Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Rozwój narzędzi automatyzacji doprowadził do stworzenia zintegrowanych systemów, które poprawiają jakość ludzkiego życia. Wielu znanych producentów elektroniki i środowisk oprogramowania oferuje gotowe, typowe rozwiązania dla różnych obiektów.

Nawet niedoświadczony użytkownik może opracować niezależne projekty i złożyć „inteligentny dom” dla Arduino dla swoich potrzeb. Najważniejsze jest zrozumienie podstaw i nie bój się eksperymentować.

W tym artykule rozważymy zasadę tworzenia i podstawowe funkcje zautomatyzowanego domu opartego na urządzeniach Arduino. Weź również pod uwagę rodzaje używanych płyt i główne moduły systemu.

Tworzenie systemów na platformie Arduino

Arduino to platforma do opracowywania urządzeń elektronicznych z automatyczną, półautomatyczną lub ręczną kontrolą. Robi się to na zasadzie projektanta z jasno określonymi regułami interakcji między elementami. System jest otwarty, co pozwala producentom zewnętrznym uczestniczyć w jego rozwoju.

Klasyczny „inteligentny dom” składa się z automatycznych bloków, które wykonują następujące funkcje:

  • zbierać niezbędne informacje za pomocą czujników;
  • analizować dane i podejmować decyzje za pomocą programowalnego mikroprocesora;
  • wdrażaj decyzje podejmowane przez wydawanie poleceń różnym urządzeniom.

Platforma Arduino jest dobra właśnie dlatego, że nie blokuje konkretnego producenta, ale pozwala konsumentowi wybrać najbardziej odpowiednie komponenty. Ich wybór jest ogromny, więc możesz wdrożyć niemal każdy pomysł.

Zalecamy zapoznanie się z najlepszymi inteligentnymi urządzeniami dla domu.

Aby dowiedzieć się, jak pracować z Arduino, możesz kupić zestaw startowy (Starter Kit) na stronie producenta. Wymagana jest znajomość języka angielskiego technicznego, ponieważ dokumentacja nie jest zrusyfikowana

Oprócz różnorodności podłączonych urządzeń, zmienność jest dodawana przez środowisko programistyczne zaimplementowane w C ++. Użytkownik może nie tylko skorzystać z utworzonych bibliotek, ale także zaprogramować reakcję komponentów systemu na zdarzenia, które występują.

Główne elementy desek

Głównym elementem „inteligentnego domu” jest jedna lub więcej centralnych płyt głównych. Są odpowiedzialni za interakcję wszystkich elementów. Tylko definiując zadania, które należy rozwiązać, można przejść do wyboru głównego węzła systemu.

Płyta główna łączy następujące elementy:

  • Mikrokontroler (procesor). Jego głównym celem jest wytwarzanie i mierzenie napięcia w portach w zakresie 0-5 lub 0-3.3 V, w celu zapamiętywania danych i wykonywania obliczeń.
  • Programista (nie wszystkie płyty mają go). Za pomocą tego urządzenia do pamięci mikrokontrolera zapisywany jest program, zgodnie z którym „inteligentny dom” będzie działał. Jest podłączony do komputera, tabletu, smartfona lub innego urządzenia za pomocą interfejsu USB.
  • Stabilizator napięcia. Potrzebujesz urządzenia o napięciu 5 woltów, które jest wymagane do zasilania całego systemu.

Pod marką Arduino wydano kilka modeli desek. Różnią się od siebie współczynnikiem kształtu (wielkości), liczbą portów i rozmiarem pamięci. To dla tych wskaźników musisz wybrać odpowiednie urządzenie.

Płyty Arduino i ich tarcze najlepiej kupować u producenta, ponieważ są to bardziej jakościowo kompatybilne urządzenia produkowane w Chinach

Istnieją dwa typy portów:

  • cyfrowe, które są oznaczone na tablicy literami „d” ;
  • analogowe, które są oznaczone literą „a” .

Dzięki nim mikrokontroler komunikuje się z podłączonymi urządzeniami. Każdy port może działać zarówno po otrzymaniu sygnału, jak i po jego powrocie. Porty cyfrowe ze znakiem „pwm” są przeznaczone do wejścia i wyjścia sygnału typu PWM (modulacja szerokości impulsu).

Dlatego przed zakupem opłaty musisz przynajmniej w przybliżeniu oszacować poziom swojego obciążenia różnymi urządzeniami. To określi wymaganą liczbę portów wszystkich typów.

Jednocześnie należy rozumieć, że system „inteligentny dom” nie musi być powiązany z jednostką sterującą opartą na pojedynczej płycie głównej. Funkcje takie jak, na przykład, włączenie sztucznego oświetlenia w okolicy w zależności od pory dnia i utrzymanie rezerwy wody w zbiorniku są niezależne od siebie.

Z punktu widzenia zapewnienia niezawodności systemu elektronicznego lepiej jest rozdzielić niepowiązane zadania między różne bloki, które koncepcja Arduino ułatwia wdrożenie. Jeśli w jednym miejscu połączyć wiele urządzeń, możliwe jest, że mikroprocesor przegrzeje się, biblioteki oprogramowania staną w konflikcie z trudnościami ze znalezieniem i naprawieniem awarii oprogramowania i sprzętu.

Łączenie wielu urządzeń różnych typów z pojedynczą kartą jest zwykle stosowane w robotyce, gdzie ważna jest zwartość. Dla „inteligentnego domu” lepiej jest wykorzystać jego podstawę dla każdego zadania.

Każdy mikroprocesor jest wyposażony w trzy typy pamięci:

  • Pamięć flash. Pamięć główna, w której przechowywany jest kod programu do zarządzania systemem. Jego niewielką część (3-12%) zajmuje szyty program startowy (bootloader).
  • Sram. Pamięć RAM, w której przechowywane są dane tymczasowe, potrzebne podczas działania programu. Różni się dużą szybkością pracy.
  • Eeprom Wolniejsza pamięć, w której można również przechowywać dane.

Główna różnica między typami pamięci do przechowywania danych polega na tym, że po wyłączeniu zasilania informacje zapisane w pamięci SRAM są tracone, ale pozostają w pamięci EEPROM. Jednak typ nieulotny ma wadę - ograniczoną liczbę cykli zapisu. Należy o tym pamiętać podczas tworzenia własnych aplikacji.

W przeciwieństwie do wykorzystania Arduino w robotyce, w przypadku większości zadań „inteligentnego domu” duża ilość pamięci nie jest potrzebna ani dla programów, ani do przechowywania informacji.

Rodzaje płyt do montażu inteligentnego domu

Rozważ główne typy płyt, które są najczęściej używane podczas montażu systemu inteligentnego domu.

Zobacz # 1 - Arduino Uno i jego derywaty

Płyty Arduino Uno i Arduino Nano są najczęściej używane w systemach inteligentnego domu. Mają wystarczającą funkcjonalność do rozwiązywania typowych problemów.

Posiadanie mocy pełnowymiarowych płyt z napięcia 7-12 woltów zapewnia wiele korzyści. Przede wszystkim jest to możliwość długotrwałego użytkowania baterii ze standardowych baterii lub akumulatorów.

Główne parametry Arduino Uno Rev3:

  • procesor: ATMega328P (8 bitów, 16 MHz);
  • liczba portów cyfrowych: 14;
  • z nich z funkcją PWM: 6;
  • liczba portów analogowych: 6;
  • pamięć flash: 32 KB;
  • SRAM: 2 KB;
  • EEPROM: 1 KB.

Nie tak dawno temu nastąpiła modyfikacja - Uno Wi-Fi, która zawiera zintegrowany moduł ESP8266, który umożliwia wymianę informacji z innymi urządzeniami w standardzie 802.11 b / g / n.

Różnica między Arduino Nano a jego bardziej ogólnym analogiem polega na braku własnego gniazda zasilania od 12 V. Ma to na celu osiągnięcie mniejszego rozmiaru urządzenia, co ułatwia ukrycie w małej przestrzeni. Również w tym celu standardowe złącze USB jest zastępowane układem z kablem mini-USB. Arduino Nano ma jeszcze 2 porty analogowe niż Uno.

Jest jeszcze jedna modyfikacja płyty Uno - Arduino Mini. Jest nawet mniejszy niż Nano i znacznie trudniej z nim pracować. Po pierwsze, brak portu USB stwarza problem z oprogramowaniem sprzętowym, ponieważ do tego konieczne jest użycie USB-Serial Converter. Po drugie, ta płyta jest bardziej wymagająca pod względem zasilania - konieczne jest zapewnienie zakresu napięcia wejściowego 7-9 V.

Z powodów opisanych powyżej płyta Arduino Mini jest rzadko używana do operacji „inteligentnego domu”. Zwykle jest on wykorzystywany albo w robotyce, albo w realizacji gotowych projektów.

Zobacz # 2 - Arduino Leonardo and Micro

Arduino Leonardo jest podobny do Uno, ale trochę mocniejszy. Interesującą cechą tego modelu jest również jego definicja po podłączeniu do komputera jako klawiatury, myszy lub joysticka. Dlatego jest często używany do tworzenia oryginalnych urządzeń do gier i symulatorów.

Tabela rozmiarów i wymiarów modeli Uno, Leonardo i ich miniaturowych odpowiedników. Deweloperzy nie kierują się logiką nazw - „nano” powinno być najmniejsze

Główne parametry Arduino Leonardo są następujące:

  • procesor: ATMega32u4 (8 bitów, 16 MHz);
  • liczba portów cyfrowych: 20;
  • z nich z funkcją PWM: 7;
  • liczba portów analogowych: 12;
  • pamięć flash: 32 KB;
  • SRAM: 2, 5 KB;
  • EEPROM: 1 KB.

Jak widać z listy parametrów, Leonardo ma więcej portów, co umożliwia ładowanie tego modelu dużą liczbą czujników.

Również w przypadku Leonarda istnieje absolutnie identyczny, miniaturowy analog o nazwie Micro. Nie ma mocy od 12 V i zamiast pełnego wejścia USB znajduje się chip pod kablem mini-USB.

Modyfikacja Leonardo o nazwie Esplora jest modelem wyłącznie do gier i nie odpowiada potrzebom „inteligentnego domu”.

Zobacz # 3 - Arduino 101, Arduino Zero i Arduino MKR1000

Czasami do działania systemów „inteligentnego domu” zaimplementowanych w oparciu o Arduino potrzebna jest duża moc obliczeniowa, której 8-bitowe mikrokontrolery nie są w stanie zapewnić. Zadania takie jak rozpoznawanie głosu lub obrazy wymagają szybkiego procesora i dużej ilości pamięci RAM dla takich urządzeń.

Aby rozwiązać takie specyficzne problemy, użyj potężnych kart, które działają zgodnie z koncepcją Arduino. Liczba portów, które mają, jest w przybliżeniu taka sama, jak w przypadku płyt Uno lub Leonardo.

Arduino 101 ma takie same wymiary jak Uno lub Leonardo, ale waży prawie dwa razy więcej. Powodem tego jest obecność dwóch wejść USB i dodatkowych układów.

Jedna z najprostszych w użyciu, ale potężnych płyt - Arduino 101 ma następujące cechy:

  • procesor: Intel Curie (32 bity, 32 MHz);
  • pamięć flash: 196 KB;
  • SRAM: 24 KB;
  • EEPROM: nie.

Dodatkowo płyta jest wyposażona w funkcjonalność BLE (Bluetooth Low Energy) z możliwością łatwego łączenia gotowych rozwiązań, takich jak czujnik tętna, odbieranie informacji o pogodzie za oknem, wysyłanie wiadomości tekstowych itp. Ponadto w urządzeniu zintegrowano żyroskop i akcelerometr, ale są one głównie wykorzystywane w robotyce.

Inna podobna deska - Arduino Zero ma następujące cechy:

  • procesor: SAM-D21 (32 bity, 48 MHz);
  • pamięć flash: 256 KB;
  • SRAM: 32 KB;
  • EEPROM: nie.

Charakterystyczną cechą tego modelu jest obecność wbudowanego debuggera (EDBG). To znacznie ułatwia wyszukiwanie błędów podczas programowania płyty.

Podczas pisania kodu wolumetrycznego nawet wysoko wykwalifikowany programista ma błędy. Użyj debugera, aby je znaleźć.

Arduino MKR1000 to kolejny model odpowiedni do wydajnych komputerów. Ma mikroprocesor i pamięć, podobne do Zero. Główną różnicą jest obecność zintegrowanego układu Wi-Fi z protokołem 802.11 b / g / n oraz chipu kryptograficznego z obsługą algorytmu SHA-256 w celu ochrony przesyłanych danych.

Zobacz # 4 - Mega modele rodzinne

Czasami konieczne jest użycie dużej liczby czujników i zarządzanie znaczną liczbą urządzeń. Na przykład konieczne jest automatyczne działanie rozproszonych systemów klimatyzacji, które obsługują określoną temperaturę dla poszczególnych stref.

Dla każdego obszaru konieczne jest śledzenie odczytów dwóch czujników temperatury (drugi jest używany jako kontrola) i zgodnie z algorytmem, dostosuj położenie klapy, która określa ilość przychodzącego ciepłego powietrza.

Jeśli w domku jest więcej niż 10 takich stref, do sterowania całym systemem potrzeba więcej niż 30 portów. Oczywiście możesz używać kilku kart Uno pod wspólnym zarządzaniem jednym z nich, ale tworzy to dodatkową złożoność przełączania. W takim przypadku wskazane jest używanie modeli z rodziny Mega.

Rozmiar desek z rodziny Mega (101, 5 x 53, 4 cm) jest większy niż w przypadku wcześniej przeglądanych modeli. Jest to konieczność techniczna - w przeciwnym razie ta liczba portów nie może zostać uwzględniona.

Arduino Mega bazuje na dość prostym 8-bitowym mikroprocesorze 16 MHz aTMega1280.

Ma dużą ilość pamięci:

  • pamięć flash: 128 KB;
  • SRAM: 8 KB;
  • EEPROM: 4 KB.

Ale jego główną zaletą jest obecność wielu portów:

  • liczba portów cyfrowych: 54;
  • z czego z funkcją PWM: 15;
  • liczba portów analogowych: 16.

Ta deska ma dwie nowoczesne odmiany:

  • Mega 2560 jest oparty na mikroprocesorze aTMega2560, oferującym dużą ilość pamięci flash - 256 KB;
  • Mega ADK oprócz mikroprocesora aTMega2560 jest wyposażony w interfejs USB z możliwością podłączenia do urządzeń opartych na systemie operacyjnym Android.

Model Arduino Mega ADK ma jedną cechę. Po podłączeniu telefonu do wejścia USB możliwa jest następująca sytuacja: jeśli telefon wymaga ładowania, zacznie go wyciągać z płyty. Dlatego istnieje dodatkowe zapotrzebowanie na źródło energii elektrycznej - musi ono dostarczać prąd o natężeniu 1, 5 ampera. Przy zasilaniu z baterii, ten warunek musi być brany pod uwagę.

Zrób samodzielne zasilanie Arduino, możesz użyć podłączonych baterii lub baterii. Łącząc połączenie szeregowe i równoległe, można osiągnąć żądane napięcie i długi czas pracy

Jest to kolejny model Arduino, który łączy moc mikroprocesora i dużą liczbę portów.

Jego cechy są następujące:

  • procesor: Atmel SAM3X8E (32 bity, 84 MHz);
  • liczba portów cyfrowych: 54;
  • z nich z funkcją PWM: 12;
  • liczba portów analogowych: 14;
  • pamięć flash: 512 KB;
  • SRAM: 96 KB;
  • EEPROM: nie.

Piny analogowe tej płyty mogą działać zarówno w zwykłej 10-bitowej rozdzielczości Arduino, która jest kompatybilna z poprzednimi modelami, jak i w rozdzielczości 12-bitowej, co pozwala na otrzymanie bardziej dokładnego sygnału.

Cechy interakcji modułów przez porty

Wszystkie moduły, które będą podłączone do płyty, mają co najmniej trzy wyjścia. Dwa z nich to przewody zasilające, tj. „Uziemienie” jak również napięcie 5 lub 3, 3 V. Trzeci przewód jest logiczny. Jest to transfer danych do portu. Aby połączyć moduły, użyj specjalnych przewodów zgrupowanych po 3 sztuki, czasami nazywanych zworkami.

Ponieważ modele Arduino zwykle mają tylko 1 port z napięciem i 1-2 porty z „uziemieniem”, w celu podłączenia kilku urządzeń trzeba albo przylutować przewody, albo użyć płytki.

Nie tylko moc i porty płyty Arduino można podłączyć do płyty breadboard, ale także inne elementy, takie jak na przykład rezystancja, rejestry itp.

Lutowanie jest bardziej niezawodne i jest stosowane w urządzeniach, które podlegają wpływowi fizycznemu, na przykład na panelach sterowania robotów i quadkopterów. W przypadku inteligentnego domu lepiej jest korzystać z płyt prototypowych, ponieważ jest to łatwiejsze podczas instalacji i usuwania modułu.

Niektóre modele (na przykład Arduino Zero i MKR1000) mają napięcie robocze 3, 3 V, więc jeśli zastosujesz wyższą wartość do portów, płyta może być uszkodzona. Wszystkie informacje żywieniowe są dostępne w dokumentacji technicznej urządzenia.

Dodatkowe opłaty (tarcze)

Aby zwiększyć możliwości płyt głównych, tarcze (Shields) rozszerzają funkcjonalność dodatkowych urządzeń. Są one wykonane dla określonego współczynnika kształtu, co odróżnia je od modułów podłączonych do portów. Tarcze są droższe niż moduły, ale praca z nimi jest łatwiejsza. Są również wyposażone w gotowe biblioteki z kodem, które przyspieszają opracowywanie własnych programów sterujących dla „inteligentnego domu”.

Shields Proto and Sensor

Te dwie standardowe tarcze nie dodają żadnych specjalnych funkcji. Służą one do bardziej kompaktowego i wygodnego połączenia dużej liczby modułów.

Proto Shield to prawie kompletna kopia oryginału pod względem portów, a pośrodku modułu można przykleić płytkę chlebową. To ułatwia montaż. Takie dodatki istnieją dla wszystkich pełnowymiarowych płyt Arduino.

Proto Shield umieszczona na płycie głównej. To nieznacznie zwiększa wysokość konstrukcji, ale oszczędza dużo miejsca w samolocie.

Ale jeśli jest dużo urządzeń (więcej niż 10), lepiej jest użyć droższych kart przełączających z czujnikiem.

Nie mają deski rozdzielczej, ale wszystkie wnioski portów są indywidualnie zasilane i uziemione. Pozwala to nie pomylić przewodów i zworek.

Powierzchnia płyty głównej i płyt czujników jest taka sama, ale na osłonie nie ma chipów, kondensatorów i innych elementów. Dlatego dużo miejsca jest zwolnione na pełne połączenia.

Również na tej płycie znajdują się podkładki do łatwego łączenia kilku modułów: Bluetoots, karty SD, RS232 (COM-port), radio i ultradźwięki.

Połączenie funkcji pomocniczych

Osłony ze zintegrowaną funkcjonalnością są zaprojektowane do rozwiązywania złożonych, ale typowych zadań. Jeśli konieczne jest wdrożenie oryginalnych pomysłów, lepiej wybrać odpowiedni moduł.

Osłona silnika. Jest przeznaczony do kontroli prędkości i obrotów silników o małej mocy. Oryginalny model jest wyposażony w jeden układ L298 i może pracować jednocześnie z dwoma silnikami prądu stałego lub jednym serwonapędem. Istnieje również kompatybilna część pochodząca od innego producenta, który ma dwa chipy L293D z możliwością sterowania dwa razy większą liczbą dysków.

Tarcza przekaźnika. Często używany moduł z systemami „inteligentnego domu”. Płytka z czterema przekaźnikami elektromechanicznymi, z których każdy umożliwia przepływ prądu z siłą do 5A. Jest to wystarczające do automatycznego włączania i wyłączania urządzeń lub linii oświetlenia kilovat, zaprojektowanych dla prądu zmiennego 220 V.

Tarcza LCD. Umożliwia wyświetlanie informacji na wbudowanym ekranie, który można uaktualnić do urządzenia TFT. Это расширение часто применяют для создания метеостанций с показаниями температуры в различных жилых помещениях, пристройках, гараже, а также температуры, влажности и скорости ветра на улице.

В LCD Shield встроены кнопки, позволяющие запрограммировать листание информации и выбор действий для подачи команд на микропроцессор

Data Logging Shield. Основная задача модуля – записывать данные с датчиков на полноформатную SD-карту объемом до 32 Gb с поддержкой файловой системы FAT32. Для записи на микро-SD карту нужно приобрести адаптер. Этот шилд можно использовать как хранилище информации, например, при записи данных с видеорегистратора. Производство американской фирмы Adafruit Industries.

SD-card Shield. Более простая и дешевая версия предыдущего модуля. Такие расширения выпускают многие производители.

EtherNet Shield. Официальный модуль для связи Arduino с Интернетом без участия компьютера. Есть слот для микро-SD карты, что позволяет записывать и отправлять данные через всемирную сеть.

Wi-Fi Shield. Позволяет осуществлять беспроводной обмен информацией с поддержкой режима шифрования. Служит для связи с интернетом и устройствами, которыми можно управлять через Wi-Fi.

GPRS Shield. Этот модуль, как правило, используют для связи “умного дома” с владельцем по мобильному телефону через SMS сообщения.

Модули “умного дома”

Подключение модулей от сторонних производителей и возможность работы с ними, используя встроенный язык программирования – основное преимущество открытой системы Arduino по сравнению с “фирменными” решениями для “умного дома”. Главное, чтобы модули имели описание получаемых или передаваемых сигналов.

Способы получения информации

Ввод информации может быть осуществлен через цифровые или аналоговые порты. Это зависит от типа кнопки или датчика, который получает информацию и транслирует ее на плату.

Для компьютерной программы цифровой сигнал соответствует периодам с “0” и “1”, а аналоговый определяет диапазон значений в соответствии со своей размерностью

Сигнал к микропроцессору может быть послан человеком, который использует для этого два способа:

  • Нажатие кнопки (клавиши) . Логический провод в этом случае идет к цифровому порту, которые получает значение “0” в случае отпущенной кнопки и “1” в случае ее нажатия.
  • Вращение колпачка поворотного потенциометра (резистора) или сдвиг рычага движкового. В этом случае логический провод идет к аналоговому порту. Напряжение проходит через аналогово-цифровой преобразователь, после чего данные поступают к микропроцессору.

Кнопки используют для старта какого-либо события, например, включение и выключение света, отопления или вентиляции. Поворотные ручки применяют для изменения интенсивности – увеличения или уменьшения яркости света, громкости звука или скорости вращения лопастей вентилятора.

Потенциометр представляет собой простейшее устройство, поэтому стоит очень дешево. Основные его характеристики – электрическое сопротивление и угол поворота

Для автоматического определения параметров среды или происхождения какого-либо события используют датчики.

Для работы “умного дома” наиболее востребованы следующие их разновидности:

  • Датчик звука. Цифровые варианты этого устройства используют для активации какого-либо события с помощью хлопка или подачи голоса. Аналоговые модели позволяют распознавать и обрабатывать звук.
  • Датчик света. Эти приборы могут работать как в видимом, так и в инфракрасном диапазоне. Последние могут быть применены в качестве системы оповещения о возгорании.
  • Датчик температуры. Для дома и улицы используют разные модели, так как наружные лучше защищены от воздействия влаги. Есть также выносные устройства на проводе.
  • Датчик влажности воздуха. Для помещения подойдет модель DHT11, а для улицы – более дорогая DHT22. Оба устройства также могут давать и показание температуры. Подключаются к цифровому порту.
  • Датчик давления воздуха. Для совместной работы с платами Arduino хорошо зарекомендовали себя аналоговые барометры фирмы Bosh: bmp180, bmp280. Они также измеряют температуру. Модель bme280 можно назвать метеостанцией, так как она выдает дополнительно еще и значение влажности.
  • Датчики движения и присутствия. Их используют в охранных целях или для автоматического включения света.
  • Датчик дождя. Реагирует на попадание воды на его поверхность. Он может быть также использован для срабатывания сигнализации о протечках водопроводного или отопительного контура.
  • Датчик тока. Их применяют для обнаружения неработающих электроприборов (перегоревших ламп) или для анализа напряжения, чтобы не допустить перегрузку.
  • Датчик утечки газа. Применяется для обнаружения и реагирования на повышенную концентрацию пропана.
  • Датчик углекислого газа. Его используют для определения концентрации углекислоты в жилых комнатах и в специальных помещениях, таких как винные погреба, где происходит брожение.

Существует еще много разных датчиков под специфические задачи, например для измерения веса, скорости течения воды, расстояния, влажности почвы и т.д.

Некоторые датчики, такие как анемометр, предназначенный для измерения скорости и направления ветра, представляют собой сложные электромеханические приборы

Многие сенсоры и датчики можно сделать самостоятельно, используя более простые компоненты. Это обойдется дешевле. Но, в отличие от применения серийных устройств, придется потратить время на калибровку.

Управление приборами и системами

Кроме сбора и анализа информации “умный дом” должен реагировать на возникающие события. Присутствие на современных бытовых приборах продвинутой электроники позволяет обращаться к ним напрямую, используя Wi-Fi, GPRS или EtherNet. Обычно, для систем Arduino реализуют коммутацию микропроцессора и высокотехнологичных устройств посредством Wi-Fi.

Для того чтобы с помощью Arduino включить кондиционер при высокой температуре в доме, блокировать телевизор и интернет в ночное время в детской комнате или запустить бойлер отопления к приходу хозяев необходимо выполнить три действия:

  1. Установить модуль Wi-Fi на материнскую плату.
  2. Найти незанятые каналы частоты, чтобы избежать конфликта систем.
  3. Разобраться в командах приборов и запрограммировать действия (либо воспользоваться готовыми библиотеками).

Помимо “общения” с компьютеризированными приборами часто возникают задачи, связанные с выполнением каких-либо механических действий. Например, к плате можно подключить сервопривод или небольшой редуктор, который будет от нее запитан.

Сервопривод состоит из моторчика и нескольких редукторов. Поэтому, несмотря на малый ток (5 В), он может развить приличную мощность, которой хватит, например, для открытия форточки

В случае необходимости подключения мощных устройств, работающих от внешнего источника питания, используют два варианта:

  1. Включение в цепь реле.
  2. Подключение силового ключа и симистора .

Включаемое в электрическую цепь электромагнитное или твердотельное реле замыкает и размыкает один из проводов по команде, поступающей от микропроцессора. Основная их характеристика – максимально допустимая сила тока (например, 40 A), которая может проходить через этот прибор.

Что касается подключения силового ключа (мосфета) для постоянного тока и симистора для переменного, то они обладают меньшим значением допустимой силы тока (5-15 A), но могут плавно увеличивать нагрузку. Именно для этого на платах предусмотрены ШИМ-порты. Это свойство используют при регулировании яркости освещения, скорости вращения вентиляторов и т.д.

С помощью реле и силовых ключей можно полностью автоматизировать все электрические цепи дома и запускать генератор при отсутствии тока. Поэтому на базе Arduino реально осуществить автономное обеспечение квартиры или здания, включая все особо важные функции – отопление, водоснабжение, водоотведение, вентиляцию и систему охраны.

Хотите, чтобы вам дом стал умнее, но с программированием на “вы”? В таком случае рекомендуем посмотреть готовые решения от Xiaomi и Apple, которые несложно установить и настроить даже новичку. А задавать команды и контролировать их выполнение можно даже со своего смартфона.

Подробнее об умном доме от Xiaomi и Apple в следующих статьях:

  • Умный дом Xiaomi: особенности проектирования, обзор основных узлов и рабочих элементов
  • Apple Smart Home: zawiłości organizowania domowych systemów sterowania od firmy „Apple”

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Пример самостоятельно собранной заготовки начального уровня для “умного дома”:

Открытость платформы Arduino позволяет использовать компоненты различных производителей. Это позволяет легко сконструировать “умный дом” под запросы пользователя. Поэтому, если есть хотя бы незначительные познания в области программирования и подключения электронных приборов, на эту систему стоит обратить внимание .

Вы на практике знакомы с платформой Arduino и хотите поделиться своим опытом с новичками в этом деле? Может вы хотите дополнить изложенный выше материал полезными рекомендациями или замечаниями? Пишите свои комментарии под этой публикацией.

Если у вас возникли вопросы по проектированию системы автоматизированного дома на базе Ардуино, задавайте их нашим экспертам и другим посетителям сайта в блоке ниже.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Budowa