Systémy, ako napríklad "inteligentný domov" z úžasnej exotiky, ktoré sú k dispozícii iba najbohatším, sa stali bežnou cestou, ku ktorej sa môže pripojiť každý. Existuje niečo, z čoho si môžete vybrať: mnohí vývojári zvládli vydanie takýchto hardvérových softvérových systémov. Medzi najznámejšie patrí Arduino, ktorého výrobky sa teraz oboznámime.

Čo je "inteligentný domov"

Tento pojem má viac pochopiteľný analóg - "domáca automatizácia". Podstatou takýchto riešení je zabezpečiť automatické vykonávanie rôznych procesov, ktoré sa vyskytujú v domácnosti, v kancelárii alebo v špecializovaných zariadeniach. Najjednoduchším príkladom je automatické zapnutie osvetlenia v čase, keď jeden z cestujúcich vstupuje do miestnosti.

V každom systéme "inteligentného domu" je možné rozlíšiť tieto komponenty:

1. Senzorická časť. Ide o súbor zariadení, ktorých hlavná časť je reprezentovaná rôznymi snímačmi, čo umožňuje systému zaznamenávať udalosti inej povahy. Príkladom sú snímače teploty a pohybu. Ďalšie zariadenia snímača slúžia na prenos užívateľských príkazov do systému. Jedná sa o diaľkové tlačidlá a diaľkové ovládania s prijímačmi.

   Jedným z najčastejšie používaných prvkov "inteligentného domu" je snímač pohybu

2. Výkonná časť. Jedná sa o zariadenia, ktoré môže systém ovládať, reagovať týmto spôsobom na udalosť v súlade s užívateľom definovaným scenárom. Najprv je to relé, cez ktoré môže riadiaci orgán "inteligentného domu" dodávať elektrickú energiu akémukoľvek elektrickému zariadeniu, tj zapnúť a vypnúť. Napríklad na bavlne v dlani (systém "počuje" to s mikrofónom) môžete nakonfigurovať aktiváciu relé, ktorý napája ventilátor. Poznámka: V tomto príklade môže byť ventilátor akýkoľvek. Môžete však použiť aj zariadenie špeciálne vydané na prácu ako súčasť konkrétneho systému. Napríklad Arduino vyrába elektromotory pre svoje systémy, s ktorými je napríklad možné zatvoriť alebo otvorte okno a Xiaomi (čínsky výrobca podobných systémov) - ovládacie zariadenia čistič vzduchu. Takéto zariadenie je úplne ovládané systémom, to znamená, že ho nielenže môže zapnúť, ale tiež zmeniť nastavenia.

   Elektromotor je pohon, ktorý je aktivovaný signálom riadiaceho systému a poháňa mechanizmus, ktorý je k nemu pripojený

3. Procesor. Môže sa tiež nazvať kontrolér. Toto je "mozog" systému, ktorý koordinuje a koordinuje prácu všetkých jeho komponentov.

   Doska procesora (alebo riadiaca jednotka) riadi servopohony na základe firmvéru a údajov získaných zo snímačov

4. Software. Toto je súbor pokynov, ktoré sprievodcu procesora. V systémoch niektorých výrobcov, vrátane Arduino, môže používateľ napísať program v iných prípadoch sa používajú hotové riešenia, v ktorých je typické iba scenáre.

Moderné systémy "smart house" sú rozdelené do niekoľkých odrôd:

1. Vybavený vlastným regulátorom.
2. Použitie v tejto funkcii procesor počítača používateľa (tablet, smartphone).
3. Spracovanie informácií pomocou vzdialeného servera vo vlastníctve developerskej spoločnosti (cloud služba).

Systém môže nielen aktivovať toto alebo toto zariadenie, ale tiež informovať používateľa o udalosti, ku ktorej došlo po odoslaní správy telefónu alebo iným spôsobom. Preto môže byť zverená funkcia alarmu, vrátane protipožiarnej ochrany.

Scenáre môžu byť oveľa zložitejšie, než sme opísali v príkladoch. Napríklad je možné poučiť systém, aby zahŕňal kotol a preniesol do neho zásobu teplej vody, keď je centrálne napájanie odpojené, ak odhalí prítomnosť niekoho z nájomníkov v dome (pomôcť infračervené, ultrazvukové snímače, ako aj senzory pohyb).

Zoznámenie sa s Arduino

Arduino je talianska spoločnosť zameraná na vývoj a výrobu komponentov a softvéru pre jednoduché inteligentné domáce systémy určené pre nespecialistov. Treba poznamenať, že tento vývojár urobil architektúru systémov, ktoré vytvoril, úplne otvorené, čo to umožnilo výrobcov tretích strán, aby vyvíjali nové a kopírovali existujúce zariadenia kompatibilné s Arduino, rovnako ako vyrábajú softvér pre ne.

Tento prístup priniesol vysokú popularitu systémov talianskej spoločnosti, ale má tiež nevýhodu: vzhľadom na skutočnosť, že pre výrobu komponenty systémov Arduino sa berú do úvahy, takže všetci, ktorí nie sú leniví, nie sú vždy schopní po prvýkrát získať vysokokvalitné produktu. Často musíte čeliť problému kompatibility komponentov od rôznych výrobcov.

Potenciálny používateľ by si mal uvedomiť, že od roku 2008 existujú dve spoločnosti, ktoré vyrábajú výrobky pod značkou Arduino. Na začiatku, ktorý začal tento smer, sa oficiálna stránka nachádza na adrese www.arduino.cc; druhý, novo vytvorený - na www.arduino.org. Čo bolo rozvinuté pred rozdelením, na oboch miestach je rovnako zastúpené, ale rozsah nových produktov je už iný.

Softvér pre systémy smart house Arduino má podobu softvérového shell (tzv. IDE), v ktorom môžete písať a kompilovať programy. Distribúcia je bezplatná. Programy sú napísané v C ++.

Verzie programu Arduino IDE prezentované na týchto stránkach sú tiež veľmi odlišné, hoci majú rovnaké nielen meno, ale aj čísla verzií.Z tohto dôvodu sa dá ľahko zameniť. Rozdiel je v tom, že každý softvér podporuje svoje knižnice a dosky.

"Hardvér" systému pozostáva z základnej dosky s mikroprocesorom (doska procesora) a inštalovaných rozširujúcich kariet, ktoré sa bežne nazývajú shildy. Pripojením štítu k doske procesora môžete pridávať nové komponenty do inteligentného domu. Zostavený systém môže byť buď úplne samostatný, alebo pracovať v spojení s počítačom prostredníctvom štandardného káblového alebo bezdrôtového rozhrania.

Výhody systému Arduino

Tento balík hardvéru a softvéru prináša používateľovi tieto výhody:

• možnosť autonómnej práce vďaka prítomnosti vlastného kontrolóra;
• rozsiahle príležitosti na zriadenie systému (samotný používateľ píše program, v ktorom je možné poskytnúť scenáre akejkoľvek zložitosti);
• ľahké sťahovanie Proces programu do regulátora: programátor nie je nutnou na tento účel postačuje mať USB kábel (dostupný mikroradič firmvér Bootloader bootloader);
• dostupné náklady na komponenty z dôvodu nedostatku monopolných práv pre konkrétneho výrobcu (architektúra je otvorená).

Ak bootloader začal fungovať nesprávne alebo sa nezobrazil v zakúpenom mikrokontrolérovi, používateľ má možnosť samovoľne blesk. Softvér IDE shellu poskytuje podporu pre množstvo najobľúbenejších a najpopulárnejších programátorov na tento účel. Okrem toho majú takmer všetky procesory Arduino konektor, ktorý umožňuje programovanie v obvode.

Program Arduino IDE, prezentovaný na webovej stránke arduino.cc, užívateľské hardvérové ​​softvérové ​​platformy, zatiaľ čo vo verzii programu na arduino.org funkcia chýba.

Aké riešenia ponúka spoločnosť Arduino?

Keďže výroba senzorov a zariadení kompatibilných so systémom Arduino je riešená mnohými spoločnosťami, rozsah týchto produktov je dosť široký. Tu je to najčastejšie:

1. Snímače, ktoré monitorujú klimatické parametre:
   • teplota;
   • vlhkosti;

     Špeciálna doska so snímačmi teploty a vlhkosti poskytuje rozhranie pre výstup nameraných parametrov na displeji LCD

   • zrážky (snímač dažďa a snehu);
   • osvetlenie;
   • Tlak.
2. Snímače umožňujúce určiť priestorovú polohu objektu, na ktorom sú určené:
   • 6-osový gyro senzor s akcelerometrom;
   • kompas.

     Vstavaný kompas vám umožňuje určiť strany svetla vo vzťahu k objektu, na ktorom je systém použitý

3. Snímače umožňujúce zaregistrovať prítomnosť rôznych objektov:
   • snímač pohybu;
   • infračervený snímač (upevnite nehybnú sediacu osobu alebo teplokrvné zviera);

     IR snímač umožňuje určiť prítomnosť ľudí v dome a prejsť na príslušnú časť pracovného scenára

   • ultrazvukový snímač (detekuje objekty s ľubovoľnou teplotou a určuje ich vzdialenosť).
4. Núdzové snímače:
   • detektor dymu;
   • požiarny senzor;
   • snímač úniku plynu;

     Pripojenie plynového snímača okamžite detekuje únik plynu v miestnosti a aktivuje núdzový scenár

   • senzor oxidu uhličitého.
5. Ďalšie zariadenia, napríklad:
   • mikrofón;
   • hodiny;
   • senzor otvorenia dverí;
   • diaľkové ovládania (rádiofrekvenčné a infračervené) s prijímačmi;
   • tlačidlami na diaľku.

Niektoré z týchto zariadení sú súčasťou základnej súpravy Arduino Start, ktorú od niektorých výrobcov nazýva StarterKit.

Výkonná časť obsahuje obrovský súbor zariadení, napríklad:

• elektrické motory;
• relé a rôzne spínače;
• stmievače (umožňujú plynule meniť intenzitu osvetlenia);
• dverové uzávery;
• Ventily a trojcestné ventily so servopohonmi.

Ak máte v úmysle pripojiť osvetlenie pomocou relé Arduino, je lepšie používať LED svietidlá ako svietidlá. Svietiace žiarovky, keď sú pripojené cez takéto relé, rýchlo spália.

Video: začneme pracovať s Arduino - spravujeme LED cez webové rozhranie

Vypracovanie projektu na Arduino

Proces vytvárania a konfiguráciu "inteligentná domácnosť» Arduino uvádzajú príklad systému, ktorý bude vychádzať z nasledujúcich vlastností:

• monitorovanie teploty na ulici a vo vnútri;
• monitorovanie stavu okna (otvorené / zatvorené);
• monitorovanie poveternostných podmienok (jasno / dážď);
• generovanie zvukového signálu pri spustení snímača pohybu, ak je aktivovaná funkcia alarmu.

Systém bude nakonfigurovaný tak, aby dáta mohli byť prezerané pomocou špeciálneho aplikácie, rovnako ako webový prehliadač, teda užívateľ môže robiť to z akéhokoľvek miesta, kde je prístup na internete.

Použité skratky:

1. "GND" je základom.
2. "VCC" - jedlo.
3. "PIR" - snímač pohybu.

Nevyhnutné komponenty pre výrobu systému "smart house"

Pre systém Smart Home spoločnosti Arduino budete potrebovať nasledovné:

• mikroprocesorová doska Arduino;
• Ethernetový modul ENC28J60;
• dva snímače teploty značky DS18B20;
• mikrofón;
• snímač dažďa a snehu;
• snímač pohybu;
• prepínanie trstiny;
• relé;
• Rezistorový odpor, kOhm;
• krútená dvojlinka;
• Ethernet kábel.

Cena všetkých komponentov je približne 90 USD.

Vytvorte "inteligentný dom krok za krokom

To je postup, v ktorom musíte konať.

Pripojenie výkonných a senzorových zariadení

Pripojíme všetky komponenty podľa schémy.

Vývoj programového kódu

Užívateľ píše celý program v škrupine Arduino IDE, ku ktorému je tento vybavený textovým editorom, projektový manažér, kompilátor Preprocessor a prostriedky na vyplnenie kódu do mikroprocesora doske Arduino. Vyvinuté verzie IDE pre operačné systémy Mac OS X, Windows a Linux. Programovací jazyk je C ++ s niekoľkými zjednodušeniami. Vlastné programy pre Arduino sa nazývajú kresby (skica), alebo obrys, Program IDE ukladá ich do súborov s príponou «.ino».

Funkcie hlavnej (), ktorá v jazyku C ++ je povinné, IDE automaticky vytvorí plášť predpisujúceho to rad štandardných opatrení. Užívateľ musí zapísať funkcie setup () (vykonávať len raz v priebehu štartu) a slučku () (vykonaný v nekonečnej slučke). Obe tieto funkcie sú povinné pre Arduino.

Záhlavie súborov štandardných knižníc nemusí byť vložené do programu - IDE to robí automaticky. Nevzťahuje sa na knižnice používateľov - musia byť špecifikované.

Pridanie knižníc IDE "Project Manager" sa vykonáva trochu neobvyklým spôsobom. Vo forme zdrojového kódu, napísaný v C ++, ktoré sú pridané do osobitnej zložky v adresári shell desktop IDE. Potom sa názvy týchto knižníc objavia v príslušnej ponuke IDE. Tie, ktoré značky používateľov budú pridané do zoznamu kompilácií.

IDE poskytuje minimálne nastavenia a možnosť konfigurovať kompilátor vôbec chýba. Preto začínajúci programátor je odolný voči chybám.

Tu je príklad najjednoduchšieho programu spôsobí každé 2 sekundy bliká pripojené k 13. O doske LED:

neplatné nastavenie () {pinMode (13, OUTPUT); // Arduino výstup 13 výstup}

void slučka () {digitalWrite (13, HIGH); // Povolenie výstupu 13, parameter volanie funkcie digitalWrite HIGH - znamenia logika vysokej úrovni

oneskorenie (1000); // oneskorený cyklus na 1000 ms - 1 sekundu

digitalWrite (13, LOW); // Výstup vypnutý 13, parameter volania LOW - atribút nízkej logickej úrovne

oneskorenie (1000); // oneskorený cyklus na 1 sekundu}

V súčasnosti však nie je vždy potrebné, aby používateľ osobne napísal program: v sieti existuje veľa ready-made knižníc a náčrtov (pozrite sem: http://arduino.ru/Reference). V systéme, ktorý je uvedený v tomto príklade, existuje pripravený program. Je potrebné ju prevziať, vybaliť a importovať do IDE. Text programu obsahuje pripomienky vysvetľujúce princíp jeho fungovania.

Keď používateľ klikne na tlačidlo "Obnoviť" v prehliadači alebo v aplikácii smartphone, mikrokontrolér Arduino pošle dáta tomuto klientovi. Na každej strane označenej ako "/ tempin "/ tempout "/ rain "/ window "/ alarm" sa odošle programový kód, ktorý sa zobrazí na obrazovke.

Inštalácia klientskej aplikácie na smartphone (pre operačný systém Android)

Ak chcete prijímať dáta z inteligentného domáceho systému v sieti, môžete prevziať hotovú aplikáciu.

Tu je potrebné urobiť vlastník modulu gadget:

1. Prevezmite súbor SmartHome.apk.
2. Odošlite ho do telefónu.
3. Po otvorení aplikácie Správca súborov umiestnite tento súbor.
4. Kliknite na ňu a vyberte možnosť "Nainštalovať" (musíte skontrolovať "začiarknutie čo vám umožní inštalovať programy mimo služby Google Play).

   Musíte povoliť inštaláciu programov, ktoré nie sú z aplikácie PlayMarket, ktorá sa nachádza v časti "Bezpečnosť" v nastaveniach smartfónu

5. Po dokončení inštalácie aktivujte aplikáciu.
6. Nastavte ho.

Pomocou tejto aplikácie môžete nielen prijímať informácie zo systému inteligentných domov, ale aj spravovať ich - zapnúť a vypnúť poplachy. Ak je zapnutá, aplikácia dostane upozornenie, keď spustí snímač pohybu. Vyšetrovanie systému Arduino pre spustenie aplikácie snímača pohybu sa vykonáva s frekvenciou raz za minútu.

Aktiváciou ikony "Nastavenia" môžete upraviť svoju IP adresu.

Konfigurácia prehliadača pre prácu s "inteligentným domom"

Na paneli s adresou prehliadača zadajte XXX.XXX.XXX.XXX / všetko, kde je vaša IP adresa "XXX.XXX.XXX.XXX". Potom bude možné prijímať dáta zo systému a spravovať ich.

Tu uvedený kód umožňuje prehliadaču zapnúť a vypnúť svetlo, zatiaľ čo v aplikácii pre Android smartphone nie je táto funkcia implementovaná.

Práca so smerovačom

Potom na smerovači musíte otvoriť port:

• otvorte nastavenia smerovača;
• predpísať adresu Arduino IP;
• otvorený port 80.

  Je potrebné zaregistrovať trasu do procesora Arduino pre port 80

Nastavenie účtu na noip.com

Tento krok je nepovinný, ale je potrebné, ak chcete na adresu prideliť názov domény. Ak to chcete urobiť, musíte sa zaregistrovať na webe https://www.noip.com/, prejdite na časť Pridať hostiteľ a zadajte adresu IP systému.

Vytvorenie projektu je dokončené, môžete skontrolovať zdravie systému.

Video: Chytrý dom na Arduine

Vlastnosti niektorého hardvéru Arduino

Vzhľadom na skutočnosť, že komponenty kompatibilné s Arduino sú vyrábané mnohými spoločnosťami tretích strán, ktorých samotná kvalita výrobku spoločnosť Arduino nekontroluje, že používateľ pravdepodobne kúpi komponent, ktorý nefunguje úplne správne.

Podobná situácia sa vyvinula aj vo vývoji osobných počítačov. Spoločnosť IBM naraz otvorila architektúru svojich počítačov, vďaka čomu začali počítače a jednotlivé komponenty kompatibilné s IBM začať produkovať mnoho spoločností. Výsledkom je, že "osobnosti" tohto typu sú široko rozšírené po celom svete, avšak kvalita komponentov a stupeň ich kompatibility v mnohých prípadoch neboli na najvyššej úrovni. Opačná taktika sa držala spoločnosti Apple. Obmedzil okruh vývojárov na prístup k architektúre a rovnaká politika bola vykonaná v oblasti vývoja softvéru. V dôsledku toho boli počítače spoločnosti Apple menej bežné a drahšie, ale sú oveľa väčšie ako zariadenia kompatibilné so systémom IBM so systémom Windows.

Pre niektoré komponenty pre systémy Arduino používatelia všimli nasledujúce:

1. Teplotný snímač DHT11, dodávaný so základnou súpravou (StarterKit), poskytuje významnú chybu 2-3 stupne. V miestnosti sa odporúča použiť teplotný snímač DHT22, ktorý poskytuje presnejšie indikácie a pre inštaláciu na ulici - DHT21, schopný pracovať pri negatívnych teplotách a chránený pred mechanickým poškodením Poškodenie.
2. Na niektorých mikroprocesorových doskách Arduino, keď sa relé pripojené k nim zatvorí, porucha COM porucha. Z tohto dôvodu mikrokontrolér nemôže načítať náčrtok: po naštartovaní výplne sa procesor reštartuje. Relé potom klikne, port COM je deaktivovaný a proces načítania náčrtu sa zastaví.
3. Senzor zatvárania okien a dverí niekedy predstavuje prekvapenie vo forme falošných pozitívov. Vzhľadom na to je náčrt napísaný tak, že systém vydáva potrebné kroky až po prijatí niekoľkých signálov v rade.
4. Ak chcete nakonfigurovať správu procesov pomocou klávesových skratiek, niektorí neskúsení užívatelia si namiesto mikrofónu objednávajú zvukový detektor s manuálnym nastavením prahu. Z tohto dôvodu nie je tento komponent vhodný, pretože má veľmi krátky dosah: je potrebné, aby sa od detektora neklapal maximálne 10 cm. Okrem toho tento snímač prenáša signály s krátkymi impulzmi, takže v prítomnosti veľkého Náčrt, ktorý trvá relatívne dlhý čas na spracovanie, nemá mikrokontrolér práve pre nich čas opraviť.
5. Pri požiarnom poplachovom systéme by sa mal použiť detektor dymu a nie požiarny senzor. Ten zaznamená plameň nie viac ako 30 cm od seba.
6. V prípade poruchy fungovania mikrokontroléra alebo chýb v kóde je lepšie použiť normálne zatvorené relé so sériovo prepojenými ručnými spínačmi.

Aby sa zabránilo nákupu komponentov nízkej kvality, skúsení používatelia odporúčajú predbežne preskúmať ich recenzie publikované na webe. Lacné snímače je možné zakúpiť v niekoľkých verziách, aby ste si osobne overili, ktorý z nich funguje lepšie.

Možno, že systém "chytrý dom" od Arduino nie je najlepší, ale najširší výber komponentov a ich prijateľné náklady z neho urobili jeden z najpopulárnejších. Pomocou našich tipov sa rýchlo naučíte, ako vytvoriť projekty Arduino automatizáciou rôznych domácich procesov.