«Розумний будинок» на Arduino: теорія і практика

Життя без інтернету, побутової техніки, смартфонів уявити складно. Багато багаті люди в цей список додали б ще й систему «Розумний будинок». У статті розберемо, що це, як її встановити і як користуватися.

Що за система?

Як вже стало зрозуміло, систему «Розумний будинок» придбати зможе не кожен. Але якщо мати необхідні навички, можна створити її самостійно через спеціальний додаток. Відповідно, далі поговоримо про систему «Розумний будинок» на Arduino. Своїми руками спробуємо створити її для свого житлового приміщення.


Що за фактом являє собою дана система? Це набір датчиків і контролерів. Вони існують різних видів, тому можуть реагувати як на руху, так і на теплову енергію. Такі пристрої здатні контролювати роботу вдома: комунікації, систему безпеки і так далі. Існують і більш «розумні» споруди, які можуть самостійно включати опалення, запускати різні процеси і так далі. Кожна людина хоче прийти додому, де його буде чекати гаряча ванна, розігрітий вечерю. «Розумний» будинок – найкраще рішення для тих, хто живе один. Якщо немає коштів на таку систему, то її можна зробити самостійно.

Як працюють датчики?

Датчики здатні зчитувати інформацію та дані, потім їх обробляти і передавати відповідну команду. Вони здатні реагувати на температуру, різкі рухи і звук. Прості і доступні датчики відстеження часто використовують на сходових майданчиках – всім знайоме автоматичне включення світла. Крім цього, контролери нерідко застосовуються в системах пожежної безпеки. Як тільки різко починає підвищуватися температура, відразу ж спрацьовує сигналізація.


Перед тим як почати працювати з системою у власному приміщенні, потрібно створити проект, який дозволить правильно розподілити датчики і всі можливі контролери. Важливо відзначити, що для цього потрібно мати навички в області програмування і електроніки. Якщо такі відсутні, то слід віддавати перевагу пристрою простого плану, тобто створені для споживача-новачка. Саме такими є системи «Ардуїнов». Виробник поставляє абсолютно прості в установці і експлуатації пристосування.

Чому «Ардуїнов»?

Це питання цілком логічний і зрозумілий. Вище вже писалося про те, що компанія випускає прості для розуміння системи, але це не єдина причина, по якій слід вибрати Arduino. Набори для «Розумного будинку» можна придбати в магазині або замовити на сайті. Встановлення провести дозволяється самостійно, але ніхто не відмовить у наданні кваліфікованого майстра. Він виконає всі роботи без помилок і не буде нехтувати гарним оформленням (наприклад, сховає дроти, а не «вивалить» їх на загальний розгляд). Але велика частина клієнтів все ж вирішує проводити всі роботи самостійно. Чому? Це набагато простіше і дешевше. Всі фірми, які випускають подібні проекти, здорово накручують ціну і на словах завищують якість багатьох моделей. Описувана компанія таким не займається. Відгуки в Інтернеті це підтверджують на всі 100 %.
Вартість за комплектуючі і установку системи Arduino (проекти «Розумного будинку» дуже популярні) набагато дешевше, ніж у інших виробників. Навіть сама компанія пропонує всю установку проводити самостійно, так як у випадку поломки власник повинен розбиратися в схемах і проект в цілому. Також, знаючи досконально систему, можна з легкістю і без праці підлаштувати її під себе. На платформі Arduino є купа бібліотек з відкритим вихідним кодом, тому знайти собі відповідну програму не складе праці.

Набори

У продажу є набори «Розумний будинок». У них покупець може знайти всі необхідні складові для створення автоматизованих систем у власному домі: материнську і макетну плати, електронні деталі і правила по застосуванню. Цей набір навчить людину правильно підключати діоди, включати пристрої оплесків і управляти девайсами дистанційно. «Дерзай» створений для дітей від 14 років. В комплекті поставляється інструкція. З допомогою набору можна створити п'ять готових проектів: секундомір, нічник і так далі. Arduino Starter Kit - базовий набір, з якого всі власники радять почати ознайомлення. У ньому поставляється плата Arduino UNO, датчики, екран, резистори і так далі. Коштує він близько 80 євро. «Матрьошка» призначена для дітей від 10 років. Вона продається у декількох версіях, які між собою відрізняються кількістю і типом деталей, відповідно, з допомогою кожного з них можна здійснити зовсім відмінні один від одного експерименти. Поставляється плата Arduino UNO Rev3 вироблена в Італії. За допомогою цього набору можна зробити нічний світильник, міксер, тестер для батарейок і так далі. «Амперка», як правило, купують для навчальних закладів. Вона проводиться для дітей від 12 років. По закінченні занять діти зможуть створити робота, який рухається по прямій лінії. Контролер поставляється моделі Arduino Uno.
Набори «Дерзай» («Розумний будинок») на Arduino на даний момент найбільш популярні.

Платформи

Стандартна платформа - Arduino Uno. «Розумний будинок» часто працює на її базі. Вона поширена найбільше, так як коштує недорого. Використовуючи її, можна з легкістю управляти микроконтроллерной технікою. Якщо людина не знайомий з платами від Arduino, то всі власники радять йому почати знайомство саме з цієї. Arduino Leonardo коштує трохи дешевше описаного варіанта. Справа в тому, що, на відміну від Uno, його можна використовувати як USB-пристрій. Наприклад, завдяки цій платі можна керувати мишкою і клавіатурою. Чому найчастіше створюється «Розумний будинок» на Arduino Mega2560? Вона лише трохи зовні відрізняється від Uno, але має більший функціонал. Використовують його найчастіше для роботи одночасно з великою кількістю пристроїв. Відповідно з нею набагато простіше працювати, коли мова йде про масштабні проекти. В цілому якщо планується створення «Розумного будинку» , Arduino Mega - найбільш підходящий варіант.

Переваги системи

Компанія «Ардуїнов» користується великим попитом у людей, які погано розбираються в програмуванні. Всі надані системи мають зрозумілий інтерфейс. Проте ці переваги не обмежуються. Виробник передбачив можливість створювати власні програми – відкритий вихідний код. Використовуваний мову максимально простий в освоєнні. Якщо є необхідність, можна переносити програми за допомогою USB-кабелю. Набори «Розумного будинку» досить цікаві. Тобто при знанні мови програмування можна придбати лише один варіант програмного забезпечення і підстроїти його максимально під себе. Якщо необхідні додаткові утиліти, то їх можна безкоштовно завантажити з офіційного сайту. Системою дозволяється керувати з комп'ютера та телефону за допомогою програми.

Принципи роботи

Датчики передають інформацію на комп'ютер або телефон за допомогою бездротової технології передачі даних. Спеціальна утиліта обробляє дані – виконується команда. Є головний датчик (центральний), який можна або придбати, або зробити самостійно. На платах Arduino (проекти «Розумного будинку розроблені на них) присутні стандартні роз'єми. Завдяки цьому можна з легкістю підібрати всі комплектуючі.

Що необхідно для складання?

Якщо з'явилося бажання зібрати проект самостійно, то необхідно зібрати деякі пристрої і взяти прилади. Які? Датчики і контролери. Інтернет-модуль. Виту пару (кабель). Перемикач. Резистор. Провід для інтернет-модуля. Реле. З приладдя знадобляться паяльник, викрутки і так далі. Набори від компанії Arduino потрібно купувати в перевірених магазинах. Чому? Всі необхідні прилади потрібні для роботи з електрикою, саме тому підробки використовувати небезпечно. Всі необхідні утиліти можна скачати з Інтернету. Тому досить просто створити «Розумний будинок» своїми руками на базі Arduino. Датчики потрібно вибирати, відштовхуючись від своїх уподобань: увімкнення або вимкнення світла, контроль температури і так далі.

Процес установки

Звернути увагу потрібно на те, що «Розумний будинок» повинен мати лише лампи світлодіодного типу. Звичайні варіанти не зможуть витримати напруги – або збанкрутують, або просто перегорять. Після того, як проект «Розумний будинок» на Arduino вже буде готовий, потрібно почати підключати контролери та датчики. Роблять це, не відхиляючись від креслення і схеми, які були створені раніше. Контакти повинні бути ізольованими. Всі роботи можна представити поетапно у вигляді алгоритму: Установка коду. Налаштування програми під комп'ютер або телефон. Переадресація портів. Тестування датчиків і забезпечення. Усунення неполадок, якщо такі виявлені при перевірці. Качати програмне забезпечення краще з перевіреного джерела архівом. Після того як останній буде відкритий і всі утиліти встановлені, слід перезапустити програму або перезавантажити пристрій. Програмне забезпечення «Розумного будинку» на Arduino буде відображати стан датчиків і інформацію з них. Якщо є необхідність, завжди можна поміняти мережеву адресу, вимкнути сигналізацію.

Робота з роутером

На роутері потрібно відкрити порт. Що слід зробити, щоб виконати цю дію? Відкрити меню конфігурацій, написати мережевий адресу Arduino і активувати порт. Відразу ж після цього можна встановити ім'я домену. Тепер нічого не заважає власнику приступити до тестування системи, яка була створена власними руками.

Дистанційне управління

Завдяки сервера компанії можна зв'язати всю техніку між собою. Дозволяється використовувати хмарні сервіси, що дозволяє візуалізувати процеси. Завдяки Інтернету можна повністю керувати своїм будинком. Включити/відключити бойлер або опалення можна, перебуваючи на іншому кінці міста. Є ще один спосіб, який допоможе управляти будинком, – СМС-повідомлення. Не завжди буває так, що є інтернет-з'єднання, тому такий спосіб є досить актуальним.

Підсумки

Потрібно звернути увагу на те, що «Розумний будинок» на базі Arduino не може працювати з відкритим мережевою адресою, так як інакше його буде легко зламати. Всі будівлі, які працюють на «розумною» системою, можуть допомагати економити електроенергію кожній людині, а також правильно використовувати всі ресурси. Головне, правильно підібрати всі компоненти без будь-яких підробок. Також важливим є те, що «Ардуїнов» має безліч бібліотек, які включають в себе тисячі програмних кодів. Саме тому створити систему «Розумний будинок» на Arduino, користуючись лише Інтернетом, буде більш ніж легко. Відгуки власників про систему позитивні. Збої не відбуваються, всі повідомлення приходять вчасно, а відстеження за програмою чітке. Забезпечення оновлюється часто, тому, якщо щось станеться непередбачене, власник відразу ж це побачить. Створити таку систему власними руками - найкращий і найбільш вдале рішення, яке допоможе заощадити гроші. Немає нічого складного в установці датчиків і контролерів.