Casă inteligentă bazată pe controlere Arduino: proiectarea și organizarea spațiului controlat

Dezvoltarea instrumentelor de automatizare a dus la crearea unor sisteme complexe care îmbunătățesc calitatea vieții umane.Mulți producători cunoscuți de medii electronice și software oferă soluții standard gata făcute pentru diverse obiecte.

Chiar și un utilizator fără experiență poate dezvolta proiecte independente și poate asambla o „casă inteligentă” folosind Arduino pentru a se potrivi nevoilor sale. Principalul lucru este să înțelegeți elementele de bază și să nu vă fie frică să experimentați.

În acest articol ne vom uita la principiul creării și principalele funcții ale unei case automatizate bazate pe dispozitive Arduino. Vom lua în considerare și tipurile de plăci utilizate și modulele principale ale sistemului.

Crearea de sisteme pe platforma Arduino

Arduino este o platformă pentru dezvoltarea dispozitivelor electronice cu control automat, semi-automat sau manual. Este realizat după principiul unui designer cu reguli clar definite de interacțiune între elemente. Sistemul este deschis, ceea ce permite producătorilor terți să participe la dezvoltarea acestuia.

clasic «casă inteligentă» constă din blocuri automate care îndeplinesc următoarele funcții:

• colectează informațiile necesare prin senzori;
• analizați datele și luați decizii folosind un microprocesor programabil;
• implementează deciziile luate prin emiterea de comenzi către diverse dispozitive.

Platforma Arduino este bună tocmai pentru că nu este blocată într-un anumit producător, ci permite consumatorului să aleagă componentele care i se potrivesc. Selecția lor este uriașă, așa că puteți realiza aproape orice idee.

Vă recomandăm să verificați cele mai bune dispozitive inteligente pentru casă.

Pentru a afla cum să lucrați cu Arduino, puteți achiziționa un kit de pornire de pe site-ul web al producătorului. Este necesară cunoașterea limbii engleze tehnice, deoarece documentația nu este rusificată

Pe lângă varietatea de dispozitive conectate, mediul de programare implementat în C++ adaugă varietate. Utilizatorul poate nu numai să folosească bibliotecile create, ci și să programeze reacția componentelor sistemului la evenimentele emergente.

Elementele plăcii principale

Elementul principal al unei „case inteligente” este una sau mai multe plăci centrale (mamă). Ei sunt responsabili pentru interacțiunea tuturor elementelor. Numai după identificarea sarcinilor care trebuie rezolvate puteți începe să selectați nodul principal al sistemului.

Placa de bază combină următoarele elemente:

• Microcontroler (procesor). Scopul său principal este să iasă și să măsoare tensiunea în porturi în intervalul 0-5 sau 0-3,3 V, să stocheze date și să efectueze calcule.
• Programator (nu este disponibil pe toate plăcile). Folosind acest dispozitiv, în memoria microcontrolerului este scris un program conform căruia „casa inteligentă” va funcționa. Este conectat la un computer, tabletă, smartphone sau alt dispozitiv folosind o interfață USB.
• Regulator de voltaj. Este necesar un dispozitiv de 5 volți pentru a alimenta întregul sistem.

Mai multe modele de plăci sunt produse sub marca Arduino.Ele diferă unele de altele prin factorul de formă (dimensiune), numărul de porturi și capacitatea de memorie. Pe baza acestor indicatori trebuie să alegeți un dispozitiv potrivit.

Este mai bine să cumpărați plăci și scuturi Arduino pentru ele de la producător, deoarece sunt de o calitate mai bună decât dispozitivele compatibile produse în China

Există două tipuri de porturi:

• digital, care sunt marcate pe tablă cu litere "d";
• analogic, care sunt marcate cu litera "A".

Datorită acestora, microcontrolerul comunică cu dispozitivele conectate. Orice port poate funcționa atât pentru a primi un semnal, cât și pentru a-l trimite. Porturile digitale marcate „pwm” sunt proiectate pentru a intra și ieși un semnal PWM (modulație pe lățime a impulsului).

Prin urmare, înainte de a cumpăra o placă, este necesar să se estimeze cel puțin aproximativ nivelul sarcinii sale pe diferite dispozitive. Acest lucru vă va permite să determinați numărul necesar de porturi de toate tipurile.

Trebuie inteles ca sistemul smart home nu trebuie neaparat conectat la o unitate de control bazata pe o singura placa de baza. Funcții precum, de exemplu, aprinderea iluminatului artificial în zona locală în funcție de ora din zi și menținerea unei rezerve de apă în rezervorul de stocare sunt independente unele de altele.

Din punctul de vedere al asigurării fiabilității sistemului electronic, este mai bine să separă sarcinile care nu au legătură în diferite blocuri, pe care conceptul Arduino le face ușor de implementat. Dacă combinați mai multe dispozitive într-un singur loc, atunci microprocesorul se poate supraîncălzi, conflictul bibliotecilor de software și dificultăți în găsirea și eliminarea defecțiunilor software și hardware.

Conectarea multor tipuri diferite de dispozitive la o singură placă este de obicei folosită în robotică, unde compactitatea este importantă. Pentru o „casă inteligentă” este mai bine să folosiți propria bază pentru fiecare sarcină

Fiecare microprocesor este echipat cu trei tipuri de memorie:

• Memorie flash. Memoria principală în care este stocat codul programului de management al sistemului. O mică parte din el (3-12%) este ocupată de un program de încărcare de pornire încorporat.
• SRAM. RAM, unde sunt stocate datele temporare necesare rulării programului. Dispune de viteză mare de operare.
• EEPROM Memorie mai lentă unde se pot stoca și datele.

Principala diferență între tipurile de memorie pentru stocarea datelor este că atunci când alimentarea este oprită, informațiile care sunt înregistrate în SRAM se pierd, dar rămân în EEPROM. Dar tipul nevolatil are și un dezavantaj - un număr limitat de cicluri de scriere. Acesta este ceva de reținut atunci când vă creați propriile aplicații.

Spre deosebire de utilizarea Arduino în robotică, majoritatea sarcinilor de acasă inteligente nu necesită multă memorie nici pentru programe, nici pentru stocarea informațiilor.

Tipuri de plăci pentru asamblarea unei case inteligente

Să ne uităm la principalele tipuri de plăci care sunt cele mai des folosite la asamblarea sistemelor de casă inteligentă.

Vizualizare #1 - Arduino Uno și derivații săi

Cele mai utilizate plăci în sistemele de casă inteligentă sunt Arduino Uno și Arduino Nano. Au suficientă funcționalitate pentru a rezolva probleme tipice.

A avea plăci de lungime completă alimentate de la 7-12 volți oferă multe avantaje. În primul rând, aceasta este posibilitatea de funcționare autonomă pe termen lung din baterii standard sau baterii reîncărcabile

Parametrii principali ai Arduino Uno Rev3:

• procesor: ATMega328P (8 biți, 16 MHz);
• număr de porturi digitale: 14;
• din care cu functie PWM: 6;
• număr de porturi analogice: 6;
• memorie flash: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Nu cu mult timp în urmă, a fost lansată o modificare - Uno Wi-Fi, care conține un modul integrat ESP8266 care vă permite să faceți schimb de informații cu alte dispozitive folosind standardul 802.11 b/g/n.

Diferența dintre Arduino Nano și omologul său mai mare este că nu are propria priză de alimentare de 12 V. Acest lucru se face pentru a obține o dimensiune mai mică a dispozitivului, ceea ce îi permite să fie ascuns cu ușurință într-un spațiu mic. Tot în aceste scopuri, conexiunea USB standard este înlocuită cu un cip cu un cablu mini-USB. Arduino Nano are încă 2 porturi analogice în comparație cu Uno.

Există o altă modificare a plăcii Uno - Arduino Mini. Este chiar mai mic decât Nano și mult mai dificil de lucrat. În primul rând, lipsa unui port USB creează o problemă cu firmware-ul, deoarece va trebui să utilizați un convertor USB-Serial pentru aceasta. În al doilea rând, această placă este mai pretențioasă când vine vorba de alimentare - este necesar să se asigure un interval de tensiune de intrare de 7-9 V.

Din motivele descrise mai sus, placa Arduino Mini este rar folosită pentru funcționarea casei inteligente. Este de obicei folosit fie în robotică, fie în implementarea proiectelor gata făcute.

Vedere #2 - Arduino Leonardo și Micro

Placa Arduino Leonardo este similară cu Uno, dar puțin mai puternică. O altă caracteristică interesantă a acestui model este că este identificat ca tastatură, mouse sau joystick atunci când este conectat la un computer. Prin urmare, este adesea folosit pentru a crea dispozitive și simulatoare de jocuri originale.

Tabel de dimensiuni și dimensiuni ale lui Uno, Leonardo și analogii lor în miniatură. Dezvoltatorii nu au urmat logica din nume - „nano” ar trebui să fie cel mai mic

Principalii parametri ai Arduino Leonardo sunt următorii:

• procesor: ATMega32u4 (8 biți, 16 MHz);
• număr de porturi digitale: 20;
• din care cu functie PWM: 7;
• număr de porturi analogice: 12;
• memorie flash: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

După cum se vede din lista de parametri, Leonardo are mai multe porturi, ceea ce permite acestui model să fie încărcat cu un număr mai mare de senzori.

De asemenea, pentru Leonardo există un analog în miniatură cu caracteristici absolut identice numit Micro. Nu are o sursă de alimentare de 12 V și în loc de o intrare USB completă există un cip pentru un cablu mini-USB.

Modificarea Leonardo numită Esplora este un model pur de joc și nu este potrivită pentru nevoile unei „case inteligente”.

Vedere #3 - Arduino 101, Arduino Zero și Arduino MKR1000

Uneori, funcționarea sistemelor smart home implementate pe baza Arduino necesită multă putere de calcul, pe care microcontrolerele pe 8 biți nu sunt capabile să o furnizeze. Sarcini precum recunoașterea vocii sau a imaginilor necesită un procesor rapid și o cantitate semnificativă de memorie RAM pentru astfel de dispozitive.

Pentru a rezolva astfel de probleme specifice, se folosesc plăci puternice care funcționează conform conceptului Arduino. Numărul de porturi pe care le au este aproximativ același cu cel al plăcilor Uno sau Leonardo.

Arduino 101 are aceleași dimensiuni ca Uno sau Leonardo, dar cântărește aproape de două ori mai mult. Motivul pentru aceasta este prezența a două intrări USB și cipuri suplimentare

Una dintre cele mai ușor de utilizat, dar puternice plăci, Arduino 101 are următoarele caracteristici:

• procesor: Intel Curie (32 biți, 32 MHz);
• memorie flash: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: nu.

În plus, placa este echipată cu funcționalitate BLE (Bluetooth Low Energy) cu capacitatea de a conecta cu ușurință soluții gata făcute, cum ar fi un senzor de ritm cardiac, primirea de informații despre vreme în afara ferestrei, trimiterea de mesaje text etc. Un giroscop și un accelerometru sunt, de asemenea, integrate în dispozitiv, dar sunt folosite în principal în robotică.

O altă placă similară, Arduino Zero, are următorii indicatori:

• procesor: SAM-D21 (32 biți, 48 MHz);
• memorie flash: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: nu.

O caracteristică distinctivă a acestui model este prezența unui depanator încorporat (EDBG). Cu ajutorul lui este mult mai ușor să găsești erori la programarea plăcii.

Când scrie cod voluminos, chiar și un programator înalt calificat întâmpină erori. Pentru a le găsi, utilizați un depanator

Arduino MKR1000 este un alt model potrivit pentru calcularea de mare putere. Are un microprocesor și memorie similară cu Zero. Diferența sa principală este prezența unui cip Wi-Fi integrat cu protocolul 802.11 b/g/n și a unui cip cripto cu suport pentru algoritmul SHA-256 pentru a proteja datele transmise.

Vizualizare #4 - Modele Mega familie

Uneori este necesar să folosiți un număr mare de senzori și să controlați un număr semnificativ de dispozitive. De exemplu, acest lucru este necesar pentru funcționarea automată a sistemelor de aer condiționat distribuit, care mențin o anumită temperatură pentru zonele individuale.

Pentru fiecare zonă locală, este necesar să se monitorizeze citirile a doi senzori de temperatură (al doilea este folosit ca unul de control) și, în conformitate cu algoritmul, să se ajusteze poziția clapetei, care determină volumul de aer cald care intră.

Dacă într-o cabană există mai mult de 10 astfel de zone, atunci sunt necesare mai mult de 30 de porturi pentru a controla întregul sistem. Desigur, puteți utiliza mai multe plăci de tip Uno sub controlul comun al uneia dintre ele, dar acest lucru creează dificultăți suplimentare de comutare. În acest caz, este recomandabil să folosiți modele din familia Mega.

Dimensiunea plăcilor din familia Mega (101,5 x 53,4 cm) este mai mare decât cea a modelelor revizuite anterior. Aceasta este o necesitate tehnică - altfel un astfel de număr de porturi nu poate fi plasat

Placa Arduino Mega se bazează pe un microprocesor destul de simplu de 8 biți, 16 MHz, aTMega1280.

Are o cantitate mare de memorie:

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

Dar principalul său avantaj este prezența multor porturi:

• număr de porturi digitale: 54;
• din care cu functie PWM: 15;
• numărul de porturi analogice: 16.

Această placă are două soiuri moderne:

• Mega 2560 se bazează pe microprocesorul aTMega2560, caracterizat printr-o cantitate mare de memorie flash - 256 KB;
• Mega ADK, pe lângă microprocesorul aTMega2560, este echipat cu o interfață USB cu posibilitatea de a se conecta la dispozitive bazate pe sistemul de operare Android.

Modelul Arduino Mega ADK are o caracteristică. Când conectați un telefon la o intrare USB, este posibilă următoarea situație: dacă telefonul are nevoie de încărcare, va începe să-l „tragă” de pe placă. Prin urmare, există o cerință suplimentară pentru sursa de electricitate - trebuie să furnizeze un curent de 1,5 amperi. La alimentarea cu baterii, această condiție trebuie luată în considerare.

Puteți realiza o sursă de alimentare autonomă pentru Arduino folosind baterii sau acumulatori conectați.Prin combinarea conexiunilor seriale și paralele puteți obține tensiunea dorită și un timp lung de funcționare

Datorită este un alt model de la Arduino care combină puterea unui microprocesor cu un număr mare de porturi.

Caracteristicile sale sunt următoarele:

• procesor: Atmel SAM3X8E (32 biți, 84 MHz);
• număr de porturi digitale: 54;
• din care cu functie PWM: 12;
• număr de porturi analogice: 14;
• memorie flash: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: nu.

Contactele analogice ale acestei plăci pot funcționa atât în ​​rezoluția obișnuită de 10 biți pentru Arduino, care este făcută pentru compatibilitate cu modelele anterioare, cât și în 12 biți, care vă permite să primiți un semnal mai precis.

Caracteristici ale interacțiunii modulelor prin porturi

Toate modulele care vor fi conectate la placă au cel puțin trei ieșiri. Două dintre ele sunt fire de alimentare, adică. „pământ”, precum și o tensiune de 5 sau 3,3 V. Al treilea fir este logic. Transmite date către port. Pentru conectarea modulelor se folosesc fire speciale grupate în grupuri de câte 3, care uneori sunt numite jumperi.

Deoarece modelele Arduino au de obicei doar 1 port de tensiune și 1-2 porturi de împământare, pentru a conecta mai multe dispozitive va trebui fie să lipiți fire, fie să utilizați panouri.

Puteți conecta nu numai puterea și porturile plăcii Arduino la placa de breadboard, ci și alte elemente, precum rezistența, registrele etc.

Lipirea este mai fiabilă și este utilizată în dispozitivele care sunt supuse impactului fizic, cum ar fi plăcile de control pentru roboți și quadcoptere. Pentru o casă inteligentă, este mai bine să folosiți plăci de dezvoltare, deoarece este mai ușor atât la instalare, cât și la scoaterea modulului.

Unele modele (de exemplu, Arduino Zero și MKR1000) au o tensiune de funcționare de 3,3 V, așa că dacă se aplică o valoare mai mare la porturi, placa se poate deteriora. Toate informațiile despre alimentarea cu energie electrică sunt disponibile în documentația tehnică a dispozitivului.

Plăci suplimentare (scuturi)

Pentru a crește capacitățile plăcilor de bază, sunt folosite Shields - dispozitive suplimentare care extind funcționalitatea. Sunt fabricate pentru un factor de formă specific, care le diferențiază de modulele care sunt conectate la porturi. Scuturile sunt mai scumpe decât modulele, dar lucrul cu ele este mai ușor. De asemenea, sunt echipate cu biblioteci gata făcute cu cod, care accelerează dezvoltarea propriilor programe de control pentru o casă inteligentă.

Scuturi proto și senzori

Aceste două scuturi standard nu adaugă nicio funcționalitate specială. Sunt folosite pentru conectarea mai compactă și convenabilă a unui număr mare de module.

Proto Shield este o copie aproape completă a originalului în ceea ce privește porturile și puteți lipi o placă de dezvoltare în mijlocul modulului. Acest lucru facilitează asamblarea structurii. Astfel de suplimente există pentru toate plăcile Arduino de lungime completă.

Proto Shield este plasat deasupra plăcii de bază. Acest lucru crește ușor înălțimea structurii, dar economisește mult spațiu în avion

Dar dacă există o mulțime de dispozitive (mai mult de 10), atunci este mai bine să folosiți plăci de comutare cu senzori mai scumpe.

Nu au o placă de bradboard, dar toți pinii portului sunt furnizați individual cu putere și masă. Acest lucru vă permite să evitați să vă încurcați în fire și jumperi.

Suprafața plăcii de bază și a plăcilor cu senzori este aceeași, dar nu există cipuri, condensatori și alte elemente pe scut. Acest lucru eliberează mult spațiu pentru conexiuni complete.

Aceasta placa are si conectori pentru conectarea usoara a mai multor module: Bluetooth, carduri SD, RS232 (port COM), radio si ultrasunete.

Conectarea funcționalității auxiliare

Scuturile cu funcționalități integrate în ele sunt concepute pentru a rezolva probleme complexe, dar tipice. Dacă trebuie să implementați idei originale, este mai bine să alegeți un modul potrivit.

Scut motor. Este conceput pentru a controla viteza și rotația motoarelor de putere redusă. Modelul original este echipat cu un cip L298 și poate acționa două motoare DC sau un servo în același timp. Există, de asemenea, o parte compatibilă terță parte care are două cipuri L293D cu capacitatea de a controla de două ori mai multe unități.

Scut releu. Un modul folosit frecvent în sistemele de casă inteligentă. O placă cu patru relee electromecanice, fiecare dintre ele care permite trecerea curentului cu o forță de până la 5A. Acest lucru este suficient pentru a porni și opri automat dispozitivele cu kilowați sau liniile de iluminat proiectate pentru curent alternativ de 220 V.

Scut LCD. Vă permite să afișați informații pe un ecran încorporat, care poate fi actualizat la un dispozitiv TFT. Această extensie este adesea folosită pentru a crea stații meteo cu citiri de temperatură în diferite spații de locuit, anexe, garaje, precum și temperatura, umiditatea și viteza vântului în exterior.

LCD Shield are butoane încorporate care vă permit să programați derularea informațiilor și să selectați acțiuni pentru a trimite comenzi către microprocesor

Scut de înregistrare a datelor. Sarcina principală a modulului este să înregistreze datele de la senzori pe un card SD cu format complet de până la 32 Gb cu suport pentru sistemul de fișiere FAT32. Pentru a înregistra pe un card micro SD, trebuie să achiziționați un adaptor.Acest scut poate fi folosit ca stocare de informații, de exemplu, atunci când se înregistrează date de la un DVR. Fabricat de compania americană Adafruit Industries.

Scut card SD. O versiune mai simplă și mai ieftină a modulului anterior. Mulți producători produc astfel de extensii.

Scut Ethernet. Modul oficial pentru conectarea Arduino la internet fără computer. Există un slot pentru un card micro SD, care vă permite să înregistrați și să trimiteți date prin World Wide Web.

Wi-Fi Shield. Permite schimbul wireless de informații cu suport pentru modul de criptare. Servește pentru conectarea la internet și la dispozitive care pot fi controlate prin Wi-Fi.

Scut GPRS. Acest modul este de obicei folosit pentru a comunica între o casă inteligentă și proprietarul acesteia prin intermediul telefonului mobil prin mesaje SMS.

Module pentru casă inteligentă

Conectarea modulelor de la producători terți și abilitatea de a lucra cu ele folosind limbajul de programare încorporat este principalul avantaj al sistemului deschis Arduino în comparație cu soluțiile de casă inteligentă „de marcă”. Principalul lucru este că modulele au o descriere a semnalelor primite sau transmise.

Modalități de obținere a informațiilor

Introducerea informațiilor se poate face prin porturi digitale sau analogice. Depinde de tipul de buton sau senzor care primește informația și o transmite pe placă.

Pentru un program de calculator, un semnal digital corespunde perioadelor cu „0” și „1”, iar un semnal analogic determină intervalul de valori în conformitate cu dimensiunea sa

Un semnal către microprocesor poate fi trimis de o persoană care utilizează două metode pentru aceasta:

• Apăsarea unui buton (tasta). Firul logic în acest caz merge la portul digital, care primește valoarea „0” dacă butonul este eliberat și „1” dacă este apăsat.
• Rotirea capacului potențiometrului rotativ (rezistor). sau schimbând maneta motorului. În acest caz, firul logic merge la portul analogic. Tensiunea trece printr-un convertor analog-digital, după care datele merg la microprocesor.

Butoanele sunt folosite pentru a porni un eveniment, de exemplu, aprinderea și stingerea luminilor, a încălzirii sau a ventilației. Butoanele rotative sunt folosite pentru a modifica intensitatea - crește sau scade luminozitatea luminii, volumul sunetului sau viteza de rotație a palelor ventilatorului.

Un potențiometru este un dispozitiv simplu, deci este foarte ieftin. Principalele sale caracteristici sunt rezistența electrică și unghiul de rotație

Senzorii sunt utilizați pentru a determina automat parametrii de mediu sau originea unui eveniment.

Următoarele tipuri sunt cele mai solicitate pentru funcționarea casei inteligente:

• Senzor de sunet. Versiunile digitale ale acestui dispozitiv sunt folosite pentru a activa un eveniment folosind aplaudarea sau vocea. Modelele analogice vă permit să recunoașteți și să procesați sunetul.
• Senzor de lumina. Aceste dispozitive pot funcționa atât în ​​domeniul vizibil cât și în infraroșu. Acesta din urmă poate fi folosit ca sistem de avertizare la incendiu.
• Senzor de temperatura. Diferite modele sunt folosite pentru interior și exterior, deoarece cele externe sunt mai bine protejate de umiditate. Există și dispozitive la distanță pe fir.
• Senzor de umiditate a aerului. Modelul DHT11 este potrivit pentru interior, iar DHT22, mai scump, pentru exterior. Ambele dispozitive pot oferi, de asemenea, citiri ale temperaturii. Conectați-vă la un port digital.
• Senzor presiune aer. Barometrele analogice de la Bosh s-au dovedit a funcționa bine cu plăcile Arduino: bmp180, bmp280. De asemenea, măsoară temperatura.Modelul bme280 poate fi numit stație meteo, deoarece oferă și o valoare suplimentară de umiditate.
• Senzori de mișcare și prezență. Sunt folosite în scopuri de securitate sau pentru a aprinde automat luminile.
• Senzor de ploaie. Reacționează la apa care intră pe suprafața sa. Poate fi folosit și pentru a declanșa o alarmă pentru scurgeri în circuitul sanitar sau de încălzire.
• Senzor de curent. Sunt folosite pentru a detecta aparatele electrice care nu funcționează (lămpi arse) sau pentru a analiza tensiunea pentru a preveni suprasarcina.
• Senzor de scurgere de gaz. Folosit pentru a detecta și a răspunde la concentrații crescute de propan.
• Senzor de dioxid de carbon. Este folosit pentru determinarea concentrației de dioxid de carbon în camerele de zi și în încăperi speciale, precum cramele, unde are loc fermentația.

Există mult mai mulți senzori diferiți pentru sarcini specifice, de exemplu, pentru măsurarea greutății, viteza debitului de apă, distanța, umiditatea solului etc.

Unii senzori, cum ar fi anemometrul, care măsoară viteza și direcția vântului, sunt instrumente electromecanice complexe

Mulți senzori și senzori pot fi fabricați independent folosind componente mai simple. Va costa mai putin. Dar, spre deosebire de utilizarea dispozitivelor seriale, va trebui să petreceți timp pentru calibrare.

Controlul dispozitivelor și sistemelor

Pe lângă colectarea și analizarea informațiilor, o „casă inteligentă” trebuie să răspundă la evenimentele emergente. Prezența electronicelor avansate pe aparatele electrocasnice moderne vă permite să le accesați direct folosind Wi-Fi, GPRS sau EtherNet. De obicei, sistemele Arduino implementează comutarea între un microprocesor și dispozitive de înaltă tehnologie prin Wi-Fi.

Pentru a utiliza Arduino pentru a porni aparatul de aer condiționat atunci când temperatura din casă este ridicată, pentru a bloca televizorul și internetul noaptea în camera copiilor sau pentru a porni boilerul de încălzire când sosesc proprietarii, trebuie să efectuați trei pași:

1. Instalați modulul Wi-Fi pe placa de bază.
2. Găsiți canale de frecvență neocupate pentru a evita conflictul de sistem.
3. Înțelegeți comenzile dispozitivului și acțiunile programului (sau utilizați biblioteci gata făcute).

Pe lângă „comunicarea” cu dispozitive computerizate, apar adesea sarcini care implică efectuarea unor acțiuni mecanice. De exemplu, puteți conecta o unitate servo sau o cutie de viteze mică la placă, care va fi alimentată de la aceasta.

Servoacționarea constă dintr-un motor și mai multe cutii de viteze. Prin urmare, în ciuda curentului scăzut (5 V), poate dezvolta o putere decentă, ceea ce este suficient, de exemplu, pentru a deschide o fereastră

Dacă este necesar să conectați dispozitive puternice care funcționează de la o sursă de alimentare externă, sunt utilizate două opțiuni:

1. Includerea în circuitul releului.
2. Conectarea unui comutator de alimentare și triac.

Inclus într-un circuit electric electromagnetic sau releu cu stare solidă inchide si deschide unul dintre fire conform unei comenzi venite de la microprocesor. Caracteristica lor principală este curentul maxim admisibil (de exemplu, 40 A) care poate trece prin acest dispozitiv.

În ceea ce privește conectarea unui întrerupător de alimentare (mosfet) pentru curent continuu și a unui triac pentru curent alternativ, acestea au un curent admisibil mai mic (5-15 A), dar pot crește ușor sarcina. În acest scop sunt prevăzute porturi PWM pe plăci. Această proprietate este utilizată atunci când reglați luminozitatea luminii, viteza ventilatorului etc.

Folosind relee și întrerupătoare de alimentare, puteți automatiza complet toate circuitele electrice de acasă și puteți porni generatorul în absența curentului. Prin urmare, pe baza Arduino, este posibil să se implementeze furnizarea autonomă a unui apartament sau clădire, inclusiv toate funcțiile deosebit de importante - Incalzi, sistem de alimentare cu apă, drenaj, ventilație și securitate.

Vrei ca casa ta să devină mai inteligentă, dar cu programare pentru „tu”? În acest caz, vă recomandăm să priviți soluții gata făcute de la Xiaomi și Apple, care sunt ușor de instalat și configurat chiar și pentru un începător. Și puteți seta comenzi și controla implementarea lor chiar și de pe smartphone.

Citiți mai multe despre casa inteligentă de la Xiaomi și Apple în următoarele articole:

• Casa inteligentă Xiaomi: caracteristici de design, prezentare generală a principalelor componente și elemente de lucru
• Casa inteligentă Apple: subtilități ale organizării sistemelor de control acasă de la compania Apple

Concluzii și video util pe această temă

Un exemplu de piesă de lucru la nivel de intrare auto-asamblat pentru o „casă inteligentă”:

Deschiderea platformei Arduino permite utilizarea componentelor de la diverși producători. Acest lucru facilitează proiectarea unei „case inteligente” pentru a se potrivi nevoilor utilizatorului. Prin urmare, dacă aveți cel puțin cunoștințe minore în domeniul programării și conectării dispozitivelor electronice, acest sistem merită să acordați atenție.

Sunteți familiarizat cu platforma Arduino în practică și doriți să împărtășiți experiența dvs. cu noii veniți în această problemă? Poate ați dori să completați materialul de mai sus cu recomandări sau comentarii utile? Scrieți comentariile dumneavoastră sub această publicație.

Dacă aveți întrebări despre proiectarea unui sistem de casă automatizat bazat pe Arduino, adresați-le experților noștri și altor vizitatori ai site-ului în blocul de mai jos.