Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Процесс создания и настройки «умного дома» Arduino покажем на примере системы, в которую будут заложены следующие функции:

  • мониторинг температуры на улице и в помещении;
  • отслеживание состояния окна (открыто/закрыто);
  • мониторинг погодных условий (ясно/дождь);
  • генерация звукового сигнала при срабатывании датчика движения, если активирована функция сигнализации.

Систему настроим таким образом, чтобы данные можно было просматривать посредством специального приложения, а также веб-браузера, то есть пользователь сможет сделать это из любого места, где есть доступ в интернет.

Используемые сокращения:

  1. «GND» — заземление.
  2. «VCC» — питание.
  3. «PIR» — датчик движения.

Необходимые компоненты для изготовления системы «умного дома»

Для системы «умного дома» Arduino потребуется следующее:

  • микропроцессорная плата Arduino;
  • модуль Ethernet ENC28J60;
  • два температурных датчика марки DS18B20;
  • микрофон;
  • датчик дождя и снега;
  • датчик движения;
  • переключатель язычковый;
  • реле;
  • резистор сопротивлением 4,7 кОм;
  • кабель «витая пара»;
  • кабель Ethernet.

Стоимость всех компонентов составляет примерно 90 долларов.

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Как работает такой умный дом?

Чтобы создать умный дом своими руками, потребуется навык Домовёнок Кузя. Через него можно не только контролировать умный дом, но и интегрировать виртуальные устройства напрямую в Яндекс.Алису. Это значит, что вам не придётся постоянно открывать навык, чтобы просто выключить лампочку. С микроконтроллером навык будет связываться через веб-хуки.

  • Конференция YaTalks 2020
  • 5 декабря в 09:00, Онлайн, Беcплатно
  • tproger.ru
  • События и курсы на tproger.ru

Для веб-хуков отлично подходит платформа Blynk — панель управления устройствами на Arduino и Raspberry Pi. Там вы сможете без труда создать графический интерфейс, через который можно будет управлять устройством по Wi-Fi (а ещё по Ethernet, USB, GSM и Bluetooth).

Этапы создания

Следует сказать, что этапы создания системы «умного дома» с привлечением специалистов или же своими руками будут одинаковыми.

Правда, в последнем случае готовый вариант в целом обойдется существенно дешевле, чем если привлекать специалистов, которых на рынке и так не хватает.

По этой причине зарплаты у них будут соответствующими, а значит, если вы не хотите тратить лишние средства, то можно обойтись собственными силами. Итак, начнем с комплектующих для этой системы, если вы решили все-таки создавать ее самостоятельно.

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силамиУмный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Комплектация

Если говорить о комплектации системы, то технология будет включать в себя следующий набор компонентов:

  • датчик движения;
  • датчик температуры и влажности;
  • датчик освещенности;
  • пара температурных датчиков с маркировкой DS18B20;
  • Ethernet-модуль марки ENC28J60;
  • микрофон;
  • переключатель язычкового типа;
  • реле;
  • кабель типа «витая пара»;
  • кабель категории Ethernet;
  • резистор, имеющий сопротивление 4,7 килоома;
  • микропроцессорная плата Arduino.

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силамиУмный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Алгоритм подключения

Следует сказать, что умный дом должен быть оснащен исключительно светодиодными лампочками, так как обычные варианты просто могут не выдержать большого напряжения. Когда проект будет готов, а все нужные запчасти уже приобретены, следует начать подключение датчиков и контроллеров. Делать это необходимо исключительно по схеме, созданной ранее. Контакты необходимо полностью заизолировать.

Если говорить кратко, то поэтапно алгоритм подключения будет выглядеть таким образом:

  • установка кода;
  • настройка приложения для ПК или мобильного;
  • портовая переадресация;
  • осуществление тестирования ПО и датчиков;
  • устранение неисправностей, если они были выявлены при тестировании.

Итак, начнем с установки кода.

Сначала пользователю следует написать ПО в Arduino IDE. В нем представлены:

  • текстовый редактор;
  • создатель проектов;
  • программа для компиляции;
  • препроцессор;
  • инструмент для загрузки ПО в мини-процессор Arduino.

Следует сказать, что существуют версии ПО для основных компьютерных ОС – Windows, Linux, Mac OS X. Если говорить об используемом языке программирования, то речь идет о C++ с рядом упрощений.

Программы, написанные пользователями для Arduino, обычно называют скетчами. Ряд функций система создает автоматически и пользователю не нужно разбираться в их написании, прописывая список обычных действий.

Также нет необходимости вносить файлы заголовочного типа обычных библиотек. Но пользовательские вставлять необходимо.

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Добавлять библиотеки в проектный IDE-менеджер можно различными методами. В виде исходников, прописанных на С++, идет добавление в отдельную директорию на рабочей директории IDE-оболочки.

Теперь имена необходимых библиотек появляются в определенном IDE-меню. Те, что вы отметите, войдут в компиляционный список. В IDE существует малое количество настроек, а задавать тонкости компилятора вообще нет возможности.

Это сделано для того, чтобы несведущий человек не натворил каких-либо ошибок.

Если вы скачали библиотеку, то ее необходимо распаковать и просто вставить в IDE. В программном тексте есть комментарии, которые поясняют принцип ее работы.

Следует отметить, что все приложения на Arduino работают по одной технологии: пользователь шлет запрос на процессор, а он, в свою очередь, осуществляет загрузку нужного кода на экран устройства.

Когда человек нажимает клавишу Refresh, то микроконтроллер отсылает информацию. С каждой из страниц с определенным обозначением идет программный код, что будет отображаться на экране.

​Arduino Home, умный дом на Arduino, Часть #1

Делаем умный дом на Arduino: введение и базовые понятия.

Картина ближайшего будущего для человека не может существовать без автоматизации процессов в окружающей его среде: беспилотные автомобили, роботы и конечно же умный дом!

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

  • Умный дом в наиболее простом объяснении понимается как пульт с волшебными кнопками, с помощью которых происходит управление освещением, климатом, приборами и другими процессами.
  • В общем, человек существо ленивое и всегда хотел упростить себе жизнь.
  • Разработка такой системы — это большая проделанная работа, в том числе подбор необходимого оборудования, настройка и калибровка всех составляющих умного дома, написание программного кода, отладка, устранение неполадок и неисправностей, а также защита от взлома.
  • Первым делом нужно знать, что сейчас продается множество готовых решений, отдав за которые часть своих сбережений можно получить готовый и полностью настроенный умный дом в один миг. Но чтение данного материала имеет смысла по следующим причинам:
  • Готовые умные дома от крупных компаний стоят значительно дороже, чем разработанные и собранные вами самостоятельно.
  • Нужно понимать и уметь разбираться в процессах вашего умного дома, чтобы при малейшем сбое не обращаться к специалисту, который также будет опустошать ваш кошелек.
  • Опыт в разработке и отладке собственного умного дома бесценен и еще не раз вам пригодится!
  • Также стоит понимать, что беспощадный технический прогресс требует все больших навыков и знаний. Разбираться в высоких технологиях сейчас пойдет на пользу каждому.

Разберем основные моменты, чтобы понять саму технологию.

Конструкция умного дома состоит из следующих элементов:

  1. Контроллер — главный “мозг” системы. В него загружается программный код, определяются необходимые параметры системы, а сама информация передается на сервер.
  2. Сервер — это то, что связывает контроллер с исполнительными устройствами. Он обрабатывает всю информацию и от него зависит быстродействие и надежность системы.Сервер подключается к компьютеру в доме при помощи специального программного обеспечения (ПО)
  3. Исполнительные устройства — это различные приборы, которые питаются от сети (розетки, телевизор, лампочки, вентилятор и т.д.)
  4. Линии связи обеспечивают взаимодействие всех элементов умного дома посредством их соединения.
  1. Соединение устройств бывает двух типов, по которым происходит и классификация умных домов: беспроводные и проводные.
  2. У каждого из этих типов есть свои плюсы и минусы.
  3. Беспроводной тип умных домов подразумевает собой взаимодействие всех элементов при помощи беспроводной передач данных (чаще всего через Wi-Fi и Bluetooth):

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Плюсы( + )

  • Минимальное количество кабелей и проводов
  • Меньше занимает места
  • Удобно использовать

Минусы ( — )

  • Система уязвима перед хакерскими атаками: ее легко взломать по причине низкого уровня защиты беспроводных соединений
  • Высокая стоимость беспроводного оборудования
  • Низкая надежность от внешних воздействий и катаклизмов

Проводной тип подразумевает прокладку большого метража кабеля — это, возможно, самый главный минус конструкции, поскольку придется выполнить значительные корректировки в строении дома, производя прокладку и замену проводов.

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Плюсов здесь много, среди которых:

  • Относительно низкая стоимость
  • Высокая надежность и устойчивость к помехам
  • Высокая скорость передачи данных и бесперебойность

Также умные дома подразделяются в зависимости от их архитектуры. Архитектура — это совокупность элементов системы, где каждый элемент выполняет свою задачу.

Читайте также:  Куда девать отработавшие люминесцентные лампы: вред неправильной утилизации

Раньше вся архитектура строилась вокруг одного мощного контроллера, который управлял всеми компонентами умного дома. Он оснащался всем, чем только можно: веб-сервером, облако и имел множество выводов для подключения всевозможных интерфейсов и устройств. Такой тип умных домов называется централизованным, когда система “танцует” от одного элемента.

Главный минус таких систем — надежность, поскольку при выходе из строя небольшого и малозначительного элемента под угрозой стабильной работы окажется вся система.

В более распределенных системах (децентрализованных), которые стали набирать популярность относительно недавно, у каждого устройства исполнения есть собственный контроллер с собственной памятью и архитектурой. Такие системы считаются более надежными и позволяют дополнять их другими модулями в зависимости от желаний и потребностей пользователя.

Внимание! Когда вы будете подбирать модули для их взаимодействия в умном доме, то проверяйте их на совместимость, т.к. компоненты от разных производителей могут конфликтовать между собой.

А теперь поговорим и о самих производителях. Сейчас рынок интернета вещей буквально кишит различными компаниями и стартапами, предлагающими свои решения. Среди самых надежных и популярных считаются умные дома фирм KNX, ABB, Bticino, AMX и других.

Цены на такие системы начинаются от нескольких десятков тысяч рублей (сюда входят система точки доступа, блок питания, различные диммеры, датчики, выключатели и т.д.)

Для многих такая система будет не по карману, а пик их популярности еще не настал, что могло бы позволить снизить конечную стоимость продукта.

Поэтому в данном цикле статей мы рассмотрим более бюджетные способы создания собственной системы умного дома. Как уже было понятно из названия попробуем реализовать все свои задумки с помощью платформы Arduino.

Вторую часть из цикла статей читайте здесь

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Данная статья является собственностью Amperkot.ru. При перепечатке данного материала активная ссылка на первоисточник, не закрытая для индексации поисковыми системами, обязательна.

«Умный дом» из Arduino + немного 1с

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами Если кратко. Перепробовал три системы «умного дома». Во всех разочаровался. Пришлось сделать свою. Сервер на «Arduino MEGA» + «ESP8266». Реле + розетки + погодная станция + хаб 433 Мгц от «Sonoff», но прошивки в них самодельные. Датчики 433 Мгц от всех подряд.

Предыстория. В 2016 году переехал жить из города в деревню. В первую зиму вылезла серьезная проблема: отопление у меня электрическое, а подстанция в селе очень древняя, она первую половину дня может выдавать 130 вольт, вторую половину дня 280. Всю бытовую электронику защитил фильтрами «Штиль ИнСтаб 3500», повесив три штуки рядом с электрощитом.

Фото стабилизаторов.

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами Электрические конвекторы решил не защищать подобным способом, слишком дорого. Для них повесил реле напряжения, которое отрубает от них питание при выходе напряжения за пределы разумного (на мой взгляд) диапазона.

Реле напряжения

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами Осталась одна не решенная задача. Если после отъезда всех домашних на работу, защита по напряжению отключит все обогреватели и не будет их включать до самого вечера, то во первых дом будет заморожен, во вторых если еще и замерзнет вода, то попадаем на замену всей системы водоснабжения. Выход из ситуации: дом должен предупредить, что он замерзает, а я уже созвонюсь с соседями, они принесут и запустят в доме портативный газовый обогреватель. Обдумав все это, решил, что мне нужна система типа «умный дом». Для начала заказал в Китае комплект умного дома от «BroadLink». Итог: система не подошла, подарил.

О системе «BroadLink»

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами Достоинства: 1) Качество изготовления просто шикарное, пластик, печатные платы, качество пайки, все на высочайшем уровне. 2) Может управлять почти всем, есть радиореле, умные розетки, станции эмулирующие инфракрасные пульты управления, работа с датчиками 433 Мгц. Мелкий недостаток: логика работы с мобильным приложением, похоже, заточена на китайский склад ума, многие вещи сделаны неявно или выглядят нелогично. Серьезный недостаток: система безмозглая, совсем. Все настройки, сценарии и т.д. хранятся на серверах в Китае. Если интернета нет или скорость недостаточная, то ничего не работает. Плюс сами китайцы иногда что-то ломают на серверах и потом долго исправляют.

По совокупности достоинств и недостатков решил, что мне эта система не подходит и подарил ее знакомым.

Следующим был комплект «Rubetek» купленный в «Лерой Мерлен». Итог: система не подошла, оставил на запчасти.

О системе «Rubetek»

Умный дом на Arduino своими руками

Главная › Умный дом

09.07.2020 Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

Arduino — готовая платформа для управления различными сопрягаемыми электронными устройствами, контроллер простыми словами, в основе которой лежит плата с собственной памятью, процессором и программным обеспечением. Разработана она была в 2005г.

, и ориентирована на непрофессиональных пользователей, которые с её помощью могут создавать простые автоматизированные системы управления.

В том числе возможно построить на Arduino систему умный дом, интегрировав в данную среду различные датчики и электронные устройства.

Описание контроллера Arduino

Программная составляющая контроллера Arduino состоит из бесплатно распространяемой оболочки, обладающей простым, понятным на интуитивном уровне интерфейсом IDE. Программирование на ней можно осуществлять с платформ Windows, Linux и MacOSX. В оболочке уже имеется весь набор для загрузки программ сразу в контроллер, поэтому при работе с ней не требуется специальный программатор.

Для загрузки достаточно соединить плату Arduino с ПК или ноутбуком через USB-порт, после чего произвести загрузку нужной программы на устройство. При желании можно прошить загрузчик и самостоятельно: оболочка IDE позволяет поддерживать многие недорогие программаторы. Подсоединить их можно через штыревые выходы, специально предназначенные для внутреннего программирования:

  • AVR через разъём ICSP
  • ARM через JTAG.

Аппаратная составляющая платформы монтируется из печатных плат, выпускающихся как официальным обладателем товарного знака, так и многими другими производителями.

На сегодня в продаже насчитывается свыше 20 разновидностей плат-контроллеров, которые могут сопрягаться между собой специальными разъёмами в виде своеобразного сэндвича.

Большинство современных устройств типа Arduino используют следующие контроллеры:

  • Atmel-AVR.
  • ATmega-328.
  • ATmega-168.
  • ATmega-2560.
  • ATmega-32U4.
  • ATTiny-85.

Перечисленные микроконтроллеры работают на частоте 8 или 16 мегагерц. К плате контроллера возможно подключение различных электронных компонентов – датчиков, светодиодных осветителей, передающих устройств и т.д. Благодаря этому, Arduino удобно использовать для самостоятельного проектирования и сборки системы «умный дом».

Принцип работы системы Arduino

Получение и передача данных контроллером производится через порты. Всего на стандартной плате насчитывается свыше десятка различных портов, число которых можно увеличить присоединив ещё один такой же контроллер. Все порты Arduino делятся на два типа, для присоединения различных приборов:

  • Аналоговые.
  • Цифровые.
    Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силамиСхема подключения Arduino

Инициировать работу аналоговых портов следует, использовав в загружаемой программе pin-Mode-функцию:

  1. Выбираем номер нужного пина.
  2. Выставляем режим «Приём данных» (OUTPUT) или «Передача данных» (INPUT).

Широтноимпульсные цифровые модуляторы (ШИМ) имеют более интеллектуальный интерфейс, позволяющий им как принимать, так и передавать нужные данные. На плате ШИМ-порты обозначаются тильдой (~) или аббревиатурой PWM. При подключении к плате-контроллеру внешних датчиков и приборов следует учитывать и технические показатели портов. Они способны выдавать:

  • 5 вольт напряжения.
  • 0,02 ампера силы тока.

Если использовать в качестве питающего элемента для платы батарейки или АКБ напряжением свыше 12 вольт, возможен её перегрев и выход из строя. При снижении питающего напряжения до 6-7 вольт наоборот, на выходе порта может оказаться меньше 5В, что, в свою очередь, вызовет сбои в работе.

Собранные в единый комплекс устройства, детекторы и датчики передают информацию на процессор Arduino, а оттуда, через подключенный модуль GPS или GSM, отправляется на компьютер или иное управляющее устройство с установленным софтом, принимающее решение о выдаче определённой команды.

Это может быть включение-отключение бытового прибора, либо передача данных на мобильное устройство владельца дома.

Проект под систему для разных зон квартиры

Прежде чем приступить к сборке электронной системы следует составить план проекта умного дома на Arduino. Для примера возьмём небольшой дом, и попробуем составить схему работы «умного комплекса». Итак, нам необходимо в разных зонах обеспечить интеллектуальное функционирование разных приборов.

Читайте также:  Cплит-системы fujitsu: ТОП-10 лучших моделей и на что смотреть при выборе климатической техники

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

  • Вход на придомовую территорию следует обеспечить автоматическим включением освещения в тёмное время, при подходе хозяев к дому, также при выходе из дома, при открывании двери. Потребуются: датчик движения и датчик открытия двери.
  • Прихожая квартиры — при движении  вдоль прохожей должно автоматически включаться освещение. Потребуются: датчик движения.
  • Санузел. Автоматическое включение электрической водонагревательной установки при приходе домой хозяев. Вытяжка и освещение в санузле включается при открытии двери. Потребуются: датчик движен
    ия и открытия двери.
  • Кухня. Освещение включается при входе жильца в помещение.
  • При включении варочной плиты должна одновременно запускаться вытяжка. Потребуются реле для установки на питающую проводку электроплиты и датчик присутствия.
  • Жилые комнаты. Автоматическое включение света, регулировка температуры электроконвекторами в зимнее время и кондиционерами летом. Потребуются детектор присутствия, датчик температуры и освещённости.

Установка системы: основные шаги

Основная задача – правильно подключить датчики к плате-контроллеру.

Прежде всего, потребуется установить модуль Ethernet ENC28J60, предназначенный для объединения различных умных устройств в единую локальную сеть.

Остальные детекторы соединяются с платформой либо посредством проводов (витых пар) со стандартными разъёмами, либо по беспроводной связи. В последнем случае потребуется присоединить к плате модули GPS или GSM.

Также потребуется написать программу для каждого прибора в оригинальной оболочке IDE. Это сделать не так уж сложно даже начинающему пользователю, поскольку оболочка имеет текстовый редактор, менеджером проектов и устройствами заливки программных кодов. Программа пишется на упрощённом языке C++. Сохраняется каждая из составленных программ в памяти с расширением (ino).

Платформа Arduino на сегодня обрела такую популярность, что начинающему пользователю зачастую вовсе не обязательно самостоятельно писать программы к ней. В интернет-сети имеется огромное количество бесплатных программ и целых библиотек, и для управления умными устройствами и датчиками. В качестве примера можно испольовать  этот сайт.

Визуализировать управление «умным домом» на Arduino можно при помощи мобильного устройства или компьютера с установленной на них программой, которую можно найти и скачать бесплатно. При её установке, на дисплее устройства будет отображаться каждый подключённый к системе  интеллектуальный прибор.

Чтобы получать данные от «умного дома» на Arduino в удалённом режиме, рекомендуется скачать в сети уже разработанное бесплатное приложение. Пошагово весь процесс установки программы выглядит так:

Умный дом на базе Arduino: обзор и инструкция по сборке (проектирование, подключение, прогаммирование)

Умные дома позволяют позабыть о многих технических моментах бытовой жизни и сосредоточится на других задачах, предоставив свободное время семье или отдыху.

На рынке представлены готовые решения, но не всегда такие системы подходят для реализации тех задач, что хотелось бы видеть нам. Но, есть более гибкая альтернатива, позволяющая создать умный дом своими руками на Ардуино.

Именно эта система позволяет воплотить любую творческую мысль в автоматизированный процесс.

Что такое Arduino

Arduino — это платформа для добавления и программирования электронных устройств, с типами управления: ручной, полуавтоматический и автоматический. Платформа представляет собой некий конструктор, с прописанными правилами взаимодействия элементов между собой. Система открытая, поэтому каждый заинтересованный производитель вносит лепту в развитие Arduino.

Функции стандартного умного дома:

  • сбор информации с помощью датчиков;
  • анализ данных и принятие решения, посредством программируемого микроконтроллера;
  • реализация принятых решений с помощью подаваемых команд, на различные подключенные в систему устройства.

Конструктор Arduino хорош тем, что в его системе можно использовать любые элементы умного дома, от разных производителей. Эта возможность позволяет платформе не быть ограниченной лишь одной экосистемой умного дома, а подбирать любые компоненты электроники, для реализации решения собственных задач.

Кроме огромного списка подключаемых в систему устройств, гибкости ей придает среда программирования C++. Пользователь может самостоятельно запрограммировать реакцию компонентов системы на возникающие события или воспользоваться уже созданной библиотекой.

Полезная информация! Arduino – итальянская компания, производящая и разрабатывающая компоненты ПО, для реальных и не сложных систем Smart Home, которые ориентированы на любого человека, заинтересовавшегося в этом вопросе. Архитектура полностью открыта, поэтому сторонние разработчики (преимущественно из Китая) уже успели полностью скопировать, и выпускают собственные альтернативные элементы системы, и ПО для них.

Научиться взаимодействовать с Ардуино можно двумя способами: методом самостоятельных проб и ошибок, или с помощью книги с комплектным набором для умного дома, которая расскажет о всех тонкостях работы в этой системе.

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силамиНабор умного дома Arduino

Проектирование умного дома Arduino

Умного дома «на все случаи жизни» не существует. Поэтому, его проектирование начинается с определения поставленных задач, выбора и размещения основного узла Arduino, а затем и остальных элементов. На конечном этапе связывается и дорабатывается функционал, с помощью программирования.

Умный дом на arduino: проектирование и устройство своими силами

На базе Ардуино можно создать множество проектов, а затем скомпоновать их в единую систему. Среди таких:

  1. Контроль влажности в цоколе.
  2. Автоматическое включение конвекторов, при падении температуры в доме ниже допустимой в двух возможных вариантах – при наличии и отсутствии человека в комнате.
  3. Включение освещения на улице в сумерки.
  4. Отправка сообщений об изменениях каждого детектируемого состояния.

В качестве примера можно рассмотреть проектирование автоматики одноэтажного дома с двумя комнатами, подвальным помещением под хранение овощей. В комплекс входит семь зон: прихожая, душевая комната, кухня, крыльцо, спальня, столовая, подвал.

При составлении пошагового плана проектирования учитываем следующее:

  1. Крыльцо. При приближении владельца к дому ночью, включится освещение. Также следует учесть обратное – выходя из дома ночью, тоже надо включать освещение.
  2. Прихожая. При детектировании движения и в сумерки включать свет. В темное время необходимо, чтобы загорался приглушенный свет лампочки.
  3. Подвал на улице. При приближении хозяина, в темное время суток, должна загораться лампа возле дверцы подвала. Открывая дверь, загорается свет внутри, и выключается в том случае, когда человек покидает здание. При выходе, включается освещение на крыльце, а по мере отхождения от подвального помещения, выключается возле дверцы. В подвале установлен контроль влажности и при достижении критической температуры, включаются несколько вентиляторов для улучшения циркуляции воздуха.
  4. Душевая комната. В ней установлен бойлер. Если человек присутствует в доме, бойлер включает нагрев воды. Автоматика выключается, когда максимальная температура нагрева достигнута. При входе в туалет, включается вытяжка и свет.
  5. Кухня. Включение основного освещения ручное. При длительном отсутствии хозяина дома на кухне, свет выключается автоматически. Во время приготовления еды автоматически включается вытяжка.

Умный дом на Ардуино (Arduino) своими руками: проекты, схемы, управление GSM-сигнализацией, светодиодными лентами через интернет и другие возможности

Микроконтроллеры, как логические модули используются во множестве бытовых и промышленных устройств. Вычислительные возможности современных моделей позволяют не только оперировать какой-либо одной единицей оборудования, но и управлять целыми взаимосвязанными комплексами.

Хорошим примером здесь станут системы «умный дом», которые объединяют бытовую технику, контролируя ее в автоматическом режиме. Включение света в помещениях или вне их, в моменты присутствия человека. Вентиляция или отопление жилища с подгонкой температуры воздуха установленным характеристикам.

Защита от сторонних посягательств на дом или квартиру. Все названное по силам цифровым помощникам человека.

Существуют целые комплексы «умного дома», продающиеся в сборе. Тем не менее, вполне доступна и возможность создания аналогичного решения своими силами. Нужно немногое.

Небольшой набор инструментов, знание основ электрики, одна или несколько плат микроконтроллеров, с дополнением в виде датчиков и исполнительных частей.

Количество элементов зависит только от требуемых функций и фантазии проектировщика.

Наибольшее распространение среди недорогих моделей логических устройств получили Arduino. Их плюс в широком спектре дополнительного оборудования, ориентированного конкретно на интеграцию с настоящей платой.

Речь, в разрезе темы статьи, идет о датчиках температуры, дыма, газа, приближения человека и исполняемых модулей – реле, которые останавливают или запускают устройства, находящиеся в жилье или равноценном офисе по командам микроконтроллера.

Читайте также:  Что такое умный дом: устройство системы, принцип работы, схема и рекомендации по сборке своими руками

Создать «умный дом» на Arduino не сложно и вполне по силу среднестатистическому обывателю.

  Определены самые популярные категории кабеля «Витая пара»

Возможный функционал и постановка требований к системе

Прежде чем перейти к части проектирования, вначале нужно описать для себя, что требуется от конкретной системы.

Комплекс будет устанавливаться в небольшом доме (даче), находящемся достаточно далеко от жилья и средств коммуникации. Отопление в нем выполнено на основе электрических тэнов, что тоже накладывает свои ограничения.

Дом посещается редко в холодную часть года, но отопление вымерзать не должно. Экономия при отсутствии людей обязательна.

Последнее касается и случайно забытых включенными осветительных приборов — они должны сами отключаться.

Также важным фактором, требующим неустанного контроля, служит охрана дома. Любым образом человек должен узнать о попадании в дом посторонних.

Так как приезд осуществляется в темное время суток, любой хозяин желает, чтобы ему подсветили момент открывания дверей и перемещения по двору. Что нужно учесть в проектировании системы. Итак, в комплексе:

  • Выявление прохода через калитку участка, для подсветки пути при необходимости.
  • Определение открытия входной двери в дом.
  • Управление системой отопления. В отсутствие хозяев держать температуру не ниже 5 ℃, чтобы не вымерзла вода. По полученной команде удаленно прогреть помещение до +20 градусов.
  • Сообщать владельцу о перебоях энергоснабжения, чтобы не размораживался холодильник.
  • Включение света в кладовке, когда ее дверь кто-то открыл.
  • Все перечисленное получить при минимальных денежных затратах.
  • Отключение всей электрики и переход дома в режим экономии энергии. При этом холодильник продолжает работать.

Существует много проектов умного дома на Ардуино, но под описанные возможности они слишком дороги. Проще собрать аналогичную систему самостоятельно.

Управление

Используя это ПО, можно не только получать информацию от системы, но и осуществлять управление – например, активировать и деактивировать сигнализацию. Если опция активна, то при активации датчика движения программа получит соответствующую информацию. Отметим, что опрос Arduino на активацию датчика движения программа осуществляет с интервалом раз в 60 секунд.

Следующий этап подключения – настройка браузерной программы на использование с «умным домом». В адресной строчке нужно ввести определенную последовательность, которой будет IP-адрес вашего компьютера. После осуществления этого действия пользователю станет доступной возможность получения информации от «умного дома» и возможность управлять им.

После этого можно переходить к работе с маршрутизатором. На нем следует открыть порт.

Осуществить это можно по следующему алгоритму:

  • открыть настройки;
  • прописать адрес микроконтроллера Arduino;
  • открыть восьмидесятый порт.

Теперь следует настроить учетную запись на портале Noip. com. Хотя данный этап необязателен, но в нем есть необходимость, если адресу необходимо дать имя доменного типа. Нужно пройти процедуру регистрации на портале www. noip.

com, после чего перейти в категорию Add host и указать IP-системы. После прохождения этой процедуры можно будет получать доступ не только по IP, но и по домену.

На этом формирование проекта закончено и можно осуществлять проверку системы на предмет ее работоспособности.

Как это выглядит физически

Для контроля открытия на калитку, двери дома и вход кладовки устанавливаются герконовые датчики. Питание системы отопления осуществляется через силовое реле-повторитель, которое в свою очередь запускается от платы автоматического включения, управляемого Ардуино.

  Бесколлекторные двигатели для аккумуляторного инструмента

Вся электрика дома, за исключением согревающего жилье оборудования и холодильника контролируется отдельным силовым модулем отключения.

Определение наличия напряжения в общей приходящей сети питания 220 В выполняется однофазным реле тока, работающим в «обратную сторону».

То есть, включение его обеспечивается 220 В в розетке, а коммутирует оно низковольтное соединение, указывающее микроконтроллеру о наличии электричества в доме.

Охрана обеспечивается контролем состояний герконовых сенсоров. При срабатывании каждого из них, на телефон владельца будет отправлено соответствующее СМС. Естественно, с возможностью отключения функции в моменты присутствия хозяев.

Умный дом на основе Ардуино будет управлять всем перечисленным в двух режимах — когда никого нет или люди присутствуют. Кроме того, для включения внешнего освещения микроконтроллер будет руководствоваться показаниями фоторезистора, установленного снаружи. Подсветка станет активна только когда темно.

Что до отопления, включение его на обогрев производиться соответствующей СМС с телефона владельца. Переход в состояние экономии — физической кнопкой. Контроль температурного режима выполняется термодатчиком.

Вторая кнопка, установленная в доме и связанная с микроконтроллером, применяется для включения состояния охраны и снятия с него. О текущем статусе информируют светодиоды. Два зеленых, на активность каждой из функций и пара красных указывающих пассивный режим.

Текущая установка сохраняется в энергонезависимой памяти Ардуино, и читается в момент рестарта микроконтроллера. Информация о форс-мажорных обстоятельствах отправляется на телефон владельца.

Питание Ардуино выполнено от батареи и сети. В тот момент, когда с последнее прекращается — реле не только включает информатор об отсутствии тока, но и соединяет Ардуино с резервом.

Итак, что потребуется:

Наименование Количество
Ардуино-реле 220 В на 4 контакта 1
Реле-повторитель для высокой нагрузки 2
GSM модуль SIM900 1
Arduino UNO R3 1
Реле-повторитель для коммутации 5 В работающее от сети переменного тока 220 В 1
Диоды зеленые 2
Кнопки 2
Резисторы 10 kОм 5
Резисторы 220 Ом 5
Диоды красные 2
Фоторезистор 1
Терморезистор 1
Резистор 2.2 кОм 1
Конденсатор 0.1 мкФ 1
Электролитный конденсатор 470 мкФ, 6.3 В 1

Также потребуется необходимое количество провода для соединения датчиков и выполнения силовых линий.

«Умный дом» из Arduino + немного 1с

Если кратко. Перепробовал три системы «умного дома». Во всех разочаровался. Пришлось сделать свою. Сервер на «Arduino MEGA» + «ESP8266». Реле + розетки + погодная станция + хаб 433 Мгц от «Sonoff», но прошивки в них самодельные. Датчики 433 Мгц от всех подряд. Предыстория.

В 2021 году переехал жить из города в деревню. В первую зиму вылезла серьезная проблема: отопление у меня электрическое, а подстанция в селе очень древняя, она первую половину дня может выдавать 130 вольт, вторую половину дня 280.

Всю бытовую электронику защитил фильтрами «Штиль ИнСтаб 3500», повесив три штуки рядом с электрощитом.

Фото стабилизаторов.

Электрические конвекторы решил не защищать подобным способом, слишком дорого. Для них повесил реле напряжения, которое отрубает от них питание при выходе напряжения за пределы разумного (на мой взгляд) диапазона.

Реле напряжения

Осталась одна не решенная задача.

Если после отъезда всех домашних на работу, защита по напряжению отключит все обогреватели и не будет их включать до самого вечера, то во первых дом будет заморожен, во вторых если еще и замерзнет вода, то попадаем на замену всей системы водоснабжения. Выход из ситуации: дом должен предупредить, что он замерзает, а я уже созвонюсь с соседями, они принесут и запустят в доме портативный газовый обогреватель.

Обдумав все это, решил, что мне нужна система типа «умный дом».

Для начала заказал в Китае комплект умного дома от «BroadLink». Итог: система не подошла, подарил.

О системе «BroadLink»

Достоинства: 1) Качество изготовления просто шикарное, пластик, печатные платы, качество пайки, все на высочайшем уровне. 2) Может управлять почти всем, есть радиореле, умные розетки, станции эмулирующие инфракрасные пульты управления, работа с датчиками 433 Мгц.

Мелкий недостаток: логика работы с мобильным приложением, похоже, заточена на китайский склад ума, многие вещи сделаны неявно или выглядят нелогично. Серьезный недостаток: система безмозглая, совсем. Все настройки, сценарии и т.д. хранятся на серверах в Китае.

Если интернета нет или скорость недостаточная, то ничего не работает. Плюс сами китайцы иногда что-то ломают на серверах и потом долго исправляют. По совокупности достоинств и недостатков решил, что мне эта система не подходит и подарил ее знакомым.

Следующим был комплект «Rubetek» купленный в «Лерой Мерлен». Итог: система не подошла, оставил на запчасти.

О системе «Rubetek»

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector