Līdz šim tādas sistēmas kā "gudra māja" no pārsteidzošās eksotikas, kas pieejamas tikai visvairāk bagātajiem, ir kļuvušas par ikdienišķu parādību, kurai ikviens var pievienoties. Ir kaut ko izvēlēties: daudzi izstrādātāji ir apguvuši šādu aparatūras un programmatūras sistēmu izlaišanu. Starp slavenākajiem ir Arduino, kura produktus mēs tagad iepazīties.

Kas ir "gudra māja"

Šim terminam ir saprotams analogs - "mājas automatizācija". Šādu risinājumu būtība ir nodrošināt dažādu procesu, kas notiek mājās, birojā vai specializētās telpās, automātisku izpildi. Visvienkāršākais piemērs ir automātiska apgaismojuma ieslēgšana laikā, kad viens no pasažieriem ieiet telpā.

Jebkurā "viedā mājā" sistēmā var atšķirt šādas sastāvdaļas:

1. Sensorā daļa. Šis ir ierīču komplekts, kura galveno daļu pārstāv dažādi sensori, kas ļauj sistēmai reģistrēt dažāda rakstura notikumus. Piemēri ir temperatūras un kustības sensori. Citas sensoru daļas ierīces kalpo, lai pārsūtītu lietotāja komandas uz sistēmu. Tie ir attālinātās pogas un tālvadības pultis ar uztvērējiem.

   Viens no visbiežāk izmantotajiem "viedās mājas" elementiem ir kustības sensors

2. Izpildinstitūcija. Tās ir ierīces, kuras sistēma var kontrolēt, šādā veidā reaģējot uz notikumu saskaņā ar lietotāja definētu scenāriju. Pirmkārt, tas ir relejs, caur kuru "viedās mājas" dispečers var piegādāt strāvu jebkurai elektroierīcei, tas ir, lai to ieslēgtu un izslēgtu. Piemēram, uz kokvilnas palmu rokā (sistēma "dzird" to ar mikrofonu), jūs varat konfigurēt releja aktivizēšanu, kas piegādā ventilatora enerģiju. Piezīme. Šajā piemērā ventilators var būt jebkurš. Bet jūs varat arī izmantot ierīci, kas ir speciāli atlaista darbam konkrētas sistēmas ietvaros. Piemēram, Arduino ražo elektromotorus savām sistēmām, ar kurām tas ir iespējams, piemēram, lai aizvērtu vai atveriet logu un Xiaomi (ķīniešu līdzīgu sistēmu ražotājs) - vadības ierīces gaisa attīrītājs. Sistēma pilnīgi kontrolē šādu ierīci, tas ir, to var ne tikai ieslēgt, bet arī mainīt iestatījumus.

   Elektromotors ir izpildmehānisms, ko aktivē ar sistēmas vadības signālu un piedzen ar to saistīto mehānismu

3. Procesors. To var saukt arī par kontrolieri. Šī ir "smadzeņu" sistēma, kas koordinē un koordinē visu tā sastāvdaļu darbu.

   Procesora panelis (vai kontrolieris) kontrolē izpildmehānus, pamatojoties uz programmaparatūru un datiem, kas saņemti no sensoriem

4. Programmatūra. Šis ir instrukciju kopums, kas vada procesoru. Dažu ražotāju sistēmās, ieskaitot Arduino, lietotājs var rakstīt programmu atsevišķi, citās - izmanto gatavus risinājumus, kas ir tipiski scenāriji.

Mūsdienu sistēmas "gudra māja" ir sadalītas vairākās šķirnēs:

1. Aprīkots ar savu kontrolieri.
2. Izmantojot šo iespēju, ir lietotāja datora (planšetdators, viedtālrunis) procesors.
3. Informācijas apstrāde, izmantojot attālu serveri, kas pieder izstrādātāja uzņēmumam (mākoņa pakalpojums).

Sistēma var ne tikai aktivizēt šo vai šo ierīci, bet arī informēt lietotāju par notikumu, kas radās, nosūtot ziņu uz tālruni vai kādā citā veidā. Tādējādi tam var uzticēt signalizācijas funkcijas, tostarp ugunsdrošību.

Scenāriji var būt daudz sarežģītāki, nekā mēs aprakstījām piemēros. Piemēram, ir iespējams iemācīt sistēmai iekļaut katlu un nodot tam karstā ūdens padevi, kad centrālā padeve tiek pārtraukta, ja tas atklāj kāda cilvēka klātbūtni no nomniekiem mājā (palīdzēt infrasarkanai, ultraskaņas sensoriem, kā arī sensoriem kustība)

Iepazīstiet Arduino

"Arduino" ir Itālijas uzņēmums, kas nodarbojas ar sastāvdaļu un programmatūras izstrādi un ražošanu vienkāršām viedajām mājas sistēmām, kuras paredzētas ne-speciālistiem. Jāatzīmē, ka šis izstrādātājs izveidoja pilnīgi atvērtu sistēmu arhitektūru, kas to ļāva trešo pušu ražotājiem izstrādāt jaunas un kopēt esošās Arduino saderīgās ierīces, kā arī izstrādāt programmatūru viņiem

Šī pieeja ir nodrošinājusi Itālijas uzņēmuma sistēmām lielu popularitāti, bet tam ir arī neizdevīga situācija: sakarā ar to, ka ražošanai Arduino sistēmas sastāvdaļas tiek pieņemtas, lai runātu, visiem, kas nav slinki, ne vienmēr ir izdevies pirmo reizi iegūt kvalitatīvu produkts. Bieži vien jums ir jāsaskaras ar dažādu ražotāju komponentu saderības problēmu.

Iespējamam lietotājam jāapzinās, ka kopš 2008. gada ir divi uzņēmumi, kas ražo produktus ar Arduino zīmolu. Pirmā, kas sāka šo virzienu, oficiālā vietne atrodas www.arduino.cc; otrais, jaunizveidotais - www.arduino.org. Kas tika izstrādāts pirms sadalīšanas, abās vietnēs ir pārstāvēts vienādi, bet jauno produktu klāsts jau ir atšķirīgs.

Programmatūra "smart house" sistēmām Arduino ir programmatūras apvalks (saukts IDE), kurā jūs varat rakstīt un sastādīt programmas. Tas tiek izplatīts bez maksas. Programmas tiek rakstītas programmā C ++.

Arduino IDE versijas, kas tiek piedāvātas šajās vietnēs, arī ir ļoti atšķirīgas, lai gan tām ir vienāds ne tikai nosaukums, bet arī versiju numuri.Tādēļ tie ir diezgan viegli sajaukt. Atšķirība ir tā, ka katra programmatūra atbalsta tās bibliotēkas un dēlus.

Sistēmas "aparatūra" sastāv no mātesplatēm ar mikrokontrolleru (procesoru plāksni) un paplašināšanas kartēm, kas tiek instalētas uz tā, ko parasti sauc par shildes. Aizsargplēves savienošana ar procesoru paliktni ļauj jums pievienot jaunus komponentus viedajam namam. Samontētā sistēma var būt pilnīgi autonoma vai strādāt kopā ar datoru, izmantojot standarta vadu vai bezvadu saskarni.

Arduino sistēmas priekšrocības

Šī aparatūras un programmatūras pakotne piesaista lietotāju ar šādām priekšrocībām:

• autonoma darba iespējas, pateicoties sava kontrolieru klātbūtnei;
• plašas sistēmas izveides iespējas (pats lietotājs raksta programmu, kurā var paredzēt jebkuras sarežģītības scenārijus);
• Programmas iekraušanas procesa vienkāršība kontrolierim: programmētājam tas nav vajadzīgs, pietiek ar USB vadu (mikrokontrollerī ir programmaparatūras palaišanas programma);
• sastāvdaļu pieņemamām izmaksām, jo ​​konkrētajam ražotājam nav monopola tiesību (arhitektūra ir atvērta).

Ja bootloader bootloader sāka darboties vai tas netika parādīts nopirctajā mikrokontrolleru, lietotājam ir iespēja to ignorēt pats. IDE programmatūras apvalks nodrošina atbalstu vairākiem populārākajiem un populārākajiem programmētājiem šim nolūkam. Bez tam, gandrīz visiem Arduino procesoriem ir vīriešu savienotājs, kas ļauj ķēdes plānošanu.

Arduino IDE programma, kas ir iesniegta vietnē arduino.cc lietotāja aparatūras un programmatūras platformas, bet versijā programma arduino.org, piemēram funkcija nav.

Kādus risinājumus piedāvā Arduino?

Tā kā Arduino saderīgu sensoru un ierīču ražošanu pārvalda daudzi uzņēmumi, šo produktu klāsts ir diezgan plašs. Šeit visbiežāk tiek lietots:

1. Sensori, kas pārrauga klimatiskos parametrus:
   • temperatūra;
   • mitrums;

     Īpaša tāfele ar temperatūras un mitruma sensoriem nodrošina saskarni mērīto parametru izvadīšanai uz LCD displeju

   • nokrišņi (lietus un sniega sensors);
   • apgaismojums;
   • spiediens
2. Sensori, kas ļauj noteikt objekta telpisko stāvokli, kurā tie ir fiksēti:
   • 6 asu žiroskopa sensors ar akselerometru;
   • kompass.

     Iebūvētais kompass ļauj jums noteikt gaismas malas attiecībā pret objektu, kurā sistēma tiek izmantota

3. Sensori, kas ļauj reģistrēt dažādu objektu klātbūtni:
   • kustības sensors;
   • infrasarkanais sensors (nofiksējiet nekustīgu sēdošu cilvēku vai siltobrūnu dzīvnieku);

     Infrasarkanais sensors ļauj noteikt cilvēku klātbūtni mājā un doties uz atbilstošo darba scenāriju

   • ultraskaņas sensors (nosaka objektus ar jebkuru temperatūru un nosaka attālumu pret tiem).
4. Avārijas sensori:
   • dūmu detektors;
   • ugunsdrošības sensors;
   • gāzes noplūdes sensors;

     Gāzes sensora pievienošana uzreiz atklās gāzes noplūdi telpā un aktivizē avārijas scenāriju

   • oglekļa dioksīda sensors.
5. Citas ierīces, piemēram:
   • mikrofons;
   • stundas;
   • durvju atvēršanas sensors;
   • tālvadības pults (radiofrekvenču un infrasarkano staru) ar uztvērēju;
   • tālvadības pogas.

Dažas no šīm ierīcēm ir iekļautas komplektā Arduino Start, kuru no dažiem ražotājiem sauc par StarterKit.

Izpildes daļā ir iekļauts liels ierīču komplekts, piemēram:

• elektromotori;
• releji un dažādi slēdži;
• dimmeri (ļauj gludi mainīt apgaismojuma intensitāti);
• durvju aizvērēji;
• Vārsti un trīsceļu vārsti ar servovīrus.

Ja plānojat pieslēgt apgaismojumu, izmantojot Arduino releju, tad labāk izmantot LED lampas kā apgaismes ķermeņus. Gaismas kvēlspuldzes, kas savienotas ar šādiem relejiem, ātri sadedzina.

Video: mēs sākam strādāt ar Arduino - mēs pārvaldām LED caur tīmekļa saskarni

Arduino projekta izstrāde

Arduino "viedās mājas" izveides un konfigurēšanas process tiks parādīts sistēmas, kurā tiks veidotas šādas funkcijas, piemērs:

• temperatūras uzraudzība ielā un telpās;
• loga stāvokļa uzraudzība (atvērta / slēgta);
• laika apstākļu uzraudzība (skaidrs / lietus);
• skaņas signāla ģenerēšana, ja kustības sensors ir aktivizēts, ja ir aktivizēta trauksmes funkcija.

Sistēma tiks konfigurēta tā, lai datus varētu apskatīt ar īpašu kā arī tīmekļa pārlūkprogrammu, tas ir, lietotājs varēs to izdarīt no jebkuras vietas, kur ir piekļuve internetā.

Izmantotie saīsinājumi:

1. "GND" ir zeme.
2. "VCC" - pārtika.
3. "PIR" - kustības sensors.

Nepieciešamās sastāvdaļas "viedās mājas" sistēmas ražošanai

Arduino viedtālruņa sistēmai jums būs nepieciešams:

• mikroprocesora panelis Arduino;
• Ethernet modulis ENC28J60;
• divi temperatūras devēji zīmols DS18B20;
• mikrofons;
• lietus un sniega sensors;
• kustības sensors;
• pārslēgšanas niedres;
• relejs;
• Rezistoru pretestība, kOhm;
• vītā pāra kabelis;
• Ethernet kabelis.

Visu komponentu izmaksas ir apmēram 90 ASV dolāri.

Veidojiet "gudru māju soli pa solim instrukciju

Tā ir secība, kurā jums jārīkojas.

Vadības un sensora ierīču savienošana

Mēs visus komponentus savienojam saskaņā ar shēmu.

Programmas koda izstrāde

Lietotājs raksta visu programmu Arduino IDE apvalkā, kurai tā ir aprīkota ar teksta redaktoru, projekta vadītājs, kompilators, preprocessors un līdzekļi, lai aizpildītu programmas kodu mikroprocesorā Arduino. Izstrādātas versijas IDE Mac OS X, Windows un Linux operētājsistēmām. Programmēšanas valoda ir C ++ ar dažiem vienkāršojumiem. Arduino lietotāju programmas parasti sauc par skices skicēm vai skicēm, IDE tos saglabā failos ar paplašinājumu ".ino".

Galvenā () funkcija, kas ir obligāta C + +, automātiski izveido IDE iesaiņotājs, norādot tajā vairākas standarta darbības. Lietotājam vajadzētu uzrakstīt uzstādīšanas () funkcijas (veic vienu reizi sākuma laikā) un cilpu () (veic bezgalīgas cilpas). Abas šīs funkcijas ir obligātas Arduino.

Standarta bibliotēkas galvenes failus programmā nav nepieciešams ievietot - IDE to automātiski veic. Tas neattiecas uz lietotāju bibliotēkām - tās ir jāprecizē.

Bibliotēku pievienošana "Projektu vadītājam" IDE notiek nedaudz neparasti. Tā kā avota kods ir rakstīts C + +, tie tiek pievienoti īpašai mapei IDE apvalka darba direktorijā. Pēc tam šo bibliotēku nosaukumi parādās attiecīgajā IDE izvēlnē. Tie, kurus lietotāja atzīmes pievieno apkopojumu sarakstam.

IDE nodrošina minimālos iestatījumus, un spēja konfigurēt kompilatoru vispār netiek rādīta. Tādējādi iesācēja programmētājs ir atbrīvots no kļūdām.

Šeit ir vienkāršākās programmas piemērs, kas liek domāt, ka LED displejs, kas ir savienots ar dēļa 13. izvadu, tiek fokusēts ik pēc 2 sekundēm:

anulēt setup () {pinMode (13, OUTPUT); // Arduino izlaide 13 izlaide}

void cilpa () {digitalWrite (13, HIGH); // Ieslēdzot 13. izvadi, digitālā rakstzīmju funkcijas HIGH signāls ir augsta loģiskā līmeņa zīme

kavēšanās (1000); // aizkavēšanās cikls 1000 msec - 1 sekunde

digitalWrite (13, LOW); // izeja izslēdz 13, zvana parametrs LOW - zemā loģika līmeņa atribūts

kavēšanās (1000); // aizkavēšanās cikls 1 sekunde}

Pašlaik tomēr pirms lietotājs ne vienmēr rodas nepieciešamība personīgi uzrakstīt programmu: tīkls ir izklāta ar daudziem gatavu bibliotēkām un skits (ieskatieties šeit: http://arduino.ru/Reference). Šajā piemērā izskatītajā sistēmā ir sagatavota programma. To nepieciešams lejupielādēt, izpakot un importēt IDE. Programmas tekstam ir pievienoti komentāri, kas izskaidro tā darbības principu.

Kad lietotājs noklikšķina uz pogas "Atsvaidzināt" pārlūkprogrammā vai viedtālruņa lietojumprogrammā, Arduino mikrokontrolleris nosūta datus šim klientam. Uz katras lapas, identificē kā "/ tempin», «/ tempout», «/ lietus», «/ logā», «/ trauksmes», ievada kodu, kas tiek parādīts uz ekrāna.

Klienta lietojumprogrammas instalēšana viedtālrunī (operētājsistēmai Android OS)

Lai saņemtu datus no viedās mājas sistēmas tīklā, varat lejupielādēt gatavu lietojumprogrammu.

Lūk, ko sīkrīka īpašniekam jādara:

1. Lejupielādējiet failu SmartHome.apk.
2. Nosūtiet to uz savu tālruni.
3. Pēc "Failu pārvaldnieka" atvēršanas ievietojiet šo failu.
4. Noklikšķiniet uz tā un atlasiet "Instalēt" (jāpārbauda "atzīme kas ļauj instalēt programmas ārpus Google Play pakalpojuma).

   Jums ir jāiespējo programmu instalēšana nevis programmā PlayMarket, kas atrodas viedtālruņa iestatījumu sadaļā "Drošība"

5. Kad instalācija ir pabeigta, aktivizējiet lietojumprogrammu.
6. Uzstādiet to.

Izmantojot šo programmu, jūs varat ne tikai saņemt informāciju no viedās mājas sistēmas, bet arī pārvaldīt to - aktivizēt un atspējot trauksmes signālus. Ja tas ir ieslēgts, lietojumprogramma saņem paziņojumu, kad iedarbojas kustības sensors. Arduino sistēmas pārmeklēšana kustības sensora lietojumprogrammas iedarbināšanai notiek reizi minūtē.

Aktivizējot ikonu "Iestatījumi jūs varat rediģēt savu IP adresi.

Pārlūkprogrammas konfigurēšana darbam ar "viedo māju"

Adreses joslā jūsu pārlūkprogrammā, ievadiet XXX.XXX.XXX.XXX/all, kur «xxx.xxx.xxx.xxx» - jūsu IP-adresi. Pēc tam būs iespējams saņemt datus no sistēmas un pārvaldīt to.

Šeit sniegtais kods ļauj pārlūkprogrammai ieslēgt un izslēgt gaismu, bet Android viedtālruņa lietojumprogrammā šāda funkcija nav ieviesta.

Darbs ar maršrutētāju

Pēc tam maršrutētājā jums jāatver osta:

• atveriet maršrutētāja iestatījumus;
• norādīt adresi Arduino IP;
• atvērta osta 80.

  Ir nepieciešams reģistrēt maršrutu Arduino procesoram 80. ostā

Konta izveide vietnē noip.com

Šis solis nav obligāts, bet tas ir nepieciešams, ja vēlaties piešķirt adresi domēna nosaukumu. Lai to izdarītu, jums ir jāreģistrējas vietnē https://www.noip.com/, dodieties uz sadaļu "Pievienot uzņēmēju" un ievadiet sistēmas IP adresi.

Projekta izveidošana ir pabeigta, jūs varat pārbaudīt sistēmas veselību.

Video: gudra māja Arduino

Dažu Arduino aparatūras iezīmes

Ņemot vērā to, ka Arduino saderīgās sastāvdaļas ražo daudzi trešo personu uzņēmumi, kuru produkta kvalitāte pati par sevi uzņēmums Arduino nekontrolē, lietotājs visdrīzāk iegādāsies komponentu, kas nedarbojas diezgan pareizi.

Līdzīga situācija ir attīstījusies personālo datoru attīstībā. Vienā laikā IBM atvēra savu datoru arhitektūru, kā rezultātā IBM ar saderīgiem datoriem un atsevišķām sastāvdaļām sāka ražot daudzus uzņēmumus. Tā rezultātā, "personālie datori" Šāda veida tiek plaši izplatīties visā pasaulē, tomēr komponentu kvalitāti un saderības līmenis daudzos gadījumos izrādījās ne augstākajā līmenī. Pretēji taktikai pievienojās kompānija Apple. Tas ierobežoja izstrādātāju loku, kuram bija piekļuve arhitektūrai, un tāpat politika tika īstenota programmatūras izstrādes jomā. Tā rezultātā Apple datori bija retāk sastopami un dārgāki, taču tie ir lielākā mērā nekā IBM, kas saderīgi ar ierīcēm, kurās darbojas sistēma Windows.

Dažiem Arduino sistēmu komponentiem lietotāji pamanīja sekojošo:

1. Temperatūras sensors DHT11, kas komplektā ar pamata komplektu (StarterKit), rada būtisku 2-3 grādu kļūdu. Telpā ieteicams izmantot temperatūras sensoru DHT22, kas nodrošina precīzākas indikācijas un uzstādīšanu uz ielas - DHT21, kas spēj darboties ar negatīvu temperatūru un aizsargā no mehāniskām bojājums.
2. Dažos Arduino mikroprocesoru dēļos, kad tiem pieslēgtais relejs aizveras, COM portu neizdodas. Tāpēc mikrokontrolleris nevar ielādēt skice: pēc tam, kad aizpildīšanas process sākas, procesors atsāknējas. Pēc tam relejs noklikšķina, COM ports tiek atspējots un skices ielādes process apstājas.
3. Logu / durvju aizvēršanas sensors dažkārt sniedz pārsteigumus viltus pozitīvu veidā. Ņemot to vērā, skice ir uzrakstīta tā, lai sistēma veiktu nepieciešamās darbības tikai pēc vairāku signālu saņemšanas pēc kārtas.
4. Lai konfigurētu procesa vadību, izmantojot klapus, daži nepieredzējuši lietotāji pasūta skaņas detektoru ar manuālu sliekšņa noregulējumu, nevis mikrofonu. Šim nolūkam šī sastāvdaļa nav piemērota, jo tai ir ļoti mazs attālums: ir nepieciešams, lai no detektora ne vairāk kā 10 cm. Turklāt šis sensors pārraida signālus ar īslaicīgiem impulsiem tā, ka klātbūtnē ir liels Skice, kas aizņem samērā ilgu laiku, mikrokontrolleru vienkārši viņiem nav laika lai salabotu.
5. Ugunsdrošības signalizācijas sistēmai jālieto dūmu detektors, nevis ugunsdrošības sensors. Pēdējais reģistrē liesmu ne vairāk kā 30 cm no sevis.
6. Gadījumā, ja tiek traucēta mikrovadības darbība vai koda kļūdas, labāk ir izmantot normāli slēgtus relejus ar sērijveidā savienotiem manuālajiem slēdžiem.

Lai izvairītos no zemas kvalitātes sastāvdaļu iegādes, pieredzējuši lietotāji iesaka iepriekš pārbaudīt tos, kas publicēti tīmeklī. Lēti sensori var iegādāties vairākās versijās, lai personīgi pārbaudītu, kurš no tiem darbojas labāk.

Iespējams, ka Arduino "viedās mājas" sistēma nav vislabākā, bet visplašākā komponentu izvēle un to pieejamība ir padarījusi to par vienu no populārākajām. Izmantojot mūsu padomus, jūs ātri uzzināsit, kā izveidot Arduino projektus, automatizējot dažādus mājas procesus.