Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Smatra se da koncept "pametnog doma" (iz engleske pametne kuće) potječe sredinom prošlog stoljeća, ali zbog visokih troškova implementacije, takvi projekti nisu široko rasprostranjeni. Situacija se radikalno promijenila s razvojem elektronike i danas se takvi sustavi, iako još nisu svugdje primijenjeni, više ne doživljavaju kao čudo. Predlažemo da se razmotri što čini “pametan dom”, njegov raspon zadataka, kao i mogućnost neovisne provedbe takvog projekta.

Što je sustav "pametni dom"?

Pojam se odnosi na hardverski i softverski sustav koji vam omogućuje automatizaciju i pojednostavljenje upravljanja raznim sustavima, kao i druge opreme kod kuće ili stana.

Kao primjer predstavljamo funkcije koje se mogu dodijeliti “pametnoj kući” (u daljnjem tekstu SH):

Upravljanje sustavom rasvjete, na primjer:

  • uključiti svjetlo na signalu senzora pokreta;
  • imitacija prisutnosti vlasnika (svjetlo povremeno svijetli u različitim prostorijama);
  • promjenu različitih opcija rasvjete u unutrašnjosti;
  • daljinsko upravljanje svjetlom pomoću tableta ili pametnog telefona itd.

Opcionalni funkcionalni skup sigurnosnih sustava:

  • Primanje SMS poruka u slučaju aktivacije, deaktivacije i aktivacije sustava;
  • slanje MMS poruka s video kamera kada se signali primaju od senzora pokreta;
  • mogućnost gledanja videozapisa putem interneta itd.

Sustav kontrole klime:

  • podrška za temperaturu na određenoj razini, s mogućnošću daljinske instalacije (na primjer, korištenjem pametnog telefona);
  • postavljanje maksimalnog načina rada u nedostatku vlasnika itd.
Daljinsko upravljanje sustavom rasvjete, sigurnosti, video nadzora i kontrole klime

To nije potpuno funkcionalan skup, može se proširiti ovisno o željama i financijskim mogućnostima. Zahvaljujući razvoju bežičnih tehnologija, skalabilnost sustava ne zahtijeva velike popravke.

Koji su nedostaci "pametnog doma":

  • Bilo koja elektronika nije osigurana od kvarova ili zamrzavanja. Morate biti spremni za potrebu da ručno rekonfigurirate pojedinačne elektroničke sustave i komponente u bilo kojem trenutku;
  • Visoki troškovi. Na ruskom i tržištima Zajednice Neovisnih Država proizvođači prodaju sustave po najnižoj cijeni od 2.000 do 5.000 USD, ovisno o "punjenju" i željama kupca.

Kako napraviti kuću "pametnom"?

U idealnom slučaju, provedbu takvih odluka treba provesti u fazi izgradnje, ali ova opcija nije popularna među programerima iz različitih razloga. Zbog toga postoje dva načina automatizacije:

  1. Obratite se profilnom poduzeću, gdje će projekt s kasnijom provedbom biti sastavljen na temelju TZ-a kupca. Minimalni trošak takvog rješenja varira, kao što je gore spomenuto, u rasponu od $ 2000 - $ 5000, maksimum ovisi o funkcionalnom skupu i korištenoj opremi.
  2. Samostalno razvijati i implementirati sustav Smart Home.

U prvom slučaju kupac dobiva rješenje "ključ u ruke". U drugom slučaju, trošak implementacije može se značajno smanjiti, ako ne redoslijedom, zatim nekoliko puta, pogotovo ako koristite Arduino platformu u tu svrhu (o tome ćemo govoriti malo niže). Potrebno je upozoriti da će projekt zahtijevati vještine programiranja, ali programeri su pokušali pojednostaviti taj zadatak što je više moguće.

Ukratko o platformi

Osnova platforme je ploča s mikrokontrolerom (u daljnjem tekstu MK) i elektronički komplet za njega. Regulatoru su dostupni različiti senzori i kartice za proširenje s različitim funkcijama.

oznaka:

  1. Ulaz za bljeskanje (standardni USB).
  2. Tipka za resetiranje hardvera.
  3. Referentni signal napona
  4. GND.
  5. Kontakti za digitalne signale.
  6. TX signal.
  7. PX signal.
  8. Ulaz za povezivanje vanjskog programatora.
  9. Kontakti za analogne signale.
  10. Spojite vanjsko napajanje.
  11. GND.
  12. +5 V.
  13. +3, 3 V.
  14. Resetiraj signal
  15. Priključak za napajanje.
  16. Mikrokontrolera.

Posebnost platforme je u tome što je proces programiranja MK maksimalno pojednostavljen. Firmware uz pomoć ugrađenog utovarivača preko USB priključka na ploči. U slučaju slučajnog "gnječenja" ovog programa, osigurana je mogućnost bljeskanja sa standardnim programerima.

Programiranje koristi besplatnu ljusku (Arduino IDE), kompatibilnu s najčešćim operativnim sustavima (Windows, Linux, Mac OS). Ova ljuska sadrži uređivač teksta za pisanje programa, prevodilac i knjižnice. Osnovni programski jezik je pojednostavljena verzija C ++-a. Potpunije informacije o programiranju MK-a možete dobiti na web-stranici razvojnog programera i tematskim forumima. U istim izvorima možete saznati sve o vizualizaciji upravljanja sustavom.

Arduino programska ljuska

Procijenjeni trošak originalnog osnovnog modula je $ 30 - $ 50 (ovisno o izmjeni), kineski analozi - $ 10 - $ 16.

Primjeri kartica za proširenje i senzora

Dajemo kratak opis štita koji vam može biti potreban pri izradi vlastitog projekta SH.

Modul za povezivanje na lokalnu mrežu ili internet pomoću standardnog TCP / IP protokola. Glavni element je regulator ENC28J60. Ovaj uređaj omogućuje organiziranje vizualiziranog upravljanja sustavom s web-mjesta.

Povezivanje mrežnog modula na Arduino

Modul GPRS / GSM SIM900 omogućuje vam upravljanje sustavom putem razmjene podataka putem mreže bilo kojeg mobilnog operatera. Za povezivanje s mrežom pomoću standardne SIM kartice. Možete slati SMS i MMS poruke, biblioteka modula podržava druge funkcije.

Povezivanje GPRS / GSM modula

A 10 A 250 V elektromehanički relej može se koristiti za kontrolu osvjetljenja ili drugog odgovarajućeg opterećenja. Kada se napajanje uključi, uključuje se crvena LED žaruljica, a ako je relej aktiviran, zeleni indikator dodatno svijetli. Signal se može isporučiti iz bilo kojeg digitalnog izlaza MK.

Povezivanje SRD-5VDC-SL-C releja modula

Nažalost, pri maksimalnom opterećenju ili blizu njega na elektromehaničkim relejima, nakon nekoliko tjedana rada, kontakti se mogu početi zalijepiti, stoga nisu prikladni za kontrolu rada električnih kotlova sustava grijanja. Ali ne biste trebali biti uznemireni, jer za Arduino platformu možete pronaći module za sve prilike, u ovoj situaciji možete riješiti problem s poluvodičkim relejem, na primjer SSR-25DA.

Spojite SSR relej na Ardunio

legenda:

  1. GND na ploči.
  2. Na digitalni izlaz, na primjer, D
  3. Napajanje 220 V.
  4. Umetnite vezu.

Imajte na umu da je ovaj modul implementiran na triac, a za stabilan rad je potrebno odvođenje topline, stoga preporučujemo kupnju radijatora pune veličine zajedno s modulom.

senzori

Sada ćemo pogledati nekoliko tipova senzora koji također mogu biti korisni za projekt, počnimo s HC-SR501 IR uređajem koji bilježi kretanje.

Izgled senzora pokreta HC-SR501 i njegove zasune

legenda:

  1. Napajanje iz izvora u rasponu od 5-12 V (može se spojiti na +5 V na upravljačkoj ploči).
  2. Signal koji dolazi iz senzora (spaja se na bilo koji digitalni ulaz MK)
  3. GND je spojen na odgovarajući kontakt ploče.
  4. Vrijeme odgode (zadržavanje logičke jedinice na izlazu) je od 5 do 300 sekundi.
  5. Osjetljivost osjetnika (može se postaviti od 3 do 7 metara).
  6. Prebacite se u "H" mod (s nizom operacija postavljena je logička jedinica).
  7. Podešavanje načina "L" (kada se aktivira, šalje se jedan impuls).

Ništa manje korisno će biti digitalni senzor temperature DS18B20 (proizveden u zatvorenom i konvencionalnom dizajnu). Njihova značajka je da uređaji ne zahtijevaju kalibraciju i svaki od njih ima svoj jedinstveni identifikator. To jest, senzor prenosi podatke o temperaturi i svoj jedinstveni broj. Zahvaljujući tome, moguće je u jednu petlju instalirati nekoliko senzora i programski obraditi ulazne informacije. Ograničite duljinu signalnih žica - 50 metara.

Primjer povezivanja nekoliko digitalnih temperaturnih senzora

Zaključujući temu senzora, predstavljamo modul za mjerenje vlažnosti, koji se može koristiti kao signalni uređaj za propuštanje vode ili za organiziranje navodnjavanja unutarnjih ili stakleničkih biljaka.

FC-37 senzor

legenda:

  1. Digitalni izlaz, spaja se na bilo koji odgovarajući konektor na osnovnoj kartici MK. Signalizira vlažnost koja odgovara pragu.
  2. Analogni izlaz obavještava o trenutnoj vlažnosti.
  3. GND
  4. Snaga +5 V.
  5. Kontrolirajte prag osjetljivosti.

Donijeli smo samo tri tipična senzora kompatibilna s platformom, zapravo ih je mnogo više. Raznolikost tih proizvoda možete upoznati na web-stranicama proizvođača.

Završivši s pregledom opreme, nastavit ćemo s dizajnom sustava upravljanja i automatizacije, moramo početi s izjavom problema.

Određivanje početnih uvjeta

Prije svega, potrebno je odrediti formulaciju problema, odnosno funkcionalnost sustava. Pretpostavimo da imamo studio apartman, koji se može podijeliti u sljedeće zone:

  • Doboš.
  • Hodnik.
  • WC u kombinaciji s kupaonicom.
  • Kuhinja.
  • Dnevni boravak

Zadatak: automatizirati kontrolu rasvjete, kotlovskog i ventilacijskog sustava.

Postavili smo zadatke za svaku zonu.

doboš

U tom slučaju možete automatski upaliti svjetlo kada se približavate ulaznim vratima. To znači da vam je potreban senzor pokreta. U isto vrijeme, potrebno je uzeti u obzir i razinu osvjetljenja, a samim tim i automatizaciju koja bi trebala raditi samo u mraku. Da biste to učinili, trebate senzor GY302 ili slično (u pregledu ga nismo donijeli, ali pronalaženje opisa neće biti problem). Uključivanje i isključivanje žarulje (nakon vremena navedenog u programu) može se pouzdati u poluvodički relej male snage, na primjer G3MB-202P , projektiran za struju opterećenja od 2 A.

Ulazni hodnik

Kontrola rasvjete u ovom području može se organizirati na istom principu kao iu predvorju. Dodavanje svjetla možete dodati kad otvorite prednja vrata. Kao senzor prikladna je tipična prekidač za vrata.

WC i kupaonica

Uključivanje kotla može se povezati s prisutnošću vlasnika u stanu. Ako nema nikoga, automatizacija će silom isključiti bojler pomoću modula SSR-25DA. Nema smisla pratiti temperaturu grijanja, jer se ti uređaji sami isključuju kada se dostigne unaprijed postavljeni prag. Svjetlo i ispušni plinovi trebaju se automatski uključiti kada osoba uđe u tu zonu i isključi se nakon određenog vremena, ako se ne otkrije kretanje.

Automatizacija u kuhinji

Kontrola osvjetljenja ove zone može se ostaviti ručno, ali se može umnožiti automatskim svjetlom za isključivanje, ako se kretanje ne otkrije dugo vremena. Pri upravljanju električnim ili plinskim štednjakom, napa se mora uključiti i isključiti nakon nekog vremena nakon kuhanja. Rad na poklopcu možete kontrolirati pomoću termalnog senzora koji detektira povećanje temperature kada se ploča uključi.

Dnevni boravak

U ovoj sobi bolje je ručno kontrolirati rasvjetu, ali možete ostvariti mogućnost automatskog isključivanja svjetla s dovoljnom razinom osvjetljenja.

Navedeni primjer je prilično uvjetovan, budući da svatko razvija algoritam za rad pametnog doma, ovisno o osobnim preferencijama.

Značajke termoregulacije

U zaključku, dajemo nekoliko preporuka za upravljanje grijanjem. Treba uzeti u obzir inerciju sustava. Vjerojatno je da kontrola jednostavnim uključivanjem i isključivanjem grijanja, u skladu s danim temperaturnim rasponom, može stvoriti prilično neugodne uvjete. U ovom slučaju treba koristiti algoritam PID regulacije, a knjižnica s implementacijom za Arduino je dostupna u mreži.

Ne ulazeći u detalje, možete opisati rad ovog algoritma na sljedeći način:

  • Izrađena je analiza između potrebne i trenutne temperature u prostoriji, a određena snaga sustava grijanja određena je iz rezultata.
  • Provodi se obračun stalnog gubitka topline. Mogu ovisiti o vanjskoj temperaturi ili drugim čimbenicima. Stoga, kada se dostigne podešena temperatura, grijanje se ne isključuje u potpunosti, već se smanjuje na razinu gubitka topline koja je potrebna za kompenzaciju.
  • Posljednji čimbenik koji utječe na rad algoritma uzima u obzir inerciju sustava grijanja, što ne dopušta da temperatura prijeđe zadani raspon.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija: