Viedā māja, kuras pamatā ir Arduino kontrolieri: kontrolētas telpas dizains un organizēšana

Automatizācijas rīku izstrādes rezultātā ir izveidotas sarežģītas sistēmas, kas uzlabo cilvēka dzīves kvalitāti.Daudzi pazīstami elektronikas un programmatūras vides ražotāji piedāvā gatavus standarta risinājumus dažādiem objektiem.

Pat nepieredzējis lietotājs var izstrādāt neatkarīgus projektus un salikt “viedo māju”, izmantojot Arduino atbilstoši savām vajadzībām. Galvenais ir saprast pamatus un nebaidīties eksperimentēt.

Šajā rakstā aplūkosim uz Arduino ierīcēm balstītas automatizētas mājas izveides principu un galvenās funkcijas. Mēs arī apsvērsim izmantoto dēļu veidus un galvenos sistēmas moduļus.

Sistēmu izveide uz Arduino platformas

Arduino ir platforma elektronisku ierīču izstrādei ar automātisku, pusautomātisku vai manuālu vadību. Tas ir izgatavots pēc dizainera principa ar skaidri noteiktiem elementu mijiedarbības noteikumiem. Sistēma ir atvērta, kas ļauj trešo pušu ražotājiem piedalīties tās izstrādē.

Klasika «gudra māja» sastāv no automatizētiem blokiem, kas veic šādas funkcijas:

• savākt nepieciešamo informāciju caur sensoriem;
• analizēt datus un pieņemt lēmumus, izmantojot programmējamu mikroprocesoru;
• īstenot pieņemtos lēmumus, izdodot komandas dažādām ierīcēm.

Arduino platforma ir laba tieši ar to, ka tā nav aizslēgta konkrētam ražotājam, bet ļauj patērētājam izvēlēties sev piemērotos komponentus. Viņu izvēle ir milzīga, tāpēc jūs varat realizēt gandrīz jebkuru ideju.

Mēs iesakām pārbaudīt labāko viedierīces mājai.

Lai uzzinātu, kā strādāt ar Arduino, ražotāja vietnē varat iegādāties sākuma komplektu. Nepieciešamas tehniskās angļu valodas zināšanas, jo dokumentācija nav rusificēta

Papildus pieslēgto ierīču daudzveidībai C++ valodā ieviestā programmēšanas vide papildina dažādību. Lietotājs var ne tikai izmantot izveidotās bibliotēkas, bet arī ieprogrammēt sistēmas komponentu reakciju uz jauniem notikumiem.

Galvenās plāksnes elementi

“Viedās mājas” galvenais elements ir viens vai vairāki centrālie (mātes) dēļi. Viņi ir atbildīgi par visu elementu mijiedarbību. Tikai pēc atrisināmo uzdevumu noteikšanas varat sākt izvēlēties sistēmas galveno mezglu.

Mātesplatē ir apvienoti šādi elementi:

• Mikrokontrolleris (procesors). Tās galvenais mērķis ir izvadīt un izmērīt spriegumu portos 0-5 vai 0-3,3 V diapazonā, uzglabāt datus un veikt aprēķinus.
• Programmētājs (nav pieejams uz visām platēm). Izmantojot šo ierīci, mikrokontrollera atmiņā tiek ierakstīta programma, saskaņā ar kuru darbosies “viedā māja”. Tas ir savienots ar datoru, planšetdatoru, viedtālruni vai citu ierīci, izmantojot USB interfeisu.
• Sprieguma regulators. Lai darbinātu visu sistēmu, ir nepieciešama 5 voltu ierīce.

Ar Arduino zīmolu tiek ražoti vairāki dēļu modeļi.Tie atšķiras viens no otra ar formas faktoru (izmēru), portu skaitu un atmiņas ietilpību. Pamatojoties uz šiem rādītājiem, jums jāizvēlas piemērota ierīce.

Arduino dēļus un vairogus tiem labāk iegādāties no ražotāja, jo tie ir kvalitatīvāki par saderīgām Ķīnā ražotām ierīcēm

Ir divu veidu porti:

• digitāls, kas uz tāfeles ir atzīmēti ar burtiem "d";
• analogs, kas ir atzīmēti ar burtu "a".

Pateicoties tiem, mikrokontrolleris sazinās ar pievienotajām ierīcēm. Jebkurš ports var darboties gan signāla saņemšanai, gan tā izsūtīšanai. Digitālie porti, kas apzīmēti ar “pwm”, ir paredzēti PWM (impulsa platuma modulācijas) signāla ievadīšanai un izvadīšanai.

Tāpēc pirms dēļa iegādes ir nepieciešams vismaz aptuveni novērtēt tā slodzes līmeni dažādās ierīcēs. Tas ļaus jums noteikt nepieciešamo visu veidu portu skaitu.

Jāsaprot, ka viedās mājas sistēmai nav obligāti jābūt savienotai ar vadības bloku, kura pamatā ir viena mātesplate. Tādas funkcijas kā, piemēram, mākslīgā apgaismojuma ieslēgšana vietējā teritorijā atkarībā no diennakts laika un ūdens rezerves uzturēšana uzglabāšanas tvertnē ir viena no otras neatkarīgas.

No elektroniskās sistēmas uzticamības nodrošināšanas viedokļa labāk nesaistītus uzdevumus sadalīt dažādos blokos, ko Arduino koncepcija ļauj viegli īstenot. Ja vienā vietā apvienojat daudzas ierīces, mikroprocesors var pārkarst, var rasties programmatūras bibliotēku konflikti un grūtības atrast un novērst programmatūras un aparatūras defektus.

Daudzu dažāda veida ierīču pievienošana vienai platei parasti tiek izmantota robotikā, kur svarīgs ir kompaktums. “Viedai mājai” katram uzdevumam labāk izmantot savu bāzi

Katrs mikroprocesors ir aprīkots ar trīs veidu atmiņu:

• Zibatmiņa. Galvenā atmiņa, kurā tiek saglabāts sistēmas pārvaldības programmas kods. Nelielu daļu no tā (3-12%) aizņem iebūvēta bootloader programma.
• SRAM. RAM, kurā tiek glabāti programmas palaišanai nepieciešamie pagaidu dati. Tam ir augsts darbības ātrums.
• EEPROM Lēnāka atmiņa, kurā var glabāt arī datus.

Galvenā atšķirība starp datu glabāšanas atmiņas veidiem ir tāda, ka, izslēdzot barošanu, SRAM ierakstītā informācija tiek zaudēta, bet paliek EEPROM. Bet nepastāvīgajam tipam ir arī trūkums - ierobežots rakstīšanas ciklu skaits. Tas ir jāpatur prātā, veidojot savas lietojumprogrammas.

Atšķirībā no Arduino izmantošanas robotikā, lielākajai daļai viedo mājas uzdevumu nav nepieciešams daudz atmiņas ne programmām, ne informācijas glabāšanai.

Dēļu veidi viedās mājas montāžai

Apskatīsim galvenos dēļu veidus, kas visbiežāk tiek izmantoti, montējot viedās mājas sistēmas.

Skats #1 — Arduino Uno un tā atvasinājumi

Viedās mājas sistēmās visbiežāk izmantotās plates ir Arduino Uno un Arduino Nano. Tiem ir pietiekama funkcionalitāte, lai atrisinātu tipiskas problēmas.

Pilna garuma dēļi, kas tiek darbināti no 7 līdz 12 voltiem, nodrošina daudzas priekšrocības. Pirmkārt, tā ir ilgstošas ​​autonomas darbības iespēja no standarta baterijām vai uzlādējamām baterijām

Arduino Uno Rev3 galvenie parametri:

• procesors: ATMega328P (8 biti, 16 MHz);
• digitālo pieslēgvietu skaits: 14;
• no tiem ar PWM funkciju: 6;
• analogo portu skaits: 6;
• zibatmiņa: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Pirms neilga laika tika izlaista modifikācija - Uno Wi-Fi, kurā ir integrēts ESP8266 modulis, kas ļauj apmainīties ar informāciju ar citām ierīcēm, izmantojot 802.11 b/g/n standartu.

Arduino Nano atšķirība no tā lielākā līdzinieka ir tāda, ka tam nav savas 12 V barošanas ligzdas.Tas tiek darīts, lai panāktu mazāku ierīces izmēru, kas ļauj to viegli paslēpt nelielā telpā. Arī šiem nolūkiem standarta USB savienojums tiek aizstāts ar mikroshēmu ar mini-USB kabeli. Arduino Nano salīdzinājumā ar Uno ir par 2 analogiem portiem vairāk.

Ir vēl viena Uno dēļa modifikācija - Arduino Mini. Tas ir pat mazāks nekā Nano, un ar to ir daudz grūtāk strādāt. Pirmkārt, USB porta trūkums rada problēmas ar programmaparatūru, jo jums būs jāizmanto USB sērijas pārveidotājs. Otrkārt, šī plate ir izvēlīgāka attiecībā uz barošanu - ir nepieciešams nodrošināt ieejas sprieguma diapazonu 7-9 V.

Iepriekš aprakstīto iemeslu dēļ Arduino Mini plate tiek reti izmantota viedās mājas darbībai. To parasti izmanto vai nu robotikā, vai gatavu projektu īstenošanā.

Skats #2 — Arduino Leonardo un Micro

Arduino Leonardo dēlis ir līdzīgs Uno, bet nedaudz jaudīgāks. Vēl viena interesanta šī modeļa iezīme ir tā, ka tas tiek identificēts kā tastatūra, pele vai kursorsvira, kad tas ir savienots ar datoru. Tāpēc to bieži izmanto, lai izveidotu oriģinālas spēļu ierīces un simulatorus.

Uno, Leonardo un to miniatūru analogu izmēru un izmēru tabula. Izstrādātāji neievēroja loģiku nosaukumos - “nano” vajadzētu būt mazākajam

Arduino Leonardo galvenie parametri ir šādi:

• procesors: ATMega32u4 (8 biti, 16 MHz);
• digitālo pieslēgvietu skaits: 20;
• no tiem ar PWM funkciju: 7;
• analogo portu skaits: 12;
• zibatmiņa: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Kā redzams no parametru saraksta, Leonardo ir vairāk pieslēgvietu, kas ļauj šo modeli noslogot ar lielāku sensoru skaitu.

Arī Leonardo ir miniatūrs analogs ar absolūti identiskām īpašībām, ko sauc par Micro. Tam nav 12V barošanas avota un pilnas USB ieejas vietā ir mikroshēma mini-USB kabelim.

Leonardo modifikācija ar nosaukumu Esplora ir tikai spēļu modelis un nav piemērota “gudras mājas” vajadzībām.

Skats #3 — Arduino 101, Arduino Zero un Arduino MKR1000

Dažkārt uz Arduino bāzes realizēto viedās mājas sistēmu darbībai ir nepieciešama liela skaitļošanas jauda, ​​ko nespēj nodrošināt 8 bitu mikrokontrolleri. Lai veiktu tādus uzdevumus kā balss vai attēla atpazīšana, šādām ierīcēm ir nepieciešams ātrs procesors un ievērojams RAM apjoms.

Lai atrisinātu šādas specifiskas problēmas, tiek izmantoti jaudīgi dēļi, kas darbojas saskaņā ar Arduino koncepciju. To portu skaits ir aptuveni tāds pats kā Uno vai Leonardo dēļiem.

Arduino 101 izmēri ir tādi paši kā Uno vai Leonardo, taču tas sver gandrīz divas reizes vairāk. Iemesls tam ir divu USB ieeju un papildu mikroshēmu klātbūtne

Vienai no visvieglāk lietojamajām, taču jaudīgajām plāksnēm Arduino 101 ir šādas īpašības:

• procesors: Intel Curie (32 biti, 32 MHz);
• zibatmiņa: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: nē.

Papildus dēlis ir aprīkots ar BLE funkcionalitāti (Bluetooth Low Energy) ar iespēju ērti pieslēgt jau gatavus risinājumus, piemēram, pulsa sensoru, informācijas saņemšanu par laikapstākļiem aiz loga, īsziņu sūtīšanu u.c. Ierīcē ir integrēts arī žiroskops un akselerometrs, taču tos galvenokārt izmanto robotikā.

Citai līdzīgai platei, Arduino Zero, ir šādi rādītāji:

• procesors: SAM-D21 (32 biti, 48 MHz);
• zibatmiņa: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: nē.

Šī modeļa atšķirīgā iezīme ir iebūvēta atkļūdotāja (EDBG) klātbūtne. Ar tās palīdzību ir daudz vieglāk atrast kļūdas, programmējot dēli.

Rakstot apjomīgu kodu, pat augsti kvalificēts programmētājs piedzīvo kļūdas. Lai tos atrastu, izmantojiet atkļūdotāju

Arduino MKR1000 ir vēl viens modelis, kas piemērots lieljaudas skaitļošanai. Tam ir mikroprocesors un atmiņa, kas ir līdzīga nullei. Tās galvenā atšķirība ir integrēta Wi-Fi mikroshēma ar 802.11 b/g/n protokolu un šifrēšanas mikroshēma ar SHA-256 algoritma atbalstu pārsūtīto datu aizsardzībai.

Skats #4 - Mega ģimenes modeļi

Dažreiz ir nepieciešams izmantot lielu skaitu sensoru un kontrolēt ievērojamu skaitu ierīču. Piemēram, tas ir nepieciešams sadalīto gaisa kondicionēšanas sistēmu automātiskai darbībai, kas uztur noteiktu temperatūru atsevišķām zonām.

Katrai vietējai zonai ir jāuzrauga divu temperatūras sensoru rādījumi (otrais tiek izmantots kā kontroles) un saskaņā ar algoritmu jāpielāgo aizbīdņa stāvoklis, kas nosaka ieplūstošā siltā gaisa daudzumu.

Ja kotedžā ir vairāk nekā 10 šādas zonas, tad visas sistēmas vadīšanai ir nepieciešamas vairāk nekā 30 ostas. Protams, jūs varat izmantot vairākus Uno-tipa dēļus viena no tiem kopīgā vadībā, taču tas rada papildu pārslēgšanas grūtības. Šajā gadījumā ieteicams izmantot Mega saimes modeļus.

Mega saimes dēļu izmērs (101,5 x 53,4 cm) ir lielāks nekā iepriekš apskatītajiem modeļiem. Tā ir tehniska nepieciešamība – citādi tik daudz pieslēgvietu nevar izvietot

Arduino Mega plate ir balstīta uz diezgan vienkāršu 8 bitu 16 MHz mikroprocesoru aTMega1280.

Tam ir liels atmiņas apjoms:

• zibatmiņa: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Bet tā galvenā priekšrocība ir daudzu ostu klātbūtne:

• digitālo pieslēgvietu skaits: 54;
• no tiem ar PWM funkciju: 15;
• analogo portu skaits: 16.

Šai plāksnei ir divas modernas šķirnes:

• Mega 2560 pamatā ir aTMega2560 mikroprocesors, ko raksturo liels zibatmiņas apjoms - 256 KB;
• Mega ADK papildus aTMega2560 mikroprocesoram ir aprīkots ar USB interfeisu ar iespēju pieslēgties ierīcēm, kuru pamatā ir Android operētājsistēma.

Arduino Mega ADK modelim ir viena funkcija. Pievienojot tālruni USB ieejai, ir iespējama šāda situācija: ja tālrunis ir jāuzlādē, tas sāks to “vilkt” no tāfeles. Tāpēc elektroenerģijas avotam ir papildu prasība - tam jānodrošina strāva 1,5 ampēri. Strādājot ar baterijām, šis nosacījums ir jāņem vērā.

Jūs varat izveidot autonomu Arduino barošanas avotu, izmantojot pievienotās baterijas vai akumulatorus.Apvienojot seriālos un paralēlos savienojumus, jūs varat sasniegt vēlamo spriegumu un ilgu darbības laiku

Due ir vēl viens Arduino modelis, kas apvieno mikroprocesora jaudu ar lielu skaitu portu.

Tās īpašības ir šādas:

• procesors: Atmel SAM3X8E (32 biti, 84 MHz);
• digitālo pieslēgvietu skaits: 54;
• no tiem ar PWM funkciju: 12;
• analogo portu skaits: 14;
• zibatmiņa: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: nē.

Šīs plates analogie kontakti var darboties gan parastajā Arduino 10 bitu izšķirtspējā, kas radīta saderībai ar iepriekšējiem modeļiem, gan 12 bitu, kas ļauj saņemt precīzāku signālu.

Moduļu mijiedarbības, izmantojot portus, iezīmes

Visiem moduļiem, kas tiks savienoti ar plati, ir vismaz trīs izejas. Divi no tiem ir strāvas vadi, t.i. “zemējums”, kā arī spriegums 5 vai 3,3 V. Trešais vads ir loģisks. Tas pārsūta datus uz ostu. Lai savienotu moduļus, tiek izmantoti speciāli vadi, kas sagrupēti grupās pa 3, kurus dažreiz sauc par džemperiem.

Tā kā Arduino modeļiem parasti ir tikai 1 sprieguma ports un 1-2 zemējuma pieslēgvietas, lai savienotu vairākas ierīces, jums būs nepieciešams vai nu lodēt vadus, vai izmantot maizes dēļus.

Pie maizes dēļa var pieslēgt ne tikai Arduino plates strāvu un pieslēgvietas, bet arī citus elementus, piemēram, pretestību, reģistrus utt.

Lodēšana ir uzticamāka un tiek izmantota ierīcēs, kas ir pakļautas fiziskai ietekmei, piemēram, vadības paneļiem robotiem un kvadrokopteriem. Gudrai mājai labāk izmantot izstrādes dēļus, jo tas ir vienkāršāk gan uzstādot, gan noņemot moduli.

Dažiem modeļiem (piemēram, Arduino Zero un MKR1000) darba spriegums ir 3,3 V, tādēļ, ja pieslēgvietām tiek piemērota lielāka vērtība, plate var tikt bojāta. Visa informācija par strāvas padevi ir pieejama ierīces tehniskajā dokumentācijā.

Papildu dēļi (vairogi)

Lai palielinātu mātesplates iespējas, tiek izmantoti Shields - papildu ierīces, kas paplašina funkcionalitāti. Tie ir ražoti noteiktam formas faktoram, kas tos atšķir no moduļiem, kas ir savienoti ar pieslēgvietām. Vairogi ir dārgāki nekā moduļi, taču strādāt ar tiem ir vieglāk. Tie ir aprīkoti arī ar gatavām bibliotēkām ar kodu, kas paātrina jūsu pašu vadības programmu izstrādi viedajai mājai.

Proto un sensoru vairogi

Šie divi standarta vairogi nepievieno nekādu īpašu funkcionalitāti. Tos izmanto kompaktākam un ērtākam liela skaita moduļu savienojumam.

Proto Shield ir gandrīz pilnīga oriģināla kopija portu ziņā, un moduļa vidū var pielīmēt izstrādes plati. Tas atvieglo konstrukcijas montāžu. Šādi papildinājumi pastāv visiem pilna garuma Arduino dēļiem.

Proto Shield ir novietots mātesplates augšpusē. Tas nedaudz palielina konstrukcijas augstumu, bet ietaupa daudz vietas plaknē

Bet, ja ierīču ir daudz (vairāk nekā 10), tad labāk izmantot dārgākas Sensor Shield komutācijas plates.

Tiem nav bradboard, bet visas pieslēgvietas tiek atsevišķi apgādātas ar strāvu un zemi. Tas ļauj izvairīties no sapīšanās vados un džemperos.

Mātesplates un sensoru paneļu virsmas laukums ir vienāds, taču uz vairoga nav mikroshēmu, kondensatoru un citu elementu. Tas atbrīvo daudz vietas pilniem savienojumiem.

Šai platei ir arī savienotāji, lai ērti savienotu vairākus moduļus: Bluetoots, SD kartes, RS232 (COM-ports), radio un ultraskaņu.

Papildfunkciju pievienošana

Vairogi ar tajos integrētu funkcionalitāti ir paredzēti sarežģītu, bet tipisku problēmu risināšanai. Ja nepieciešams īstenot oriģinālas idejas, labāk izvēlēties piemērotu moduli.

Motora vairogs. Tas ir paredzēts, lai kontrolētu mazjaudas motoru ātrumu un rotāciju. Oriģinālais modelis ir aprīkots ar vienu L298 mikroshēmu un vienlaikus var darbināt divus līdzstrāvas motorus vai vienu servo. Ir arī saderīga trešās puses daļa, kurai ir divas L293D mikroshēmas ar iespēju kontrolēt divreiz vairāk disku.

Releja vairogs. Viedās mājas sistēmās bieži izmantots modulis. Plāksne ar četriem elektromehāniskiem relejiem, no kuriem katrs ļauj iziet strāvu ar spēku līdz 5A. Tas ir pietiekami, lai automātiski ieslēgtu un izslēgtu kilovatu ierīces vai apgaismojuma līnijas, kas paredzētas 220 V maiņstrāvai.

LCD ekrāns. Ļauj parādīt informāciju iebūvētajā ekrānā, kuru var jaunināt uz TFT ierīci. Šo paplašinājumu bieži izmanto, lai izveidotu meteoroloģiskās stacijas ar temperatūras rādījumiem dažādās dzīvojamās telpās, saimniecības ēkās, garāžās, kā arī temperatūru, mitrumu un vēja ātrumu ārā.

LCD ekrānā ir iebūvētas pogas, kas ļauj programmēt informācijas ritināšanu un atlasīt darbības, lai nosūtītu komandas uz mikroprocesoru.

Datu reģistrēšanas vairogs. Moduļa galvenais uzdevums ir ierakstīt datus no sensoriem pilna formāta SD kartē līdz 32 Gb ar FAT32 failu sistēmas atbalstu. Lai ierakstītu micro SD kartē, ir jāiegādājas adapteris.Šo vairogu var izmantot kā informācijas krātuvi, piemēram, ierakstot datus no DVR. Ražo amerikāņu kompānija Adafruit Industries.

SD kartes aizsargs. Vienkāršāka un lētāka iepriekšējā moduļa versija. Daudzi ražotāji ražo šādus paplašinājumus.

Ethernet vairogs. Oficiālais modulis Arduino savienošanai ar internetu bez datora. Ir slots micro SD kartei, kas ļauj ierakstīt un nosūtīt datus, izmantojot globālo tīmekli.

Wi-Fi vairogs. Ļauj veikt bezvadu informācijas apmaiņu ar šifrēšanas režīma atbalstu. Paredzēts, lai izveidotu savienojumu ar internetu un ierīcēm, kuras var vadīt, izmantojot Wi-Fi.

GPRS vairogs. Šo moduli parasti izmanto, lai sazinātos starp viedo māju un tās īpašnieku, izmantojot mobilo tālruni, izmantojot SMS.

Viedās mājas moduļi

Trešo pušu ražotāju moduļu savienošana un iespēja strādāt ar tiem, izmantojot iebūvēto programmēšanas valodu, ir atvērtās Arduino sistēmas galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar “firmas” viedās mājas risinājumiem. Galvenais, lai moduļos būtu saņemto vai pārraidīto signālu apraksts.

Informācijas iegūšanas veidi

Informācijas ievadi var veikt, izmantojot digitālos vai analogos portus. Tas ir atkarīgs no pogas vai sensora veida, kas saņem informāciju un pārraida to uz dēli.

Datorprogrammai digitālais signāls atbilst periodiem ar “0” un “1”, un analogais signāls nosaka vērtību diapazonu atbilstoši tā izmēram.

Signālu mikroprocesoram var nosūtīt persona, kas šim nolūkam izmanto divas metodes:

• Nospiežot pogu (taustiņu). Loģiskais vads šajā gadījumā iet uz digitālo portu, kas saņem vērtību “0”, ja poga tiek atlaista, un “1”, ja tā tiek nospiesta.
• Rotējošā potenciometra (rezistora) vāciņa pagriešana vai pārslēdzot dzinēja sviru. Šajā gadījumā loģiskais vads iet uz analogo portu. Spriegums iet caur analogo-digitālo pārveidotāju, pēc kura dati nonāk mikroprocesorā.

Pogas tiek izmantotas, lai sāktu pasākumu, piemēram, apgaismojumu, apkuri vai ventilāciju ieslēdz un izslēdz. Rotācijas pogas tiek izmantotas, lai mainītu intensitāti – palielinātu vai samazinātu gaismas spilgtumu, skaņas skaļumu vai ventilatora lāpstiņu griešanās ātrumu.

Potenciometrs ir vienkārša ierīce, tāpēc tā ir ļoti lēta. Tās galvenās īpašības ir elektriskā pretestība un griešanās leņķis

Sensori tiek izmantoti, lai automātiski noteiktu vides parametrus vai notikuma izcelsmi.

Viedās mājas darbībai vispieprasītākie ir šādi veidi:

• Skaņas sensors. Šīs ierīces digitālās versijas tiek izmantotas, lai aktivizētu notikumu, izmantojot aplaudēšanu vai balsi. Analogie modeļi ļauj atpazīt un apstrādāt skaņu.
• Gaismas sensors. Šīs ierīces var darboties gan redzamajā, gan infrasarkanajā diapazonā. Pēdējo var izmantot kā ugunsgrēka brīdinājuma sistēmu.
• Temperatūras sensors. Iekštelpām un ārā tiek izmantoti dažādi modeļi, jo ārējie ir labāk aizsargāti no mitruma. Vadā ir arī tālvadības ierīces.
• Gaisa mitruma sensors. DHT11 modelis ir piemērots iekštelpām, bet dārgākais DHT22 - ārpus telpām. Abas ierīces var arī nodrošināt temperatūras rādījumus. Savienojiet ar digitālo portu.
• Gaisa spiediena sensors. Bosh analogie barometri ir pierādījuši, ka labi darbojas ar Arduino plāksnēm: bmp180, bmp280. Viņi arī mēra temperatūru.Bme280 modeli var saukt par meteoroloģisko staciju, jo tas nodrošina arī papildu mitruma vērtību.
• Kustības un klātbūtnes sensori. Tos izmanto drošības nolūkos vai automātiskai apgaismojuma ieslēgšanai.
• Lietus sensors. Reaģē uz ūdens iekļūšanu tās virsmā. To var arī izmantot, lai iedarbinātu trauksmi par noplūdēm santehnikas vai apkures lokā.
• Strāvas sensors. Tos izmanto, lai noteiktu nestrādājošas elektroierīces (izdegušas lampas) vai analizētu spriegumu, lai novērstu pārslodzi.
• Gāzes noplūdes sensors. Izmanto, lai noteiktu paaugstinātu propāna koncentrāciju un reaģētu uz to.
• Oglekļa dioksīda sensors. To izmanto, lai noteiktu oglekļa dioksīda koncentrāciju dzīvojamās telpās un īpašās telpās, piemēram, vīna pagrabos, kur notiek fermentācija.

Ir daudz vairāk dažādu sensoru konkrētiem uzdevumiem, piemēram, svara, ūdens plūsmas ātruma, attāluma, augsnes mitruma mērīšanai utt.

Daži sensori, piemēram, anemometrs, kas mēra vēja ātrumu un virzienu, ir sarežģīti elektromehāniski instrumenti

Daudzus sensorus un sensorus var izgatavot neatkarīgi, izmantojot vienkāršākus komponentus. Tas maksās mazāk. Bet atšķirībā no seriālo ierīču izmantošanas jums būs jāpavada laiks kalibrēšanai.

Ierīču un sistēmu kontrole

Papildus informācijas vākšanai un analīzei “viedajai mājai” ir jāreaģē uz jauniem notikumiem. Mūsdienu sadzīves tehnikas modernās elektronikas klātbūtne ļauj tām tieši piekļūt, izmantojot Wi-Fi, GPRS vai EtherNet. Parasti Arduino sistēmas īsteno pārslēgšanos starp mikroprocesoru un augsto tehnoloģiju ierīcēm, izmantojot Wi-Fi.

Lai ar Arduino ieslēgtu gaisa kondicionieri, kad mājā ir augsta temperatūra, naktī bērnistabā bloķētu televizoru un internetu vai iedarbinātu apkures katlu, kad saimnieki ierodas, jāveic trīs darbības:

1. Instalējiet Wi-Fi moduli mātesplatē.
2. Atrodiet neaizņemtus frekvenču kanālus, lai izvairītos no sistēmas konflikta.
3. Izprotiet ierīces komandas un programmas darbības (vai izmantojiet gatavas bibliotēkas).

Papildus “saziņai” ar datorizētām ierīcēm bieži rodas uzdevumi, kas saistīti ar dažu mehānisku darbību veikšanu. Piemēram, pie dēļa var pieslēgt servo piedziņu vai nelielu pārnesumkārbu, kas tiks darbināta no tā.

Servo piedziņa sastāv no motora un vairākām pārnesumkārbām. Tāpēc, neskatoties uz zemo strāvu (5 V), tas var attīstīt pienācīgu jaudu, kas ir pietiekama, piemēram, lai atvērtu logu

Ja nepieciešams pievienot jaudīgas ierīces, kas darbojas no ārēja barošanas avota, tiek izmantotas divas iespējas:

1. Iekļaušana releja ķēdē.
2. Strāvas slēdža un triaka pievienošana.

Iekļauts elektriskā ķēdē elektromagnētiskais vai cietvielu relejs aizver un atver vienu no vadiem saskaņā ar komandu, kas nāk no mikroprocesora. To galvenais raksturlielums ir maksimālā pieļaujamā strāva (piemēram, 40 A), kas var iet caur šo ierīci.

Kas attiecas uz strāvas slēdža (mosfeta) pievienošanu līdzstrāvai un triac maiņstrāvai, tiem ir zemāka pieļaujamā strāva (5-15 A), taču tie var vienmērīgi palielināt slodzi. Šim nolūkam uz dēļiem ir paredzēti PWM porti. Šo īpašību izmanto, regulējot apgaismojuma spilgtumu, ventilatora ātrumu utt.

Izmantojot relejus un strāvas slēdžus, jūs varat pilnībā automatizēt visas elektriskās ķēdes mājās un iedarbināt ģeneratoru, ja nav strāvas. Līdz ar to uz Arduino bāzes iespējams realizēt autonomu dzīvokļa vai ēkas nodrošinājumu, iekļaujot visas īpaši svarīgās funkcijas - apkure, ūdensapgādes, kanalizācijas, ventilācijas un apsardzes sistēma.

Vai vēlaties, lai jūsu mājoklis kļūtu gudrāks, bet ar programmēšanu "jums"? Šajā gadījumā iesakām aplūkot jau gatavus risinājumus no Xiaomi un Apple, kurus ir viegli uzstādīt un konfigurēt pat iesācējam. Un jūs varat iestatīt komandas un kontrolēt to ieviešanu pat no sava viedtālruņa.

Uzziniet vairāk par viedajām mājām no Xiaomi un Apple šādos rakstos:

• Xiaomi viedā māja: dizaina iezīmes, galveno komponentu un darba elementu pārskats
• Apple viedā māja: Apple uzņēmuma mājas vadības sistēmu organizēšanas smalkumi

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Pašsamontētas sākuma līmeņa sagataves piemērs “gudrai mājai”:

Arduino platformas atvērtība ļauj izmantot dažādu ražotāju komponentus. Tādējādi ir viegli izveidot “gudru māju”, kas atbilst lietotāja vajadzībām. Tāpēc, ja jums ir vismaz nelielas zināšanas elektronisko ierīču programmēšanas un savienošanas jomā, šai sistēmai ir vērts pievērst uzmanību.

Vai esat iepazinies ar Arduino platformu praksē un vēlaties dalīties pieredzē ar jaunpienācējiem šajā jautājumā? Varbūt vēlies iepriekš minēto materiālu papildināt ar noderīgiem ieteikumiem vai komentāriem? Rakstiet savus komentārus zem šīs publikācijas.

Ja jums ir kādi jautājumi par automatizētas mājas sistēmas izveidi, pamatojoties uz Arduino, uzdodiet tos mūsu ekspertiem un citiem vietnes apmeklētājiem zemāk esošajā blokā.