עד כה, מערכות כגון "בית חכם" מן האקזוטיים המדהימים, הזמינים רק לעשירים ביותר, הפכו לשגרה, שאליו כל אחד יכול להצטרף. יש משהו לבחירה: מפתחים רבים שולטים על שחרורו של מערכות תוכנה כאלה חומרה. בין המפורסמים ביותר הוא Arduino, שאת מוצריה אנו מכירים כעת.

מהו "בית חכם"

מונח זה יש אנלוגי מובנת יותר - "אוטומציה הביתה". המהות של פתרונות כאלה היא להבטיח ביצוע אוטומטי של תהליכים שונים המתרחשים בבית, במשרד או מתקנים מיוחדים. הדוגמה הפשוטה ביותר היא המעבר האוטומטי של התאורה בזמן שבו אחד הדיירים נכנס לחדר.

בכל מערכת "בית חכם" ניתן להבחין בין הרכיבים הבאים:

1. חלק חושני. זוהי סדרה של מכשירים, שחלקם העיקרי מיוצג על ידי חיישנים שונים, ומאפשר למערכת לרשום אירועים בעלי אופי שונה. דוגמאות הן חיישני טמפרטורה ותנועה. התקנים אחרים של חלק החיישן משמשים להעברת פקודות המשתמש למערכת. אלה הם לחצנים מרוחקים ושלט רחוק עם מקלטי.

   אחד האלמנטים הנפוצים ביותר של "בית חכם" הוא חיישן תנועה

2. החלק המבצעת. אלה הם התקנים שהמערכת יכולה לשלוט בהם, להגיב בדרך זו לאירוע בהתאם לתרחיש המוגדר על ידי המשתמש. קודם כל, זה ממסר שבו הבקר של "בית חכם" יכול לספק חשמל לכל מכשיר חשמלי, כלומר, כדי להפעיל אותו לסירוגין. לדוגמה, על הכותנה בכף היד (המערכת "שומעת" אותה עם מיקרופון) ניתן להגדיר את ההפעלה של ממסר המספק כוח למאוורר. הערה: בדוגמה זו, המאוורר יכול להיות כל. אבל אתה יכול גם להשתמש במכשיר, שוחרר במיוחד לעבוד כחלק ממערכת מסוימת. לדוגמה, Arduino מייצרת מנועים חשמליים למערכות שלה, עם זה אפשרי, למשל, כדי לסגור או לפתוח את החלון, ו Xiaomi (יצרנית סינית של מערכות דומות) - התקני בקרה מנקה אוויר. מכשיר כזה נשלט לחלוטין על ידי המערכת, כלומר, זה לא יכול רק להפעיל את זה, אלא גם לשנות את ההגדרות.

   Electromotor הוא מפעיל, המופעל על ידי האות של בקר המערכת ומניע את המנגנון המחובר אליו

3. המעבד. ניתן גם לקרוא בקר. זהו "המוח" של המערכת, אשר מרכז ומתאם את העבודה של כל מרכיביו.

   לוח המעבד (או הבקר) שולט במפעילים על סמך הקושחה והנתונים המתקבלים מהחיישנים

4. תוכנה. זוהי סדרה של הוראות המכוונות את המעבד. במערכות של כמה יצרנים, כולל Arduino, המשתמש יכול לכתוב תוכנית באופן עצמאי, אחרים - פתרונות מוכנים מוכנים בהם רק אופייני תרחישים.

מערכות מודרניות "בית חכם" מחולקים למספר סוגים:

1. מצויד בקר משלה.
2. שימוש בקיבולת זו את המעבד של מחשב המשתמש (טאבלט, טלפון חכם).
3. עיבוד מידע באמצעות שרת מרוחק בבעלות חברת המפתחים (שירות ענן).

המערכת יכולה לא רק להפעיל את המכשיר הזה או אחר, אלא גם ליידע את המשתמש על האירוע שהתרחש על ידי שליחת הודעה לטלפון או בדרך אחרת. לכן, זה יכול להיות מופקדת עם פונקציות אזעקה, כולל הגנה באש.

תרחישים יכולים להיות הרבה יותר מורכבים ממה שתיארנו בדוגמאות. לדוגמה, ניתן ללמד את המערכת לכלול דוד ולהעביר את אספקת המים החמים אליו כאשר ההיצע המרכזי נחתך, אם זה מגלה נוכחות של מישהו מן הדיירים בבית (עזרה אינפרא אדום, חיישנים קולי, כמו גם חיישנים תנועה).

היכרות עם ארדוינו

Arduino היא חברה איטלקית המוקדש לפיתוח וייצור של רכיבים ותוכנות עבור מערכות בית חכם פשוט המיועד שאינם מומחים. ראוי לציין כי היזם הזה עשה את הארכיטקטורה של מערכות הוא יצר לחלוטין פתוח, מה שאיפשר את זה יצרני צד שלישי לפתח חדש ולהעתיק קיימים קיימים התקני Arduino, כמו גם לייצר תוכנה עבור אותם.

גישה זו סיפקה פופולריות גבוהה עבור מערכות החברה האיטלקית, אבל יש לה גם חסרון: בשל העובדה כי עבור הייצור רכיבים עבור מערכות Arduino נלקחים, כביכול, כל מי לא עצלן, לא תמיד להצליח בפעם הראשונה לרכוש באיכות גבוהה המוצר. לעתים קרובות אתה צריך להתמודד עם הבעיה של תאימות של רכיבים מיצרנים שונים.

משתמש פוטנציאלי צריך להיות מודע לכך כי מאז 2008, ישנן שתי חברות המייצרות מוצרים תחת המותג Arduino. בשלב הראשון, אשר התחיל את הכיוון הזה, האתר הרשמי נמצא בכתובת www.arduino.cc; השני, החדש שנוצר - ב www.arduino.org. מה פותח לפני הפיצול, בשני האתרים מיוצג שווה, אבל מגוון של מוצרים חדשים כבר שונה.

התוכנה עבור "בית חכם" מערכות Arduino יש צורה של פגז תוכנה (המכונה IDE), שבו אתה יכול לכתוב ולעבד תוכניות. הוא מופץ ללא תשלום. התוכניות נכתבות ב- ++ C.

גירסאות של תוכנית IDE Arduino שהוצגו באתרים אלה הם גם שונים מאוד, אם כי יש להם אותו לא רק את השם, אלא גם את מספרי הגירסה.בגלל זה, הם די קל להתבלבל. ההבדל הוא שכל תוכנה תומכת הספריות שלה ואת לוחות.

"החומרה" של המערכת מורכבת מלוח אם עם מיקרוסקולר (לוח מעבד) וכרטיסי הרחבה המותקנים עליו, אשר נקראים בדרך כלל shilds. חיבור המגן ללוח המעבד מאפשר לך להוסיף רכיבים חדשים לבית חכם. המערכת המורכבת יכולה להיות אוטונומית לחלוטין או לעבוד בשיתוף עם מחשב באמצעות ממשק קווי או אלחוטי.

היתרונות של מערכת Arduino

חבילת תוכנה זו חומרה מושך את המשתמש עם יתרונות כגון:

• את האפשרות של עבודה אוטונומית, בשל נוכחותו של הבקר שלו;
• הזדמנויות רבות להקמת המערכת (המשתמש עצמו כותב תוכנית שבה ניתן לספק תרחישים המורכבים מכל סוג);
• הפשטות של תהליך הטעינה של התוכנית לתוך הבקר: המתכנת אינו נדרש עבור זה, זה מספיק כדי לקבל כבל USB (במיקרו בקר יש Bootleoader הקושחה);
• את העלות הזולה של רכיבים בשל היעדר זכויות מונופול עבור יצרן מסוים (האדריכלות פתוחה).

אם מנהל האתחול של Bootloader התחיל לתקלה, או שהוא לא הופיע במיקרו הנרכש, למשתמש יש אפשרות להבהב אותו בעצמו. פגז תוכנת IDE מספק תמיכה למספר מתכנתים הפופולריים ביותר פופולרי למטרה זו. בנוסף, כמעט כל המעבדים Arduino יש מחבר זכר המאפשר תכנות במעגל.

תוכנית Arduino IDE, המוצגת באתר האינטרנט של arduino.cc, המשתמש חומרה פלטפורמות תוכנה, בעוד בגרסה של התוכנית על arduino.org כגון הפונקציה נעדרת.

אילו פתרונות מציעה Arduino?

מאז הייצור של חיישנים תואמים Arduino והתקנים מטופל על ידי חברות רבות, מגוון של מוצרים אלה הוא רחב למדי. כאן זה מוחל בתדירות הגבוהה ביותר:

1. חיישנים אשר עוקבים אחר פרמטרים אקלימיים:
   • טמפרטורה;
   • לחות;

     לוח מיוחד עם חיישני טמפרטורה ולחות מספק ממשק להפקת הפרמטרים הנמדדים לתצוגת ה- LCD

   • משקעים (גשם וחיישן שלג);
   • תאורה;
   • לחץ.
2. חיישנים, המאפשרים לקבוע את המיקום המרחבי של האובייקט שבו הם קבועים:
   • 6-ציר חיישן gyro עם accelerometer;
   • מצפן.

     המצפן המובנה מאפשר לך לקבוע את צדי האור ביחס לאובייקט שבו המערכת נמצאת בשימוש

3. חיישנים, המאפשרים לרשום את נוכחותם של חפצים שונים:
   • חיישן תנועה;
   • חיישן אינפרא אדום (לתקן אדם יושב ללא תנועה או חיה חמה דם);

     חיישן IR מאפשר לך לקבוע את הנוכחות של אנשים בבית וללכת לסניף המתאים של תרחיש עבודה

   • חיישן קולי (מזהה חפצים עם כל טמפרטורה וקובע את המרחק אליהם).
4. חיישני חירום:
   • גלאי עשן;
   • חיישן אש;
   • חיישן דליפת גז;

     חיבור חיישן הגז יזהה מיד דליפת גז בחדר ויפעיל את תרחיש החירום

   • חיישן פחמן דו חמצני.
5. התקנים אחרים, לדוגמה:
   • מיקרופון;
   • שעות;
   • חיישן הדלת פתוחה;
   • שלט רחוק (תדר רדיו אינפרא אדום) עם מקלטי;
   • לחצנים מרוחקים.

כמה התקנים אלה כלולים בערכת הבסיס Arduino התחל, אשר מיצרנים מסוימים נקרא StarterKit.

החלק המבצעי מכיל סט עצום של מכשירים, למשל:

• מנועים חשמליים;
• ממסרים ומתגים שונים;
• dimmers (לאפשר באופן חלק לשנות את עוצמת התאורה);
• סוגרי דלתות;
• שסתומים ושסתומים תלת-כיווניים עם כונני סרוו.

אם אתם מתכננים לחבר תאורה באמצעות ממסר Arduino, אז עדיף להשתמש מנורות LED כמו גופי תאורה. מנורות ליבון כאשר מחובר באמצעות ממסרים כאלה במהירות לשרוף.

וידאו: אנחנו מתחילים לעבוד עם Arduino - אנחנו מנהלים את LED דרך ממשק האינטרנט

ציור פרויקט על ארדואינו

תהליך היצירה והתצורה של "הבית החכם" Arduino יוצג בדוגמה של מערכת שבה ייבנו הפונקציות הבאות:

• ניטור טמפרטורה ברחוב ובבית;
• ניטור מצב החלון (פתוח / סגור);
• ניטור תנאי מזג האוויר (ברור / גשם);
• הדור של אות נשמע כאשר חיישן תנועה מופעל, אם פונקציית האזעקה מופעלת.

המערכת תהיה מוגדרת בצורה כזו כי הנתונים ניתן לצפות באמצעות מיוחד יישום, כמו גם דפדפן אינטרנט, כלומר, המשתמש יוכל לעשות זאת מכל מקום שבו יש גישה באינטרנט.

קיצורים בשימוש:

1. "GND" היא הקרקע.
2. "VCC" - מזון.
3. "PIR" - חיישן תנועה.

הרכיבים הדרושים לייצור מערכת "בית חכם"

עבור מערכת הבית חכם של Arduino, תצטרך את הפעולות הבאות:

• מיקרו מעבד Arduino;
• מודול Ethernet ENC28J60;
• שני חיישני טמפרטורה המותג DS18B20;
• מיקרופון;
• גשם וחיישן שלג;
• חיישן תנועה;
• מתג ריד;
• ממסר;
• התנגדות התנגדות, kOhm;
• כבל זוג מעוות;
• כבל אתרנט.

העלות של כל הרכיבים היא כ 90 $.

בניית "בית חכם צעד אחר צעד ההוראה

זה רצף שבו אתה צריך לפעול.

חיבור התקני ביצוע וחיישנים

אנו מחברים את כל הרכיבים לפי התכנית.

פיתוח קוד התוכנית

המשתמש כותב את כל התוכנית של פגז IDU Arduino, אשר האחרון מצויד עם עורך טקסט, מנהל הפרויקט, המהדר, preprocessor, ואת האמצעים למלא את קוד התוכנית לתוך המיקרו של הלוח ארדוינו. שפותח גרסאות של IDE עבור מערכות ההפעלה של Mac OS X, Windows ו- Linux. שפת התכנות היא C + + עם כמה פישוטים. תוכניות משתמש עבור Arduino נקראים בדרך כלל סקיצות סקיצות או סקיצות, IDE שומר אותם קבצים עם סיומת ".

הפונקציה () העיקרית, שהיא חובה ב- C + +, נוצרת באופן אוטומטי על ידי עטיפת ה- IDE, ומציינת מספר פעולות סטנדרטיות. המשתמש צריך לכתוב את הפונקציות () setup (פעם אחת בזמן ההתחלה) ולולאה () (המבוצעת בלולאה אינסופית). שתי פונקציות אלה הן חובה עבור Arduino.

קבצי כותרת של ספריות סטנדרטיות לא צריך להיות מוכנס לתוך התוכנית - IDE עושה את זה באופן אוטומטי. היא אינה חלה על ספריות משתמשים - יש לציין אותן.

הוספת ספריות ל"מנהל פרויקט "IDE מתבצעת בצורה יוצאת דופן. בצורת קוד המקור נכתב ב- C + +, הם מתווספים לתיקיה מיוחדת בספריית העבודה של פגז IDE. לאחר מכן, שמות הספריות מופיעים בתפריט IDE המתאים. אלה שסימני המשתמש יתווספו לרשימת ההידור.

IDE מספק מינימום של הגדרות, ואת היכולת להגדיר את המהדר חסר בכלל. לכן, מתכנת מתחיל הוא חסין מפני שגיאות.

הנה דוגמה של התוכנית הפשוטה ביותר, אשר גורם LED מחובר פלט 13 של הלוח להבהב כל 2 שניות:

הגדרת Void () {pinMode (13, OUTPUT); / / פלט Arduino 13 פלט}

loid loop () {digitalWrite (13, HIGH); / / הפעל את הפלט ה -13, הפרמטר של הפונקציה digitalWrite קריאה HIGH הוא סימן ברמה גבוהה ההיגיון

עיכוב (1000); / / עיכוב מחזור 1000 msec - 1 שנייה

DigitalWrite (13, LOW); / / פלט לכבות 13, קוראים פרמטר LOW - רמה נמוכה ברמת הלוגיקה

עיכוב (1000); / / עיכוב מחזור 1 שנייה}

עם זאת, כרגע, זה לא תמיד הכרחי עבור המשתמש באופן אישי לכתוב תוכנית: יש הרבה מוכנות ספריות ושרטוטים ברשת (עיין כאן: http://arduino.ru/Reference). יש תוכנית מוכנות עבור המערכת נחשב בדוגמה זו. זה צריך להיות מוריד, נפרק ו מיובאים לתוך IDE. נוסח התוכנית מסופק עם הערות המסבירות את עיקרון פעולתה.

כאשר המשתמש לוחץ על כפתור "רענן" בדפדפן או ביישום הטלפון החכם, המיקרו-בקר של Arduino שולח את הנתונים ללקוח זה. עם כל אחד מהדפים שהוגדרו "/ tempin "/ tempout "/ rain "/ window "/ Alarm קוד התוכנית נשלח, שמוצג על המסך.

התקנת יישום לקוח בטלפון חכם (עבור מערכת ההפעלה של Android)

כדי לקבל נתונים ממערכת הבית החכמה ברשת, באפשרותך להוריד את היישום המוכן.

הנה מה שלבעל הגאדג'ט צריך לעשות:

1. הורד את הקובץ SmartHome.apk.
2. שלח אותו לטלפון שלך.
3. לאחר פתיחת "מנהל הקבצים מקם את הקובץ.
4. לחץ על זה ובחר "התקן" ("סימן ביקורת" יש לבדוק, המאפשר לך להתקין תוכניות מחוץ לשירות Google Play).

   עליך להפעיל את ההתקנה של תוכניות שאינן מ- PlayMarket, הנמצאת בקטע 'אבטחה' בהגדרות החכם

5. לאחר השלמת ההתקנה, הפעל את היישום.
6. הגדר את זה.

עם יישום זה, אתה יכול לא רק לקבל מידע ממערכת הבית חכם, אלא גם לנהל את זה - לאפשר ולהשבית אזעקות. אם הוא מופעל, היישום יקבל הודעה כאשר חיישן התנועה יופעל. החקירה של מערכת Arduino על ההדק של היישום חיישן תנועה מבצעת בתדירות של פעם אחת בדקה.

על ידי הפעלת הסמל "הגדרות תוכל לערוך את כתובת ה- IP שלך.

הגדרת הדפדפן לעבוד עם "בית חכם"

בסרגל הכתובות של הדפדפן, הזן את XXX.XXX.XXX.XXX/all, כאשר "XXX.XXX.XXX.XXX" היא כתובת ה- IP שלך. לאחר מכן, ניתן יהיה לקבל נתונים מהמערכת ולנהל אותה.

הקוד המוצג כאן מאפשר לדפדפן להפעיל את האור ולכבות אותו, ואילו באפליקציית הסמארטפון של Android פונקציה כזו לא מיושמת.

עבודה עם הנתב

ואז על הנתב אתה צריך לפתוח את היציאה:

• לפתוח את הגדרות הנתב;
• לרשום את כתובת Arduino IP;
• פתח יציאה 80.

  יש צורך לרשום את המסלול למעבד Arduino עבור יציאה 80

הגדרת חשבון ב noip.com

שלב זה הוא אופציונלי, אבל זה הכרחי אם אתה רוצה להקצות שם תחום לכתובת. לשם כך, עליך להירשם באתר https://www.noip.com/, עבור אל הקטע "הוסף מארח" והזן את כתובת ה- IP של המערכת.

היצירה של הפרויקט הושלמה, אתה יכול לבדוק את הבריאות של המערכת.

וידאו: בית חכם על Arduino

תכונות של כמה חומרה Arduino

לאור העובדה כי רכיבים תואמים Arduino מיוצרים על ידי חברות רבות צד שלישי אשר איכות המוצר עצמו החברה Arduino אינו שולט, המשתמש סביר יותר לרכוש רכיב זה לא עובד די נכון.

מצב דומה התפתח בהתפתחות המחשבים האישיים. בזמנו, יבמ הפכה את הארכיטקטורה של המחשבים שלהם פתוחה, וכתוצאה מכך מחשבים התואמים IBM ורכיבים בודדים החלה לייצר חברות רבות. כתוצאה מכך, "אישים" מסוג זה נפוצים בכל רחבי העולם, אולם איכות המרכיבים ומידת ההתאמה שלהם במקרים רבים לא היו ברמה הגבוהה ביותר. טקטיקות הפוכות דבקה החברה אפל. יש טווח מוגבל של מפתחים שיש להם גישת הארכיטקטורה, ועל המדיניות הזהה שנערכה בתחום פיתוח תוכנה. כתוצאה מכך, המחשבים של אפל היו פחות נפוצים ויקרים יותר, אבל הם בסדר גודל גדול יותר למכשירים תואמי IBM שבהם פועל Windows.

עבור רכיבים מסוימים עבור מערכות Arduino, משתמשים שם לב לנקודות הבאות:

1. חיישן הטמפרטורה DHT11, שסופק עם הערכה הבסיסית (StarterKit), נותן שגיאה משמעותית של 2-3 מעלות. בחדר מומלץ להשתמש חיישן טמפרטורה DHT22, נותן אינדיקציות מדויקות יותר, עבור ההתקנה ברחוב - DHT21, מסוגל לפעול בטמפרטורות שליליות ויש הגנה מפני מכני נזק.
2. על כמה לוחות המיקרו Arduino, כאשר הממסר מחובר אליהם נסגר, יציאת ה- COM נכשל. מסיבה זו, המיקרו-בקר אינו יכול לטעון את הציור: לאחר שהמילוי מתחיל, המעבד מאתחל מחדש. הממסר לאחר מכן לוחץ, יציאת ה- COM מושבתת ועצירת טעינת הסקימה נפסקת.
3. חיישן הסגירה של החלון / הדלת מציג לפעמים הפתעות בצורה של תוצאות חיוביות שגויות. לאור זאת, הרישום נכתב כך שהמערכת מייצרת את הפעולה הנדרשת רק לאחר קבלת מספר אותות ברצף.
4. כדי להגדיר את ניהול התהליך בעזרת מחיאות כפיים, משתמשים לא מנוסים מסוימים מזמינים גלאי קול עם התאמת סף ידנית במקום מיקרופון. למטרה זו, רכיב זה אינו מתאים, שכן יש לו טווח קצר מאוד: יש צורך למחוא לא יותר מ 10 ס"מ מן הגלאי. בנוסף, חיישן זה משדר אותות עם פולסים של משך זמן קצר, כך בנוכחות גדול את סקיצה, אשר לוקח זמן רב יחסית כדי לעבד, את microcontroller פשוט אין להם זמן לתקן.
5. עבור מערכת גילוי אש, גלאי עשן, ולא חיישן אש, יש להשתמש. זה האחרון רושם להבה לא יותר מ 30 ס"מ מעצמו.
6. במקרה של תקלה בהפעלת המיקרו בקר או שגיאות בקוד, עדיף להשתמש בממסרים סגורים בדרך כלל עם מתגים ידניים מחוברים באופן סדרתי.

כדי להימנע מרכישה של רכיבים באיכות נמוכה, משתמשים מנוסים ממליצים לבחון מראש ביקורות עליהם, שפורסמו באינטרנט. חיישנים זולים ניתן לקנות במספר גרסאות כדי לאמת באופן אישי איזה עובד טוב יותר.

אולי את "בית חכם" מערכת מ Arduino הוא לא הטוב ביותר, אבל את הבחירה הרחבה ביותר של רכיבים ואת עלות סבירים הפכו אותו לאחד הפופולריים ביותר. בעזרת הטיפים שלנו, תוכלו ללמוד במהירות כיצד ליצור פרויקטים Arduino על ידי אוטומציה של תהליכי הבית השונים.