Hasta ahora, los sistemas como el "hogar inteligente" de los sorprendentes productos exóticos, disponibles solo para los más ricos, se han convertido en un lugar común al que cualquiera puede unirse. Hay algo para elegir: muchos desarrolladores han dominado el lanzamiento de dichos sistemas de hardware y software. Entre los más famosos está Arduino, cuyos productos conoceremos ahora.

¿Qué es un "hogar inteligente"?

Este término tiene un análogo más comprensible: "domótica". La esencia de tales soluciones es garantizar la ejecución automática de varios procesos que ocurren en el hogar, la oficina o las instalaciones especializadas. El ejemplo más simple es el encendido automático de la iluminación en el momento en que uno de los ocupantes entra a la habitación.

En cualquier sistema de "casa inteligente se pueden distinguir los siguientes componentes:

1. Parte sensorial Se trata de un conjunto de dispositivos, cuya parte principal está representada por varios sensores, lo que permite que el sistema registre eventos de distinta naturaleza. Algunos ejemplos son los sensores de temperatura y movimiento. Otros dispositivos de la parte del sensor sirven para transferir los comandos del usuario al sistema. Estos son botones remotos y controles remotos con receptores.

   Uno de los elementos más utilizados de la "casa inteligente" es un sensor de movimiento

2. La parte ejecutiva. Estos son los dispositivos que el sistema puede controlar, reaccionando de esta manera a un evento de acuerdo con un escenario definido por el usuario. En primer lugar, es un relé a través del cual el controlador de la "casa inteligente" puede suministrar energía a cualquier dispositivo eléctrico, es decir, encenderlo y apagarlo. Por ejemplo, en el algodón en la palma de su mano (el sistema lo "escucha" con un micrófono) puede configurar la activación de un relé que suministra energía al ventilador. Nota: en este ejemplo, el ventilador puede ser cualquiera. Pero también puede usar el dispositivo, especialmente lanzado para trabajar como parte de un sistema en particular. Por ejemplo, Arduino fabrica motores eléctricos para sus sistemas, con los cuales es posible, por ejemplo, cerrar o abrir la ventana, y Xiaomi (un fabricante chino de sistemas similares) - dispositivos de control filtro de aire Tal dispositivo está completamente controlado por el sistema, es decir, no solo puede encenderlo, sino también cambiar la configuración.

   El electromotor es un actuador, que se activa por la señal del controlador del sistema y acciona el mecanismo conectado a él

3. El procesador. También se puede llamar controlador. Este es el "cerebro" del sistema, que coordina y coordina el trabajo de todos sus componentes.

   La placa del procesador (o controlador) controla los actuadores según el firmware y los datos recibidos de los sensores

4. Software. Este es un conjunto de instrucciones que guían al procesador. En sistemas de algunos fabricantes, incluido Arduino, el usuario puede escribir un programa de forma independiente, en otros: se utilizan soluciones preparadas en las que solo se escenarios.

Los sistemas modernos "casa inteligente" se dividen en varias variedades:

1. Equipado con su propio controlador.
2. Usando en esta capacidad el procesador de la computadora de un usuario (tableta, teléfono inteligente).
3. Procesamiento de información utilizando un servidor remoto propiedad de la empresa desarrolladora (servicio en la nube).

El sistema no solo puede activar este o aquel dispositivo, sino también informar al usuario sobre el evento que ocurrió al enviar un mensaje al teléfono o de alguna otra manera. Por lo tanto, se le pueden confiar funciones de alarma, incluida la protección contra incendios.

Los escenarios pueden ser mucho más complejos de lo que describimos en los ejemplos. Por ejemplo, es posible enseñarle al sistema a incluir una caldera y transferirle el suministro de agua caliente cuando se corta el suministro central, si revela la presencia de alguien de los inquilinos de la casa (ayuda de sensores infrarrojos, ultrasónicos, así como sensores) movimiento).

Conociendo a Arduino

Arduino es una empresa italiana dedicada al desarrollo y la producción de componentes y software para sistemas domésticos inteligentes simples destinados a no especialistas. Es de destacar que este desarrollador hizo completamente abierta la arquitectura de los sistemas que creó, lo que hizo posible los fabricantes de terceros para desarrollar nuevos y copiar dispositivos existentes compatibles con Arduino, así como para producir software para ellos.

Este enfoque ha proporcionado una gran popularidad para los sistemas de la compañía italiana, pero también tiene una desventaja: debido a que para la producción componentes para los sistemas Arduino se toman, por así decirlo, todos los que no son flojos, no siempre tienen éxito en la primera vez para adquirir una alta calidad producto. A menudo tiene que enfrentar el problema de compatibilidad de componentes de diferentes fabricantes.

Un usuario potencial debe ser consciente de que, desde 2008, hay dos compañías que producen productos bajo la marca Arduino. En la primera, que comenzó en esta dirección, el sitio oficial se encuentra en www.arduino.cc; el segundo, recién formado - en www.arduino.org. Lo que se desarrolló antes de la división, en ambos sitios está representado por igual, pero la gama de nuevos productos ya es diferente.

El software para sistemas de "casa inteligente" Arduino tiene la forma de un shell de software (llamado IDE), en el que puede escribir y compilar programas. Se distribuye de forma gratuita. Los programas están escritos en C ++.

Las versiones del programa IDE de Arduino presentadas en estos sitios también son muy diferentes, aunque tienen el mismo nombre, pero también los números de versión.Debido a esto, es bastante fácil confundirse. La diferencia es que cada software admite sus bibliotecas y tableros.

El "hardware" del sistema consiste en una placa base con un microcontrolador (placa del procesador) y tarjetas de expansión instaladas en él, que comúnmente se denominan shilds. Conectar el escudo a la placa del procesador le permite agregar nuevos componentes a la casa inteligente. El sistema ensamblado puede ser completamente autónomo o trabajar en conjunto con una computadora a través de una interfaz estándar cableada o inalámbrica.

Ventajas del sistema Arduino

Este paquete de hardware-software atrae al usuario con tales ventajas:

• la posibilidad de trabajo autónomo, debido a la presencia de su propio controlador;
• amplias oportunidades para configurar el sistema (el usuario mismo escribe un programa en el que se pueden proporcionar escenarios de cualquier complejidad);
• Simplicidad del proceso de carga del programa en el controlador: el programador no es necesario para esto, es suficiente tener un cable USB (en el microcontrolador hay un cargador de arranque de firmware);
• el costo accesible de los componentes debido a la falta de derechos de monopolio para un fabricante en particular (la arquitectura está abierta).

Si el bootloader Bootloader comenzó a funcionar mal, o no apareció en el microcontrolador comprado, el usuario tiene la opción de flashearlo él mismo. El shell del software IDE proporciona soporte para varios de los programadores más populares y populares para este propósito. Además, casi todos los procesadores Arduino tienen un conector macho que permite la programación en circuito.

El programa Arduino IDE, presentado en el sitio web arduino.cc, plataformas de software de hardware del usuario, mientras que en la versión del programa en arduino.org tales la función está ausente

¿Qué soluciones ofrece Arduino?

Dado que la producción de sensores y dispositivos compatibles con Arduino es manejada por muchas compañías, la gama de estos productos es bastante amplia. Aquí se aplica con más frecuencia:

1. Sensores que monitorean los parámetros climáticos:
   • temperatura;
   • humedad;

     Una placa especial con sensores de temperatura y humedad proporciona una interfaz para la salida de los parámetros medidos a la pantalla LCD

   • precipitación (sensor de lluvia y nieve);
   • iluminación
   • presión
2. Sensores, que permiten determinar la posición espacial del objeto sobre el que están fijados:
   • Giroscopio de 6 ejes con acelerómetro;
   • brújula

     La brújula incorporada le permite determinar los lados de la luz en relación con el objeto sobre el que se utiliza el sistema

3. Sensores, lo que permite registrar la presencia de varios objetos:
   • sensor de movimiento;
   • sensor de infrarrojos (fijar una persona sentada inmóvil o un animal de sangre caliente);

     El sensor IR le permite determinar la presencia de personas en la casa e ir a la rama apropiada del escenario de trabajo

   • sensor ultrasónico (detecta objetos con cualquier temperatura y determina la distancia a ellos).
4. Sensores de emergencia:
   • detector de humo;
   • sensor de fuego;
   • sensor de fuga de gas;

     Al conectar el sensor de gas se detectarán instantáneamente fugas de gas en la habitación y se activará el escenario de emergencia.

   • sensor de dióxido de carbono.
5. Otros dispositivos, por ejemplo:
   • micrófono;
   • horas;
   • sensor de puerta abierta;
   • controles remotos (radiofrecuencia e infrarrojo) con receptores;
   • botones a distancia.

Algunos de estos dispositivos están incluidos en el kit base Arduino Start, que algunos fabricantes se llaman StarterKit.

La parte ejecutiva contiene un gran conjunto de dispositivos, por ejemplo:

• motores eléctricos;
• relés y varios interruptores;
• atenuadores (permiten cambiar suavemente la intensidad de la iluminación);
• cierrapuertas;
• Válvulas y válvulas de 3 vías con servoaccionamientos.

Si planea conectar la iluminación a través del relé Arduino, entonces es mejor usar lámparas LED como artefactos de iluminación. Las lámparas incandescentes cuando se conectan a través de dichos relés se queman rápidamente.

Video: comenzamos a trabajar con Arduino: administramos el LED a través de la interfaz web

Elaboración de un proyecto en Arduino

El proceso de creación y configuración de la "casa inteligente" Arduino se mostrará en el ejemplo de un sistema en el que se construirán las siguientes funciones:

• control de temperatura en la calle y en interiores;
• monitorear el estado de la ventana (abierta / cerrada);
• monitoreo de las condiciones climáticas (claro / lluvia);
• generación de una señal audible cuando se activa el sensor de movimiento, si la función de alarma está activada.

El sistema se configurará de tal manera que los datos se puedan ver por medio de un aplicación, así como un navegador web, es decir, el usuario podrá hacer esto desde cualquier lugar donde haya acceso en Internet.

Abreviaciones utilizadas:

1. "GND" es el suelo.
2. "VCC" - comida.
3. "PIR" - sensor de movimiento.

Los componentes necesarios para la producción del sistema "casa inteligente"

Para el sistema Arduino's Smart Home, necesitará lo siguiente:

• placa de microprocesador Arduino;
• Módulo Ethernet ENC28J60;
• dos sensores de temperatura marca DS18B20;
• micrófono;
• sensor de lluvia y nieve;
• sensor de movimiento;
• cambiar de caña;
• retransmisión;
• Resistencia de resistencia, kOhm;
• cable de par trenzado;
• Cable de Ethernet

El costo de todos los componentes es de aproximadamente $ 90.

Construya "casa inteligente instrucción paso a paso

Esa es la secuencia en la que necesitas actuar.

Conexión de dispositivos ejecutivos y sensores

Conectamos todos los componentes de acuerdo con el esquema.

Desarrollo de código de programa

El usuario escribe todo el programa en el shell IDE de Arduino, para lo cual este último está equipado con un editor de texto, el administrador del proyecto, el compilador, el preprocesador y los medios para llenar el código del programa en el microprocesador de la placa Arduino. Desarrolló versiones de IDE para los sistemas operativos de Mac OS X, Windows y Linux. El lenguaje de programación es C ++ con algunas simplificaciones. Los programas de usuario para Arduino generalmente se llaman bocetos o bocetos, el IDE los guarda en archivos con la extensión ".ino".

La función main (), que es obligatoria en C ++, es creada automáticamente por el contenedor IDE, prescribiendo una cantidad de acciones estándar en ella. El usuario debe escribir las funciones de configuración () (realizadas una vez en el momento de inicio) y el bucle () (realizadas en un ciclo infinito). Ambas funciones son obligatorias para Arduino.

Los archivos de encabezado de las bibliotecas estándar no necesitan insertarse en el programa; el IDE lo hace automáticamente. No se aplica a las bibliotecas de usuario: deben estar especificadas.

La adición de bibliotecas al IDE "Project Manager" se lleva a cabo de una manera algo inusual. En forma de código fuente escrito en C ++, se agregan a una carpeta especial en el directorio de trabajo del shell IDE. Después de eso, los nombres de estas bibliotecas aparecen en el menú IDE correspondiente. Aquellos que marca el usuario se agregarán a la lista de compilación.

El IDE proporciona un mínimo de configuraciones, y la capacidad de configurar el compilador no existe. Por lo tanto, un programador principiante es inmune a los errores.

Aquí hay un ejemplo del programa más simple, que hace que el LED conectado a la 13ª salida de la placa parpadee cada 2 segundos:

void setup () {pinMode (13, OUTPUT); // Salida de salida de Arduino 13}

void loop () {digitalWrite (13, ALTO); // Habilita la 13ª salida, el parámetro de la llamada a función digitalWrite ALTO es un signo de nivel lógico alto

retraso (1000); // Ciclo de retardo para 1000 mseg - 1 segundo

digitalWrite (13, BAJO); // Salida desactivada 13, parámetro de llamada BAJO - atributo de nivel lógico bajo

retraso (1000); // Ciclo de retardo por 1 segundo}

Sin embargo, por el momento, no siempre es necesario que un usuario escriba un programa personalmente: hay muchas bibliotecas y bocetos listos para usar en la red (mira aquí: http://arduino.ru/Reference). Hay un programa listo para el sistema considerado en este ejemplo. Necesita ser descargado, desempaquetado e importado al IDE. El texto del programa se proporciona con comentarios que explican el principio de su funcionamiento.

Cuando el usuario hace clic en el botón "Actualizar" en el navegador o en la aplicación del teléfono inteligente, el microcontrolador Arduino envía los datos a este cliente. Con cada una de las páginas designadas como "/ tempin "/ tempout "/ rain "/ window "/ alarm se envía el código del programa, que se muestra en la pantalla.

Instalación de una aplicación cliente en un teléfono inteligente (para sistema operativo Android)

Para recibir datos del sistema de casa inteligente en la red, puede descargar la aplicación preparada.

Esto es lo que el propietario del gadget debe hacer:

1. Descargue el archivo SmartHome.apk.
2. Envíalo a tu teléfono.
3. Después de abrir el "Administrador de archivos coloque este archivo.
4. Haga clic en él y seleccione "Instalar" (se debe marcar una "marca de verificación" que le permita instalar programas fuera del servicio Google Play).

   Debe habilitar la instalación de programas que no estén en PlayMarket, que se encuentra en la sección "Seguridad" de la configuración del teléfono inteligente.

5. Cuando la instalación esté completa, active la aplicación.
6. Configúralo.

Con esta aplicación, no solo puede recibir información del sistema de casa inteligente, sino también administrarla: activar y desactivar alarmas. Si está activado, la aplicación recibirá una notificación cuando se active el sensor de movimiento. El interrogatorio del sistema Arduino para el disparo de la aplicación del sensor de movimiento se realiza con una frecuencia de una vez por minuto.

Al activar el icono "Configuración puede editar su dirección IP.

Configurar el navegador para trabajar con la "casa inteligente"

En la barra de direcciones del navegador, ingrese XXX.XXX.XXX.XXX/all, donde "XXX.XXX.XXX.XXX" es su dirección IP. Después de esto, será posible recibir datos del sistema y administrarlos.

El código presentado aquí permite que el navegador encienda y apague la luz, mientras que en la aplicación de teléfono inteligente Android dicha función no se implementa.

Trabajando con el enrutador

Luego en el enrutador necesita abrir el puerto:

• abrir la configuración del enrutador;
• prescribir la dirección Arduino IP;
• abrir el puerto 80.

  Es necesario registrar la ruta al procesador Arduino para el puerto 80

Configurando una cuenta en noip.com

Este paso es opcional, pero es necesario si desea asignar un nombre de dominio a la dirección. Para hacer esto, debe registrarse en el sitio https://www.noip.com/, vaya a la sección "Agregar host" e ingrese la dirección IP del sistema.

La creación del proyecto se completa, puede verificar el estado del sistema.

Video: casa inteligente en Arduino

Características de algunos hardware Arduino

En vista del hecho de que los componentes compatibles con Arduino son producidos por muchas empresas de terceros cuya calidad del producto en sí misma la empresa Arduino no controla, es más probable que el usuario compre un componente que no funciona del todo correctamente

Una situación similar se ha desarrollado en el desarrollo de computadoras personales. En un momento, IBM hizo que la arquitectura de sus computadoras se abriera, como resultado de lo cual las computadoras compatibles con IBM y los componentes individuales comenzaron a producir muchas compañías. Como resultado, las "personalidades" de este tipo están ampliamente distribuidas en todo el mundo, sin embargo, la calidad de los componentes y el grado de compatibilidad en muchos casos no se encuentran al más alto nivel. Las tácticas opuestas se adhirieron a la empresa Apple. Limitó el círculo de desarrolladores con acceso a la arquitectura, y la misma política se llevó a cabo en el campo del desarrollo de software. Como resultado, las computadoras de Apple eran menos comunes y más caras, pero son un orden de magnitud superior a los dispositivos compatibles con IBM que ejecutan Windows.

Para algunos componentes para sistemas Arduino, los usuarios notaron lo siguiente:

1. El sensor de temperatura DHT11, suministrado con el kit básico (StarterKit), produce un error significativo de 2-3 grados. En la sala se recomienda utilizar un sensor de temperatura DHT22, que proporciona indicaciones más precisas y para la instalación en la calle - DHT21, capaz de operar a temperaturas negativas y tener protección contra daños mecánicos daño
2. En algunas placas de microprocesador Arduino, cuando el relé conectado a ellas se cierra, el puerto COM falla. Debido a esto, el microcontrolador no puede cargar el boceto: una vez que se inicia el relleno, el procesador se reinicia. El relé luego hace clic, el puerto COM se desactiva y el proceso de carga de boceto se detiene.
3. El sensor de cierre de ventana / puerta a veces presenta sorpresas en forma de falsos positivos. En vista de esto, el boceto se escribe para que el sistema produzca la acción necesaria solo después de recibir varias señales en una fila.
4. Para configurar la gestión de procesos con la ayuda de aplausos, algunos usuarios inexpertos solicitan un detector de sonido con ajuste de umbral manual en lugar de un micrófono. Para este propósito, este componente no es adecuado, ya que tiene un rango muy corto: es necesario aplaudir a no más de 10 cm del detector. Además, este sensor transmite señales con pulsos de corta duración, por lo que en presencia de un gran El boceto, que lleva un tiempo relativamente largo de procesar, el microcontrolador simplemente no tiene tiempo para ellos para arreglar
5. Para el sistema de alarma contra incendios, se debe usar un detector de humo, en lugar de un detector de incendios. Este último registra una llama a no más de 30 cm de sí mismo.
6. En caso de mal funcionamiento en el funcionamiento del microcontrolador o errores en el código, es mejor utilizar relés normalmente cerrados con interruptores manuales conectados en serie.

Para evitar la compra de componentes de baja calidad, los usuarios experimentados recomiendan que se examinen previamente las reseñas publicadas en la Web. Sensores baratos se pueden comprar en varias versiones para verificar personalmente cuál funciona mejor.

Tal vez el sistema de "casa inteligente" de Arduino no es el mejor, pero la elección más amplia de componentes y su costo asequible lo han convertido en uno de los más populares. Con nuestros consejos, aprenderá rápidamente cómo crear proyectos Arduino automatizando varios procesos domésticos.