À l'heure actuelle, les systèmes tels que la «maison intelligente» des incroyables exotiques, disponibles uniquement pour les plus riches, sont devenus un lieu commun, auquel tout le monde peut adhérer. Il y a quelque chose à choisir: de nombreux développeurs ont maîtrisé la sortie de tels systèmes matériels-logiciels. Arduino est l'un des plus célèbres, dont nous allons maintenant nous familiariser avec les produits.

Qu'est-ce qu'une "maison intelligente"

Ce terme a un analogue plus compréhensible - "domotique". L'essence de telles solutions est d'assurer l'exécution automatique de divers processus se produisant dans la maison, le bureau ou les équipements spécialisés. L'exemple le plus simple est l'allumage automatique de l'éclairage à un moment où l'un des occupants pénètre dans la pièce.

Dans tout système de "maison intelligente les composants suivants peuvent être distingués:

1. Partie sensorielle Il s'agit d'un ensemble de dispositifs, dont la partie principale est représentée par différents capteurs, permettant au système d'enregistrer des événements de nature différente. Des exemples sont des capteurs de température et de mouvement. D'autres dispositifs de la partie de capteur servent à transférer les commandes de l'utilisateur au système. Ce sont des boutons à distance et des télécommandes avec des récepteurs.

   L'un des éléments les plus fréquemment utilisés de la "maison intelligente" est un capteur de mouvement

2. La partie exécutive. Ce sont les périphériques que le système peut contrôler, réagissant ainsi à un événement conformément à un scénario défini par l'utilisateur. Tout d'abord, c'est un relais par lequel le contrôleur de la "maison intelligente" peut alimenter n'importe quel appareil électrique, c'est-à-dire l'allumer et l'éteindre. Par exemple, sur le coton dans la paume de votre main (le système "l'entend" avec un microphone), vous pouvez configurer l'activation d'un relais qui alimente le ventilateur. Note: dans cet exemple, le ventilateur peut être n'importe quel. Mais vous pouvez également utiliser l'appareil, spécialement conçu pour fonctionner dans le cadre d'un système particulier. Par exemple, Arduino fabrique des moteurs électriques pour ses systèmes, avec lesquels il est possible, par exemple, de fermer ouvrir la fenêtre, et Xiaomi (un fabricant chinois de systèmes similaires) - dispositifs de contrôle filtre à air Un tel appareil est entièrement contrôlé par le système, c'est-à-dire qu'il peut non seulement l'allumer, mais aussi modifier les réglages.

   L'électromoteur est un actionneur, qui est activé par le signal du contrôleur du système et entraîne le mécanisme qui lui est connecté

3. Le processeur Peut également être appelé un contrôleur. C'est le «cerveau» du système, qui coordonne et coordonne le travail de toutes ses composantes.

   La carte processeur (ou contrôleur) contrôle les actionneurs en fonction du firmware et des données reçues des capteurs

4. Logiciel C'est un ensemble d'instructions qui guident le processeur. Dans les systèmes de certains fabricants, y compris Arduino, l'utilisateur peut écrire un programme indépendamment, dans d'autres - des solutions prêtes à l'emploi sont utilisées dans lesquelles scénarios.

Les systèmes modernes "maison intelligente" sont divisés en plusieurs variétés:

1. Equipé de son propre contrôleur.
2. Utiliser à ce titre le processeur de l'ordinateur d'un utilisateur (tablette, smartphone).
3. Traitement des informations à l'aide d'un serveur distant appartenant à la société de développement (service cloud).

Le système peut non seulement activer tel ou tel périphérique, mais également informer l'utilisateur de l'événement qui s'est produit en envoyant un message au téléphone ou d'une autre manière. Ainsi, il peut être chargé de fonctions d'alarme, y compris la protection contre l'incendie.

Les scénarios peuvent être beaucoup plus complexes que ceux décrits dans les exemples. Par exemple, il est possible d'apprendre au système à inclure une chaudière et à lui transférer l'alimentation en eau chaude lorsque l'alimentation centrale est coupée, si elle révèle la présence de quelqu'un des locataires dans la maison (aide infrarouge, capteurs à ultrasons, ainsi que des capteurs mouvement).

Connaître Arduino

Arduino est une société italienne dédiée au développement et à la production de composants et de logiciels pour des systèmes de maison intelligents simples destinés à des non-spécialistes. Il est à noter que ce développeur a complètement ouvert l'architecture des systèmes qu'il a créés, ce qui a rendu possible fabricants tiers pour développer de nouveaux appareils compatibles avec Arduino et les copier, ainsi que produire des logiciels pour eux.

Cette approche a fourni une grande popularité pour les systèmes de l'entreprise italienne, mais elle a aussi un inconvénient: en raison du fait que pour la production composants pour les systèmes Arduino sont pris, pour ainsi dire, tous ceux qui ne sont pas paresseux, ne réussissent pas toujours dans la première fois à acquérir une haute qualité produit Souvent, vous devez faire face au problème de la compatibilité des composants de différents fabricants.

Un utilisateur potentiel doit être conscient que depuis 2008, il existe deux entreprises qui produisent des produits sous la marque Arduino. Au début, qui a commencé cette direction, le site officiel est situé à www.arduino.cc; le second, nouvellement formé - à www.arduino.org. Ce qui a été développé avant la scission, sur les deux sites est représenté de manière égale, mais la gamme de nouveaux produits est déjà différente.

Le logiciel pour les systèmes "maison intelligente" Arduino a la forme d'un shell logiciel (appelé IDE), dans lequel vous pouvez écrire et compiler des programmes. Il est distribué gratuitement. Les programmes sont écrits en C ++.

Les versions du programme Arduino IDE présentées sur ces sites sont également très différentes, bien qu'elles aient le même nom, mais aussi les numéros de version.Pour cette raison, ils sont assez faciles à confondre. La différence est que chaque logiciel prend en charge ses bibliothèques et ses cartes.

Le "matériel" du système se compose d'une carte mère avec un microcontrôleur (carte processeur) et des cartes d'extension installées dessus, qui sont communément appelées shilds. La connexion du blindage à la carte processeur vous permet d'ajouter de nouveaux composants à la maison intelligente. Le système assemblé peut être complètement autonome ou fonctionner en conjonction avec un ordinateur via une interface filaire ou sans fil standard.

Avantages du système Arduino

Ce package matériel-logiciel attire l'utilisateur avec de tels avantages:

• la possibilité de travail autonome, en raison de la présence de son propre contrôleur;
• possibilités étendues pour la mise en place du système (l'utilisateur écrit lui-même un programme dans lequel des scénarios de toute complexité peuvent être fournis);
• Simplicité du processus de chargement du programme dans le contrôleur: le programmeur n'est pas nécessaire pour cela, il suffit d'avoir un câble USB (dans le microcontrôleur il y a un Bootloader de firmware);
• le coût abordable des composants en raison de l'absence de droits de monopole pour un fabricant particulier (l'architecture est ouverte).

Si le bootloader Bootloader a commencé à mal fonctionner, ou s'il n'apparaît pas dans le microcontrôleur acheté, l'utilisateur a la possibilité de le faire clignoter lui-même. Le shell du logiciel IDE prend en charge un certain nombre de programmeurs les plus populaires et les plus populaires à cet effet. En outre, presque tous les processeurs Arduino ont un connecteur mâle qui permet la programmation en circuit.

Le programme IDE Arduino, présenté sur le site arduino.cc, plates-formes matérielles et logicielles utilisateur, alors que dans la version du programme sur arduino.org la fonction est absente.

Quelles solutions offre Arduino?

Puisque la production de capteurs et de dispositifs compatibles Arduino est assurée par de nombreuses entreprises, la gamme de ces produits est assez large. Ici, c'est appliqué le plus souvent:

1. Des capteurs qui surveillent les paramètres climatiques:
   • la température;
   • l'humidité

     Une carte spéciale avec des capteurs de température et d'humidité fournit une interface pour la sortie des paramètres mesurés sur l'écran LCD

   • précipitations (capteur de pluie et de neige);
   • illumination;
   • la pression.
2. Capteurs, permettant de déterminer la position spatiale de l'objet sur lequel ils sont fixés:
   • Capteur gyroscopique à 6 axes avec accéléromètre;
   • boussole

     La boussole intégrée vous permet de déterminer les côtés de la lumière par rapport à l'objet sur lequel le système est utilisé

3. Capteurs, permettant d'enregistrer la présence de divers objets:
   • détecteur de mouvement;
   • capteur infrarouge (fixer une personne assise immobile ou un animal à sang chaud);

     Le capteur IR vous permet de déterminer la présence de personnes dans la maison et d'accéder à la branche appropriée du scénario de travail

   • capteur à ultrasons (détecte les objets avec n'importe quelle température et détermine la distance à eux).
4. Capteurs d'urgence
   • détecteur de fumée
   • détecteur de feu;
   • capteur de fuite de gaz;

     Le branchement du capteur de gaz détecte instantanément les fuites de gaz dans la pièce et active le scénario d'urgence

   • capteur de dioxyde de carbone.
5. D'autres appareils, par exemple:
   • microphone;
   • heures;
   • porte ouverte capteur;
   • télécommandes (radiofréquence et infrarouge) avec récepteurs;
   • boutons à distance.

Certains de ces périphériques sont inclus dans le kit de base Arduino Start, qui, chez certains fabricants, s'appelle StarterKit.

La partie exécutive contient un grand nombre de dispositifs, par exemple:

• moteurs électriques;
• relais et divers commutateurs;
• gradateurs (permettent de changer en douceur l'intensité de l'éclairage);
• ferme-portes;
• Vannes et vannes à 3 voies avec servocommandes.

Si vous envisagez de connecter l'éclairage via un relais Arduino, il est préférable d'utiliser des lampes LED comme luminaires. Les lampes incandescentes lorsqu'elles sont connectées à travers de tels relais brûlent rapidement.

Vidéo: nous commençons à travailler avec Arduino - nous gérons la LED via l'interface web

Elaboration d'un projet sur Arduino

Le processus de création et de configuration de la "maison intelligente" Arduino sera montré sur l'exemple d'un système dans lequel les fonctions suivantes seront construites:

• surveillance de la température dans la rue et à l'intérieur;
• surveiller l'état de la fenêtre (ouvert / fermé);
• surveillance des conditions météorologiques (clair / pluie);
• génération d'un signal sonore lorsque le capteur de mouvement est déclenché, si la fonction d'alarme est activée.

Le système sera configuré de telle manière que les données puissent être visualisées au moyen d'un application, ainsi que d'un navigateur web, c'est-à-dire que l'utilisateur pourra le faire depuis n'importe quel endroit où il y a un accès sur Internet.

Abréviations utilisées:

1. "GND" est le sol.
2. "VCC" - nourriture.
3. "PIR" - détecteur de mouvement.

Les composants nécessaires à la production du système "maison intelligente"

Pour le système Smart Home d'Arduino, vous aurez besoin des éléments suivants:

• carte à microprocesseur Arduino;
• Module Ethernet ENC28J60;
• deux capteurs de température marque DS18B20;
• microphone;
• capteur de pluie et de neige;
• détecteur de mouvement;
• interrupteur reed;
• relais;
• Résistance de résistance, kOhm;
• câble à paires torsadées;
• Câble Ethernet.

Le coût de tous les composants est d'environ 90 $.

Construire "maison intelligente instruction étape par étape

C'est la séquence dans laquelle vous devez agir.

Connexion des appareils exécutifs et capteurs

Nous connectons tous les composants selon le schéma.

Développement du code de programme

L'utilisateur écrit l'ensemble du programme dans le shell IDE Arduino, pour lequel ce dernier est équipé d'un éditeur de texte, le gestionnaire de projet, le compilateur, le préprocesseur et les moyens de remplir le code du programme dans le microprocesseur de la carte Arduino. Versions développées d'IDE pour les systèmes d'exploitation de Mac OS X, Windows et Linux. Le langage de programmation est C ++ avec quelques simplifications. Les programmes utilisateur pour Arduino sont généralement appelés croquis ou esquisses, l'EDI les enregistre dans des fichiers avec l'extension ".ino".

La fonction main (), obligatoire en C ++, est créée automatiquement par l'encapsuleur IDE, en y prescrivant un certain nombre d'actions standard. L'utilisateur doit écrire les fonctions setup () (faites une fois au démarrage) et loop () (dans une boucle infinie). Ces deux fonctions sont obligatoires pour Arduino.

Les fichiers d'en-tête des bibliothèques standard n'ont pas besoin d'être insérés dans le programme - l'IDE le fait automatiquement. Cela ne s'applique pas aux bibliothèques utilisateur - elles doivent être spécifiées.

L'ajout de bibliothèques à l'IDE "Project Manager" est effectué de manière assez inhabituelle. Sous la forme d'un code source écrit en C ++, ils sont ajoutés à un dossier spécial dans le répertoire de travail du shell IDE. Après cela, les noms de ces bibliothèques apparaissent dans le menu IDE correspondant. Ceux que l'utilisateur marque seront ajoutés à la liste de compilation.

L'IDE fournit un minimum de paramètres, et la possibilité de configurer le compilateur est manquant du tout. Ainsi, un programmeur débutant est à l'abri des erreurs.

Voici un exemple du programme le plus simple, qui fait clignoter toutes les 2 secondes la LED connectée à la 13ème sortie de la carte:

void setup () {pinMode (13, OUTPUT); // Sortie de sortie Arduino 13}

void loop () {digitalWrite (13, HIGH); // Activer la 13ème sortie, le paramètre de l'appel de fonction digitalWrite HIGH est un signe de niveau logique haut

retard (1000); // Delay cycle pour 1000 msec - 1 seconde

digitalWrite (13, BAS); // Sortie éteint 13, paramètre d'appel LOW - attribut de niveau logique bas

retard (1000); // Retarder le cycle pendant 1 seconde}

Cependant, à l'heure actuelle, il n'est pas toujours nécessaire pour un utilisateur d'écrire lui-même un programme: il existe de nombreuses bibliothèques et croquis prêts à l'emploi sur le réseau (regardez ici: http://arduino.ru/Reference). Il existe un programme prêt à l'emploi pour le système considéré dans cet exemple. Il doit être téléchargé, déballé et importé dans l'EDI. Le texte du programme est fourni avec des commentaires expliquant le principe de son fonctionnement.

Lorsque l'utilisateur clique sur le bouton "Actualiser" dans le navigateur ou sur l'application smartphone, le microcontrôleur Arduino envoie les données à ce client. Avec chacune des pages désignées comme "/ tempin "/ tempout "/ rain "/ window "/ alarm le code du programme est envoyé, qui est affiché sur l'écran.

Installation d'une application client sur un smartphone (pour Android OS)

Pour recevoir des données du système de maison intelligente du réseau, vous pouvez télécharger l'application prête à l'emploi.

Voici ce que le propriétaire du gadget doit faire:

1. Téléchargez le fichier SmartHome.apk.
2. Envoyez-le sur votre téléphone.
3. Après avoir ouvert le "Gestionnaire de fichiers placez ce fichier.
4. Cliquez dessus et sélectionnez "Installer" (une "coche" doit être cochée, vous permettant d'installer des programmes en dehors du service Google Play).

   Vous devez activer l'installation des programmes non sur PlayMarket, qui se trouve dans la section "Sécurité" des paramètres du smartphone

5. Lorsque l'installation est terminée, activez l'application.
6. Configurez-le.

Avec cette application, vous pouvez non seulement recevoir des informations du système de la maison intelligente, mais aussi le gérer - activer et désactiver les alarmes. Si elle est activée, l'application recevra une notification lorsque le détecteur de mouvement se déclenchera. L'interrogation du système Arduino pour le déclenchement de l'application du capteur de mouvement s'effectue à une fréquence d'une fois par minute.

En activant l'icône "Paramètres vous pouvez modifier votre adresse IP.

Configurer le navigateur pour travailler avec la "maison intelligente"

Dans la barre d'adresse du navigateur, entrez XXX.XXX.XXX.XXX/all, où "XXX.XXX.XXX.XXX" est votre adresse IP. Après cela, il sera possible de recevoir des données du système et de les gérer.

Le code présenté ici permet au navigateur d'allumer et d'éteindre la lumière, alors que dans l'application smartphone Android une telle fonction n'est pas implémentée.

Travailler avec le routeur

Ensuite, sur le routeur, vous devez ouvrir le port:

• ouvrir les paramètres du routeur;
• prescrire l'adresse IP Arduino;
• ouvrir le port 80.

  Il est nécessaire d'enregistrer la route vers le processeur Arduino pour le port 80

Créer un compte sur noip.com

Cette étape est facultative, mais elle est nécessaire si vous souhaitez attribuer un nom de domaine à l'adresse. Pour ce faire, vous devez vous inscrire sur le site https://www.noip.com/, allez à la section "Ajouter un hôte" et entrez l'adresse IP du système.

La création du projet est terminée, vous pouvez vérifier la santé du système.

Vidéo: maison intelligente sur Arduino

Caractéristiques de certains matériels Arduino

Compte tenu du fait que les composants compatibles Arduino sont produits par de nombreuses sociétés tierces dont la qualité du produit lui-même la société Arduino ne contrôle pas, l'utilisateur est plus susceptible d'acheter un composant qui ne fonctionne pas tout à fait correctement.

Une situation similaire s'est développée dans le développement des ordinateurs personnels. À un moment donné, IBM a ouvert l'architecture de ses ordinateurs, ce qui a permis à des ordinateurs compatibles IBM et à des composants individuels de produire de nombreuses entreprises. En conséquence, les «personnalités» de ce type sont largement répandues dans le monde entier, cependant, la qualité des composants et le degré de leur compatibilité dans de nombreux cas n'étaient pas au niveau le plus élevé. Les tactiques opposées ont adhéré à la compagnie Apple. Il a limité le cercle des développeurs ayant accès à l'architecture, et la même politique a été appliquée dans le domaine du développement de logiciels. En conséquence, les ordinateurs d'Apple étaient moins communs et plus chers, mais ils sont d'un ordre de grandeur supérieur aux appareils compatibles IBM fonctionnant sous Windows.

Pour certains composants des systèmes Arduino, les utilisateurs ont remarqué ce qui suit:

1. Le capteur de température DHT11, fourni avec le kit de base (StarterKit), donne une erreur significative de 2-3 degrés. Dans la pièce, il est recommandé d'utiliser un capteur de température DHT22, donnant des indications plus précises, et pour l'installation dans la rue - DHT21, capable de fonctionner à des températures négatives et ayant une protection contre les dommage.
2. Sur certaines cartes de microprocesseur Arduino, lorsque le relais qui leur est connecté se ferme, le port COM échoue. Pour cette raison, le microcontrôleur ne peut pas charger l'esquisse: une fois le remplissage démarré, le processeur redémarre. Le relais clique alors, le port COM est désactivé et le processus de chargement de l'esquisse s'arrête.
3. Le capteur de fermeture fenêtre / porte présente parfois des surprises sous la forme de faux positifs. En vue de ceci, l'esquisse est écrite de sorte que le système ne produise l'action nécessaire qu'après avoir reçu plusieurs signaux d'affilée.
4. Pour configurer la gestion des processus à l'aide de claps, certains utilisateurs inexpérimentés commandent un détecteur de son avec réglage manuel du seuil au lieu d'un microphone. A cet effet, ce composant ne convient pas, car il a une portée très courte: il est nécessaire d'applaudir à plus de 10 cm du détecteur. En outre, ce capteur transmet des signaux avec des impulsions de courte durée, de sorte qu'en présence d'un grand L'esquisse, qui prend un temps relativement long à traiter, le microcontrôleur n'a tout simplement pas le temps pour eux réparer.
5. Pour le système d'alarme incendie, un détecteur de fumée, plutôt qu'un détecteur d'incendie, doit être utilisé. Ce dernier enregistre une flamme à moins de 30 cm de lui-même.
6. En cas de dysfonctionnement dans le fonctionnement du microcontrôleur ou d'erreurs dans le code, il est préférable d'utiliser des relais normalement fermés avec des interrupteurs manuels connectés en série.

Pour éviter l'achat de composants de mauvaise qualité, les utilisateurs chevronnés recommandent d'examiner à l'avance les avis publiés sur le Web. Capteurs peu coûteux peuvent être achetés en plusieurs versions pour vérifier personnellement lequel fonctionne le mieux.

Peut-être que le système "maison intelligente" d'Arduino n'est pas le meilleur, mais le plus large choix de composants et leur coût abordable en ont fait l'un des plus populaires. En utilisant nos conseils, vous apprendrez rapidement comment créer des projets Arduino en automatisant divers processus domestiques.