Smart Home auf Basis von Arduino-Controllern: Design und Organisation von kontrollierten Räumen

Erstellen eines Projekts auf Arduino

Wir zeigen den Prozess der Erstellung und Konfiguration eines Arduino „Smart Home“ am Beispiel eines Systems, das folgende Funktionen beinhalten wird:

• Temperaturüberwachung im Außen- und Innenbereich;
• Fensterzustandsverfolgung (offen/geschlossen);
• Überwachung der Wetterbedingungen (klar/regnerisch);
• Erzeugung eines Tonsignals beim Auslösen des Bewegungssensors, wenn die Alarmfunktion aktiviert ist.

Wir werden das System so konfigurieren, dass die Daten über eine spezielle Anwendung sowie einen Webbrowser eingesehen werden können, dh der Benutzer kann dies von überall aus tun, wo ein Internetzugang besteht.

Verwendete Abkürzungen:

1. "GND" - Masse.
2. "VCC" - Essen.
3. "PIR" - Bewegungssensor.

Notwendige Komponenten zur Herstellung eines Smart Home Systems

Das Arduino Smart Home-System erfordert Folgendes:

• Arduino-Mikroprozessorplatine;
• Ethernet-Modul ENC28J60;
• zwei Temperatursensoren Marke DS18B20;
• Mikrofon;
• Regen- und Schneesensor;
• Bewegungssensor;
• Reed-Schalter;
• Relais;
• Widerstand mit einem Widerstandswert von 4,7 kOhm;
• Twisted-Pair-Kabel;
• Ethernet Kabel.

Alle Komponenten kosten etwa 90 US-Dollar.

Um ein System mit den von uns benötigten Funktionen herzustellen, benötigen wir eine Reihe von Geräten im Wert von etwa 90 US-Dollar.

Wie funktioniert so ein Smart Home?

Um mit Ihren eigenen Händen ein intelligentes Zuhause zu schaffen, benötigen Sie die Fähigkeit Brownie Kuzya. Damit können Sie nicht nur ein Smart Home steuern, sondern auch virtuelle Geräte direkt in Yandex.Alisa integrieren. Das bedeutet, dass Sie nicht ständig eine Fähigkeit freischalten müssen, nur um eine Glühbirne auszuschalten. Der Skill kommuniziert über Web-Hooks mit dem Mikrocontroller.

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Für Webhooks ist die Blynk-Plattform, eine Gerätesteuerung für Arduino und Raspberry Pi, großartig. Dort können Sie ganz einfach eine grafische Oberfläche erstellen, über die Sie das Gerät über Wi-Fi (und auch über Ethernet, USB, GSM und Bluetooth) steuern können.

Phasen der Schöpfung

Es sollte gesagt werden, dass die Phasen der Erstellung eines "Smart Home" -Systems unter Einbeziehung von Spezialisten oder mit ihren eigenen Händen gleich sein werden. Allerdings kostet in letzterem Fall die fertige Gesamtversion deutlich weniger, als wenn Sie Spezialisten einbeziehen, die ohnehin auf dem Markt Mangelware sind. Aus diesem Grund sind ihre Gehälter angemessen, was bedeutet, dass Sie es selbst tun können, wenn Sie kein zusätzliches Geld ausgeben möchten. Beginnen wir also mit den Komponenten für dieses System, falls Sie sich dennoch entscheiden, es selbst zu erstellen.

Ausrüstung

Wenn wir über die Konfiguration des Systems sprechen, umfasst die Technologie die folgenden Komponenten:

• Bewegungssensor;
• Temperatur- und Feuchtigkeitssensor;
• Lichtsensor;
• ein Paar Temperatursensoren mit der Bezeichnung DS18B20;
• Ethernet-Modul Marke ENC28J60;
• Mikrofon;
• Reed-Schalter;
• Relais;
• Twisted-Pair-Kabel;
• Kabel der Ethernet-Kategorie;
• einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 4,7 Kiloohm;
• Arduino-Mikroprozessorplatine.

Verbindungsalgorithmus

Es sollte gesagt werden, dass ein Smart Home ausschließlich mit LED-Lampen ausgestattet sein sollte, da herkömmliche Optionen der Hochspannung einfach nicht standhalten. Wenn das Projekt fertig ist und alle notwendigen Ersatzteile bereits gekauft wurden, sollten Sie mit dem Anschluss von Sensoren und Controllern beginnen. Dies muss ausschließlich nach dem zuvor erstellten Schema erfolgen. Kontakte müssen vollständig isoliert sein.

Kurz gesagt, der Schritt-für-Schritt-Verbindungsalgorithmus sieht folgendermaßen aus:

• Code-Installation;
• Einrichten einer Anwendung für einen PC oder ein Mobiltelefon;
• Port-Weiterleitung;
• Testen von Software und Sensoren;
• Fehlerbehebung, wenn sie während des Tests identifiziert wurden.

Beginnen wir also mit der Installation des Codes.

Zunächst sollte der Benutzer die Software in der Arduino IDE schreiben. Es zeigt:

• Texteditor;
• Projektersteller;
• Kompilierungsprogramm;
• Präprozessor;
• Ein Tool zum Hochladen von Software auf den Arduino-Miniprozessor.

Es sollte gesagt werden, dass es Softwareversionen für die wichtigsten Computerbetriebssysteme gibt - Windows, Linux, Mac OS X. Wenn wir über die verwendete Programmiersprache sprechen, sprechen wir von C ++ mit einer Reihe von Vereinfachungen. Programme, die von Benutzern für Arduino geschrieben wurden, werden allgemein als Sketche bezeichnet. Das System erstellt automatisch eine Reihe von Funktionen, deren Schreiben der Benutzer nicht verstehen muss, und schreibt eine Liste gängiger Aktionen vor. Es besteht auch keine Notwendigkeit, die Header-Typ-Dateien regulärer Bibliotheken einzubinden. Sie müssen jedoch benutzerdefinierte einfügen.

Sie können dem IDE-Projektmanager auf verschiedene Weise Bibliotheken hinzufügen. In Form von in C++ geschriebenem Quellcode werden sie einem separaten Verzeichnis im Arbeitsverzeichnis der IDE-Shell hinzugefügt. Jetzt erscheinen die Namen der benötigten Bibliotheken im definierten IDE-Menü. Die von Ihnen markierten werden in die Zusammenstellungsliste aufgenommen. Es gibt nur wenige Einstellungen in der IDE, und es gibt überhaupt keine Möglichkeit, die Feinheiten des Compilers einzustellen. Dies geschieht, damit eine unwissende Person keine Fehler macht.

Wenn Sie die Bibliothek heruntergeladen haben, müssen Sie sie entpacken und einfach in die IDE einfügen. Es gibt Kommentare im Programmtext, die erklären, wie es funktioniert. Es ist zu beachten, dass alle Arduino-Anwendungen mit derselben Technologie arbeiten: Der Benutzer sendet eine Anfrage an den Prozessor und dieser lädt wiederum den gewünschten Code auf den Gerätebildschirm. Wenn eine Person die Refresh-Taste drückt, sendet der Mikrocontroller Informationen.Von jeder der Seiten mit einer bestimmten Bezeichnung kommt ein Programmcode, der auf dem Bildschirm angezeigt wird.

Die nächste Aktion besteht darin, den Client auf einem PC oder Smartphone zu installieren. Sie können es im Internet, im Google Play Market oder von einer anderen Quelle herunterladen. Dazu müssen Sie die heruntergeladene Datei auf dem Telefon öffnen, darauf klicken und im angezeigten Fenster auf die Schaltfläche „Installieren“ klicken. Beachten Sie in diesem Fall, dass hierfür die Option aktiviert werden muss, die es Ihnen erlaubt, Programme zu installieren, die nicht vom Google Play-Dienst stammen. Um diese Option zu aktivieren, müssen Sie den Einstellungsbereich aufrufen und dort den Punkt „Sicherheit“ auswählen. Genau so müssen Sie die entsprechende Option aktivieren. Nach Abschluss der Installation können Sie die Anwendung aktivieren und konfigurieren.

Wie möchten Sie Ihr Smart Home verwalten?

Wenn Sie sich mit der Frage „Was wird automatisiert werden“ beschäftigt haben, steht als nächstes das nicht minder spannende Thema „Wie man die gesamte Automatisierung verwaltet“ an:

• Sie können ein zentrales Panel mit einem Bildschirm organisieren;
• Fernsteuerung und -verwaltung über ein Smartphone;
• Intelligente Steckdosen und Schalter;
• Vollautomatisches Haus;
• Haushaltsgeräte, die im automatischen Modus ohne Netzzugang betrieben werden können;
• verschiedene Kombinationen dieser Methoden.

Denken Sie daran, dass Ihr Budget auch die Automatisierung steuert. Einige technische Lösungen können die Aufgabe besser bewältigen, sind jedoch ziemlich teuer, aber der moderne Markt ermöglicht es Ihnen, einen Ersatz für ein angemessenes Geld zu finden.

Was ist ein „intelligentes Zuhause“

Dieser Begriff hat ein verständlicheres Gegenstück - "Hausautomation".Das Wesen solcher Lösungen besteht darin, die automatische Ausführung verschiedener Prozesse zu gewährleisten, die in einem Haushalt, Büro oder spezialisierten Einrichtungen stattfinden. Das einfachste Beispiel ist das automatische Einschalten der Beleuchtung in dem Moment, in dem einer der Mieter den Raum betritt.

Das Arduino Smart Home-System ist eine Reihe von Geräten zur Steuerung des Betriebs verschiedener Geräte mit einem Android-Mobiltelefon.

In jedem „Smart Home“-System können folgende Komponenten unterschieden werden:

Teil berühren. Dies ist eine Reihe von Geräten, deren Hauptteil durch verschiedene Sensoren dargestellt wird, die es dem System ermöglichen, Ereignisse unterschiedlicher Art zu registrieren. Beispiele sind Temperatur- und Bewegungssensoren. Andere Geräte des Berührungsteils werden verwendet, um Benutzerbefehle an das System zu übertragen. Dies sind Fernbedienungstasten und Fernbedienungen mit Empfängern.

Exekutiver Teil. Dies sind Geräte, die das System ansteuern kann und somit gemäß einem benutzerdefinierten Szenario auf ein bestimmtes Ereignis reagiert. Zunächst einmal sind dies Relais, über die der Smart Home Controller jedes elektrische Gerät mit Strom versorgen, also ein- und ausschalten kann. Wenn Sie beispielsweise in Ihre Handfläche klatschen (das System „hört“ es mit einem Mikrofon), können Sie das Einschalten des Relais konfigurieren, das den Lüfter mit Strom versorgt

Bitte beachten Sie: In diesem Beispiel kann der Lüfter alles sein. Sie können aber auch ein Gerät verwenden, das speziell für den Betrieb als Teil eines bestimmten Systems freigegeben wurde.

Das Unternehmen Arduino produziert beispielsweise Elektromotoren für seine Systeme, mit deren Hilfe man beispielsweise das Fenster schließen oder öffnen kann, und Xiaomi (ein chinesischer Hersteller solcher Systeme) produziert Luftfilter-Steuergeräte. Ein solches Gerät wird vollständig vom System gesteuert, dh es kann es nicht nur einschalten, sondern auch die Einstellungen ändern.

ZENTRALPROZESSOR. Kann auch als Controller bezeichnet werden. Dies ist das "Gehirn" des Systems, das die Arbeit aller seiner Komponenten koordiniert und koordiniert.

Software. Dies ist ein Satz von Anweisungen, von denen der Prozessor geleitet wird. Bei Systemen einiger Hersteller, unter anderem von Arduino, kann der Anwender selbst ein Programm schreiben, bei anderen kommen fertige Lösungen zum Einsatz, bei denen dem Anwender nur typische Szenarien zur Verfügung stehen.

Moderne Systeme "Smart Home" sind in mehrere Varianten unterteilt:

1. Ausgestattet mit einem eigenen Controller.
2. In dieser Funktion den Prozessor des Computers des Benutzers (Tablet, Smartphone) verwenden.
3. Verarbeitung von Informationen unter Verwendung eines Remote-Servers, der dem Entwicklerunternehmen gehört (Cloud-Dienst).

Das System kann nicht nur ein bestimmtes Gerät aktivieren, sondern den Benutzer auch über das Ereignis informieren, indem es eine Nachricht an das Telefon oder auf andere Weise sendet. So können ihm Alarmfunktionen, einschließlich Brandschutz, zugewiesen werden.

Szenarien können viel komplexer sein, als wir in den Beispielen beschrieben haben. Sie können dem System beispielsweise beibringen, den Boiler einzuschalten und die Warmwasserversorgung darauf zu übertragen, wenn die zentrale Versorgung ausgeschaltet ist, wenn die Anwesenheit eines der Bewohner im Haus erkannt wird (auch Infrarot-, Ultraschallsensoren). als Bewegungssensoren helfen).

Smarthome fernsteuern

Heimautomatisierung Arduino und Raspberry Pi

Wie oben erwähnt, können Sie mit Hilfe eines Node.js-Servers Dinge miteinander verbinden. Das gilt auch für die Visualisierung von Home-Automation-Prozessen im Internet durch Cloud-Dienste. Dies ist eine Möglichkeit, Ihr Zuhause über das Internet zu steuern. Sie können den Boiler oder die Heizungen manuell im Voraus einschalten, bevor Sie am Haus ankommen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, Daten zu empfangen und das "intelligente" Zuhause auf der Arduino-Plattform mithilfe von SMS- und MMS-Nachrichten zu steuern. Schließlich ist das Internet möglicherweise nicht immer zur Hand. Und wenn der Einbau eines Geräts nicht kritisch ist, kann es einfach notwendig sein, eine Nachricht über ein Wasserleck zu erhalten. Und hier kann Intels Edison-Board Abhilfe schaffen, indem Sie mit Ihren eigenen Händen ein voll funktionsfähiges "intelligentes" Zuhause auf der Arduino-Plattform entwickeln.

Und was bekommen wir?

Wie Sie sehen können, ist Arduino nicht nur ein Board zur Entwicklung einiger einfacher Automatisierungsgeräte. Auf der Arduino-Plattform können Sie sogar Smart-Home-Automatisierung ganz einfach mit Ihren eigenen Händen erstellen. Gleichzeitig besteht keine Notwendigkeit, für Geräte von Siemens zu viel zu bezahlen, die teuer sind und 5-10 Mal teurer sind als Arduino.

Arduino kann an einen Computer angeschlossen werden und Prozesse auf dem Bildschirm eines Monitors oder Tablets visualisieren. Smart Home Automation auf der Arduino-Plattform kann über das Internet oder per SMS- und MMS-Nachrichten gesteuert werden. Auf dem Arduino können Sie mit Ihren eigenen Händen recht komplexe Geräte erstellen.

„Smart Home“ zusammenbauen: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Entwicklung von Programmcode

Das Programm wird vom Benutzer in der Arduino-IDE-Shell geschrieben, die Dateien in der Erweiterung „.ino“ speichert.Beim Programmieren wird die Sprache C++ in vereinfachter Form verwendet – viele Bibliotheksdateien und Header werden automatisch von der IDE kompiliert. Es ist für den Benutzer obligatorisch, setup () und loop () Einstellungen beim Start zu registrieren (dauerhaft durchgeführt), Benutzerbibliotheken anzugeben. Selbst ein unerfahrener Programmierer wird in einfachen IDE-Einstellungen nicht verwirrt.

Jetzt gibt es im Internet viele fertige Programme und Skizzen für Arduino, sodass Sie fertige Software mit Erklärungen zum Funktionsprinzip verwenden können. Sie müssen nur das Archiv herunterladen, entpacken und an den IDE-Ordner senden.

Installieren der Client-Anwendung auf einem Smartphone (für Android OS)

Zum Nachverfolgen u Smart-Home-Steuerung von einem Smartphone benötigen Sie:

• Laden Sie die SmartHome.apk-Datei herunter;
• die Installation von Software auf dem Telefon zulassen;
• Aktivieren und konfigurieren Sie die Anwendung.

Arbeiten mit einem Router

Für Router-Einstellungen:

• gehen Sie zu den Geräteeinstellungen;
• geben Sie die IP-Adresse des Arduino ein;
• zeigen den Übergang zum Adruino-Chipsatz auf Port 80 an.

Was ist ein Steuerungscontroller

Das Herzstück dieses Systems, der Controller, verwaltet nicht nur alle Verbraucher und Geräte des Smart Home-Systems, sondern sendet dem Besitzer auch einen Bericht über den aktuellen Zustand eines bestimmten Geräts. Es kann so programmiert werden, dass es verschiedene Aktionen im gewünschten Zeitintervall oder gemäß einem genehmigten Einschaltplan ausführt. Das gesamte Smart-Home-System kann offline arbeiten, dh ohne menschliches Eingreifen erfolgt die Kommunikation mit ihm auf verschiedene Arten durch:

• Computernetzwerk;
• Handy;
• Per Funksender.

Die Auswahl des Controllers muss abhängig von der Architektur des Steuerungssystems erfolgen. Das heißt, der gesamte Komplex kann sein:

1. Zentralisiert, das von einem einzigen Controller mit hoher Leistung und Fähigkeiten gesteuert wird. Sein Betriebssystem basiert auf einem kleinen Computer, der in einem kleinen Kunststoffgehäuse untergebracht ist. Je nach Konfiguration verfügt es möglicherweise über ein eingebautes GSM-Modul, das für den Fernzugriff benötigt wird, sowie über einen Touchscreen mit einer Drucktastenschnittstelle. Um sich mit dem Netzwerk zu verbinden, gibt es alle Arten von Anschlüssen;
2. Dezentral (regional), besteht aus mehreren Steuerungssystemen, dh es enthält mehrere einfachere Steuerungen. Jeder von ihnen führt weniger Funktionen aus und ist für die Verwaltung eines bestimmten Raums, Raums oder einer Gruppe von Instrumenten und Geräten für einen bestimmten Zweck verantwortlich. Es verfügt über eine stromsparende elektronische Logikeinheit ohne Betriebssystem. Es ist für elementare Aufgaben und Szenarien konfiguriert, die auf der Zeit oder dem Zustand der Sensoren basieren können. Beispielsweise gibt ein daran angeschlossener Lichtsensor ein Steuersignal, um die Beleuchtung einzuschalten, wenn es dunkel wird. Der Schaltvorgang selbst erfolgt natürlich über ein Relais.

Welche Lösungen bietet Arduino?

Viele Hersteller produzieren Sensoren und Geräte, die mit Arduino kompatibel sind, daher ist die Palette der Komponenten für das Arduino Smart Home-System beeindruckend:

• Sensoren zur Überwachung von Temperatur, Beleuchtung zu verschiedenen Tageszeiten, Feuchtigkeit, Niederschlag und Luftdruck.
• Bewegungssensoren.
• Notsensoren.
• Andere Geräte und Fernbedienungen.

Das Arduino-Startkit (für die meisten Hersteller - StarterKit) enthält einige Anzeigen und Sensoren.

Um vom Arduino-basierten Smart-Home-System gesendete Befehle auszuführen, benötigen Sie:

• Relais und Schalter;
• Ventile;
• Elektromotoren;
• 3-Wege-Ventile mit Servoantrieb;
• Dimmer.

Grundlegende Konfigurationsoptionen

Ständig nach Perfektion und Automatisierung strebend, erfindet der Mensch dafür immer neue Mechanismen. Außerdem zielt dieser Wunsch darauf ab, die Größe von Geräten zu reduzieren, ohne ihre funktionellen Eigenschaften zu verlieren.

Für den Controller, der die Mechanismen steuert, und für das gesamte Smart-Home-System gibt es grundlegende Anforderungen:

1. Automatismus;
2. Selbstkontrolle;
3. präzise Kontrolle, ohne Fehler zu machen.

Die Konfigurationsmöglichkeiten für ein solches System hängen von vielen Faktoren ab, die bereits oben erwähnt wurden, hier sind die Optionen für Systeme, die an den Controller angeschlossen werden können:

1. Anpassung und Steuerung der Beleuchtung sowohl im Raum selbst als auch im angrenzenden Gebiet sowie an Orten architektonischer Strukturen;
2. Klimatechnische Anlagen (Klimatisierung, Lüftung, Heizung);
3. Schließen und Sperren von Türen, Toren und Fenstern;
4. Audio-Systeme und Fernseher, Heimkino;
5. Verwaltung von Vorhängen, Jalousien und Sonnenschutzrollos;
6. Wasserversorgungssystem;
7. Haustiere und Aquarienfische füttern.

Das heißt, alles liegt im Wunsch des Kunden und seinen materiellen Fähigkeiten.

Arduino-Projekte für Anfänger

Wenn Sie sich alle Arduino-Projekte ansehen, zu denen Informationen im Internet verfügbar sind, können Sie sie in mehrere Hauptgruppen unterteilen:

Erste Lernprojekte, die keinen großen Praxisnutzen für sich beanspruchen, aber helfen, verschiedene Aspekte der Plattform zu verstehen.
Blinkende LEDs - Leuchtfeuer, Blinker, Ampel und andere.
Projekte mit Sensoren: von den einfachsten analogen bis hin zu digitalen, mit einer Vielzahl von Protokollen für den Datenaustausch.
Geräte zum Aufzeichnen und Anzeigen von Informationen.
Maschinen und Geräte mit Servoantrieben und Schrittmotoren.
Geräte, die verschiedene drahtlose Kommunikationsmodi und GPS verwenden.

Projekte für die Heimautomatisierung - Smart Homes auf Arduino sowie individuelle Steuerungen der Heiminfrastruktur.
Verschiedene autonome Autos und Roboter.
Projekte für Naturforschung und landwirtschaftliche Automatisierung
Ungewöhnlich und kreativ - in der Regel Unterhaltungsprojekte.

Für jede dieser Gruppen finden Sie eine Vielzahl von Materialien in Büchern und auf Websites. In diesem Artikel beginnen wir unsere Bekanntschaft mit der Beschreibung der einfachsten Projekte, die für Anfänger als Einstieg empfohlen werden.

So erstellen Sie ein Arduino-Projekt

Ein Arduino-Projekt ist immer eine Kombination aus einer elektronischen Schaltung, einigen verwandten Hardware- und mechanischen Geräten, einem Stromversorgungssystem und einer Software, die all dieses Chaos kontrolliert. Daher müssen Sie zu Beginn der Arbeit fest verstehen, dass Sie beim Erstellen eines Geräts Programmierer, Elektronikingenieur und Designer werden müssen.

Wenn wir nicht gerade von einem Ausbildungsprojekt sprechen, dann werden Sie sicherlich auf folgende Umsetzungsstufen mit folgenden Aufgaben stoßen:

• Lassen Sie sich etwas einfallen, das für andere nützlich und (oder) interessant sein wird. Selbst das einfachste Projekt hat einen gewissen Nutzen – zumindest hilft es beim Erlernen neuer Technologien.
• Bauen Sie die Schaltung auf, verbinden Sie die Module untereinander und mit der Steuerung.
• Schreiben Sie einen Sketch (Programm) in einer speziellen Umgebung und laden Sie ihn auf die Steuerung hoch.
• Überprüfen Sie, wie alles zusammenarbeitet, und beheben Sie Fehler.
• Bereiten Sie sich nach dem Testen darauf vor, ein fertiges Gerät zu erstellen. Dies bedeutet, dass Sie das Gerät in einem verwendbaren Gehäuse zusammenbauen, für ein Stromversorgungssystem sorgen und mit der Umgebung kommunizieren müssen.
• Wenn Sie die von Ihnen erstellten Geräte verteilen, müssen Sie sich auch um das Design und das Transportsystem kümmern, an die Sicherheit der Verwendung durch ungeschulte Benutzer denken und dieselben Benutzer schulen.
• Wenn Ihr Gerät funktioniert, getestet wurde und einige Vorteile gegenüber anderen Lösungen bietet, können Sie versuchen, Ihr Engineering-Projekt in ein Geschäftsprojekt umzuwandeln und Investitionen anzuziehen.

Jede dieser Phasen der Erstellung eines Projekts verdient einen separaten Artikel.

Aber wir werden uns darauf konzentrieren Montagestufen elektronischer Schaltungen (Grundlagen der Elektronik) und Steuerungsprogrammierung

Elektronische Schaltkreise

Elektronische Schaltungen werden normalerweise mit Prototyping-Boards zusammengebaut, die die Komponenten ohne Löten oder Verdrehen zusammenhalten. Wie die Module und Anschlusspläne funktionieren, erfahren Sie auf unserer Website. Typischerweise gibt die Projektbeschreibung an, wie die Teile zu montieren sind. Aber für die beliebtesten Module gibt es bereits Dutzende fertiger Schemata und Beispiele im Internet.

Programmierung

Skizzen werden in einem speziellen Programm - einer Programmierumgebung - erstellt und geflasht. Die beliebteste Version einer solchen Umgebung ist die Arduino IDE. Auf unserer Website finden Sie Informationen zum Herunterladen, Installieren und Konfigurieren dieses Programms.

Ideenschmiede des „Smart Home“-Systems

Tatsächlich verfügen diese Systeme über alle notwendigen Geräte, und mit Hilfe technischer Controller werden die von ihnen erhaltenen Informationen verarbeitet, wodurch es möglich ist, jeden Prozess separat zu verwalten.In unserem Unterricht nehmen wir Arduino, Wemos, Raspberry und andere günstig zu erwerbende Mikrocontroller als Basis.

Spezielle Leistungselemente ermöglichen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, und bei Verwendung spezieller Elemente erfolgt der Betrieb und die Regelung des Betriebs von Haushaltsgeräten unter der Steuerung des Systems.

Das Vorhandensein von Geräten mit Fernbedienung im System ermöglicht die allgemeine Steuerung aller vom System gesteuerten Geräte. Sie kommen in Form von stationären oder tragbaren Modulen. Das tragbare Modul ist praktischer, da es die Fernsteuerung mit jedem elektronischen Gerät wie einem Telefon oder Laptop ermöglicht.

Gleichzeitig kann der Eigentümer jeden Prozess, der im Raum abläuft, fern von der Wohnung steuern, in der dieses System direkt installiert ist. Dank dieser Funktion kann der Besitzer für lange Zeit beliebige Aktionsprogramme für das Smart Home einstellen und dadurch die laufenden Prozesse einfach steuern. Dies kann sowohl die Klimatisierung der Räumlichkeiten und ihre automatische Beleuchtung in einem bestimmten Zeitintervall als auch andere ähnliche automatisierte Funktionen, einschließlich eines Sicherheitssystems, umfassen.

Datenübertragung von Arduino

Zuerst werden wir unser Arduino dazu bringen, Daten an eine separate Site zu senden, die die von den Arduino-Sensoren empfangenen Daten anzeigt. Dafür ist die Seite für das Internet der Dinge – dweet.io – perfekt.

Diese Seite kann ein Diagramm von Temperatur, Licht, Luftfeuchtigkeit und allem, was sich im Laufe der Zeit ändert, anzeigen.

Versuchen wir, Daten über Änderungen der Temperatur unseres Zimmers darauf zu übertragen.

Sie können darauf verzichten, Ihren eigenen Schlüssel zu erstellen, und in den Code (wo Sie den Schlüssel einfügen müssen) können Sie alles schreiben, was Sie möchten, und die Site zeigt weiterhin ein Diagramm der Änderungen der gesendeten Daten im Laufe der Zeit an. Aber um in Zukunft ein Netzwerk von Online-Geräten zu schaffen, müssen Sie diese Seite ernster nehmen.

Auf der Hauptseite sehen Sie die möglichen Optionen für die Arbeit dieser Website

Erstellen Sie auch Ihr Konto und Schlüsselnetzwerk für verschiedene Geräte, damit Sie sich keine Sorgen um die Datensicherheit machen müssen und von jedem Gerät aus herausfinden können, was in Ihrem Haus vor sich geht.

Gängige Marken von Controllern

Die Qualität der Befehlsausführung und die Funktionalität eines jeden Smart-Home-Systems hängt direkt vom Controller und seinem Hersteller ab.

Widder

Dieser Smart-Home-Controller mit 100 SPS-Modifikationen ist die Basislösung. Ein Merkmal davon ist die Verwendung des Modbus-Protokolls. Er organisiert den Informationsaustausch zwischen den Kommunikationskanälen. Der Controller "Widder" ist für die Verwendung und Erstellung von automatischen Systemen für Wohngebäude und Cottages mit nicht mehr als zwei Stockwerken, Straßenbeleuchtung, Fußbodenheizung und Alarmgeräten konzipiert. Die Logiksteuerung ist über die RS-485-Schnittstelle mit dem Bedienfeld und dem E/A-Gerät verbunden. Die Programmierung erfolgt durch den Eigentümer selbst, es sei denn natürlich, er hat einen solchen Wunsch. Das Menü besteht aus sechs informativen Steuerblöcken, die jeweils für ein bestimmtes Segment zuständig sind. Es gibt eine Funktion zum Senden von SMS mit einem Element des GSM-Controllers.Die Benachrichtigung erfolgt in Notsituationen mit Stromversorgung oder Störung der Versorgungskreise einzelner Schlüsselelemente des „Smart Home“-Systems.

VeraEdge

Das Modell der Vera-Familie zeichnet sich durch ein großes Vertrauen der Benutzer aus, da ihre Geräte seit vielen Jahren in dieser Branche eingesetzt werden. Die Hauptvorteile dieses Modells sind:

• Hochleistung;
• Ergonomie;
• Kompaktheit;
• Verlässlichkeit.

Die Entwickler verwendeten hier eine neue Plattform, die Hochleistungsindikatoren namens SoC liefert, deren Frequenz 600 MHz beträgt und der RAM auf 128 MB erhöht wird. Die Hauptinnovation ist auf dem Z-Wave Plus-Chip implementiert, der die fünfte Generation dieser Mikroschaltkreise darstellt. Der Benutzer kann gleichzeitig die Mechanismen steuern und verwalten, deren Anzahl auf 200 Geräte erhöht wurde. Der VeraEdge-Controller ist mit einem Wi-Fi-Kommunikationsmodul ausgestattet. Einer der Nachteile, die in jedem System noch vorhanden sind, ist das Fehlen einer integrierten unterbrechungsfreien Stromversorgung, die zusätzlich erworben und installiert werden kann.

Arduino

Der Arduino Controller bietet eine eher ungewöhnliche, aber durchaus logische Lösung zur Steuerung eines Smart Homes. Einige Handwerker können sie leicht mit ihren eigenen Händen anschließen und installieren, dies ist aufgrund der einfachen Arbeit damit möglich. Die Logiksteuerung hat sehr kleine Abmessungen. Und auch im Kit gibt es Sensoren, Sensoren sowie alle Arten von Indikatoren. Die Optimierung des Geräts ist den Entwicklern nahezu perfekt gelungen. Alle Sensoren haben eine drahtlose Verbindung und zeichnen sich durch minimale Betriebsfehler aus, und zur Steuerung gibt es Blöcke, die ein ungewöhnliches Aussehen haben, mit einer praktischen und einzigartigen Webseite. Es ist auch als mobile Anwendung verfügbar.

Siemens

Diese Systeme deutscher Qualität werden nicht nur zur Automatisierung von Anlagen im Alltag, sondern auch in der Produktion, in der Industrie eingesetzt. Der Controller dieses Unternehmens wird durch die LOGO-Linie ausgedrückt, die an der Schaffung eines „intelligenten Zuhauses“ beteiligt ist. Dies ist das traditionelle Zwei-Komponenten-Modell. Eine davon besteht aus einer Tastatur mit Display und ist ein Eingabe-Ausgabe-System, und die zweite ermöglicht es Ihnen, Manipulationen durchzuführen und über eine praktische und zuverlässige kabelgebundene Schnittstelle eine Verbindung zum Controller herzustellen. Das Unternehmen bietet auch die eigenständige Entwicklung bestimmter Betriebsarten an, für die ein spezielles Soft Comfort-Programm beigefügt ist. Wird LOGO als zentrale Steuerung eingesetzt, lassen sich damit ganze Algorithmen für den Betrieb von Schaltungen erstellen. Ständig neue Einführungen und Modifikationen verbessern die Leistung dieser Geräte.

Was möchten Sie gerne

Der größte Wunsch eines jeden Gärtners ist es, mit minimalem Arbeitsaufwand den maximalen Ertrag zu erzielen. Eine Lösung für dieses Problem sind Gewächshäuser. Aber auch in diesem Fall möchte ich, dass die Beete bei Bedarf bewässert, beleuchtet und beheizt werden. Und natürlich wurde ein automatisches Lüftungssystem organisiert, um den Aufwand zum Öffnen und Schließen der Fenster zu minimieren.

Überwachung und Abstimmung

Natürlich braucht es zuallererst ein Managementsystem für diese hochintelligente Ökonomie. Darüber hinaus ist es wünschenswert, Informationen über den aktuellen Zustand direkt entweder auf dem heimischen Computer oder auf dem Smartphone zu erhalten. Dazu wird der Controller für das Gewächshaus auf dem Arduino verwendet.

Kontrolle

Entsprechend den Wünschen ist es notwendig, die automatische Steuerung der Fußbodenheizung (als Grundlage für die Beheizung von Pflanzungen), das Öffnen von Lüftungsöffnungen und das Befeuchten des Bodens zu organisieren.Ein Lichtsteuerungssystem, das es beleuchtet, wenn es draußen dunkel ist, wird gut sein.

Was ist Arduino

Arduino ist eine offene, kleine elektronische Platine mit einfach zu bedienendem Prozessor und Software. Die Plattform liest eingehende Informationen und formt dann gemäß einem zuvor eingegebenen Algorithmus Befehle an verschiedene elektrisch betriebene Geräte um. Dazu werden die Arduino-Programmiersprache und die Arduino-Software (IDE) auf Basis des Processing-Projekts verwendet.

Der Open-Source-Code des Boards erlaubt die Verwendung von Komponenten unterschiedlicher Hersteller. Um ein Smart-Home-System auf Arduino zu entwerfen, ist es einfach, Geräte für Benutzeranforderungen auszuwählen

Personen mit minimalen Programmier- und Elektrokenntnissen sollten auf dieses System achten.

Arbeitsprinzip

Viele von uns haben schon von Automatisierungssystemen gehört, aber nur wenige haben das richtige Verständnis für die Funktionsweise von so zahlreichen Sensoren und Steuerungen. Solche Geräte können, sofern sie richtig geplant sind, den Betrieb aller Geräte im Haus, der Sicherheit, der Versorgungseinrichtungen usw. steuern. Darüber hinaus variiert die Funktionalität eines solchen Lebenserhaltungssystems in jedem Fall erheblich in Abhängigkeit von den spezifischen Anforderungen des Hausbesitzers.

Wenn solche Systeme bis vor kurzem hohe Kosten hatten, was durch die Komplexität der Technologie und die Notwendigkeit der Verwendung spezieller Mikroprozessoren und Steuerungssoftware erklärt wurde, können Sie heute auf der Arduino-Plattform problemlos solche einfachen Lebenserhaltungssysteme implementieren erweiterte Funktionalität haben.

Plattformkomponenten

Standard Smart Home beinhaltet folgende Komponenten:

1. Der Sensorteil, der verschiedene Sensoren umfasst, die auf Temperatur, Feuchtigkeit, Bewegung oder verschiedene andere Ereignisse reagieren können.
2. Der ausführende Teil, dh Geräte, die Benutzer oder das System selbst steuern können, indem sie entsprechende Befehle senden, um sie ein- oder auszuschalten. Dieser ausführende Teil umfasst verschiedene Relais, Elektromotoren, Luftfiltersteuergeräte und so weiter.
3. Der Mikroprozessor ist das „Gehirn“, das die Arbeit aller Komponenten koordiniert und koordiniert.

Die Software besteht aus einer Reihe von Anweisungen und einfachen Anwendungen, mit denen der Benutzer das Programm selbst konfigurieren oder fertige Voreinstellungen und Skripte herunterladen kann.

Projekt für das System für verschiedene Bereiche der Wohnung

Bevor Sie mit dem Zusammenbau eines elektronischen Systems beginnen, sollten Sie einen Plan für ein Smart-Home-Projekt auf Arduino erstellen. Nehmen wir zum Beispiel ein kleines Haus und versuchen, ein Schema für den Betrieb eines "intelligenten Komplexes" zu erstellen. Wir müssen also das intelligente Funktionieren verschiedener Geräte in verschiedenen Zonen sicherstellen.

• Der Eingang zum angrenzenden Territorium sollte mit automatischem Einschalten der Beleuchtung im Dunkeln versehen sein, wenn sich die Eigentümer dem Haus nähern, auch wenn sie das Haus verlassen, wenn die Tür geöffnet wird. Sie benötigen: einen Bewegungssensor und einen Türöffnungssensor.
• Eingangshalle der Wohnung - Wenn Sie sich entlang des Passanten bewegen, sollte sich die Beleuchtung automatisch einschalten. Erforderlich: Bewegungssensor.
• Badezimmer. Automatisches Einschalten des elektrischen Warmwasserbereiters, wenn die Besitzer nach Hause kommen. Die Dunstabzugshaube und die Beleuchtung im Badezimmer gehen an, wenn die Tür geöffnet wird. Erforderlich: Sensor bewegt sich
  ia und Öffnen der Tür.
• Die Küche. Die Beleuchtung schaltet sich ein, wenn der Mieter den Raum betritt.
• Wenn Sie das Kochfeld einschalten, sollte gleichzeitig der Dunstabzug starten. Sie benötigen ein Relais zur Installation an der Stromverkabelung des Elektroherds und einen Anwesenheitssensor.
• Wohnzimmer. Automatisches Einschalten des Lichts, Temperaturregelung durch elektrische Konvektoren im Winter und Klimaanlagen im Sommer. Sie benötigen einen Präsenzmelder, einen Temperatur- und Lichtsensor.