Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Razvoj orodij avtomatizacije je privedel do oblikovanja integriranih sistemov, ki izboljšujejo kakovost življenja ljudi. Številni znani proizvajalci elektronike in programskih okolij ponujajo že pripravljene tipične rešitve za različne objekte.

Tudi neizkušen uporabnik lahko razvije neodvisne projekte in sestavi »pameten dom« za Arduino za svoje potrebe. Glavna stvar je razumeti osnove in se ne bojte eksperimentirati.

V tem članku bomo obravnavali načelo ustvarjanja in osnovne funkcije avtomatizirane hiše, ki temelji na napravah Arduino. Upoštevajte tudi vrste uporabljenih plošč in glavne module sistema.

Ustvarjanje sistemov na Arduino platformi

Arduino je platforma za razvoj elektronskih naprav z avtomatskim, polavtomatskim ali ročnim upravljanjem. Izdelana je po načelu oblikovalca z jasno opredeljenimi pravili interakcije med elementi. Sistem je odprt, kar tretjim proizvajalcem omogoča sodelovanje pri njegovem razvoju.

Klasičen »pametni dom« je sestavljen iz avtomatiziranih blokov, ki opravljajo naslednje funkcije:

  • zbiranje potrebnih informacij prek senzorjev;
  • analizira podatke in sprejema odločitve z uporabo programljivega mikroprocesorja;
  • izvajanje odločitev, ki jih dajejo ukazi različnim napravam.

Arduino platforma je dobra ravno zato, ker se ne zaklene na določenega proizvajalca, temveč potrošniku omogoča izbiro najprimernejših komponent. Njihova izbira je ogromna, tako da lahko izvedete skoraj vsako idejo.

Priporočamo, da se seznanite z najboljšimi pametnimi napravami za dom.

Če želite izvedeti, kako delati z Arduino, lahko kupite zagonski komplet (Starter Kit) na spletni strani proizvajalca. Zahteva se znanje tehnične angleščine, saj dokumentacija ni rusificirana

Poleg raznolikosti povezanih naprav je spremenljivost dodana s programskim okoljem, ki se izvaja v C ++. Uporabnik ne more samo izkoristiti ustvarjenih knjižnic, temveč tudi programirati reakcijo sistemskih komponent na dogodke, ki se pojavijo.

Glavni elementi plošč

Glavni element "pametnega doma" je ena ali več centralnih (matičnih) plošč. Odgovorni so za interakcijo vseh elementov. Samo z opredelitvijo nalog, ki jih je treba rešiti, lahko nadaljujemo z izbiro glavnega vozlišča sistema.

Matična plošča združuje naslednje elemente:

  • Mikrokontroler (procesor). Njegov glavni namen je izdelati in izmeriti napetost v priključkih v območju 0-5 ali 0-3, 3 V, zapomniti podatke in izvesti izračune.
  • Programer (nimajo ga vse plošče). S pomočjo te naprave se v pomnilnik mikrokrmilnika zapiše program, po katerem bo deloval »pametni dom«. Povezan je z računalnikom, tablico, pametnim telefonom ali drugo napravo prek vmesnika USB.
  • Stabilizator napetosti. Potrebujete napravo s hitrostjo 5 voltov, ki je potrebna za napajanje celotnega sistema.

Pod blagovno znamko Arduino izdal več modelov plošč. Med seboj se razlikujejo po velikosti, številu vrat in velikosti pomnilnika. Pri teh indikatorjih morate izbrati ustrezno napravo.

Arduino plošče in ščitniki za njih so najbolje kupljeni od proizvajalca, saj so bolj kakovostno združljivi z napravami, ki so izdelane na Kitajskem.

Obstajata dve vrsti vrat:

  • digitalni, ki so na tabli označeni s črkama “d” ;
  • analogni, ki so označeni s črko “a” .

Zaradi njih mikrokrmilnik komunicira s priključenimi napravami. Vsako pristanišče lahko deluje tako po prejemu signala kot po vrnitvi. Digitalna vrata z oznako “pwm” so namenjena za vhod in izhod signala tipa PWM (pulzno širinska modulacija).

Zato morate pred nakupom pristojbine vsaj približno oceniti raven njegove delovne obremenitve z različnimi napravami. S tem boste določili potrebno število vrat vseh vrst.

Hkrati je treba razumeti, da sistema pametnega doma ni treba povezati z nadzorno enoto, ki temelji na eni matični plošči. Funkcije, kot je na primer vključitev umetne razsvetljave v lokalno območje, odvisno od časa dneva in vzdrževanja rezerve vode v rezervoarju, so neodvisne druga od druge.

Z vidika zagotavljanja zanesljivosti elektronskega sistema je bolje, da se med različnimi bloki razširijo nepovezane naloge, kar poenostavi izvedbo koncepta Arduino. Če je na enem mestu mogoče združiti več naprav, je možno, da se mikroprocesor pregreje, knjižnice programske opreme pa so v nasprotju s težavami pri iskanju in popravljanju napak v programski in strojni opremi.

Povezovanje več naprav različnih tipov na eno ploščo se običajno uporablja v robotiki, kjer je kompaktnost pomembna. Za »pametni dom« je bolje uporabiti njegovo podlago za vsako nalogo.

Vsak mikroprocesor je opremljen s tremi vrstami pomnilnika:

  • Flash pomnilnik. Glavni pomnilnik, kjer je shranjena koda programa za upravljanje sistema. Njen neznaten del (3-12%) prevzame šivalni zagonski program (bootloader).
  • Sram. RAM, kjer so shranjeni začasni podatki, ki so potrebni, ko se program izvaja. Razlikuje se po visoki hitrosti dela.
  • Eeprom Počasnejši pomnilnik, kjer lahko shranjujete tudi podatke.

Glavna razlika med tipi pomnilnika za shranjevanje podatkov je, da se ob izklopu napajanja informacije, shranjene v SRAM-u, izgubijo, vendar ostanejo v EEPROM-u. Toda neobstojni tip ima pomanjkljivost - omejeno število ciklov pisanja. To je treba zapomniti pri ustvarjanju lastnih aplikacij.

Za razliko od uporabe Arduina v robotiki, za večino nalog "pametnega doma" veliko pomnilnika ni potrebno niti za programe niti za shranjevanje informacij.

Vrste plošč za montažo pametnega doma

Razmislite o glavnih vrstah plošč, ki se najpogosteje uporabljajo pri sestavljanju sistema pametnega doma.

Pogled # 1 - Arduino Uno in njegovi izvedeni finančni instrumenti

Arduino Uno in Arduino Nano plošče se najpogosteje uporabljajo v pametnih domačih sistemih. Imajo dovolj funkcionalnosti za reševanje tipičnih problemov.

Z močjo plošč polne velikosti od napetosti 7-12 voltov je veliko prednosti. Najprej je to možnost dolgoročnega delovanja baterije iz standardnih baterij ali akumulatorskih baterij.

Glavni parametri Arduino Uno Rev3:

  • procesor: ATMega328P (8 bit, 16 MHz);
  • število digitalnih vrat: 14;
  • od teh s funkcijo PWM: 6;
  • število analognih vrat: 6;
  • flash pomnilnik: 32 KB;
  • SRAM: 2 KB;
  • EEPROM: 1 KB.

Ne tako dolgo nazaj je bila modifikacija - Uno Wi-Fi, ki vsebuje integriran modul ESP8266, ki vam omogoča izmenjavo informacij z drugimi napravami po standardu 802.11 b / g / n.

Razlika med Arduino Nano in njenim bolj generičnim analogom je pomanjkanje lastne napajalne vtičnice od 12 V. To je narejeno za doseganje manjše velikosti naprave, kar omogoča enostavno skrivanje v majhnem prostoru. Tudi za ta namen se standardna USB povezava nadomesti s čipom s kablom mini-USB. Arduino Nano ima še 2 analogna vhoda kot Uno.

Obstaja še ena sprememba Uno plošče - Arduino Mini. Še manjši je od Nanoja in z njim je veliko težje delati. Prvič, pomanjkanje vrat USB povzroča težave z vdelano programsko opremo, saj je za to potrebno uporabiti USB-Serial Converter. Drugič, ta plošča je bolj previdna v smislu napajanja - potrebno je zagotoviti območje vhodne napetosti 7-9 V.

Zaradi zgoraj opisanih razlogov se plošča Arduino Mini redko uporablja za delovanje »pametnega doma«. Ponavadi se uporablja bodisi v robotiki, bodisi pri izvajanju že pripravljenih projektov.

Pogled # 2 - Arduino Leonardo in Micro

Arduino Leonardo je podoben Uno, vendar nekoliko močnejši. Zanimiva lastnost tega modela je tudi njegova definicija, ko je priključena na računalnik kot tipkovnica, miška ali igralna palica. Zato se pogosto uporablja za ustvarjanje originalnih igralnih naprav in simulatorjev.

Tabela velikosti in dimenzij modelov Uno, Leonardo in njihovih miniaturnih kolegov. Razvijalci ne sledijo logiki v imenu - »nano« naj bi bil najmanjši

Glavni parametri Arduino Leonardo so:

  • procesor: ATMega32u4 (8 bit, 16 MHz);
  • število digitalnih vrat: 20;
  • od teh s funkcijo PWM: 7;
  • število analognih vrat: 12;
  • flash pomnilnik: 32 KB;
  • SRAM: 2, 5 KB;
  • EEPROM: 1 KB.

Kot je razvidno iz seznama parametrov, ima Leonardo več vrat, kar omogoča nalaganje tega modela z velikim številom senzorjev.

Tudi za Leonardo je popolnoma identičen po značilnostih miniaturni analog, imenovan Micro. Nima moč od 12 V in namesto polnega USB vhoda je čip pod mini-USB kablom.

Sprememba, ki jo je Leonardo imenoval Esplora, je povsem igralni model in ne ustreza potrebam »pametnega doma«.

Prikaži # 3 - Arduino 101, Arduino Zero in Arduino MKR1000

Včasih za delovanje sistemov pametnega doma, ki se izvajajo na osnovi Arduina, je potrebna velika računska moč, ki je 8-bitni mikrokrmilniki ne morejo zagotoviti. Opravila, kot so prepoznavanje glasu ali slike, zahtevajo hiter procesor in veliko količino pomnilnika RAM za take naprave.

Za reševanje takšnih specifičnih problemov uporabite zmogljive plošče, ki delujejo v skladu s konceptom Arduino. Število pristanišč, ki jih imajo, je približno enako številu pristanišč Uno ali Leonardo.

Arduino 101 ima enake dimenzije kot Uno ali Leonardo, vendar tehta skoraj dvakrat. Razlog za to je prisotnost dveh USB vhodov in dodatnih čipov.

Ena izmed najbolj preprostih in zmogljivih plošč - Arduino 101 ima naslednje značilnosti:

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

Poleg tega je plošča opremljena s funkcijo BLE (Bluetooth Low Energy), ki omogoča preprosto povezavo z že pripravljenimi rešitvami, kot je senzor srčnega utripa, prejemanje informacij o vremenu zunaj okna, pošiljanje besedilnih sporočil itd. V napravo sta vgrajena tudi žiroskop in merilnik pospeška, ki pa se večinoma uporabljajo v robotiki.

Druga podobna plošča - Arduino Zero ima naslednje značilnosti:

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

Posebnost tega modela je prisotnost vgrajenega razhroščevalnika (EDBG). Omogoča veliko lažje iskanje napak pri programiranju plošče.

Pri pisanju volumetrične kode ima tudi visoko kvalificirani programer napake. Za iskanje jih uporabite za odpravljanje napak.

Arduino MKR1000 je še en model, primeren za zmogljivo računalništvo. Ima mikroprocesor in pomnilnik, podoben ničli. Njegova glavna razlika je prisotnost integriranega Wi-Fi čipa s protokolom 802.11 b / g / n in kripto čipa s podporo algoritmu SHA-256 za zaščito prenesenih podatkov.

View # 4 - Mega družinski modeli

Včasih je potrebno uporabiti veliko število senzorjev in upravljati veliko število naprav. Na primer, potrebno je za avtomatsko delovanje porazdeljenih klimatskih sistemov, ki podpirajo določeno temperaturo za posamezne cone.

Za vsako lokalno območje je potrebno slediti odčitkom dveh temperaturnih senzorjev (drugi se uporablja kot krmiljenje) in v skladu z algoritmom prilagoditi položaj lopute, ki določa količino toplega zraka.

Če je v koči več kot 10 takih območij, je za nadzor celotnega sistema potrebnih več kot 30 pristanišč. Seveda lahko uporabite več Uno plošč pod skupnim upravljanjem enega od njih, vendar to ustvarja dodatno komutacijsko kompleksnost. V tem primeru je priporočljivo uporabljati modele družine Mega.

Velikost plošč iz družine Mega (101, 5 x 53, 4 cm) je večja kot pri prejšnjih modelih. To je tehnična potreba - v nasprotnem primeru tega števila pristanišč ni mogoče prilagoditi.

Arduino Mega temelji na dokaj preprostem 8-bitnem 16-MHz mikroprocesorju aTMega1280.

Ima veliko pomnilnika:

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

Njegova glavna prednost pa je prisotnost številnih pristanišč:

  • število digitalnih vrat: 54;
  • od tega s funkcijo PWM: 15;
  • število analognih vrat: 16.

Ta plošča ima dve moderni sorti:

  • Mega 2560 temelji na mikroprocesorju aTMega2560, ki vsebuje veliko flash pomnilnika - 256 KB;
  • Mega ADK je poleg mikroprocesorja aTMega2560 opremljen tudi z USB-vmesnikom, ki omogoča povezavo z napravami, ki temeljijo na operacijskem sistemu Android.

Model Arduino Mega ADK, obstaja ena funkcija. Ko telefon priključite na USB vhod, je možno naslednje: če telefon zahteva polnjenje, ga bo začel izvleči iz table. Zato obstaja dodatna zahteva za vir električne energije - mora zagotavljati tok 1, 5 ampera. Pri napajanju z baterijami je treba upoštevati ta pogoj.

Za samostojno napajanje za Arduino, lahko uporabite priključene baterije ali baterije. S kombinacijo serijske in vzporedne povezave lahko dosežete želeno napetost in dolg delovni čas

Zaradi tega je še en Arduino model, ki združuje moč mikroprocesorja in veliko število priključkov.

Njegove značilnosti so naslednje: \ t

  • procesor: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
  • število digitalnih vrat: 54;
  • od teh s funkcijo PWM: 12;
  • število analognih vrat: 14;
  • flash pomnilnik: 512 KB;
  • SRAM: 96 KB;
  • EEPROM: ne.

Analogni zatiči te plošče lahko delujejo tako v običajni 10-bitni ločljivosti Arduino, ki je narejena za združljivost s prejšnjimi modeli, kot tudi v 12-bitni ločljivosti, kar omogoča sprejem natančnejšega signala.

Značilnosti interakcije modulov skozi vrata

Vsi moduli, ki bodo priključeni na ploščo, imajo vsaj tri izhode. Dva izmed njih sta močnostni žici, tj. »Ground« kot tudi napetost 5 ali 3, 3 V. Tretja žica je logična. To je prenos podatkov v pristanišče. Za priključitev modulov uporabite posebne žice, ki so združene v 3 kose, včasih imenovane skakalke.

Ker imajo modeli Arduino običajno samo 1 priključek z napetostjo in 1-2 priključki z "ozemljitvijo", da bi povezali več naprav, boste morali bodisi spajati žice ali uporabljati mizo.

Na nadzorno ploščo lahko priključite ne le moč in vrata Arduino plošče, temveč tudi druge elemente, kot so npr. Upor, registri itd.

Spajkanje je bolj zanesljivo in se uporablja v napravah, ki so predmet fizičnega vpliva, na primer krmilne plošče robotov in quadcopterjev. Za pametni dom je bolje uporabiti plošče za izdelavo prototipov, saj je to lažje pri namestitvi in odstranitvi modula.

Nekateri modeli (npr. Arduino Zero in MKR1000) imajo delovno napetost 3, 3 V, tako da, če uporabite višjo vrednost za vrata, se lahko plošča poškoduje. Vse informacije o hranilni vrednosti so na voljo v tehnični dokumentaciji naprave.

Dodatki (ščitniki)

Da bi povečali zmogljivosti matičnih plošč, ščiti (Shields) širijo funkcionalnost dodatnih naprav. Izdelani so za določen faktor oblike, ki jih ločuje od modulov, ki so priključeni na vrata. Ščitniki so dražji od modulov, vendar je delo z njimi lažje. Opremljene so tudi s pripravljenimi knjižnicami s kodo, ki pospešujejo razvoj lastnih kontrolnih programov za »pametni dom«.

Ščiti proto in senzor

Ta dva standardna ščita ne dodata nobenih posebnih značilnosti. Uporabljajo se za bolj kompaktno in priročno povezavo velikega števila modulov.

Proto Shield je skoraj popolna kopija izvirnika v smislu pristanišč, na sredini modula pa lahko zalepite mizico. To omogoča lažje sestavljanje. Takšni dodatki obstajajo za vse Arduino plošče polne dolžine.

Proto ščit postavljen na vrh matične plošče. To nekoliko poveča višino strukture, vendar prihrani veliko prostora v ravnini.

Ampak, če obstaja veliko naprav (več kot 10), potem je bolje uporabiti dražje senzorske ščitne kartice.

Nimajo bradboarda, vendar so vsi zaključki vrat individualno napajani in ozemljeni. To omogoča, da se ne zmedejo v žicah in skakalcih.

Površina matične plošče in senzorskih plošč je enaka, vendar na ščitu ni čipov, kondenzatorjev in drugih elementov. Zato se veliko prostora osvobodi za popolne povezave.

Na tej plošči so tudi blazinice za enostavno povezavo več modulov: Bluetoot, SD kartice, RS232 (COM-port), radio in ultrazvok.

Priključitev pomožne funkcionalnosti

Ščitniki z integrirano funkcionalnostjo v njih so namenjeni reševanju kompleksnih, a tipičnih nalog. Če je potrebno izvesti izvirne zamisli, je bolje izbrati ustrezen modul.

Motorni ščit. Zasnovan je za nadzor hitrosti in vrtenja motorjev z nizko močjo. Originalni model je opremljen z enim L298 čipom in lahko deluje istočasno z dvema enosmernim motorjem ali z enim servo pogonom. Obstaja tudi kompatibilni del proizvajalca, ki ima dva L293D čipa, ki lahko nadzorujejo dvakrat več pogonov.

Relejni ščit. Pogosto se uporablja modul s sistemi »pametnega doma«. Plošča s štirimi elektromehanskimi releji, od katerih vsak omogoča prehod toka s silo do 5A. To je dovolj, da samodejno vklopite in izklopite kilovatne naprave ali razsvetljave, ki so zasnovane za izmenični tok 220 V.

LCD ščit. Omogoča prikaz informacij na vgrajenem zaslonu, ki ga je mogoče nadgraditi na napravo TFT. Ta podaljšek se pogosto uporablja za ustvarjanje vremenskih postaj z odčitki temperature v različnih stanovanjskih območjih, podaljšanjih, garaži, kot tudi temperature, vlažnosti in hitrosti vetra zunaj.

Gumbi so vgrajeni v LCD ščit, kar vam omogoča programiranje pomikanja informacij in izbiro dejanj za pošiljanje ukazov mikroprocesorju.

Shield za beleženje podatkov. Glavni cilj modula je snemanje podatkov iz senzorjev na polno dolžino SD kartice do 32 Gb s podporo za datotečni sistem FAT32. Za snemanje na kartico micro SD morate kupiti adapter. Ta ščit se lahko uporablja kot skladišče informacij, na primer pri snemanju podatkov iz DVR-ja. Proizvodnja ameriškega podjetja Adafruit Industries.

Kartica SD Shield. Enostavnejša in cenejša različica prejšnjega modula. Takšne razširitve proizvajajo številni proizvajalci.

EtherNet ščit. Uradni modul za povezovanje Arduina z internetom brez računalnika. Na voljo je režo za kartico micro-SD, ki omogoča snemanje in pošiljanje podatkov po svetovnem omrežju.

Wi-Fi Shield. Omogoča brezžično izmenjavo informacij s podporo za način šifriranja. Uporablja se za komunikacijo z internetom in napravami, ki jih je mogoče upravljati prek Wi-Fi.

GPRS ščit. Ta modul se praviloma uporablja za sporočanje »pametnega doma« z lastnikom prek mobilnega telefona prek SMS-a.

Moduli pametnih domov

Povezovanje modulov s strani tretjih proizvajalcev in zmožnost dela z njimi z uporabo vgrajenega programskega jezika je glavna prednost odprtega sistema Arduino v primerjavi z »blagovnimi« rešitvami za »pametni dom«. Glavna stvar je, da imajo moduli opis prejetih ali oddanih signalov.

Načini za pridobivanje informacij

Vnos informacij se lahko izvede preko digitalnih ali analognih vrat. To je odvisno od vrste gumba ali senzorja, ki sprejema informacije in ga prenaša na tablo.

Za računalniški program digitalni signal ustreza obdobjem z "0" in "1", analogni pa določa obseg vrednosti v skladu z njegovo dimenzijo

Signal mikroprocesorju lahko pošlje oseba, ki za to uporablja dve metodi:

  • Pritisnite tipko (tipka) . Logična žica v tem primeru gre do digitalnega priključka, ki v primeru sproščenega gumba dobi vrednost »0« in v primeru pritiska na »1«.
  • Rotacija pokrova rotacijskega potenciometra (upor) ali premik vzvoda dvizhkovogo. V tem primeru gre logična žica v analogna vrata. Napetost gre skozi analogno-digitalni pretvornik, po katerem se podatki prenesejo v mikroprocesor.

Gumbi se uporabljajo za začetek dogodka, na primer vklop in izklop luči, ogrevanje ali prezračevanje. Rotacijski gumbi se uporabljajo za spreminjanje intenzivnosti - povečanje ali zmanjšanje svetlosti svetlobe, glasnosti zvoka ali hitrosti vrtenja lopatic ventilatorja.

Potenciometer je najpreprostejša naprava, zato je zelo poceni. Njegove glavne značilnosti so električna upornost in kot vrtenja.

Senzorji se uporabljajo za samodejno določanje parametrov okolja ali izvora katerega koli dogodka.

Za delo »pametnega doma« se najbolj zanimajo naslednje vrste:

  • Zvočni senzor Digitalne različice te naprave se uporabljajo za aktiviranje dogodka s pop ali glasom. 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

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

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.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Gradnja