Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Vývoj automatizačných nástrojov viedol k vytvoreniu integrovaných systémov, ktoré zlepšujú kvalitu ľudského života. Mnohí známi výrobcovia elektroniky a softvérových prostredí ponúkajú hotové typické riešenia pre rôzne objekty.

Dokonca aj neskúsený používateľ môže vyvinúť nezávislé projekty a zostaviť „inteligentný domov“ pre Arduino pre ich potreby. Hlavnou vecou je pochopiť základy a nebáť sa experimentovať.

V tomto článku sa budeme zaoberať princípom tvorby a základných funkcií automatizovaného domova založeného na zariadeniach Arduino. Zvážte aj typy použitých dosiek a hlavné moduly systému.

Vytváranie systémov na platforme Arduino

Arduino je platforma pre vývoj elektronických zariadení s automatickým, poloautomatickým alebo manuálnym ovládaním. Je vytvorený na princípe konštruktéra s jasne definovanými pravidlami interakcie medzi prvkami. Systém je otvorený, čo umožňuje tretím stranám podieľať sa na jeho vývoji.

Klasický „inteligentný domov“ pozostáva z automatizovaných blokov, ktoré vykonávajú tieto funkcie:

  • zhromažďovať potrebné informácie prostredníctvom senzorov;
  • analyzovať údaje a prijímať rozhodnutia pomocou programovateľného mikroprocesora;
  • vykonávať rozhodnutia, ktoré vydávajú príkazy rôznym zariadeniam.

Platforma Arduino je dobrá práve preto, že sa nezamyká na konkrétneho výrobcu, ale umožňuje spotrebiteľovi vybrať si najvhodnejšie komponenty. Ich výber je obrovský, takže môžete realizovať takmer akýkoľvek nápad.

Odporúčame sa zoznámiť s najlepšími inteligentnými zariadeniami pre domácnosť.

Ak sa chcete naučiť pracovať s Arduinom, môžete si kúpiť štartovaciu sadu (Starter Kit) na webovej stránke výrobcu. Vyžaduje sa znalosť technickej angličtiny, pretože dokumentácia nie je Russified

Okrem rôznych pripojených zariadení je variabilita doplnená o programovacie prostredie implementované v C ++. Užívateľ môže nielen využiť vytvorené knižnice, ale aj naprogramovať reakciu systémových komponentov na udalosti, ku ktorým dochádza.

Hlavné prvky dosiek

Hlavným prvkom „inteligentného domova“ je jedna alebo viac centrálnych dosiek. Zodpovedajú za interakciu všetkých prvkov. Iba definovaním úloh, ktoré je potrebné vyriešiť, je možné pristúpiť k výberu hlavného uzla systému.

Základná doska kombinuje tieto prvky:

  • Mikrokontrolér (procesor). Jeho hlavným účelom je vyrábať a merať napätie v portoch v rozsahu 0-5 alebo 0-3, 3 V, zapamätať si dáta a vykonávať výpočty.
  • Programátor (nie všetky dosky majú). Pomocou tohto zariadenia sa program zapíše do pamäte mikrokontroléra, podľa ktorého bude fungovať inteligentný domov. Je pripojený k počítaču, tabletu, smartfónu alebo inému zariadeniu pomocou rozhrania USB.
  • Stabilizátor napätia. Potrebujete zariadenie na 5 voltov, potrebné na napájanie celého systému.

Pod značkou Arduino vydala niekoľko modelov dosiek. Líšia sa od seba v závislosti od formátu (veľkosti), počtu portov a veľkosti pamäte. Pre tieto indikátory je potrebné zvoliť vhodné zariadenie.

Dosky a štíty Arduino sú pre nich najlepšie zakúpené u výrobcu, pretože sú to kvalitatívne kompatibilnejšie zariadenia vyrábané v Číne

Existujú dva typy portov:

  • digitálne, ktoré sú na doske označené písmenami „d“ ;
  • analógové, ktoré sú označené písmenom „a“ .

Vďaka nim mikrokontrolér komunikuje s pripojenými zariadeniami. Každý port môže pracovať ako pri prijímaní signálu, tak pri jeho návrate. Digitálne porty so značkou „pwm“ sú určené na vstup a výstup signálu typu PWM (modulácia šírky impulzu).

Preto skôr, ako si kúpite poplatok, musíte aspoň približne odhadnúť úroveň jeho pracovného zaťaženia s rôznymi zariadeniami. Tým sa určí požadovaný počet portov všetkých typov.

Zároveň by sa malo chápať, že systém „inteligentného domova“ nemusí byť viazaný na riadiacu jednotku založenú na jedinej základnej doske. Funkcie, ako je napríklad zahrnutie umelého osvetlenia v miestnej oblasti v závislosti od dennej doby a údržba zásob vody v zásobnej nádrži, sú navzájom nezávislé.

Z hľadiska zabezpečenia spoľahlivosti elektronického systému je lepšie šíriť nesúvisiace úlohy medzi rôzne bloky, ktoré koncept Arduino uľahčuje implementáciu. Ak je na jednom mieste kombinovať mnoho zariadení, je možné, že mikroprocesor sa prehrieva, softvérové knižnice sú v konflikte s problémami pri hľadaní a odstraňovaní porúch softvéru a hardvéru.

Spojenie viacerých zariadení rôznych typov s jednou doskou sa zvyčajne používa v robotike, kde je dôležitá kompaktnosť. Pre „inteligentný domov“ je lepšie použiť základ pre každú úlohu.

Každý mikroprocesor je vybavený tromi typmi pamäte:

  • Flash pamäť. Hlavná pamäť, kde je uložený programový kód správy systému. Jeho nevýznamná časť (3-12%) je prevzatá zošitým bootovacím programom (bootloader).
  • SRAM. RAM, kde sú uložené dočasné údaje, ktoré sú potrebné pri spustení programu. Líši sa vo vysokej rýchlosti práce.
  • EEPROM. Pomalšia pamäť, kde môžete ukladať aj údaje.

Hlavným rozdielom medzi typmi pamäte na ukladanie dát je, že keď sa napájanie vypne, informácie zaznamenané v SRAM sa stratia, ale zostanú v pamäti EEPROM. Neprchavý typ má však nevýhodu - obmedzený počet cyklov zápisu. To je potrebné mať na pamäti pri vytváraní vlastných aplikácií.

Na rozdiel od použitia Arduina v robotike, pre väčšinu úloh „inteligentného domova“ nie je veľa pamäte potrebná pre programy ani pre ukladanie informácií.

Typy dosiek pre montáž inteligentného domu

Zvážte hlavné typy dosiek, ktoré sa najčastejšie používajú pri zostavovaní inteligentného domáceho systému.

Zobraziť # 1 - Arduino Uno a jeho deriváty

Dosky Arduino Uno a Arduino Nano sa najčastejšie používajú v inteligentných domácich systémoch. Majú dostatočnú funkčnosť na riešenie typických problémov.

S plnou veľkosťou dosiek od napätia 7-12 voltov poskytuje mnoho výhod. Predovšetkým je to možnosť dlhodobej životnosti batérie zo štandardných batérií alebo nabíjateľných batérií.

Hlavné parametre Arduino Uno Rev3:

  • procesor: ATMega328P (8 bitov, 16 MHz);
  • počet digitálnych portov: 14;
  • z nich s funkciou PWM: 6;
  • počet analógových portov: 6;
  • pamäť flash: 32 KB;
  • SRAM: 2 KB;
  • EEPROM: 1 KB.

Nie je to tak dávno, čo existovala modifikácia - Uno Wi-Fi, ktorá obsahuje integrovaný modul ESP8266, ktorý umožňuje výmenu informácií s inými zariadeniami pod štandardom 802.11 b / g / n.

Rozdiel medzi Arduino Nano a jeho všeobecnejším analógom je nedostatok vlastnej elektrickej zásuvky od 12 V. To sa robí pre dosiahnutie menšej veľkosti zariadenia, čo uľahčuje schovávanie v malom priestore. Aj na tento účel je štandardné USB pripojenie nahradené čipom s mini-USB káblom. Arduino Nano má 2 viac analógových portov ako Uno.

Je tu ešte jedna úprava dosky Uno - Arduino Mini. Je to ešte menšie ako Nano a je s ním oveľa ťažšie pracovať. Po prvé, nedostatok USB portu vytvára problém s firmvérom, pretože na to je potrebné použiť USB-Serial Converter. Po druhé, táto doska je náročnejšia z hľadiska napájania - je potrebné zabezpečiť rozsah vstupného napätia 7-9 V.

Z vyššie uvedených dôvodov sa doska Arduino Mini používa len zriedka na operáciu „inteligentného domova“. Zvyčajne sa používa buď v robotike, alebo pri realizácii hotových projektov.

Zobraziť # 2 - Arduino Leonardo a Micro

Arduino Leonardo je podobný Uno, ale o niečo silnejší. Zaujímavou vlastnosťou tohto modelu je aj jeho definícia pri pripojení k počítaču ako klávesnica, myš alebo joystick. Preto sa často používa na vytváranie originálnych hracích zariadení a simulátorov.

Tabuľka veľkostí a rozmerov modelov Uno, Leonardo a ich miniatúrne náprotivky. Vývojári neriadia logiku v názvoch - „nano“ by malo byť najmenšie

Hlavné parametre Arduino Leonardo sú nasledovné:

  • procesor: ATMega32u4 (8 bitov, 16 MHz);
  • počet digitálnych portov: 20;
  • z nich s funkciou PWM: 7;
  • počet analógových portov: 12;
  • pamäť flash: 32 KB;
  • SRAM: 2, 5 KB;
  • EEPROM: 1 KB.

Ako je zrejmé zo zoznamu parametrov, Leonardo má viac portov, čo umožňuje načítanie tohto modelu s veľkým počtom senzorov.

Aj pre Leonardo je absolútne identický v charakteristike miniatúrny analóg s názvom Micro. Nemá výkon z 12 V a namiesto plného USB vstupu je čip pod mini-USB káblom.

Modifikácia Leonardo s názvom Esplora je čisto herný model a nezodpovedá potrebám „inteligentného domova“.

Zobraziť # 3 - Arduino 101, Arduino Zero a Arduino MKR1000

Niekedy pre prevádzku „inteligentných domácich“ systémov realizovaných na základe Arduina je potrebný veľký výpočtový výkon, ktorý 8-bitové mikrokontroléry nie sú schopné poskytnúť. Úlohy ako rozpoznávanie hlasu alebo obrázky vyžadujú rýchly procesor a značné množstvo pamäte RAM pre takéto zariadenia.

Na riešenie takýchto špecifických problémov používajte výkonné dosky, ktoré fungujú podľa koncepcie Arduina. Počet portov, ktoré majú, je približne rovnaký ako počet dosiek Uno alebo Leonardo.

Arduino 101 má rovnaké rozmery ako Uno alebo Leonardo, ale váži takmer dvakrát toľko. Dôvodom je prítomnosť dvoch USB vstupov a ďalších čipov.

Jedna z najjednoduchších, ale výkonných dosiek - Arduino 101 má tieto vlastnosti:

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

Okrem toho je doska vybavená funkciou BLE (Bluetooth Low Energy) s možnosťou jednoduchého pripojenia hotových riešení, ako je snímač tepovej frekvencie, prijímanie informácií o počasí mimo okna, odosielanie textových správ atď. Do prístroja sú integrované aj gyroskop a akcelerometer, ale používajú sa hlavne v robotike.

Ďalšia podobná doska - Arduino Zero má tieto vlastnosti:

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

Charakteristickým znakom tohto modelu je prítomnosť zabudovaného debuggera (EDBG). To je oveľa jednoduchšie hľadať chyby pri programovaní dosky.

Pri písaní objemového kódu má chyby aj vysokokvalifikovaný programátor. Na ich vyhľadanie použite debugger.

Arduino MKR1000 je ďalší model vhodný pre výkonné počítače. Má mikroprocesor a pamäť, podobne ako Zero. Jeho hlavným rozdielom je prítomnosť integrovaného Wi-Fi čipu s protokolom 802.11 b / g / n a kryptografický čip s podporou algoritmu SHA-256 na ochranu prenášaných dát.

Zobraziť # 4 - Mega rodinné modely

Niekedy je potrebné použiť veľký počet senzorov a spravovať značný počet zariadení. Napríklad je nevyhnutné pre automatickú prevádzku distribuovaných klimatizačných systémov, ktoré podporujú určitú teplotu pre jednotlivé zóny.

Pre každú miestnu oblasť je potrebné sledovať hodnoty dvoch teplotných snímačov (druhý sa používa ako riadenie) a podľa algoritmu nastaviť polohu klapky, ktorá určuje množstvo privádzaného teplého vzduchu.

Ak je v chate viac ako 10 takýchto zón, potom je na ovládanie celého systému potrebných viac ako 30 portov. Samozrejme, môžete použiť niekoľko dosiek Uno pod spoločným riadením jedného z nich, ale to vytvára dodatočnú zložitosť spínania. V tomto prípade je vhodné použiť modely rodiny Mega.

Veľkosť dosiek rodiny Mega (101, 5 x 53, 4 cm) je väčšia ako veľkosť dosiaľ preskúmaných modelov. Ide o technickú nevyhnutnosť - inak sa tento počet prístavov nemôže ubytovať.

Arduino Mega je založený na pomerne jednoduchom 8-bitovom 16-MHz mikroprocesore aTMega1280.

Má veľké množstvo pamäte:

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

Jeho hlavnou výhodou je však prítomnosť mnohých portov:

  • počet digitálnych portov: 54;
  • z toho s PWM funkciou: 15;
  • počet analógových portov: 16.

Táto doska má dve moderné odrody:

  • Mega 2560 je založený na mikroprocesore aTMega2560, ktorý obsahuje veľké množstvo pamäte flash - 256 KB;
  • Mega ADK okrem mikroprocesora aTMega2560 je vybavený rozhraním USB s možnosťou pripojenia k zariadeniam založeným na operačnom systéme Android.

Model Arduino Mega ADK má jednu funkciu. Keď pripojíte telefón k vstupu USB, je možná nasledujúca situácia: ak telefón potrebuje nabíjanie, začne ho vytiahnuť z dosky. Preto existuje dodatočná požiadavka na zdroj elektriny - musí poskytovať prúd 1, 5 ampéra. Pri napájaní z batérií je potrebné zohľadniť túto podmienku.

Urobte samostatný výkon pre Arduino, môžete použiť pripojené batérie alebo batérie. Kombináciou sériového a paralelného pripojenia môžete dosiahnuť požadované napätie a dlhú pracovnú dobu

Ďalším modelom Arduino, ktorý kombinuje výkon mikroprocesora s veľkým počtom portov.

Jeho vlastnosti sú nasledovné: \ t

  • procesor: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
  • počet digitálnych portov: 54;
  • z nich s funkciou PWM: 12;
  • počet analógových portov: 14;
  • flash pamäť: 512 KB;
  • SRAM: 96 KB;
  • EEPROM: nie.

Analógové kolíky tejto dosky môžu pracovať ako v obvyklom 10-bitovom rozlíšení Arduino, ktoré je vytvorené pre kompatibilitu s predchádzajúcimi modelmi, tak aj v 12-bitovom rozlíšení, ktoré umožňuje presnejší signál.

Vlastnosti interakcie modulov cez porty

Všetky moduly, ktoré budú pripojené k doske majú najmenej tri výstupy. Dva z nich sú silové vodiče, t.j. „Zem“, ako aj napätie 5 alebo 3, 3 V. Tretí vodič je logický. Ide o prenos údajov do prístavu. Na pripojenie modulov použite špeciálne vodiče zoskupené po 3 kusoch, niekedy nazývané prepojky.

Keďže modely Arduino majú zvyčajne len 1 port s napätím a 1 až 2 porty s „uzemnením“, aby ste mohli pripojiť niekoľko zariadení, budete musieť buď spájkovať drôty, alebo použiť dosku.

Nielen výkon a porty dosky Arduino môžu byť pripojené k doskovej doske, ale aj ďalšie prvky, ako napríklad odpor, registre atď.

Spájkovanie je spoľahlivejšie a používa sa v zariadeniach, ktoré sú vystavené fyzickým nárazom, napr. Riadiace dosky robotov a kvadrokoptéry. Pre inteligentný domov je lepšie používať prototypové dosky, pretože je to jednoduchšie pri inštalácii a demontáži modulu.

Niektoré modely (napríklad Arduino Zero a MKR1000) majú pracovné napätie 3, 3 V, takže ak na porty použijete vyššiu hodnotu, môže dôjsť k poškodeniu dosky. Všetky informácie o výživovej hodnote sú k dispozícii v technickej dokumentácii zariadenia.

Doplnkové poplatky (štíty)

Na zvýšenie schopnosti základných dosiek, štíty (Shields) rozširujú funkčnosť ďalších zariadení. Sú vytvorené pre konkrétny tvarový faktor, ktorý ich odlišuje od modulov, ktoré sú pripojené k portom. Štíty sú drahšie ako moduly, ale práca s nimi je jednoduchšia. Sú tiež vybavené hotovými knižnicami s kódom, ktorý urýchľuje vývoj vlastných kontrolných programov pre „inteligentný domov“.

Chráni Proto a Sensor

Tieto dva štandardné štíty nepridávajú žiadne špeciálne funkcie. Používajú sa na kompaktnejšie a pohodlnejšie pripojenie veľkého počtu modulov.

Proto Shield je takmer kompletná kópia originálu, pokiaľ ide o porty, av strede modulu môžete prilepiť dosku. To uľahčuje montáž. Takéto doplnky existujú pre všetky dosky Arduino plnej dĺžky.

Proto štít na hornej strane základnej dosky. To mierne zvyšuje výšku konštrukcie, ale šetrí veľa miesta v rovine.

Ale ak existuje veľa zariadení (viac ako 10), potom je lepšie použiť drahšie spínacie karty Sensor Shield.

Nemajú bradboard, ale všetky závery portov sú individuálne napájané a uzemnené. To neumožňuje zamieňať vodiče a prepojky.

Povrchová doska základnej dosky a snímacích dosiek je rovnaká, ale na tienidle nie sú žiadne čipy, kondenzátory a iné prvky. Preto je veľa miesta uvoľnené pre plné pripojenie.

Tiež na tejto doske sú podložky pre jednoduché pripojenie niekoľkých modulov: Bluetoots, SD karty, RS232 (COM-port), rádio a ultrazvuk.

Pripojenie pomocnej funkcie

Štíty s integrovanými funkciami v nich sú určené na riešenie zložitých, ale typických úloh. Ak je potrebné implementovať pôvodné myšlienky, je lepšie zvoliť si vhodný modul.

Motorový štít. Je navrhnutý tak, aby riadil rýchlosť a rotáciu motorov s nízkym výkonom. Originálny model je vybavený jedným čipom L298 a môže pracovať súčasne s dvoma DC motormi alebo s jedným servopohonom. K dispozícii je tiež kompatibilný diel od výrobcu tretej strany, ktorý má dva čipy L293D so schopnosťou ovládať dvakrát toľko diskov.

Štít relé. Často sa používa modul so „inteligentným domácim“ systémom. Doska so štyrmi elektromechanickými relé, z ktorých každé umožňuje priechod prúdu silou do 5A. To postačuje na automatické zapnutie a vypnutie kilovatových zariadení alebo osvetľovacích vedení určených na striedavý prúd 220 V.

LCD štít. Umožňuje zobraziť informácie na vstavanej obrazovke, ktorú možno upgradovať na zariadenie 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
  • Умный дом Apple: тонкости организации систем управления домом от “яблочной” компании

Závery a užitočné video na túto tému

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.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Stavba