíme začať s vyhlásením problému.

Stanovenie počiatočných podmienok

V prvom rade je potrebné určiť formuláciu problému, teda funkčnosť systému. Predpokladajme, že máme štúdiový apartmán, ktorý možno rozdeliť do nasledujúcich zón:

  • Bubienok.
  • Na chodbe.
  • WC v kombinácii s kúpeľňou.
  • Kitchen.
  • Obývacia izba

Úloha: automatizovať riadenie osvetlenia, kotla a ventilačného systému.

Úlohy nastavujeme pre každú z týchto zón.

tambour

V tomto prípade môžete automaticky osvetliť svetlo pri približovaní sa k vstupným dverám. To znamená, že potrebujete snímač pohybu. Zároveň je potrebné brať do úvahy úroveň osvetlenia, preto by mala automatizácia fungovať len v tme. K tomu potrebujete senzor GY302 alebo podobný (v recenzii sme ho nepriniesli, ale nájdenie popisu nebude problém). Zapnutie a vypnutie žiarovky (po čase špecifikovanom v programe) môže byť dôveryhodné pomocou polovodičového nízkonapäťového relé, napríklad G3MB-202P , určeného pre záťažový prúd 2 A.

Vstupná hala

Ovládanie osvetlenia v tejto oblasti môže byť organizované na rovnakom princípe ako vo vestibule. Pri otvorení predných dverí môžete pridať zahrnutie svetla. Ako senzor je vhodný typický spínač dverového jazýčka.

WC a kúpeľňa

Zahrnutie kotla môže byť spojené s prítomnosťou majiteľov v byte. Ak nie je nikto, automatizácia vypne ohrievač vody pomocou modulu SSR-25DA. Nemá zmysel monitorovať teplotu vykurovania, pretože tieto zariadenia sa samy vypnú, keď sa dosiahne prednastavená prahová hodnota. Svetlo a výfuk by sa mali zapnúť automaticky, keď osoba vstúpi do tejto zóny a po určitom čase sa vypne, ak sa nezistí pohyb.

Automatizácia kuchyne

Riadenie osvetlenia tejto zóny môže byť ponechané manuálne, ale môže byť duplikované automatickým vypínacím svetlom, ak nie je dlhý čas detekovaný pohyb. Pri používaní elektrického alebo plynového sporáka by sa mal odsávač pár po chvíli zapnúť a vypnúť. Funkciu kapoty môžete ovládať pomocou tepelného snímača, ktorý deteguje zvýšenie teploty pri zapnutí dosky.

Obývacia izba

V tejto miestnosti je lepšie ovládať osvetlenie manuálne, ale môžete si uvedomiť schopnosť automaticky vypnúť svetlo s dostatočnou úrovňou osvetlenia.

Uvedený príklad je skôr podmienený, pretože každý vyvinie algoritmus pre prevádzku inteligentného domova v závislosti od osobných preferencií.

Vlastnosti termoregulácie

Na záver uvádzame niekoľko odporúčaní pre riadenie vykurovania. Je potrebné zvážiť zotrvačnosť systému. Je pravdepodobné, že riadenie jednoduchým zapnutím a vypnutím kúrenia v súlade s daným teplotným rozsahom môže vytvoriť veľmi nepríjemné podmienky. V tomto prípade by mal byť použitý algoritmus PID regulácie, v sieti je k dispozícii knižnica s implementáciou pre Arduino.

Bez toho, aby sme sa dostali do detailov, môžete popísať fungovanie tohto algoritmu takto:

  • Uskutoční sa analýza medzi požadovanou a aktuálnou teplotou v miestnosti a z výsledku sa určí určitá energia vykurovacieho systému.
  • Vykonáva sa účtovníctvo pre trvalé straty tepla. Môžu závisieť od vonkajšej teploty alebo iných faktorov. Preto, keď sa dosiahne nastavená teplota, kúrenie sa nevypne úplne, ale zníži sa na úroveň tepelných strát potrebných na kompenzáciu.
  • Posledný faktor ovplyvňujúci činnosť algoritmu berie do úvahy zotrvačnosť vykurovacieho systému, ktorá neumožňuje prekročiť špecifikovaný rozsah teploty.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie: