Nhà thông minh dựa trên bộ điều khiển Arduino: thiết kế và tổ chức không gian được kiểm soát

Xây dựng dự án trên Arduino

Chúng tôi sẽ trình bày quá trình tạo và cấu hình một "ngôi nhà thông minh" Arduino bằng cách sử dụng ví dụ về một hệ thống sẽ bao gồm các chức năng sau:

• giám sát nhiệt độ ngoài trời và trong nhà;
• theo dõi trạng thái cửa sổ (mở / đóng);
• theo dõi điều kiện thời tiết (trời trong / mưa);
• tạo ra tín hiệu âm thanh khi cảm biến chuyển động được kích hoạt, nếu chức năng cảnh báo được kích hoạt.

Chúng tôi sẽ cấu hình hệ thống theo cách mà dữ liệu có thể được xem thông qua một ứng dụng đặc biệt, cũng như một trình duyệt web, tức là người dùng có thể thực hiện việc này từ bất kỳ đâu có truy cập Internet.

Các từ viết tắt được sử dụng:

1. "GND" - mặt đất.
2. "VCC" - thức ăn.
3. "PIR" - cảm biến chuyển động.

Các thành phần cần thiết để sản xuất hệ thống nhà thông minh

Hệ thống nhà thông minh Arduino sẽ yêu cầu những điều sau:

• Bo mạch vi xử lý Arduino;
• Mô-đun Ethernet ENC28J60;
• hai cảm biến nhiệt độ hiệu DS18B20;
• cái mic cờ rô;
• cảm biến mưa tuyết;
• Cảm biến chuyển động;
• công tắc cây lau;
• tiếp sức;
• biến trở có điện trở 4,7 kOhm;
• cáp xoắn đôi;
• Cáp Ethernet.

Tất cả các thành phần có giá khoảng $ 90.

Để tạo ra một hệ thống với các chức năng chúng ta cần, chúng ta cần một bộ thiết bị trị giá khoảng 90 đô la.

Làm thế nào để một ngôi nhà thông minh như vậy hoạt động?

Để tạo ra một ngôi nhà thông minh bằng tay của chính mình, bạn sẽ cần kỹ năng của Brownie Kuzya. Thông qua đó, bạn không chỉ có thể điều khiển một ngôi nhà thông minh mà còn có thể tích hợp các thiết bị ảo trực tiếp vào Yandex.Alisa. Điều này có nghĩa là bạn không cần phải liên tục mở một kỹ năng chỉ để tắt một bóng đèn. Kỹ năng sẽ giao tiếp với bộ vi điều khiển thông qua các móc web.

Hội nghị YaTboards 2020

Ngày 5 tháng 12 lúc 09:00, Trực tuyến, Miễn phí

Các sự kiện và khóa học về

Đối với webhook, nền tảng Blynk, một bảng điều khiển thiết bị cho Arduino và Raspberry Pi, là một điều tuyệt vời. Ở đó, bạn có thể dễ dàng tạo giao diện đồ họa qua đó bạn có thể điều khiển thiết bị qua Wi-Fi (và cả qua Ethernet, USB, GSM và Bluetooth).

Các giai đoạn sáng tạo

Cần phải nói rằng các giai đoạn tạo ra một hệ thống "nhà thông minh" với sự tham gia của các chuyên gia hoặc với bàn tay của chính họ sẽ giống nhau. Đúng vậy, trong trường hợp thứ hai, toàn bộ phiên bản hoàn thiện sẽ có giá thấp hơn đáng kể so với việc bạn có sự tham gia của các chuyên gia vốn đã thiếu hụt trên thị trường. Vì lý do này, mức lương của họ sẽ phù hợp, có nghĩa là nếu bạn không muốn tốn thêm tiền, thì bạn có thể tự làm. Vì vậy, hãy bắt đầu với các thành phần cho hệ thống này, nếu bạn vẫn quyết định tự tạo nó.

Thiết bị

Nếu chúng ta nói về cấu hình của hệ thống, công nghệ sẽ bao gồm một loạt các thành phần sau:

• Cảm biến chuyển động;
• cảm biến nhiệt độ và độ ẩm;
• Cảm biến ánh sáng;
• một cặp cảm biến nhiệt độ được đánh dấu DS18B20;
• Mô-đun Ethernet nhãn hiệu ENC28J60;
• cái mic cờ rô;
• công tắc cây lau;
• tiếp sức;
• cáp xoắn đôi;
• Cáp loại Ethernet;
• một điện trở có điện trở 4,7 kilo-ohms;
• Bo mạch vi xử lý Arduino.

Thuật toán kết nối

Cần phải nói rằng một ngôi nhà thông minh nên được trang bị độc quyền với bóng đèn LED, vì các tùy chọn thông thường chỉ đơn giản là không thể chịu được điện áp cao. Khi dự án đã sẵn sàng và tất cả các phụ tùng thay thế cần thiết đã được mua, bạn nên bắt đầu kết nối các cảm biến và bộ điều khiển. Điều này phải được thực hiện độc quyền theo chương trình đã tạo trước đó. Tiếp điểm phải được cách điện hoàn toàn.

Tóm lại, thuật toán kết nối từng bước sẽ giống như sau:

• cài đặt mã;
• thiết lập ứng dụng cho PC hoặc điện thoại di động;
• cổng chuyển tiếp;
• phần mềm thử nghiệm và cảm biến;
• Khắc phục sự cố nếu phát hiện trong quá trình thử nghiệm.

Vì vậy, hãy bắt đầu bằng cách cài đặt mã.

Đầu tiên, người dùng nên viết phần mềm trong Arduino IDE. Nó trình bày:

• trình soạn thảo văn bản;
• người tạo dự án;
• chương trình biên soạn;
• bộ tiền xử lý;
• Một công cụ để tải phần mềm lên bộ xử lý mini Arduino.

Cần phải nói rằng có các phiên bản phần mềm cho hệ điều hành máy tính chính - Windows, Linux, Mac OS X. Nếu chúng ta nói về ngôn ngữ lập trình được sử dụng, thì chúng ta đang nói về C ++ với một số đơn giản hóa. Các chương trình do người dùng viết cho Arduino thường được gọi là bản phác thảo. Hệ thống tạo ra một số chức năng tự động và người dùng không cần hiểu cách viết của chúng, quy định một danh sách các hành động phổ biến. Cũng không cần phải bao gồm các tệp loại tiêu đề của các thư viện thông thường. Nhưng bạn cần phải chèn những cái tùy chỉnh.

Bạn có thể thêm thư viện vào trình quản lý dự án IDE theo nhiều cách khác nhau. Ở dạng mã nguồn được viết bằng C ++, chúng được thêm vào một thư mục riêng trên thư mục làm việc của IDE shell. Bây giờ tên của các thư viện được yêu cầu xuất hiện trong menu IDE đã xác định. Những người bạn đánh dấu sẽ được đưa vào danh sách tổng hợp. Có một số cài đặt trong IDE và không có cách nào để thiết lập độ tinh vi của trình biên dịch cả. Điều này được thực hiện để một người thiếu hiểu biết không mắc phải bất kỳ sai lầm nào.

Nếu bạn đã tải xuống thư viện, thì bạn cần giải nén nó và chỉ cần chèn nó vào IDE. Có chú thích trong văn bản chương trình giải thích cách hoạt động của nó. Cần lưu ý rằng tất cả các ứng dụng Arduino đều hoạt động trên cùng một công nghệ: người dùng gửi yêu cầu đến bộ xử lý và đến lượt họ, anh ta sẽ tải mã mong muốn trên màn hình thiết bị. Khi một người nhấn phím Làm mới, bộ vi điều khiển sẽ gửi thông tin.Từ mỗi trang có một ký hiệu nhất định sẽ có một mã chương trình sẽ được hiển thị trên màn hình.

Tập hợp các hành động tiếp theo là cài đặt ứng dụng khách trên máy tính cá nhân hoặc điện thoại thông minh. Bạn có thể tải xuống trên Internet, trong Google Play Market hoặc từ một nguồn khác. Để thực hiện việc này, bạn cần mở tệp trên điện thoại mà bạn đã tải xuống, sau đó nhấp vào tệp và trong cửa sổ xuất hiện, nhấn nút "Cài đặt". Trong trường hợp này, bạn nên biết rằng đối với tùy chọn này phải được kích hoạt cho phép bạn cài đặt các chương trình không phải từ dịch vụ Google Play. Để bật tùy chọn này, bạn cần vào phần cài đặt và chọn mục “Bảo mật” ở đó. Đây chính là cách bạn cần để kích hoạt tùy chọn tương ứng. Khi cài đặt hoàn tất, bạn có thể kích hoạt ứng dụng và cấu hình nó.

Bạn định quản lý ngôi nhà thông minh của mình như thế nào

Nếu bạn đã tìm ra câu hỏi “cái gì sẽ được tự động hóa”, thì chủ đề thú vị tiếp theo là “cách quản lý tất cả quá trình tự động hóa”:

• Bạn có thể tổ chức một bảng điều khiển trung tâm với một màn hình;
• Điều khiển và quản lý từ xa từ điện thoại thông minh;
• Ổ cắm và công tắc thông minh;
• Ngôi nhà hoàn toàn tự động;
• Các thiết bị gia dụng có khả năng hoạt động ở chế độ tự động mà không cần truy cập mạng;
• sự kết hợp khác nhau của các phương pháp này.

Cần nhớ rằng ngân sách của bạn cũng kiểm soát tự động hóa. Một số giải pháp kỹ thuật có thể đối phó tốt hơn với nhiệm vụ, nhưng chúng khá đắt, nhưng thị trường hiện đại cho phép bạn tìm thấy một giải pháp thay thế chúng với số tiền khá tương xứng.

Một ngôi nhà thông minh là gì"

Thuật ngữ này có một từ đối nghĩa dễ hiểu hơn - "tự động hóa nhà".Bản chất của các giải pháp như vậy là đảm bảo thực hiện tự động các quy trình khác nhau xảy ra trong gia đình, văn phòng hoặc các cơ sở chuyên dụng. Ví dụ đơn giản nhất là việc tự động bật đèn vào thời điểm một trong những người thuê phòng bước vào phòng.

Hệ thống nhà thông minh Arduino là một bộ thiết bị để điều khiển hoạt động của các thiết bị khác nhau bằng điện thoại di động Android.

Trong bất kỳ hệ thống "nhà thông minh" nào, có thể phân biệt các thành phần sau:

phần cảm ứng. Đây là một tập hợp các thiết bị, phần chính của chúng được biểu diễn bằng các cảm biến khác nhau cho phép hệ thống đăng ký các sự kiện có bản chất khác nhau. Ví dụ như cảm biến nhiệt độ và chuyển động. Các thiết bị khác của phần cảm ứng được sử dụng để truyền các lệnh của người dùng đến hệ thống. Đây là các nút điều khiển từ xa và điều khiển từ xa với máy thu.

Phần điều hành. Đây là những thiết bị mà hệ thống có thể điều khiển, do đó phản ứng với một sự kiện phù hợp với một kịch bản do người dùng xác định. Trước hết, đây là các rơ le, qua đó bộ điều khiển nhà thông minh có thể cấp nguồn cho bất kỳ thiết bị điện nào, tức là tắt mở. Ví dụ: bằng cách vỗ vào lòng bàn tay của bạn (hệ thống sẽ “nghe thấy” nó bằng micrô), bạn có thể định cấu hình việc bật rơ le cấp nguồn cho quạt.

Xin lưu ý: trong ví dụ này, quạt có thể là bất cứ thứ gì. Nhưng bạn cũng có thể sử dụng một thiết bị được phát hành đặc biệt để hoạt động như một phần của một hệ thống cụ thể.

Ví dụ, công ty Arduino sản xuất động cơ điện cho các hệ thống của mình, với sự trợ giúp của động cơ này, chẳng hạn, bạn có thể đóng hoặc mở cửa sổ và Xiaomi (một nhà sản xuất hệ thống như vậy của Trung Quốc) sản xuất các thiết bị điều khiển làm sạch không khí. Một thiết bị như vậy được kiểm soát hoàn toàn bởi hệ thống, nghĩa là nó không chỉ có thể bật mà còn có thể thay đổi cài đặt.

CPU. Cũng có thể được gọi là bộ điều khiển. Đây là “bộ não” của hệ thống, có chức năng điều phối và phối hợp công việc của tất cả các thành phần của nó.

Phần mềm. Đây là một tập hợp các lệnh mà bộ xử lý được hướng dẫn bởi. Trong các hệ thống của một số nhà sản xuất, bao gồm cả các hệ thống của Arduino, người dùng có thể tự viết chương trình, trong những hệ thống khác, các giải pháp làm sẵn được sử dụng trong đó chỉ những tình huống điển hình mới có sẵn cho người dùng.

Hệ thống hiện đại "nhà thông minh" được chia thành nhiều loại:

1. Được trang bị bộ điều khiển riêng.
2. Sử dụng trong khả năng này bộ xử lý của máy tính người dùng (máy tính bảng, điện thoại thông minh).
3. Xử lý thông tin bằng máy chủ từ xa do công ty nhà phát triển sở hữu (dịch vụ đám mây).

Hệ thống không chỉ có thể kích hoạt một thiết bị cụ thể mà còn có thể thông báo cho người dùng về sự kiện này bằng cách gửi tin nhắn đến điện thoại hoặc theo một số cách khác. Do đó, các chức năng báo động, bao gồm cả phòng chống cháy nổ, có thể được chỉ định cho nó.

Các tình huống có thể phức tạp hơn nhiều so với những gì chúng ta đã mô tả trong các ví dụ. Ví dụ: bạn có thể dạy hệ thống bật lò hơi và chuyển nguồn cấp nước nóng cho nó khi nguồn cung cấp tập trung bị tắt, nếu phát hiện thấy sự hiện diện của một trong những cư dân trong nhà (cảm biến hồng ngoại, siêu âm, khi cảm biến chuyển động trợ giúp).

Nhà thông minh điều khiển từ xa

Home Automation Arduino và Raspberry Pi

Như đã đề cập ở trên, với sự trợ giúp của máy chủ Node.js, bạn có thể kết nối mọi thứ với nhau. Điều này cũng áp dụng cho việc trực quan hóa các quy trình tự động hóa gia đình trên Internet thông qua các dịch vụ đám mây. Đây là một cách để kiểm soát ngôi nhà của bạn qua Internet. Bạn có thể bật lò hơi hoặc lò sưởi bằng tay trước khi đến nhà.

Một cách khác là nhận dữ liệu và điều khiển ngôi nhà "thông minh" trên nền tảng Arduino bằng cách sử dụng tin nhắn SMS và MMS. Rốt cuộc, Internet có thể không phải lúc nào cũng ở trong tầm tay. Và, nếu việc bao gồm bất kỳ thiết bị nào có thể không quan trọng, thì việc nhận được thông báo về rò rỉ nước có thể đơn giản là cần thiết. Và đây, bảng mạch Edison của Intel có thể ra tay cứu nguy trong việc phát triển một ngôi nhà "thông minh" đầy đủ chức năng trên nền tảng Arduino bằng chính bàn tay của bạn.

Và chúng ta có được những gì?

Như bạn có thể thấy, Arduino không chỉ là một bảng để phát triển một số thiết bị tự động hóa đơn giản. Trên nền tảng Arduino, bạn có thể dễ dàng tạo thậm chí tự động hóa ngôi nhà thông minh bằng chính bàn tay của mình. Đồng thời, không cần phải trả quá nhiều tiền cho các thiết bị từ Siemens vốn đắt đỏ và đắt gấp 5-10 lần so với Arduino.

Arduino có thể được kết nối với máy tính và hiển thị các quy trình trên màn hình của màn hình hoặc máy tính bảng. Tự động hóa nhà thông minh trên nền tảng Arduino có thể được điều khiển thông qua Internet hoặc sử dụng tin nhắn SMS và MMS. Trên Arduino, bạn có thể tạo ra các thiết bị khá phức tạp bằng chính bàn tay của mình.

Lắp ráp "ngôi nhà thông minh": hướng dẫn từng bước

Phát triển mã chương trình

Chương trình được viết bởi người dùng trong Arduino IDE shell, nó lưu các tệp trong phần mở rộng ".ino".Khi lập trình, ngôn ngữ C ++ được sử dụng ở dạng đơn giản hóa - nhiều tệp thư viện và tiêu đề được IDE biên dịch tự động. Người dùng bắt buộc phải đăng ký cài đặt setup () và loop () khi bắt đầu (thực hiện vĩnh viễn), chỉ định thư viện người dùng. Ngay cả một lập trình viên mới vào nghề cũng sẽ không bị nhầm lẫn trong các cài đặt IDE đơn giản.

Hiện nay trên Internet có rất nhiều chương trình và bản phác thảo làm sẵn cho Arduino, vì vậy bạn có thể sử dụng phần mềm làm sẵn kèm theo giải thích về nguyên lý hoạt động. Bạn chỉ cần tải xuống, giải nén kho lưu trữ và gửi nó vào thư mục IDE.

Cài đặt ứng dụng khách trên điện thoại thông minh (dành cho hệ điều hành Android)

Để theo dõi và điều khiển nhà thông minh từ điện thoại thông minh bạn cần:

• tải xuống tệp SmartHome.apk;
• cho phép cài đặt phần mềm trên điện thoại;
• kích hoạt và cấu hình ứng dụng.

Làm việc với bộ định tuyến

Đối với cài đặt bộ định tuyến:

• đi đến cài đặt thiết bị;
• nhập địa chỉ IP của Arduino;
• cho biết quá trình chuyển đổi sang chipset Adruino trên cổng 80.

Bộ điều khiển điều khiển là gì

Trái tim của hệ thống này, bộ điều khiển không chỉ quản lý tất cả người tiêu dùng và các thiết bị có trong hệ thống nhà thông minh mà còn gửi báo cáo cho chủ sở hữu về trạng thái của một thiết bị cụ thể tại thời điểm hiện tại. Nó có thể được lập trình để thực hiện các hành động khác nhau trong khoảng thời gian mong muốn hoặc theo lịch trình bật máy đã được phê duyệt. Toàn bộ hệ thống nhà thông minh có thể hoạt động ngoại tuyến, nghĩa là không có sự can thiệp của con người, giao tiếp với nó diễn ra theo một số cách thông qua:

• Mạng máy tính;
• Điện thoại di động;
• Bằng máy phát vô tuyến điện.

Việc lựa chọn bộ điều khiển phải được thực hiện tùy thuộc vào kiến ​​trúc của hệ thống điều khiển. Đó là, toàn bộ khu phức hợp có thể là:

1. Tập trung, được điều khiển bởi một bộ điều khiển duy nhất với hiệu suất và khả năng cao. Nó có hệ điều hành riêng dựa trên một máy tính nhỏ được gắn trong một hộp nhựa nhỏ. Tùy thuộc vào cấu hình, nó có thể có mô-đun GSM tích hợp cần thiết để truy cập từ xa, cũng như màn hình cảm ứng với giao diện nút nhấn. Để kết nối mạng có tất cả các loại đầu nối;
2. Phân cấp (khu vực), bao gồm một số hệ thống điều khiển, nghĩa là, nó bao gồm một số bộ điều khiển đơn giản hơn. Mỗi người trong số họ thực hiện ít chức năng hơn và chịu trách nhiệm quản lý một phòng cụ thể, phòng hoặc một nhóm dụng cụ và thiết bị cho một mục đích cụ thể. Nó có một đơn vị logic điện tử công suất thấp không có hệ điều hành. Nó được cấu hình cho các nhiệm vụ và tình huống cơ bản, có thể dựa trên thời gian hoặc trạng thái của các cảm biến. Ví dụ, một cảm biến ánh sáng được kết nối với nó sẽ đưa ra một tín hiệu điều khiển để bật đèn khi trời tối. Tất nhiên, quá trình chuyển mạch được thực hiện thông qua một rơ le.

Arduino cung cấp những giải pháp nào?

Nhiều nhà sản xuất sản xuất các cảm biến và thiết bị tương thích với Arduino, do đó, phạm vi các thành phần cho hệ thống Nhà thông minh Arduino rất ấn tượng:

• Cảm biến theo dõi nhiệt độ, độ chiếu sáng tại các thời điểm khác nhau trong ngày, độ ẩm, lượng mưa và áp suất khí quyển.
• Cảm biến chuyển động.
• cảm biến khẩn cấp.
• Các thiết bị và điều khiển từ xa khác.

Bộ Arduino Start (đối với hầu hết các nhà sản xuất - StarterKit) bao gồm một số chỉ báo và cảm biến.

Để thực hiện các lệnh được gửi bởi hệ thống Nhà thông minh dựa trên Arduino, bạn cần:

• rơ le và công tắc;
• các van;
• xe máy điện;
• Van 3 ngã với bộ truyền động servo;
• bộ điều chỉnh độ sáng.

Các tùy chọn cấu hình cơ bản

Không ngừng phấn đấu cho sự hoàn thiện và tự động hóa, một người ngày càng phát minh ra nhiều cơ chế mới cho việc này. Ngoài ra, mong muốn này là nhằm giảm kích thước của thiết bị mà không làm mất đi các tính năng chức năng của chúng.

Đối với bộ điều khiển điều khiển các cơ chế và cho toàn bộ hệ thống nhà thông minh, có các yêu cầu cơ bản:

1. chủ nghĩa tự động;
2. tự kiểm soát;
3. kiểm soát chính xác, không mắc lỗi.

Các tùy chọn cấu hình cho bất kỳ hệ thống nào như vậy phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đã được đề cập ở trên, dưới đây là các tùy chọn cho hệ thống có thể được kết nối với bộ điều khiển:

1. Điều chỉnh và kiểm soát ánh sáng cả trong phòng và trong lãnh thổ lân cận, và ở những nơi có cấu trúc kiến ​​trúc;
2. Lắp đặt khí hậu (điều hòa không khí, thông gió, sưởi ấm);
3. Đóng và chặn cửa ra vào, cổng và cửa sổ;
4. Hệ thống âm thanh và truyền hình, rạp hát gia đình;
5. Quản lý rèm, rèm và rolleta chống nắng;
6. Hệ thống cấp nước;
7. Cho vật nuôi và cá cảnh ăn.

Đó là, mọi thứ nằm trong mong muốn của khách hàng và khả năng vật chất của mình.

Dự án Arduino cho người mới bắt đầu

Nếu bạn xem xét tất cả các dự án Arduino, thông tin về dự án này có sẵn trên Internet, bạn có thể chia chúng thành một số nhóm chính:

Các dự án học tập ban đầu không được cho là có tác dụng thực tế quan trọng nào, nhưng giúp hiểu các khía cạnh khác nhau của nền tảng.
Đèn LED nhấp nháy - đèn hiệu, đèn flash, đèn giao thông và các loại khác.
Dự án có cảm biến: từ tương tự đến kỹ thuật số đơn giản nhất, sử dụng nhiều giao thức để trao đổi dữ liệu.
Thiết bị ghi và hiển thị thông tin.
Máy và thiết bị có bộ truyền động servo và động cơ bước.
Các thiết bị sử dụng các phương thức truyền thông không dây và GPS khác nhau.

Các dự án tự động hóa gia đình - nhà thông minh trên Arduino, cũng như điều khiển cơ sở hạ tầng gia đình cá nhân.
Nhiều loại ô tô và rô bốt tự hành khác nhau.
Dự án nghiên cứu thiên nhiên và tự động hóa nông nghiệp
Khác thường và sáng tạo - như một quy luật, các dự án giải trí.

Đối với mỗi nhóm này, bạn có thể tìm thấy nhiều loại tài liệu trong sách và trên các trang web. Trong bài viết này, chúng ta sẽ bắt đầu làm quen với mô tả về các dự án đơn giản nhất, được khuyến khích bắt đầu cho người mới bắt đầu.

Cách tạo một dự án Arduino

Một dự án Arduino luôn là sự kết hợp của một mạch điện tử, một số thiết bị cơ khí và phần cứng liên quan, hệ thống điện và phần mềm điều khiển tất cả sự hỗn loạn này. Vì vậy, khi bắt đầu công việc, bạn phải hiểu một cách chắc chắn rằng việc tạo ra một thiết bị một mình, bạn sẽ phải trở thành một lập trình viên, một kỹ sư điện tử và một nhà thiết kế.

Nếu chúng ta không nói về một dự án đào tạo, thì bạn chắc chắn sẽ đi qua các giai đoạn thực hiện sau với các nhiệm vụ sau:

• Nghĩ ra điều gì đó hữu ích và (hoặc) thú vị đối với người khác. Ngay cả dự án đơn giản nhất cũng có một số lợi ích - ít nhất nó cũng giúp học hỏi các công nghệ mới.
• Lắp ráp mạch, kết nối các mô-đun với nhau và với bộ điều khiển.
• Viết một bản phác thảo (chương trình) trong một môi trường đặc biệt và tải nó lên bộ điều khiển.
• Kiểm tra cách mọi thứ hoạt động cùng nhau và sửa mọi lỗi.
• Sau khi kiểm tra, chuẩn bị để tạo ra một thiết bị đã hoàn thành. Điều này có nghĩa là bạn cần phải lắp ráp thiết bị vào một số loại hộp có thể sử dụng được, cung cấp hệ thống cấp điện, giao tiếp với môi trường.
• Nếu bạn định phân phối các thiết bị mà bạn đã tạo ra, bạn cũng sẽ phải đối phó với thiết kế, hệ thống giao thông, suy nghĩ về sự an toàn khi sử dụng của những người dùng chưa được đào tạo và giáo dục những người dùng này.
• Nếu thiết bị của bạn hoạt động, nó đã được thử nghiệm và có một số ưu điểm hơn các giải pháp khác, thì bạn có thể thử biến dự án kỹ thuật của mình thành một dự án kinh doanh, cố gắng thu hút đầu tư.

Mỗi giai đoạn này của việc tạo ra một dự án xứng đáng là một bài báo riêng biệt.

Nhưng chúng tôi sẽ tập trung vào công đoạn lắp ráp mạch điện tử (kiến thức cơ bản về điện tử) và lập trình bộ điều khiển

Mạch điện

Các mạch điện tử thường được lắp ráp bằng cách sử dụng bảng tạo mẫu giúp giữ các thành phần với nhau mà không cần hàn hoặc xoắn. Bạn có thể tìm hiểu cách hoạt động của các mô-đun và sơ đồ kết nối trên trang web của chúng tôi. Thông thường, mô tả dự án chỉ định cách gắn kết các bộ phận. Nhưng đối với hầu hết các mô-đun phổ biến, đã có hàng chục phương án và ví dụ được tạo sẵn trên Internet.

Lập trình

Các bản phác thảo được tạo và trình chiếu trong một chương trình đặc biệt - một môi trường lập trình. Phiên bản phổ biến nhất của môi trường như vậy là Arduino IDE. Trên trang web của chúng tôi, bạn có thể tìm thấy thông tin về cách tải xuống, cài đặt và cấu hình chương trình này.

Nghĩ về hệ thống "Nhà thông minh"

Trên thực tế, các hệ thống này có tất cả các thiết bị cần thiết, và với sự trợ giúp của bộ điều khiển kỹ thuật, thông tin nhận được từ nó được xử lý, nhờ đó có thể quản lý từng quy trình riêng biệt. Trong các bài học của chúng tôi, chúng tôi sẽ lấy Arduino, Wemos, Raspberry và các bộ vi điều khiển khác có sẵn để mua với giá thấp làm cơ sở.

Các phần tử điện chuyên dụng giúp cho việc sử dụng nguồn điện không bị gián đoạn, và khi sử dụng các phần tử đặc biệt, việc vận hành và điều chỉnh hoạt động của các thiết bị gia dụng dưới sự điều khiển của hệ thống được thực hiện.

Sự hiện diện trong hệ thống thiết bị có điều khiển từ xa giúp chúng ta có thể thực hiện điều khiển chung đối với tất cả các thiết bị được điều khiển bởi hệ thống. Chúng có dạng mô-đun cố định hoặc di động. Mô-đun di động thực tế hơn vì nó cho phép điều khiển từ xa bằng bất kỳ thiết bị điện tử nào, chẳng hạn như điện thoại hoặc máy tính xách tay.

Đồng thời, chủ sở hữu có thể kiểm soát bất kỳ quá trình nào xảy ra trong phòng, ở khoảng cách xa nơi ở, nơi hệ thống này được lắp đặt trực tiếp. Nhờ chức năng này, chủ sở hữu có thể thiết lập bất kỳ chương trình hành động nào cho ngôi nhà thông minh trong thời gian dài, và kết quả là, chỉ cần kiểm soát các quy trình đang diễn ra. Điều này có thể bao gồm cả điều hòa không khí của cơ sở và hệ thống chiếu sáng tự động trong một khoảng thời gian nhất định, và các chức năng tự động tương tự khác, bao gồm cả hệ thống an ninh.

Truyền dữ liệu từ Arduino

Đầu tiên, chúng tôi sẽ làm cho arduino của chúng tôi gửi dữ liệu đến một trang web riêng biệt, nơi này sẽ hiển thị dữ liệu nhận được từ các cảm biến arduino.Đối với điều này, trang web của vạn vật - dweet.io là hoàn hảo.

Trang web này có thể hiển thị biểu đồ nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, bất kỳ thứ gì thay đổi theo thời gian.

Hãy thử chuyển dữ liệu về những thay đổi trong nhiệt độ trong phòng của chúng ta sang nó.

Bạn có thể làm mà không cần tạo khóa của riêng mình và trong mã (nơi bạn cần chèn khóa), bạn có thể viết bất kỳ thứ gì bạn thích và trang web sẽ vẫn hiển thị biểu đồ thay đổi trong dữ liệu đã gửi theo thời gian. Nhưng để tạo ra một mạng lưới các thiết bị trực tuyến trong tương lai, bạn sẽ phải xem xét trang web này một cách nghiêm túc hơn.

Trên trang chính, bạn có thể thấy các tùy chọn khả thi cho công việc của trang web này

Đồng thời tạo tài khoản và mạng khóa của bạn cho các thiết bị khác nhau để bạn không phải lo lắng về bảo mật dữ liệu và có thể tìm hiểu những gì đang xảy ra trong nhà của mình từ bất kỳ thiết bị nào.

Các nhãn hiệu phổ biến của bộ điều khiển

Chất lượng thực thi lệnh và chức năng của bất kỳ hệ thống nhà thông minh nào phụ thuộc trực tiếp vào bộ điều khiển và nhà sản xuất của nó.

Bạch Dương

Bộ điều khiển nhà thông minh sửa đổi 100 PLC này là giải pháp cơ bản. Một tính năng của nó là sử dụng giao thức Modbus. Chính anh ta là người tổ chức trao đổi thông tin giữa các kênh liên lạc. Bộ điều khiển "Aries" được thiết kế để sử dụng và tạo ra các hệ thống tự động cho các tòa nhà dân cư và khu nhà nhỏ không quá hai tầng, hệ thống chiếu sáng đường phố, hệ thống sưởi sàn và các thiết bị báo động. Bộ điều khiển logic được kết nối với bảng điều khiển và thiết bị I / O thông qua giao diện RS-485. Việc lập trình diễn ra bởi chính chủ sở hữu, tất nhiên, trừ khi anh ta có mong muốn như vậy.Menu bao gồm sáu khối điều khiển thông tin, mỗi khối chịu trách nhiệm cho một phân đoạn cụ thể. Có một chức năng gửi SMS bằng cách sử dụng một phần tử của bộ điều khiển GSM. Thông báo xảy ra trong trường hợp khẩn cấp với nguồn điện hoặc sự cố của các mạch cung cấp của các phần tử chính riêng lẻ của hệ thống "nhà thông minh".

VeraEdge

Mô hình của gia đình Vera được đặc trưng bởi sự tin tưởng lớn của người dùng, do việc sử dụng thiết bị của họ trong ngành này trong nhiều năm. Những ưu điểm chính của mô hình này là:

• Hiệu suất cao;
• Công thái học;
• Tính nhỏ gọn;
• Độ tin cậy.

Các nhà phát triển đã sử dụng ở đây một nền tảng mới cung cấp các chỉ số hiệu suất cao gọi là SoC, tần số của nó là 600 MHz và RAM được tăng lên 128 MB. Cải tiến chính được thực hiện trên chip Z-Wave Plus, là thế hệ thứ năm của các vi mạch này. Người dùng có thể đồng thời kiểm soát và quản lý các cơ chế, số lượng các cơ chế này đã được tăng lên 200 thiết bị. Bộ điều khiển VeraEdge được trang bị mô-đun giao tiếp Wi-Fi. Một trong những hạn chế vẫn còn tồn tại trong bất kỳ hệ thống nào có thể được coi là thiếu bộ cấp nguồn liên tục tích hợp, có thể được mua và lắp đặt thêm.

Arduino

Bộ điều khiển Arduino cung cấp một giải pháp khá bất thường, nhưng khá hợp lý để điều khiển một ngôi nhà thông minh. Một số thợ thủ công dễ dàng kết nối và cài đặt bằng tay của chính họ, điều này là có thể do dễ dàng làm việc với nó. Bộ điều khiển logic có kích thước rất nhỏ. Và trong bộ dụng cụ cũng có các cảm biến, cảm biến, cũng như các loại chỉ số. Các nhà phát triển gần như đã xoay sở để đưa việc tối ưu hóa thiết bị lên mức hoàn hảo.Tất cả các cảm biến đều có kết nối không dây và được đặc trưng bởi các lỗi hoạt động tối thiểu, và để điều khiển, có các khối có hình thức khác thường, với một trang web tiện lợi và độc đáo. Nó cũng có sẵn như một ứng dụng di động.

Siemens

Những hệ thống chất lượng của Đức này không chỉ được sử dụng để tự động hóa các hệ thống trong cuộc sống hàng ngày mà còn trong sản xuất, công nghiệp. Bộ điều khiển của công ty này được thể hiện bằng dòng LOGO liên quan đến việc tạo ra “ngôi nhà thông minh”. Đây là mô hình hai thành phần truyền thống. Một trong số đó được làm dưới dạng bàn phím có màn hình và là hệ thống đầu vào-đầu ra, và hệ thống thứ hai cho phép bạn thực hiện các thao tác và kết nối với bộ điều khiển thông qua giao diện có dây tiện lợi và đáng tin cậy. Công ty cũng cung cấp sự phát triển độc lập của một số chế độ vận hành nhất định, trong đó có một chương trình Soft Comfort đặc biệt được đính kèm. Khi LOGO được sử dụng làm bộ điều khiển trung tâm, nó có thể được sử dụng để tạo toàn bộ thuật toán cho hoạt động của mạch. Liên tục giới thiệu và sửa đổi mới cải thiện hiệu suất của bộ máy này.

Bạn muốn gì

Mong muốn lớn nhất của bất kỳ người làm vườn nào là thu được sản lượng tối đa với chi phí lao động tối thiểu. Một giải pháp cho vấn đề này là nhà kính. Nhưng ngay cả trong trường hợp này, tôi muốn các luống được tưới nước, chiếu sáng và sưởi ấm khi cần thiết. Và tất nhiên, một hệ thống thông gió tự động đã được tổ chức để giảm thiểu nỗ lực mở và đóng cửa sổ.

Giám sát và điều chỉnh

Tất nhiên, trước hết, cần phải có một hệ thống quản lý cho toàn bộ nền kinh tế rất thông minh này. Ngoài ra, bạn nên nhận thông tin về trạng thái hiện tại trực tiếp trên máy tính ở nhà hoặc trên điện thoại thông minh.Với mục đích này, bộ điều khiển cho nhà kính trên Arduino sẽ được sử dụng.

Điều khiển

Phù hợp với mong muốn, cần tổ chức điều khiển tự động hệ thống sưởi sàn (làm cơ sở cho việc sưởi ấm rừng trồng), mở các lỗ thông hơi và làm ẩm đất. Hệ thống điều khiển ánh sáng chiếu sáng nếu bên ngoài trời tối sẽ rất tốt.

Arduino là gì

Arduino là một bảng điện tử mở, nhỏ với bộ vi xử lý và phần mềm dễ sử dụng. Nền tảng này đọc thông tin đến, sau đó, theo một thuật toán đã nhập trước đó, định hình lại các lệnh cho các thiết bị khác nhau chạy bằng điện. Đối với điều này, ngôn ngữ lập trình Arduino và phần mềm Arduino (IDE) dựa trên dự án Xử lý được sử dụng.

Mã nguồn mở của bo mạch cho phép sử dụng các thành phần từ các nhà sản xuất khác nhau. Để thiết kế hệ thống Nhà thông minh trên Arduino, có thể dễ dàng lựa chọn thiết bị theo yêu cầu của người dùng

Những người có kiến ​​thức về điện và lập trình tối thiểu nên chú ý đến hệ thống này.

Nguyên lý hoạt động

Nhiều người trong chúng ta đã nghe nói đến hệ thống tự động hóa, nhưng ít người có hiểu biết đúng về hoạt động của vô số cảm biến và bộ điều khiển như vậy. Những thiết bị như vậy, miễn là chúng được lên kế hoạch hợp lý, có thể kiểm soát hoạt động của tất cả các thiết bị trong nhà, an ninh, tiện ích, v.v. Hơn nữa, trong mỗi trường hợp, chức năng của hệ thống hỗ trợ sự sống như vậy sẽ thay đổi đáng kể tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của chủ nhà.

Nếu cho đến gần đây, các hệ thống như vậy có giá thành cao, điều này được giải thích là do sự phức tạp của công nghệ và nhu cầu sử dụng các bộ vi xử lý và phần mềm điều khiển đặc biệt, thì ngày nay, trên nền tảng Arduino, bạn có thể dễ dàng triển khai các hệ thống hỗ trợ cuộc sống đơn giản như vậy. có chức năng nâng cao.

Thành phần nền tảng

Nhà thông minh tiêu chuẩn bao gồm các thành phần sau:

1. Phần cảm biến, bao gồm các cảm biến khác nhau có thể phản ứng với nhiệt độ, độ ẩm, chuyển động hoặc nhiều sự kiện khác.
2. Phần điều hành, nghĩa là, các thiết bị mà người dùng hoặc bản thân hệ thống có thể điều khiển bằng cách gửi các lệnh thích hợp để bật hoặc tắt chúng. Phần điều hành này bao gồm các rơ le khác nhau, động cơ điện, thiết bị điều khiển máy lọc không khí, v.v.
3. Bộ vi xử lý là “bộ não”, điều phối và phối hợp công việc của tất cả các thành phần.

Phần mềm là một tập hợp các hướng dẫn và các ứng dụng đơn giản mà người dùng có thể tự cấu hình chương trình hoặc tải xuống các tập lệnh và cài đặt trước được tạo sẵn.

Dự án cho hệ thống cho các khu vực khác nhau của căn hộ

Trước khi bắt đầu lắp ráp một hệ thống điện tử, bạn nên lập kế hoạch cho một dự án nhà thông minh trên Arduino. Ví dụ, chúng ta hãy lấy một ngôi nhà nhỏ và cố gắng vẽ một sơ đồ cho hoạt động của một "khu phức hợp thông minh". Vì vậy, chúng ta cần đảm bảo hoạt động thông minh của các thiết bị khác nhau trong các khu vực khác nhau.

• Lối vào khu đất liền kề cần được bố trí chức năng tự động bật đèn trong bóng tối, khi chủ nhân đến gần nhà, khi ra khỏi nhà, khi cửa mở.Bạn sẽ cần: một cảm biến chuyển động và một cảm biến mở cửa.
• Sảnh vào của căn hộ - khi di chuyển dọc theo người qua lại, đèn sẽ tự động bật sáng. Yêu cầu: cảm biến chuyển động.
• Phòng tắm. Tự động bật máy nước nóng điện khi chủ nhân về đến nhà. Máy hút mùi và đèn chiếu sáng trong phòng tắm bật khi cửa được mở. Yêu cầu: cảm biến đang di chuyển
  ia và mở cửa.
• Phòng bếp. Đèn sẽ bật khi người thuê bước vào phòng.
• Khi bạn bật bếp, máy vắt phải khởi động cùng lúc. Bạn sẽ cần một rơ le để lắp vào hệ thống dây điện của bếp điện và một bộ cảm biến hiện diện.
• Phòng sinh hoạt. Tự động bật đèn, điều khiển nhiệt độ bằng điện đối lưu vào mùa đông và điều hòa không khí vào mùa hè. Bạn sẽ cần một máy dò hiện diện, một cảm biến nhiệt độ và ánh sáng.