Iki šiol tokias sistemas kaip "protingas namas" iš nuostabių eksotizų, prieinamų tik labiausiai turtingiems žmonėms, tapo įprasta vieta, prie kurios kiekvienas gali prisijungti. Yra ką pasirinkti: daugelis kūrėjų įsisavino tokių aparatinės ir programinės įrangos išleidimą. Tarp žinomiausių yra "Arduino kurio produktus mes susipažinsime.

Kas yra "protingas namas"

Šis terminas yra labiau suprantamas analogas - "namų automatika". Tokių sprendimų esmė yra automatiškai atlikti įvairius procesus, vykstančius namuose, biure ar specializuotose patalpose. Paprasčiausias pavyzdys yra automatinis apšvietimo įjungimas tuo metu, kai vienas iš keleivių patenka į kambarį.

Bet kurioje "protingo namo" sistemoje galima išskirti šiuos komponentus:

1. Sensorinė dalis. Tai prietaisų rinkinys, kurio pagrindinę dalį sudaro įvairūs jutikliai, leidžianti sistemai registruoti skirtingo pobūdžio įvykius. Pavyzdžiai yra temperatūros ir judesio jutikliai. Kiti jutiklio dalies prietaisai yra skirti perkelti vartotojo komandas į sistemą. Tai nuotoliniai mygtukai ir nuotolinio valdymo pultai su imtuvais.

   Vienas iš dažniausiai naudojamų "protingo namo" elementų yra judesio jutiklis

2. Vykdomoji dalis. Tai įrenginiai, kuriuos sistema gali valdyti, tokiu būdu reaguodama į įvykį pagal naudotojo nustatytą scenarijų. Visų pirma, tai yra relė, per kurią "protingo namo" valdiklis gali tiekti elektros energiją bet kuriam elektriniam prietaisui, ty įjungti ir išjungti. Pavyzdžiui, medvilnės delne rankoje (sistema "girdi" ją su mikrofonu) galite konfigūruoti relę, kuri tiekia ventiliatoriaus galios. Pastaba: šiame pavyzdyje ventiliatorius gali būti bet koks. Bet jūs taip pat galite naudoti įrenginį, kuris specialiai paleistas dirbti tam tikros sistemos dalimi. Pvz., "Arduino" gamina savo sistemų elektrinius variklius, kuriuos galima, pavyzdžiui, uždaryti arba atidarykite langą ir Xiaomi (Kinijos panašių sistemų gamintojas) - valdymo prietaisai oro valytuvas. Sistemą visiškai kontroliuoja toks įrenginys, tai gali ne tik jį įjungti, bet ir pakeisti nustatymus.

   Elektromotorius yra pavara, kuri suaktyvinama sistemos valdiklio signalu ir prijungia prie jo prijungtą mechanizmą

3. Procesorius. Taip pat gali būti vadinamas valdikliu. Tai sistemos "smegenys koordinuojančios ir koordinuojančios visų jo komponentų darbą.

   Procesoriaus plokštė (arba valdiklis) kontroliuoja pavaros pagal firmware ir duomenis, gautus iš jutiklių

4. Programinė įranga. Tai instrukcijų rinkinys, kuris vadovauja procesoriui. Kai kurių gamintojų sistemose, įskaitant "Arduino vartotojas gali parašyti programą savarankiškai, kitose - naudojami gatavi sprendimai, kuriuose būdingi tik tipiniai scenarijai.

Šiuolaikinės sistemos "protingos namo" yra suskirstytos į kelias veisles:

1. Įrengtas jo paties valdiklis.
2. Naudojant šį pajėgumą naudotojo kompiuterio (planšetinio kompiuterio, išmaniojo telefono) procesorius.
3. Apdorojimo informacija naudojant nuotolinį serverį, priklausantį kūrėjų kompanijai (debesų paslauga).

Sistema gali ne tik suaktyvinti tą ar tą įrenginį, bet ir informuoti naudotoją apie įvykį, įvykusį išsiųsdami pranešimą į telefoną arba kitu būdu. Taigi, jam gali būti patikėtos pavojaus signalo funkcijos, įskaitant priešgaisrinę apsaugą.

Scenarijai gali būti kur kas sudėtingesni, negu aprašyti pavyzdžiuose. Pavyzdžiui, galima mokyti sistemą įtraukti katilą ir perduoti jam karšto vandens tiekimą, kai centrinis maitinimas yra nutrauktas, jei tai atskleidžia kažką iš nuomininkų namuose (pagalba infraraudonųjų spindulių, ultragarso jutikliai, jutikliai judėjimas)

Susipažink su "Arduino"

"Arduino" yra italų kompanija, kuri skirta komponentų ir programinės įrangos kūrimui ir gamybai paprastiems "smart home" sistemoms, skirtoms ne specialistams. Pažymėtina, kad šis kūrėjas sukūrė visiškai atvirą sukurtų sistemų architektūrą, o tai leido tai padaryti trečiųjų šalių gamintojai, norėdami kurti naujus ir kopijuoti esamus "Arduino" suderinamus įrenginius, taip pat kurti programinę įrangą juos

Šis požiūris yra labai populiarus Italijos kompanijų sistemoms, tačiau jis taip pat turi ir nepalankią padėtį: dėl to, kad gamybai "Arduino" sistemų komponentai yra vartojami, tarkim, visiems, kurie nėra tingūs, ne visada pavyksta pirmą kartą įgyti kokybišką produktas. Dažnai turite susidurti su skirtingų gamintojų komponentų suderinamumo problema.

Galimas vartotojas turėtų žinoti, kad nuo 2008 m. Yra dvi bendrovės, gaminančios produktus pagal "Arduino" prekės ženklą. Pirma, kuri pradėjo šią kryptį, oficiali svetainė yra www.arduino.cc; antroji, naujai suformuota - www.arduino.org. Ką buvo sukurta prieš padalijimą, abiejose svetainėse pateikiama vienoda forma, tačiau naujų produktų asortimentas jau yra kitoks.

"Smart House" programinės įrangos "Arduino" programinė įranga yra programinės įrangos apvalkalo (vadinamos IDE) forma, kurioje galite rašyti ir kaupti programas. Jis platinamas nemokamai. Programos yra parašytos C + +.

Arduino IDE programos versijos, pateiktos šiose svetainėse, taip pat labai skiriasi, nors jos turi tas pačias ne tik pavadinimą, bet ir versijų numerius.Dėl šios priežasties jie yra gana lengvai supainioti. Skirtumas tas, kad kiekviena programinė įranga palaiko jos bibliotekos ir lentos.

Sistemos "aparatūra" susideda iš plokštės su mikrokontroleriu (procesoriaus plokšte) ir jame įdiegtais išplėtimo plokštėmis, kurios paprastai vadinamos "shilds". Prie ekrano prijungimo prie procesoriaus plokštės galite pridėti naujus komponentus į protingą namą. Surinkta sistema gali būti visiškai autonomiška arba dirbti kartu su kompiuteriu per standartinę laidinę arba bevielę sąsają.

Arduino sistemos privalumai

Šis aparatinės ir programinės įrangos paketas pritraukia vartotoją su tokiais privalumais:

• savarankiško darbo galimybė dėl savo valdytojo buvimo;
• didelės sistemos sukūrimo galimybės (vartotojas pats parašo programą, kurioje gali būti pateikiami bet kokio sudėtingumo scenarijai);
• Programos įkrovimo į valdiklį paprastumas: programuotojas to nereikalauja, pakanka turėti USB kabelį (mikrokontroleryje yra programinės įrangos paleidimo programa);
• prieinamą komponentų kainą dėl to, kad konkrečiam gamintojui trūksta monopolijų teisių (architektūra yra atvira).

Jei paleisties paleidimo tvarkyklė pradėjo veikti netinkamai arba ji neįrodyta įsigytuose mikrovaldikliuose, vartotojas turi galimybę jį užsidegti. IDE programinės įrangos apvalkalas šiuo tikslu palaiko daugelį populiariausių ir populiariausių programuotojų. Be to, beveik visuose "Arduino" procesoriuose yra vyriškoji jungtis, leidžianti integruoti programavimą.

Arduino IDE programa, pateikta svetainėje arduino.cc vartotojo programinės įrangos platformos, o tai yra arduino.org programos versija funkcija nėra.

Kokius sprendimus siūlo "Arduino"?

Kadangi "Arduino" suderinamų jutiklių ir prietaisų gamyba tvarkoma daugelio įmonių, šių produktų asortimentas yra gana platus. Čia dažniausiai naudojama:

1. Jutikliai, stebintys klimato parametrus:
   • temperatūra;
   • drėgmė;

     Speciali lenta su temperatūros ir drėgmės davikliais suteikia sąsają išmatuotų parametrų išvedimui į LCD ekraną

   • krituliai (lietaus ir sniego jutiklis);
   • apšvietimas;
   • spaudimas
2. Jutikliai, leidžiantys nustatyti objekto, su kuriuo jie yra nustatyti, erdvinę padėtį:
   • 6 ašių giroskopo jutiklis su akcelerometru;
   • kompasas.

     Integruotas kompasas leidžia jums nustatyti šviesos šonus, palyginti su objektu, kuriame naudojama sistema

3. Jutikliai, leidžiantys registruoti įvairių objektų buvimą:
   • judesio jutiklis;
   • infraraudonųjų spindulių jutiklis (užfiksuokite judantį asmenį ar šiltakraujų gyvūną);

     IR jutiklis leidžia jums nustatyti žmonių buvimą namuose ir eiti į atitinkamą darbo scenarijaus skyrių

   • ultragarso jutiklis (aptinka objektus su bet kokia temperatūra ir nustato atstumą iki jų).
4. Avariniai jutikliai:
   • dūmų detektorius;
   • gaisro jutiklis;
   • dujų nuotėkio jutiklis;

     Dujų jutiklio prijungimas akimirksniu nustatys dujų nuotėkį kambaryje ir įjungs avarinį scenarijų

   • anglies dioksido jutiklis.
5. Kiti įrenginiai, pavyzdžiui:
   • mikrofonas;
   • valandos;
   • durų atidarymo jutiklis;
   • nuotolinio valdymo pultai (radijo dažnis ir infraraudonųjų spindulių) su imtuvais;
   • nuotoliniai mygtukai.

Kai kurie iš šių įrenginių yra įtraukti į pagrindinį "Arduino Start" rinkinį, kurį kai kurie gamintojai vadina "StarterKit".

Vykdomojoje dalyje yra daugybė prietaisų, pavyzdžiui:

• elektriniai varikliai;
• relės ir įvairūs jungikliai;
• dimmers (leidžia sklandžiai keisti apšvietimo intensyvumą);
• durų užsklandos;
• Vožtuvai ir 3 krypčių vožtuvai su servo pavaromis.

Jei planuojate prijungti apšvietimą per "Arduino" relę, geriau naudoti LED lemputes kaip apšvietimo įrangą. Šviesos diodai kaitinami, kai prijungiami per tokias relines.

Vaizdo įrašas: pradedame dirbti su "Arduino" - LED valdome per interneto sąsają

"Arduino" projekto parengimas

Arduino "protingo namo" kūrimo ir konfigūravimo procesas bus parodytas sistemos, kurioje bus kuriamos šios funkcijos, pavyzdžiu:

• temperatūros stebėjimas gatvėje ir patalpose;
• lango būklės stebėjimas (atidarymas / uždarymas);
• oro sąlygų stebėjimas (skaidrus / lietus);
• garsinio signalo generavimas, kai įjungiamas judesio jutiklis, jei įjungta pavojaus signalo funkcija.

Sistema bus sukonfigūruota taip, kad duomenis galima peržiūrėti specialiu būdu programa, taip pat žiniatinklio naršykle, tai yra, vartotojas galės tai padaryti bet kurioje vietoje, kurioje yra prieiga internete.

Naudojamos santrumpos:

1. "GND" yra žemė.
2. "VCC" - maistas.
3. "PIR" - judesio jutiklis.

Būtini komponentai, skirti "išmaniųjų namų" sistemai gaminti

Arduino "Smart Home" sistemai jums reikės:

• mikroprocesorinė plokštė "Arduino
• Eterneto modulis ENC28J60;
• du temperatūros davikliai, kurių prekės ženklas DS18B20;
• mikrofonas;
• lietaus ir sniego jutiklis;
• judesio jutiklis;
• pereiti nendrę;
• relė;
• Rezistoriaus pasipriešinimas, kOhm;
• vytos poros kabelis;
• Eterneto kabelis.

Visų komponentų kaina yra maždaug 90 USD.

Sukurkite "protingą namą žingsnis po žingsnio instrukcija

Tai seka, kuria reikia elgtis.

Valdymo ir jutiklių įrenginių prijungimas

Mes sujungiame visus komponentus pagal schemą.

Programos kodo sukūrimas

Vartotojas įrašo visą programą "Arduino" IDE lange, kurioje pastarasis turi teksto redaktorių, projekto vadovas, kompiliatorius, preprocesorius ir priemonės, reikalingos užpildyti programos kodą į lentos mikroprocesorių Arduino. Sukurtos versijos "IDE" operacinėms sistemoms "Mac OS X "Windows" ir "Linux". Programavimo kalba yra C ++ su tam tikrais supaprastinimais. "Arduino" naudotojo programas paprastai vadina eskizų eskizais arba eskizais, IDE išsaugo juos į failus su plėtiniu ".ino".

Pagrindinis () funkcija, kuri yra privaloma C + +, automatiškai sukuria IDE aplanką, nurodydama tam tikrus standartinius veiksmus. Vartotojas turėtų parašyti sąrankos () funkcijas (atliktas vieną kartą pradiniame procese) ir ciklas () (atliekamas begalinėje linijoje). Abi šios funkcijos yra privalomos "Arduino".

Standartinių bibliotekų antraštinių failų nereikia įterpti į programą - IDE tai automatiškai. Tai netaikoma naudotojų bibliotekoms - jie turi būti nurodyti.

"Library Manager" IDE bibliotekų pridėti yra šiek tiek neįprasta. Iš pradžių kodo, parašyto C + + formoje, jie pridedami prie specialaus aplanko IDE lukšto darbo kataloge. Po to, šių bibliotekų pavadinimai rodomi atitinkamame IDE meniu. Tie, kuriuos naudotojo ženklai įtrauks į kompiliavimo sąrašą.

IDE nustato minimalius nustatymus, o galimybė konfigūruoti kompiliatorių visai trūksta. Taigi, pradedančiojo programuotojas yra apsaugotas nuo klaidų.

Štai paprastos programos pavyzdys, dėl kurio šviesos diodas, prijungtas prie 13-os plokštės išvesties, blyksi kas dvi sekundes:

void setup () {pinMode (13, OUTPUT); // Arduino 13 išvestis}

void loop () {digitalWrite (13, HIGH); // Įjunkite 13-tą išvestį, skaitmeninio funkcijos skambučio HIGH parametras yra didelis loginio lygio ženklas

delsimas (1000); // Delay ciklas 1000 msec - 1 sekundė

DigitalWrite (13, LOW); // Išvesties išjunkite 13, skambučio parametras LOW - žemas loginio lygio atributas

delsimas (1000); // Delsimo ciklas 1 sekundei}

Tačiau šiuo metu vartotojui ne visada būtina asmeniškai parašyti programą: tinkle yra daug paruoštų bibliotekų ir eskizų (žiūrėkite čia: http://arduino.ru/Reference). Šiame pavyzdyje nagrinėjamai sistemai yra parengta programa. Jį reikia atsisiųsti, išpakuoti ir importuoti į IDE. Programos tekste pateikiamos pastabos, paaiškinančios jo veikimo principą.

Kai vartotojas spustelėja "Atstatyti" mygtuką naršyklėje arba išmaniojo telefono programoje, "Arduino" mikrovaldiklis siunčia duomenis šiai klientui. Su kiekvienu iš puslapių, nurodytų kaip "/ tempin "/ tempout "/ lietus "/ langas "/ alarm siunčiamas programos kodas, kuris rodomas ekrane.

Kliento programos diegimas išmaniajame telefone ("Android OS")

Norėdami gauti duomenis iš pažangiosios namų sistemos tinkle, galite parsisiųsti parengtą programą.

Štai, ką turi daryti programėlės savininkas:

1. Atsisiųskite failą SmartHome.apk.
2. Siųsti jį į savo telefoną.
3. Atidarę "Failų tvarkyklę įdiekite šį failą.
4. Paspauskite ant jo ir pasirinkite "Įdiegti" (turi būti pažymėtas "žymės ženklas leidžiantis įdiegti programas ne "Google Play" paslaugoje).

   Turite įgalinti programų diegimą ne iš "PlayMarket kuris yra išmaniųjų telefonų nustatymų skiltyje "Sauga"

5. Kai diegimas bus baigtas, suaktyvinkite programą.
6. Nustatykite.

Naudodamiesi šia programa galite ne tik gauti informaciją iš "intelektualios" namų sistemos, bet ir valdyti ją - įjungti ir išjungti įspėjimus. Jei jis įjungtas, programa gaus pranešimą, kai bus įjungtas judesio jutiklis. "Arduino" sistemos apklausa judesio jutiklio programos veikimo metu atliekama kartą per minutę.

Įjungę piktogramą "Nustatymai galite redaguoti savo IP adresą.

Naršyklės konfigūravimas dirbant su "protingu namu"

Naršyklės adreso juostoje įveskite XXX.XXX.XXX.XXX/all, kur "XXX.XXX.XXX.XXX" yra jūsų IP adresas. Po to, bus galima gauti duomenis iš sistemos ir tvarkyti.

Čia pateiktas kodas leidžia naršyklei įjungti ir išjungti šviesą, tuo tarpu "Android" smartfonio programoje tokia funkcija nėra įdiegta.

Darbas su maršrutizatoriumi

Tada maršrutizatoriuje reikia atidaryti uostą:

• atidarykite maršrutizatoriaus nustatymus;
• nurodyti adresą "Arduino IP
• atviras uostas 80.

  Reikia užregistruoti maršrutą "Arduino" procesoriumi 80 uostui

Sąskaitos sukūrimas adresu noip.com

Šis žingsnis yra neprivalomas, tačiau jis yra būtinas, jei norite priskirti domeno pavadinimą adresu. Norėdami tai padaryti, turite užsiregistruoti svetainėje https://www.noip.com/, eikite į skyrių "Pridėti prieglobos" ir įveskite sistemos IP adresą.

Pasibaigus projekto sukūrimui, galite patikrinti sistemos sveikatą.

Vaizdo įrašas: protingas namas "Arduino"

Arduino aparatūros savybės

Atsižvelgiant į tai, kad "Arduino" suderinamus komponentus gamina daugelis trečiųjų šalių bendrovių, kurių produktų kokybė yra pati bendrovė "Arduino" nekontroliuoja, vartotojas labiau linkęs pirkti komponentą, kuris neveikia gana teisingai.

Panaši situacija atsirado ir diegiant asmeninius kompiuterius. Vienu metu "IBM" atvėrė savo kompiuterių architektūrą, dėl ko "IBM" suderinami kompiuteriai ir atskiri komponentai pradėjo gaminti daug bendrovių. Dėl to tokio pobūdžio "asmenybės" yra plačiai paplitusios visame pasaulyje, tačiau daugeliu atvejų komponentų kokybė ir jų suderinamumo laipsnis nebuvo aukščiausio lygio. Priešinga taktika laikėsi bendrovės "Apple". Tai apriboja kūrėjų ratą, turinčius prieigą prie architektūros, ir tą pačią politiką vykdo programinės įrangos kūrimo srityje. Dėl to "Apple" kompiuteriai buvo mažiau paplitę ir brangesni, tačiau jie yra didesni už IBM suderinamus įrenginius, kuriuose veikia "Windows".

Kai kuriems "Arduino" sistemų komponentams vartotojai pastebėjo, kad:

1. Temperatūros daviklis DHT11, tiekiamas kartu su pagrindiniu komplektu (StarterKit), duoda reikšmingą 2-3 laipsnių paklaidą. Kambaryje rekomenduojama naudoti temperatūros jutiklį DHT22, suteikiant tikslesnes indikacijas ir montuojant gatvėje - DHT21, galinti veikti neigiamai temperatūrai ir apsaugoti nuo mechaninių žala.
2. Kai kuriose "Arduino" mikroprocesorių plokštėse, kai prie jų prijungtos relės užsidaro, COM jungtis neveikia. Dėl to mikrovaldiklis negali įkelti eskizo: kai prasideda užpildymas, procesorius paleidžiamas iš naujo. Tuomet spustelėję relę, COM prievadas išjungiamas, o eskizų pakrovimo procesas sustoja.
3. Lango / durų uždarymo jutiklis kartais pristato netikėtumų netikėtumų. Atsižvelgiant į tai, eskizas yra parašytas taip, kad sistema pagamintų reikiamus veiksmus tik gavę kelis signalus iš eilės.
4. Jei norite konfigūruoti proceso valdymą klapų pagalba, kai kurie nepatyrę naudotojai užsako garso detektorių su rankiniu slenksčiu, o ne mikrofonu. Šiuo tikslu šis komponentas nėra tinkamas, nes jis turi labai nedidelę diapazoną: nuo spyruoklės reikia nukristi ne daugiau kaip 10 cm. Be to, šis jutiklis perduoda signalus su trumpalaikiais impulsais, taigi, esant dideliam Eskizas, kurio apdorojimo procesas užtrunka gana ilgai, mikrovaldiklis tiesiog neturi laiko išspręsti.
5. Gaisro signalizacijos sistemai turėtų būti naudojamas dūmų detektorius, o ne gaisro jutiklis. Pastarasis užsidega ne daugiau kaip 30 cm liepsnos.
6. Jei mikrokontrolerio veikimo sutrikimas arba kodo klaidos, geriau naudoti paprastai uždarytas relines su serijiniu būdu prijungtais rankiniais jungikliais.

Norint išvengti žemos kokybės komponentų pirkimo, patyrę vartotojai rekomenduoja iš anksto ištirti jų apžvalgą, paskelbtą internete. Nebrangus jutiklius galima nusipirkti keliomis versijomis, kad asmeniškai patikrintumėte, kuris iš jų geresnis.

Galbūt "Arduino" "protingo namo" sistema nėra geriausia, tačiau didžiausias komponentų pasirinkimas ir jų prieinamos kainos padarė jį vienu iš populiariausių. Naudodamiesi mūsų patarimais, greitai sužinosite, kaip kurti "Arduino" projektus, automatizuodami įvairius namų procesus.