Smart home batay sa Arduino controllers: disenyo at organisasyon ng kontroladong espasyo

Ang pagbuo ng mga tool sa automation ay humantong sa paglikha ng mga kumplikadong sistema na nagpapabuti sa kalidad ng buhay ng tao.Maraming kilalang tagagawa ng electronics at software environment ang nag-aalok ng mga yari na standard na solusyon para sa iba't ibang bagay.

Kahit na ang isang walang karanasan na gumagamit ay maaaring bumuo ng mga independiyenteng proyekto at bumuo ng isang "matalinong tahanan" gamit ang Arduino upang umangkop sa kanilang mga pangangailangan. Ang pangunahing bagay ay upang maunawaan ang mga pangunahing kaalaman at huwag matakot na mag-eksperimento.

Sa artikulong ito titingnan natin ang prinsipyo ng paglikha at ang mga pangunahing pag-andar ng isang automated na tahanan batay sa mga Arduino device. Isasaalang-alang din namin ang mga uri ng mga board na ginamit at ang mga pangunahing module ng system.

Paglikha ng mga system sa Arduino platform

Ang Arduino ay isang platform para sa pagbuo ng mga elektronikong aparato na may awtomatiko, semi-awtomatikong o manu-manong kontrol. Ginagawa ito ayon sa prinsipyo ng isang taga-disenyo na may malinaw na tinukoy na mga patakaran ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elemento. Bukas ang system, na nagpapahintulot sa mga tagagawa ng third-party na lumahok sa pag-unlad nito.

Classic «matalinong Bahay» ay binubuo ng mga awtomatikong bloke na gumaganap ng mga sumusunod na function:

• mangolekta ng kinakailangang impormasyon sa pamamagitan ng mga sensor;
• pag-aralan ang data at gumawa ng mga desisyon gamit ang isang programmable microprocessor;
• ipatupad ang mga desisyong ginawa sa pamamagitan ng pag-isyu ng mga utos sa iba't ibang device.

Ang Arduino platform ay mabuti nang tumpak dahil hindi ito naka-lock sa isang partikular na tagagawa, ngunit pinapayagan ang mamimili na pumili ng mga bahagi na angkop sa kanya. Ang kanilang pagpili ay napakalaki, kaya maaari mong mapagtanto ang halos anumang ideya.

Inirerekumenda namin na tingnan ang pinakamahusay mga smart device para sa bahay.

Upang matutunan kung paano magtrabaho sa Arduino, maaari kang bumili ng Starter Kit sa website ng gumawa. Ang kaalaman sa teknikal na Ingles ay kinakailangan, dahil ang dokumentasyon ay hindi Russified

Bilang karagdagan sa iba't ibang mga konektadong aparato, ang kapaligiran ng programming na ipinatupad sa C++ ay nagdaragdag ng iba't-ibang. Hindi lamang magagamit ng user ang mga nilikhang aklatan, ngunit i-program din ang reaksyon ng mga bahagi ng system sa mga umuusbong na kaganapan.

Mga pangunahing elemento ng board

Ang pangunahing elemento ng isang "matalinong tahanan" ay isa o higit pang gitnang (ina) na mga board. Sila ang may pananagutan sa pakikipag-ugnayan ng lahat ng elemento. Pagkatapos lamang matukoy ang mga gawain na kailangang malutas maaari mong simulan upang piliin ang pangunahing node ng system.

Pinagsasama ng motherboard ang mga sumusunod na elemento:

• Microcontroller (processor). Ang pangunahing layunin nito ay ang output at sukatin ang boltahe sa mga port sa hanay na 0-5 o 0-3.3 V, mag-imbak ng data at magsagawa ng mga kalkulasyon.
• Programmer (hindi available sa lahat ng board). Gamit ang device na ito, ang isang programa ay nakasulat sa memorya ng microcontroller ayon sa kung saan gagana ang "smart home". Ito ay konektado sa isang computer, tablet, smartphone o iba pang device gamit ang isang USB interface.
• Regulator ng boltahe. Ang isang 5 volt na aparato ay kinakailangan upang paganahin ang buong system.

Ang ilang mga modelo ng board ay ginawa sa ilalim ng tatak ng Arduino.Nag-iiba sila sa bawat isa sa form factor (laki), bilang ng mga port at kapasidad ng memorya. Ito ay batay sa mga tagapagpahiwatig na ito na kailangan mong pumili ng angkop na aparato.

Mas mainam na bumili ng mga Arduino board at shield para sa kanila mula sa tagagawa, dahil mas mahusay ang kalidad nito kaysa sa mga katugmang device na ginawa sa China.

Mayroong dalawang uri ng mga port:

• digital, na may marka sa pisara ng mga titik "d";
• analog, na minarkahan ng titik "a".

Salamat sa kanila, ang microcontroller ay nakikipag-usap sa mga nakakonektang device. Anumang port ay maaaring gumana sa parehong upang makatanggap ng isang signal at upang ipadala ito. Ang mga digital port na may markang "pwm" ay inilaan para sa input at output ng isang PWM (pulse width modulation) signal.

Samakatuwid, bago bumili ng isang board, kinakailangan na hindi bababa sa tinatayang tantiyahin ang antas ng pagkarga nito sa iba't ibang mga aparato. Papayagan ka nitong matukoy ang kinakailangang bilang ng mga port ng lahat ng uri.

Dapat itong maunawaan na ang sistema ng matalinong tahanan ay hindi kinakailangang konektado sa isang control unit batay sa isang motherboard. Ang mga function tulad ng, halimbawa, pag-on ng artipisyal na pag-iilaw sa lokal na lugar depende sa oras ng araw at pagpapanatili ng reserbang tubig sa tangke ng imbakan ay independyente sa bawat isa.

Mula sa pananaw ng pagtiyak ng pagiging maaasahan ng elektronikong sistema, mas mahusay na paghiwalayin ang mga hindi nauugnay na gawain sa iba't ibang mga bloke, na ginagawang madaling ipatupad ng konsepto ng Arduino. Kung pagsasamahin mo ang maraming device sa isang lugar, maaaring mag-overheat ang microprocessor, salungatan ng mga library ng software at kahirapan sa paghahanap at pag-aalis ng mga error sa software at hardware.

Karaniwang ginagamit sa robotics ang pagkonekta ng maraming iba't ibang uri ng device sa isang board, kung saan mahalaga ang pagiging compact. Para sa isang "matalinong tahanan" mas mahusay na gumamit ng sarili nitong base para sa bawat gawain

Ang bawat microprocessor ay nilagyan ng tatlong uri ng memorya:

• Flash Memory. Pangunahing memorya kung saan nakaimbak ang system management program code. Ang isang maliit na bahagi nito (3-12%) ay inookupahan ng isang built-in na bootloader program.
• SRAM. RAM, kung saan ang pansamantalang data na kinakailangan para sa pagpapatakbo ng programa ay naka-imbak. Nagtatampok ito ng mataas na bilis ng pagpapatakbo.
• EEPROM Mas mabagal na memorya kung saan maaari ding mag-imbak ng data.

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga uri ng memorya para sa pag-iimbak ng data ay kapag ang power ay naka-off, ang impormasyon na naitala sa SRAM ay mawawala, ngunit nananatili sa EEPROM. Ngunit ang hindi pabagu-bago ng isip na uri ay mayroon ding isang sagabal - isang limitadong bilang ng mga ikot ng pagsulat. Ito ay isang bagay na dapat tandaan kapag gumagawa ng iyong sariling mga application.

Hindi tulad ng paggamit ng Arduino sa robotics, karamihan sa mga smart home task ay hindi nangangailangan ng maraming memory para sa mga programa o para sa pag-iimbak ng impormasyon.

Mga uri ng mga board para sa pag-assemble ng isang matalinong tahanan

Tingnan natin ang mga pangunahing uri ng mga board na kadalasang ginagamit kapag nag-assemble ng mga smart home system.

View #1 - Arduino Uno at mga derivatives nito

Ang pinakakaraniwang ginagamit na mga board sa mga smart home system ay Arduino Uno at Arduino Nano. Mayroon silang sapat na pag-andar upang malutas ang mga karaniwang problema.

Ang pagkakaroon ng mga full-length na board na pinapagana mula sa 7-12 Volts ay nagbibigay ng maraming pakinabang. Una sa lahat, ito ang posibilidad ng pangmatagalang autonomous na operasyon mula sa karaniwang mga baterya o mga rechargeable na baterya

Pangunahing mga parameter ng Arduino Uno Rev3:

• processor: ATMega328P (8 bit, 16 MHz);
• bilang ng mga digital port: 14;
• kung saan may PWM function: 6;
• bilang ng mga analog port: 6;
• flash memory: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Hindi nagtagal, isang pagbabago ang inilabas - Uno Wi-Fi, na naglalaman ng isang pinagsamang ESP8266 module na nagbibigay-daan sa iyong makipagpalitan ng impormasyon sa iba pang mga device gamit ang 802.11 b/g/n standard.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng Arduino Nano at ng mas malaking katapat nito ay wala itong sariling 12 V power socket. Ginagawa ito upang makamit ang isang mas maliit na laki ng device, na nagbibigay-daan dito upang madaling maitago sa isang maliit na espasyo. Gayundin para sa mga layuning ito, ang karaniwang koneksyon sa USB ay pinapalitan ng isang chip na may mini-USB cable. Ang Arduino Nano ay may 2 higit pang analog port kumpara sa Uno.

May isa pang pagbabago ng Uno board - Arduino Mini. Mas maliit pa ito kaysa sa Nano, at mas mahirap gamitin. Una, ang kakulangan ng USB port ay lumilikha ng problema sa firmware, dahil kakailanganin mong gumamit ng USB-Serial Converter para dito. Pangalawa, ang board na ito ay mas picky pagdating sa power supply - kinakailangang magbigay ng input voltage range na 7-9 V.

Para sa mga kadahilanang inilarawan sa itaas, ang Arduino Mini board ay bihirang ginagamit para sa smart home operation. Ito ay kadalasang ginagamit sa robotics o sa pagpapatupad ng mga yari na proyekto.

View #2 - Arduino Leonardo at Micro

Ang Arduino Leonardo board ay katulad ng Uno, ngunit medyo mas malakas. Ang isa pang kawili-wiling tampok ng modelong ito ay nakilala ito bilang isang keyboard, mouse o joystick kapag nakakonekta sa isang computer. Samakatuwid, madalas itong ginagamit upang lumikha ng mga orihinal na kagamitan sa paglalaro at mga simulator.

Talaan ng mga sukat at sukat ng Uno, Leonardo at ang kanilang mga miniature analogues. Hindi sinunod ng mga developer ang lohika sa mga pangalan - "nano" ang dapat na pinakamaliit

Ang mga pangunahing parameter ng Arduino Leonardo ay ang mga sumusunod:

• processor: ATMega32u4 (8 bit, 16 MHz);
• bilang ng mga digital port: 20;
• kung saan may PWM function: 7;
• bilang ng mga analog port: 12;
• flash memory: 32 KB;
• SRAM: 2.5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Tulad ng makikita mula sa listahan ng mga parameter, si Leonardo ay may higit pang mga port, na nagpapahintulot sa modelong ito na ma-load ng mas malaking bilang ng mga sensor.

Gayundin para kay Leonardo mayroong isang miniature analogue na may ganap na magkaparehong katangian na tinatawag na Micro. Wala itong 12V power supply at sa halip na full USB input ay mayroong chip para sa mini-USB cable.

Ang pagbabago ng Leonardo na tinatawag na Esplora ay isang purong modelo ng paglalaro at hindi angkop para sa mga pangangailangan ng isang "matalinong tahanan".

View #3 - Arduino 101, Arduino Zero at Arduino MKR1000

Minsan ang pagpapatakbo ng mga smart home system na ipinatupad batay sa Arduino ay nangangailangan ng maraming computing power, na hindi kayang ibigay ng 8-bit microcontrollers. Ang mga gawain tulad ng voice o image recognition ay nangangailangan ng mabilis na processor at malaking halaga ng RAM para sa mga naturang device.

Upang malutas ang mga partikular na problema, ang mga makapangyarihang board na gumagana ayon sa konsepto ng Arduino ay ginagamit. Ang bilang ng mga port na mayroon sila ay humigit-kumulang kapareho ng sa Uno o Leonardo boards.

Ang Arduino 101 ay may parehong mga sukat tulad ng Uno o Leonardo, ngunit tumitimbang ng halos dalawang beses na mas malaki. Ang dahilan nito ay ang pagkakaroon ng dalawang USB input at karagdagang chips

Isa sa pinakamadaling gamitin ngunit makapangyarihang mga board, ang Arduino 101 ay may mga sumusunod na katangian:

• processor: Intel Curie (32 bit, 32 MHz);
• flash memory: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: hindi.

Bukod pa rito, ang board ay nilagyan ng BLE functionality (Bluetooth Low Energy) na may kakayahang madaling ikonekta ang mga handa na solusyon, tulad ng heart rate sensor, pagtanggap ng impormasyon tungkol sa lagay ng panahon sa labas ng window, pagpapadala ng mga text message, atbp. Ang isang gyroscope at isang accelerometer ay isinama din sa device, ngunit ginagamit ang mga ito pangunahin sa robotics.

Ang isa pang katulad na board, Arduino Zero, ay may mga sumusunod na tagapagpahiwatig:

• processor: SAM-D21 (32 bit, 48 MHz);
• flash memory: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: hindi.

Ang isang natatanging tampok ng modelong ito ay ang pagkakaroon ng isang built-in na debugger (EDBG). Sa tulong nito, mas madaling makahanap ng mga error kapag nagprograma ng board.

Kapag nagsusulat ng napakalaking code, kahit na ang isang highly qualified programmer ay nakakaranas ng mga error. Upang mahanap ang mga ito, gumamit ng debugger

Ang Arduino MKR1000 ay isa pang modelo na angkop para sa high-power computing. Mayroon itong microprocessor at memorya na katulad ng Zero. Ang pangunahing pagkakaiba nito ay ang pagkakaroon ng pinagsamang Wi-Fi chip na may 802.11 b/g/n protocol at isang crypto chip na may suporta para sa SHA-256 algorithm upang protektahan ang ipinadalang data.

Tingnan ang #4 - Mega family models

Minsan kinakailangan na gumamit ng isang malaking bilang ng mga sensor at kontrolin ang isang makabuluhang bilang ng mga aparato. Halimbawa, ito ay kinakailangan para sa awtomatikong operasyon ng mga distributed air conditioning system, na nagpapanatili ng isang tiyak na temperatura para sa mga indibidwal na zone.

Para sa bawat lokal na lugar, kinakailangan upang subaybayan ang mga pagbabasa ng dalawang sensor ng temperatura (ang pangalawa ay ginagamit bilang isang kontrol) at, alinsunod sa algorithm, ayusin ang posisyon ng damper, na tumutukoy sa dami ng mainit na hangin na pumapasok.

Kung mayroong higit sa 10 tulad ng mga zone sa isang cottage, pagkatapos ay higit sa 30 port ang kinakailangan upang makontrol ang buong system. Siyempre, maaari kang gumamit ng ilang Uno-type na board sa ilalim ng karaniwang kontrol ng isa sa mga ito, ngunit lumilikha ito ng karagdagang mga paghihirap sa paglipat. Sa kasong ito, ipinapayong gumamit ng mga modelo ng pamilyang Mega.

Ang laki ng Mega family boards (101.5 x 53.4 cm) ay mas malaki kaysa sa naunang nasuri na mga modelo. Ito ay isang teknikal na pangangailangan - kung hindi, ang gayong bilang ng mga port ay hindi mailalagay

Ang Arduino Mega board ay batay sa isang medyo simpleng 8-bit 16 MHz microprocessor na aTMega1280.

Ito ay may malaking halaga ng memorya:

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

Ngunit ang pangunahing bentahe nito ay ang pagkakaroon ng maraming mga port:

• bilang ng mga digital port: 54;
• kung saan may PWM function: 15;
• bilang ng mga analog port: 16.

Ang board na ito ay may dalawang modernong uri:

• Ang Mega 2560 ay batay sa aTMega2560 microprocessor, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang malaking halaga ng flash memory - 256 KB;
• Ang Mega ADK, bilang karagdagan sa aTMega2560 microprocessor, ay nilagyan ng USB interface na may kakayahang kumonekta sa mga device batay sa Android operating system.

Ang modelo ng Arduino Mega ADK ay may isang tampok. Kapag ikinonekta ang isang telepono sa isang USB input, posible ang sumusunod na sitwasyon: kung kailangan ng telepono na singilin, magsisimula itong "hilahin" ito mula sa board. Samakatuwid, mayroong isang karagdagang kinakailangan para sa pinagmumulan ng kuryente - dapat itong magbigay ng isang kasalukuyang ng 1.5 amperes. Kapag nagpapagana sa pamamagitan ng mga baterya, dapat isaalang-alang ang kundisyong ito.

Maaari kang gumawa ng autonomous power supply para sa Arduino gamit ang mga konektadong baterya o accumulator.Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga serial at parallel na koneksyon maaari mong makamit ang nais na boltahe at mahabang oras ng pagpapatakbo

Ang Due ay isa pang modelo mula sa Arduino na pinagsasama ang kapangyarihan ng isang microprocessor na may malaking bilang ng mga port.

Ang mga katangian nito ay ang mga sumusunod:

• processor: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
• bilang ng mga digital port: 54;
• kung saan may PWM function: 12;
• bilang ng mga analog port: 14;
• flash memory: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: hindi.

Ang mga analog na contact ng board na ito ay maaaring gumana pareho sa karaniwang 10-bit na resolusyon para sa Arduino, na ginawa para sa pagiging tugma sa mga nakaraang modelo, at sa 12-bit, na nagpapahintulot sa iyo na makatanggap ng mas tumpak na signal.

Mga tampok ng pakikipag-ugnayan ng module sa pamamagitan ng mga port

Ang lahat ng mga module na ikokonekta sa board ay may hindi bababa sa tatlong mga output. Dalawa sa kanila ay mga wire ng kuryente, i.e. "lupa", pati na rin ang isang boltahe ng 5 o 3.3 V. Ang ikatlong kawad ay lohikal. Nagpapadala ito ng data sa port. Upang ikonekta ang mga module, ang mga espesyal na wire na nakapangkat sa mga grupo ng 3 ay ginagamit, na kung minsan ay tinatawag na mga jumper.

Dahil ang mga modelo ng Arduino ay karaniwang mayroon lamang 1 boltahe port at 1-2 ground port, upang ikonekta ang ilang mga aparato kakailanganin mong mag-solder ng mga wire o gumamit ng mga breadboard.

Maaari mong ikonekta hindi lamang ang kapangyarihan at mga port ng Arduino board sa breadboard, kundi pati na rin ang iba pang mga elemento, tulad ng paglaban, mga rehistro, atbp.

Ang paghihinang ay mas maaasahan at ginagamit sa mga device na napapailalim sa pisikal na epekto, tulad ng mga control board para sa mga robot at quadcopter. Para sa isang matalinong tahanan, mas mainam na gumamit ng mga development board, dahil mas madali kapwa kapag nag-i-install at kapag inaalis ang module.

Ang ilang mga modelo (halimbawa, Arduino Zero at MKR1000) ay may operating voltage na 3.3 V, kaya kung mas mataas na halaga ang ilalapat sa mga port, maaaring masira ang board. Ang lahat ng impormasyon sa power supply ay makukuha sa teknikal na dokumentasyon para sa device.

Mga add-on na board (mga kalasag)

Upang madagdagan ang mga kakayahan ng mga motherboard, ginagamit ang Shields - mga karagdagang device na nagpapalawak ng functionality. Ang mga ito ay ginawa para sa isang tiyak na form factor, na nagpapakilala sa kanila mula sa mga module na konektado sa mga port. Ang mga kalasag ay mas mahal kaysa sa mga module, ngunit ang pagtatrabaho sa kanila ay mas madali. Nilagyan din ang mga ito ng mga handa na aklatan na may code, na nagpapabilis sa pagbuo ng iyong sariling mga control program para sa isang matalinong tahanan.

Mga kalasag ng Proto at Sensor

Ang dalawang karaniwang kalasag na ito ay hindi nagdaragdag ng anumang espesyal na pag-andar. Ginagamit ang mga ito para sa mas compact at maginhawang koneksyon ng isang malaking bilang ng mga module.

Ang Proto Shield ay halos kumpletong kopya ng orihinal sa mga tuntunin ng mga port, at maaari kang magdikit ng development board sa gitna ng module. Ginagawa nitong mas madali ang pag-assemble ng istraktura. Ang ganitong mga add-on ay umiiral para sa lahat ng mga full-length na Arduino board.

Ang Proto Shield ay inilalagay sa ibabaw ng motherboard. Ito ay bahagyang pinapataas ang taas ng istraktura, ngunit nakakatipid ng maraming espasyo sa eroplano

Ngunit kung mayroong maraming mga aparato (higit sa 10), pagkatapos ay mas mahusay na gumamit ng mas mahal na Sensor Shield switching boards.

Wala silang bradboard, ngunit ang lahat ng port pin ay indibidwal na binibigyan ng kapangyarihan at lupa. Ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang maiwasan ang pagkagusot sa mga wire at jumper.

Ang ibabaw na lugar ng motherboard at sensor board ay pareho, ngunit walang mga chips, capacitor at iba pang mga elemento sa kalasag. Nagpapalaya ito ng maraming espasyo para sa buong koneksyon.

Ang board na ito ay mayroon ding mga konektor para sa madaling pagkonekta ng ilang mga module: Bluetoots, SD card, RS232 (COM-port), radyo at ultrasound.

Pagkonekta ng auxiliary functionality

Ang mga kalasag na may functionality na isinama sa mga ito ay idinisenyo upang malutas ang kumplikado ngunit karaniwang mga problema. Kung kailangan mong ipatupad ang mga orihinal na ideya, mas mahusay na pumili ng angkop na module.

Motor Shield. Ito ay idinisenyo upang kontrolin ang bilis at pag-ikot ng mga low-power na motor. Ang orihinal na modelo ay nilagyan ng isang L298 chip at maaaring magmaneho ng dalawang DC motor o isang servo sa parehong oras. Mayroon ding katugmang third-party na bahagi na mayroong dalawang L293D chips na may kakayahang kontrolin ang dalawang beses na mas maraming drive.

Relay Shield. Isang madalas na ginagamit na module sa mga smart home system. Isang board na may apat na electromechanical relay, ang bawat isa ay nagbibigay-daan sa pagpasa ng kasalukuyang na may lakas na hanggang 5A. Ito ay sapat na upang awtomatikong i-on at i-off ang mga kilowatt device o mga linya ng ilaw na idinisenyo para sa 220 V alternating current.

LCD Shield. Binibigyang-daan kang magpakita ng impormasyon sa isang built-in na screen, na maaaring i-upgrade sa isang TFT device. Ang extension na ito ay kadalasang ginagamit upang lumikha ng mga istasyon ng lagay ng panahon na may mga pagbabasa ng temperatura sa iba't ibang mga lugar ng pamumuhay, mga gusali, mga garahe, pati na rin ang temperatura, halumigmig at bilis ng hangin sa labas.

Ang LCD Shield ay may mga built-in na button na nagbibigay-daan sa iyong mag-program ng pag-scroll ng impormasyon at pumili ng mga aksyon upang magpadala ng mga command sa microprocessor.

Shield sa Pag-log ng Data. Ang pangunahing gawain ng module ay mag-record ng data mula sa mga sensor papunta sa isang full-format na SD card hanggang 32 Gb na may suporta para sa FAT32 file system. Upang mag-record sa isang micro SD card kailangan mong bumili ng adaptor.Maaaring gamitin ang kalasag na ito bilang imbakan ng impormasyon, halimbawa, kapag nagre-record ng data mula sa isang DVR. Ginawa ng American company na Adafruit Industries.

SD Card Shield. Isang mas simple at mas murang bersyon ng nakaraang module. Maraming mga tagagawa ang gumagawa ng gayong mga extension.

Ethernet Shield. Opisyal na module para sa pagkonekta ng Arduino sa Internet nang walang computer. May puwang para sa isang micro SD card, na nagbibigay-daan sa iyong mag-record at magpadala ng data sa pamamagitan ng World Wide Web.

Wi-Fi Shield. Nagbibigay-daan sa wireless na pagpapalitan ng impormasyon na may suporta para sa encryption mode. Nagsisilbi upang kumonekta sa Internet at mga device na maaaring kontrolin sa pamamagitan ng Wi-Fi.

GPRS Shield. Karaniwang ginagamit ang module na ito upang makipag-usap sa pagitan ng isang matalinong tahanan at ng may-ari nito sa pamamagitan ng mobile phone sa pamamagitan ng mga mensaheng SMS.

Mga module ng matalinong tahanan

Ang pagkonekta ng mga module mula sa mga tagagawa ng third-party at ang kakayahang magtrabaho sa kanila gamit ang built-in na programming language ay ang pangunahing bentahe ng bukas na Arduino system kumpara sa mga "branded" na mga solusyon sa smart home. Ang pangunahing bagay ay ang mga module ay may isang paglalarawan ng natanggap o ipinadala na mga signal.

Mga paraan upang makakuha ng impormasyon

Maaaring gawin ang input ng impormasyon sa pamamagitan ng digital o analog port. Depende ito sa uri ng button o sensor na tumatanggap ng impormasyon at nagpapadala nito sa board.

Para sa isang computer program, ang isang digital na signal ay tumutugma sa mga tuldok na may "0" at "1", at isang analog signal ang tumutukoy sa hanay ng mga halaga alinsunod sa sukat nito

Ang isang signal sa microprocessor ay maaaring ipadala ng isang tao na gumagamit ng dalawang pamamaraan para dito:

• Pagpindot sa isang pindutan (key). Ang lohikal na wire sa kasong ito ay napupunta sa digital port, na tumatanggap ng halagang "0" kung ang pindutan ay inilabas at "1" kung pinindot ito.
• Pag-ikot ng rotary potentiometer (resistor) cap o paglilipat ng lever ng engine. Sa kasong ito, ang lohikal na kawad ay napupunta sa analog port. Ang boltahe ay dumadaan sa isang analog-to-digital converter, pagkatapos nito ang data ay napupunta sa microprocessor.

Ginagamit ang mga pindutan upang simulan ang isang kaganapan, halimbawa, pag-on at off ng mga ilaw, pagpainit o bentilasyon. Ang mga rotary knobs ay ginagamit upang baguhin ang intensity - dagdagan o bawasan ang liwanag ng liwanag, ang volume ng tunog o ang bilis ng pag-ikot ng mga fan blades.

Ang isang potentiometer ay isang simpleng aparato, kaya ito ay napakamura. Ang mga pangunahing katangian nito ay ang electrical resistance at anggulo ng pag-ikot

Ginagamit ang mga sensor upang awtomatikong matukoy ang mga parameter ng kapaligiran o ang pinagmulan ng isang kaganapan.

Ang mga sumusunod na uri ay pinaka-in demand para sa smart home operation:

• Sensor ng tunog. Ginagamit ang mga digital na bersyon ng device na ito para i-activate ang isang event gamit ang clap o boses. Binibigyang-daan ka ng mga analog na modelo na kilalanin at iproseso ang tunog.
• Light sensor. Ang mga device na ito ay maaaring gumana sa parehong nakikita at infrared na hanay. Ang huli ay maaaring gamitin bilang isang sistema ng babala sa sunog.
• Sensor ng temperatura. Iba't ibang mga modelo ang ginagamit para sa loob at labas, dahil ang mga panlabas ay mas protektado mula sa kahalumigmigan. Mayroon ding mga malalayong device sa wire.
• Sensor ng kahalumigmigan ng hangin. Ang modelong DHT11 ay angkop para sa loob ng bahay, at ang mas mahal na DHT22 para sa labas. Ang parehong mga aparato ay maaari ring magbigay ng mga pagbabasa ng temperatura. Kumonekta sa isang digital port.
• Sensor ng presyon ng hangin. Ang mga analog barometer mula sa Bosh ay napatunayang gumagana nang maayos sa mga Arduino boards: bmp180, bmp280. Sinusukat din nila ang temperatura.Ang modelo ng bme280 ay maaaring tawaging istasyon ng panahon, dahil nagbibigay din ito ng karagdagang halaga ng halumigmig.
• Mga sensor ng paggalaw at presensya. Ginagamit ang mga ito para sa mga layuning pangseguridad o para awtomatikong i-on ang mga ilaw.
• Sensor ng ulan. Tumutugon sa tubig na pumapasok sa ibabaw nito. Maaari rin itong magamit upang mag-trigger ng alarma para sa mga tagas sa plumbing o heating circuit.
• Kasalukuyang sensor. Ginagamit ang mga ito upang makita ang mga hindi gumaganang electrical appliances (mga nasusunog na lamp) o upang pag-aralan ang boltahe upang maiwasan ang labis na karga.
• Sensor ng pagtagas ng gas. Ginagamit upang makita at tumugon sa tumaas na konsentrasyon ng propane.
• Sensor ng carbon dioxide. Ginagamit ito upang matukoy ang konsentrasyon ng carbon dioxide sa mga sala at sa mga espesyal na silid, tulad ng mga bodega ng alak, kung saan nangyayari ang pagbuburo.

Marami pang iba't ibang sensor para sa mga partikular na gawain, halimbawa, para sa pagsukat ng timbang, bilis ng daloy ng tubig, distansya, kahalumigmigan ng lupa, atbp.

Ang ilang mga sensor, tulad ng anemometer, na sumusukat sa bilis at direksyon ng hangin, ay mga kumplikadong electromechanical na instrumento

Maraming mga sensor at sensor ang maaaring gawin nang nakapag-iisa gamit ang mas simpleng mga bahagi. Mas mababa ang halaga nito. Ngunit, hindi tulad ng paggamit ng mga serial device, kakailanganin mong gumugol ng oras sa pagkakalibrate.

Kontrol ng mga device at system

Bilang karagdagan sa pagkolekta at pagsusuri ng impormasyon, ang isang "matalinong tahanan" ay dapat tumugon sa mga umuusbong na kaganapan. Ang pagkakaroon ng mga advanced na electronics sa mga modernong kagamitan sa sambahayan ay nagbibigay-daan sa iyong direktang ma-access ang mga ito gamit ang Wi-Fi, GPRS o EtherNet. Karaniwan, ang mga Arduino system ay nagpapatupad ng paglipat sa pagitan ng microprocessor at mga high-tech na device sa pamamagitan ng Wi-Fi.

Upang magamit ang Arduino upang i-on ang air conditioner kapag mataas ang temperatura sa bahay, harangan ang TV at Internet sa gabi sa silid ng mga bata, o simulan ang heating boiler kapag dumating ang mga may-ari, kailangan mong magsagawa ng tatlong hakbang:

1. I-install ang module ng Wi-Fi sa motherboard.
2. Maghanap ng mga channel ng dalas na walang tao upang maiwasan ang conflict ng system.
3. Unawain ang mga utos ng device at mga pagkilos ng program (o gumamit ng mga handa na aklatan).

Bilang karagdagan sa "pakikipag-usap" sa mga nakakompyuter na aparato, madalas na lumilitaw ang mga gawain na kinabibilangan ng pagsasagawa ng ilang mekanikal na pagkilos. Halimbawa, maaari mong ikonekta ang isang servo drive o isang maliit na gearbox sa board, na papaganahin mula dito.

Ang servo drive ay binubuo ng isang motor at ilang mga gearbox. Samakatuwid, sa kabila ng mababang kasalukuyang (5 V), maaari itong bumuo ng disenteng kapangyarihan, na sapat, halimbawa, upang buksan ang isang window

Kung kinakailangan upang ikonekta ang mga makapangyarihang aparato na tumatakbo mula sa isang panlabas na pinagmumulan ng kuryente, dalawang pagpipilian ang ginagamit:

1. Pagsasama sa relay circuit.
2. Pagkonekta ng power switch at triac.

Kasama sa isang de-koryenteng circuit electromagnetic o solid state relay isinasara at binubuksan ang isa sa mga wire ayon sa isang utos na nagmumula sa microprocessor. Ang kanilang pangunahing katangian ay ang pinakamataas na pinahihintulutang kasalukuyang (halimbawa, 40 A) na maaaring dumaan sa device na ito.

Tulad ng para sa pagkonekta ng power switch (mosfet) para sa direktang kasalukuyang at isang triac para sa alternating current, mayroon silang mas mababang pinapayagang kasalukuyang (5-15 A), ngunit maaaring maayos na mapataas ang pagkarga. Ito ay para sa layuning ito na ang mga PWM port ay ibinigay sa mga board. Ginagamit ang property na ito kapag kinokontrol ang liwanag ng ilaw, bilis ng fan, atbp.

Gamit ang mga relay at power switch, maaari mong ganap na i-automate ang lahat ng mga de-koryenteng circuit sa bahay at simulan ang generator sa kawalan ng kasalukuyang. Samakatuwid, sa batayan ng Arduino, posible na ipatupad ang autonomous na probisyon ng isang apartment o gusali, kabilang ang lahat ng partikular na mahahalagang function - pagpainit, supply ng tubig, drainage, bentilasyon at sistema ng seguridad.

Gusto mo bang maging mas matalino ang iyong tahanan, ngunit may programming para sa "ikaw"? Sa kasong ito, inirerekumenda namin ang pagtingin sa mga handa na solusyon mula sa Xiaomi at Apple, na madaling i-install at i-configure kahit para sa isang baguhan. At maaari kang magtakda ng mga utos at kontrolin ang kanilang pagpapatupad kahit na mula sa iyong smartphone.

Magbasa pa tungkol sa smart home mula sa Xiaomi at Apple sa mga sumusunod na artikulo:

• Xiaomi smart home: mga tampok ng disenyo, pangkalahatang-ideya ng mga pangunahing bahagi at gumaganang elemento
• Apple smart home: mga subtlety ng pag-aayos ng mga home control system mula sa kumpanya ng Apple

Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa

Isang halimbawa ng self-assembled entry-level workpiece para sa isang "smart home":

Ang pagiging bukas ng Arduino platform ay nagbibigay-daan sa paggamit ng mga bahagi mula sa iba't ibang mga tagagawa. Ginagawa nitong madali ang pagdidisenyo ng isang "matalinong tahanan" upang umangkop sa mga pangangailangan ng gumagamit. Samakatuwid, kung mayroon kang hindi bababa sa menor de edad na kaalaman sa larangan ng programming at pagkonekta ng mga elektronikong aparato, ang sistemang ito ay nagkakahalaga ng pagbibigay pansin sa.

Pamilyar ka ba sa platform ng Arduino sa pagsasanay at nais mong ibahagi ang iyong karanasan sa mga bagong dating sa bagay na ito? Baka gusto mong dagdagan ang materyal sa itaas ng mga kapaki-pakinabang na rekomendasyon o komento? Isulat ang iyong mga komento sa ilalim ng publikasyong ito.

Kung mayroon kang anumang mga tanong tungkol sa pagdidisenyo ng isang automated home system batay sa Arduino, tanungin sila sa aming mga eksperto at iba pang mga bisita sa site sa block sa ibaba.