Smart home gebaseerd op Arduino-controllers: ontwerp en organisatie van gecontroleerde ruimte

De ontwikkeling van automatisering heeft geleid tot de creatie van geïntegreerde systemen die de kwaliteit van het menselijk leven verbeteren. Veel bekende fabrikanten van elektronica- en softwareomgevingen bieden kant-en-klare standaardoplossingen voor verschillende objecten.

Zelfs een onervaren gebruiker zal in staat zijn om onafhankelijke projecten te ontwikkelen en een "smart home" op Arduino samen te stellen om aan zijn behoeften te voldoen. Het belangrijkste is om de basis te begrijpen en niet bang te zijn om te experimenteren.

In dit artikel zullen we het principe van creatie en de basisfuncties van een geautomatiseerd huis op basis van Arduino-apparaten beschouwen. Overweeg ook de soorten gebruikte kaarten en de belangrijkste modules van het systeem.

Creatie van systemen op het Arduino-platform

Arduino is een platform voor het ontwikkelen van elektronische apparaten met automatische, halfautomatische of handmatige bediening. Het is gemaakt volgens het principe van een constructeur met duidelijk gedefinieerde regels voor de interactie tussen elementen. Het systeem is open, waardoor externe fabrikanten kunnen deelnemen aan de ontwikkeling ervan.

Klassiek "slim huis”Bestaat uit geautomatiseerde eenheden die de volgende functies uitvoeren:

• verzamel de nodige informatie via sensoren;
• gegevens analyseren en beslissingen nemen met behulp van een programmeerbare microprocessor;
• de beslissingen implementeren door commando's te geven aan verschillende apparaten.

Het Arduino-platform is juist goed omdat het niet dicht bij een specifieke fabrikant staat, maar de consument de componenten laat kiezen die bij hem passen. Hun keuze is enorm, dus je kunt bijna alle ideeën implementeren.

We raden je aan om het beste te leren kennen slimme apparaten voor thuis.

Om te leren werken met Arduino, kun je de Starter Kit kopen op de website van de fabrikant. Kennis van technisch Engels is vereist, aangezien de documentatie niet Russified is

Naast de verscheidenheid aan aangesloten apparaten, voegt de in C ++ geïmplementeerde programmeeromgeving variabiliteit toe.De gebruiker kan niet alleen profiteren van de gecreëerde bibliotheken, maar ook de respons van de systeemcomponenten op opkomende gebeurtenissen programmeren.

Hoofdbordelementen

Het belangrijkste element van een smart home zijn een of meer centrale (moederbord) borden. Ze zijn verantwoordelijk voor de interactie van alle elementen. Alleen als we de taken hebben bepaald die moeten worden opgelost, kunnen we doorgaan met de selectie van het hoofdsysteemknooppunt.

Het moederbord combineert de volgende elementen:

• Microcontroller (processor). Het belangrijkste doel is om spanning in poorten in het bereik van 0-5 of 0-3,3 V uit te geven en te meten, gegevens op te slaan en berekeningen uit te voeren.
• Programmeur (niet alle borden hebben het). Met behulp van dit apparaat wordt een programma in het geheugen van de microcontroller geschreven, volgens welke het "slimme huis" zal werken. Het is verbonden met een computer, tablet, smartphone of ander apparaat via een USB-interface.
• Spanningsstabilisator. Er is een apparaat van 5 volt nodig dat nodig is om het hele systeem van stroom te voorzien.

Onder het merk Arduino zijn verschillende moederbordmodellen beschikbaar. Ze verschillen van elkaar in vormfactor (grootte), aantal poorten en geheugengrootte. Het is voor deze indicatoren dat u het juiste apparaat moet kiezen.

Arduino-kaarten en -schilden voor hen kunnen het beste bij de fabrikant worden gekocht, omdat ze beter zijn dan compatibele apparaten die in China worden uitgebracht

Er zijn twee soorten poorten:

• digitaaldie op het bord zijn gemarkeerd met letters "D";
• analooggemarkeerd met een letter "A".

Dankzij hen communiceert de microcontroller met aangesloten apparaten. Elke poort kan zowel werken bij het ontvangen van een signaal als bij de output. Digitale poorten gemarkeerd met “pwm” zijn bedoeld voor invoer en uitvoer van een PWM-type signaal (pulsbreedtemodulatie).

Daarom moet u, voordat u een bord koopt, op zijn minst ongeveer het niveau van de belasting op verschillende apparaten evalueren. Dit bepaalt het gewenste aantal poorten van alle typen.

Het moet duidelijk zijn dat het "smart home" -systeem niet hoeft te worden aangesloten op een besturingseenheid op basis van één moederbord. Functies zoals bijvoorbeeld het inschakelen van kunstlicht van de omgeving afhankelijk van het tijdstip van de dag en het aanhouden van de waterreserve in de opslagtank zijn onafhankelijk van elkaar.

Vanuit het oogpunt van het waarborgen van de betrouwbaarheid van het elektronische systeem, is het beter om niet-gerelateerde taken in verschillende blokken te scheiden, wat het Arduino-concept het gemakkelijk maakt om te implementeren. Als u veel apparaten op één plek combineert, is het mogelijk dat de microprocessor oververhit raakt, softwarebibliotheken conflicteren en problemen ondervindt bij het vinden en oplossen van software- en hardwarestoringen.

De verbinding van veel verschillende soorten apparaten met één bord wordt meestal gebruikt in robotica, waar compactheid belangrijk is. Voor een 'smart home' is het beter om voor elke taak een eigen basis te gebruiken

Elke microprocessor is uitgerust met drie soorten geheugen:

• Flash-geheugen Het hoofdgeheugen waar de programmacode van het systeembeheer is opgeslagen. Een klein deel ervan (3-12%) wordt ingenomen door de bedrade bootloader.
• SRAM RAM, die tijdelijke gegevens opslaat die nodig zijn voor het programma. Verschilt in hoge werksnelheid.
• EEPROM. Langzamer geheugen, waar ook gegevens kunnen worden opgeslagen.

Het belangrijkste verschil tussen de soorten geheugen voor het opslaan van gegevens is dat wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, de informatie die is vastgelegd in SRAM verloren gaat, maar in de EEPROM blijft. Maar het niet-vluchtige type heeft ook een nadeel: een beperkt aantal schrijfcycli. Dit moet onthouden worden bij het maken van uw eigen applicaties.

In tegenstelling tot het gebruik van Arduino in robotica, heb je voor de meeste taken van het "slimme huis" niet veel geheugen nodig voor programma's of voor het opslaan van informatie.

Soorten borden voor het bouwen van een slimme woning

Overweeg de belangrijkste soorten borden die het meest worden gebruikt bij het samenstellen van een smart home-systeem.

Bekijk # 1 - Arduino Uno en zijn derivaten

De meest voorkomende smart home-systemen gebruiken de Arduino Uno en Arduino Nano-kaarten. Ze hebben voldoende functionaliteit om typische problemen op te lossen.

De beschikbaarheid van stroom voor borden op volledig formaat vanaf een spanning van 7-12 volt biedt vele voordelen. Allereerst is er de mogelijkheid van een lange batterijduur van standaard batterijen of accu's

Belangrijkste parameters van Arduino Uno Rev3:

• processor: ATMega328P (8 bit, 16 MHz);
• aantal digitale poorten: 14;
• waarvan met PWM-functie: 6;
• aantal analoge poorten: 6;
• flash-geheugen: 32 KB;
• SRAM: 2 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Nog niet zo lang geleden kwam er een wijziging uit - Uno Wi-Fi, die een geïntegreerde module ESP8266 bevat, waarmee je informatie kunt uitwisselen met andere apparaten volgens de standaard 802.11 b / g / n.

Het verschil tussen de Arduino Nano en zijn grotere analoog is het ontbreken van een eigen stopcontact van 12 V. Dit wordt gedaan om een ​​kleiner apparaat te bereiken, waardoor het gemakkelijk te verbergen is in een kleine ruimte. Ook voor deze doeleinden wordt de standaard USB-aansluiting vervangen door een chip met een mini-USB-kabel. Arduino Nano heeft nog 2 analoge poorten vergeleken met Uno.

Er is nog een wijziging van het Uno-bord - Arduino Mini. Het is zelfs kleiner dan Nano en het is veel moeilijker om ermee te werken. Ten eerste creëert het ontbreken van een USB-poort een probleem met de firmware, omdat je hiervoor USB-Serial Converter moet gebruiken. Ten tweede is dit bord kieskeuriger qua vermogen - het is noodzakelijk om een ​​ingangsspanningsbereik van 7-9 V te bieden.

Om de hierboven beschreven redenen wordt het Arduino Mini-bord zelden gebruikt om een ​​"smart home" te bedienen. Meestal wordt het gebruikt in de robotica of bij de implementatie van kant-en-klare projecten.

Bekijk # 2 - Arduino Leonardo en Micro

Het Arduino Leonardo-bord is vergelijkbaar met Uno, maar dan iets krachtiger. Een ander interessant kenmerk van dit model is de definitie bij aansluiting op een computer als een toetsenbord, muis of joystick. Daarom wordt het vaak gebruikt om originele spelapparaten en simulaties te maken.

Een tabel met afmetingen en afmetingen van de Uno, Leonardo-modellen en hun miniatuuranalogen. De ontwikkelaars volgden de logica in de namen niet - "nano" zou de kleinste moeten zijn

De belangrijkste parameters van de Arduino Leonardo zijn als volgt:

• processor: ATMega32u4 (8 bit, 16 MHz);
• aantal digitale poorten: 20;
• waarvan met PWM-functie: 7;
• aantal analoge poorten: 12;
• flash-geheugen: 32 KB;
• SRAM: 2,5 KB;
• EEPROM: 1 KB.

Zoals u kunt zien in de lijst met parameters, heeft Leonardo meer poorten, waardoor dit model met een groot aantal sensoren kan worden geladen.

Ook voor Leonardo is er een volledig identiek miniatuur analoog, genaamd Micro. Hij heeft geen stroom van 12 V en in plaats van een volwaardige USB-ingang is er een chip voor een mini-USB-kabel.

Modificatie van Leonardo genaamd Esplora is een puur spelmodel en past niet in de behoeften van een "smart home".

Bekijk # 3 - Arduino 101, Arduino Zero en Arduino MKR1000

Soms is voor de werking van "smart home" -systemen die zijn geïmplementeerd op basis van Arduino een grote rekenkracht vereist, die 8-bit microcontrollers niet kunnen leveren. Taken zoals spraak- of beeldherkenning vereisen een snelle processor en een aanzienlijke hoeveelheid RAM voor dergelijke apparaten.

Om deze specifieke problemen op te lossen worden krachtige boards gebruikt die werken volgens het Arduino concept. Het aantal poorten dat ze hebben is ongeveer hetzelfde als dat van Uno- of Leonardo-borden.

Arduino 101 heeft dezelfde afmetingen als Uno of Leonardo, maar weegt bijna twee keer zoveel. De reden hiervoor is de aanwezigheid van twee USB-ingangen en extra chips.

Een van de gemakkelijkst te gebruiken, maar krachtige kaarten - Arduino 101 heeft de volgende kenmerken:

• processor: Intel Curie (32 bit, 32 MHz);
• flash-geheugen: 196 KB;
• SRAM: 24 KB;
• EEPROM: nee.

Bovendien is het bord uitgerust met BLE-functionaliteit (Bluetooth Low Energy) met de mogelijkheid om kant-en-klare oplossingen eenvoudig aan te sluiten, zoals een hartslagsensor, weersinformatie buiten het raam ontvangen, sms-berichten verzenden, enz. Een gyroscoop en een versnellingsmeter zijn ook geïntegreerd in het apparaat, maar ze worden voornamelijk gebruikt in robotica.

Een ander vergelijkbaar bord - Arduino Zero heeft de volgende indicatoren:

• processor: SAM-D21 (32 bit, 48 MHz);
• flash-geheugen: 256 KB;
• SRAM: 32 KB;
• EEPROM: nee.

Een onderscheidend kenmerk van dit model is de aanwezigheid van een geïntegreerde debugger (EDBG). Het is veel gemakkelijker om te zoeken naar fouten bij het programmeren van het bord.

Bij het schrijven van omvangrijke code hebben zelfs hooggekwalificeerde programmeurs fouten. Gebruik een debugger (debugger) om ze te vinden

De Arduino MKR1000 is een ander model dat geschikt is voor krachtig computergebruik.Het heeft een microprocessor en geheugen vergelijkbaar met Zero. Het belangrijkste verschil is de aanwezigheid van een geïntegreerde Wi-Fi-chip met 802.11 b / g / n-protocol en een crypto-chip met ondersteuning voor het SHA-256-algoritme om de verzonden gegevens te beschermen.

Bekijk # 4 - Mega-gezinsmodellen

Soms is het nodig om een ​​groot aantal sensoren te gebruiken en een aanzienlijk aantal apparaten te bedienen. Dit is bijvoorbeeld nodig voor de automatische werking van gedistribueerde airconditioningsystemen die voor bepaalde zones een bepaalde temperatuur handhaven.

Voor elk lokaal gebied is het noodzakelijk om de meetwaarden van twee temperatuursensoren te volgen (de tweede wordt gebruikt als controle) en, in overeenstemming met het algoritme, de positie van de demper aan te passen, die de hoeveelheid warme lucht bepaalt.

Als er meer dan 10 van dergelijke zones in het huisje zijn, zijn er meer dan 30 poorten nodig om het hele systeem te besturen. Natuurlijk kunt u meerdere Uno-kaarten gebruiken onder de algemene controle van een van hen, maar dit zorgt voor extra schakelproblemen. In dit geval is het raadzaam om modellen van de Mega-familie te gebruiken.

De afmeting van de Mega family boards (101,5 x 53,4 cm) is groter dan die van de eerder beoordeelde modellen. Dit is een technische noodzaak - anders kun je niet zoveel poorten plaatsen

De Arduino Mega is gebaseerd op een vrij eenvoudige 8-bit 16-MHz aTMega1280-microprocessor.

Het heeft een grote hoeveelheid geheugen:

• flash-geheugen: 128 KB;
• SRAM: 8 KB;
• EEPROM: 4 KB.

Maar het belangrijkste voordeel is de aanwezigheid van veel poorten:

• aantal digitale poorten: 54;
• waarvan met PWM-functie: 15;
• aantal analoge poorten: 16.

Dit bord heeft twee moderne varianten:

• Mega 2560 is gebaseerd op de aTMega2560-microprocessor, met een groot flashgeheugen - 256 KB;
• Naast de aTMega2560-microprocessor is de Mega ADK uitgerust met een USB-interface met de mogelijkheid om verbinding te maken met apparaten op basis van het Android-besturingssysteem.

Het Arduino Mega ADK-model heeft één functie. Wanneer u de telefoon op de USB-ingang aansluit, is de volgende situatie mogelijk: als de telefoon moet worden opgeladen, begint deze uit het bord te "trekken". Daarom is er een extra vereiste voor een elektriciteitsbron - deze moet een stroomsterkte van 1,5 ampère hebben. Bij het leveren van batterijen moet aan deze voorwaarde worden gedacht.

Je kunt autonome stroom voor Arduino maken met behulp van aangesloten batterijen of batterijen. Door seriële en parallelle verbinding te combineren, bereikt u de gewenste spanning en lange gebruiksduur

Due is een ander Arduino-model dat de kracht van een microprocessor combineert met een groot aantal poorten.

De kenmerken zijn als volgt:

• processor: Atmel SAM3X8E (32 bit, 84 MHz);
• aantal digitale poorten: 54;
• waarvan met PWM-functie: 12;
• aantal analoge poorten: 14;
• flash-geheugen: 512 KB;
• SRAM: 96 KB;
• EEPROM: nee.

De analoge contacten van dit bord werken zowel in de gebruikelijke 10-bits resolutie voor Arduino, die wordt gedaan voor compatibiliteit met eerdere modellen, als in 12-bits resolutie, waardoor je een nauwkeuriger signaal kunt krijgen.

Kenmerken van de interactie van modules via poorten

Alle modules die op het bord worden aangesloten, hebben minimaal drie uitgangen. Twee daarvan zijn voedingsdraden, d.w.z. "Ground", evenals een spanning van 5 of 3,3 V. De derde draad is een logische. Het verzendt gegevens naar de poort. Gebruik voor het aansluiten van de modules speciale draden die in 3 delen zijn gegroepeerd, die soms jumpers worden genoemd.

Aangezien Arduino-modellen meestal slechts 1 poort met spanning en 1-2 poorten met aarde hebben, moet u om de verschillende apparaten aan te sluiten de draden solderen of breadboardboards gebruiken.

U kunt niet alleen de stroom en poorten van het Arduino-bord op het breadboard aansluiten, maar ook andere elementen, zoals bijvoorbeeld weerstand, registers, enz.

Solderen is betrouwbaarder en wordt gebruikt in apparaten die onderhevig zijn aan fysieke impact, bijvoorbeeld besturingsborden voor robots en quadrocopters. Voor een slim huis is het beter om breadboards te gebruiken, omdat het zowel tijdens de installatie als bij het verwijderen van een module gemakkelijker is.

Voor sommige modellen (bijvoorbeeld Arduino Zero en MKR1000) is de bedrijfsspanning 3,3 V, dus als een hogere waarde wordt toegepast op de poorten, kan het bord beschadigd raken. Alle voedingsinformatie is beschikbaar in de technische documentatie van het apparaat.

Optelkaarten (schilden)

Gebruik shields (Shields) om de mogelijkheden van moederborden te vergroten - de functionaliteit van extra apparaten uitbreiden. Ze zijn gemaakt voor een specifieke vormfactor, waardoor ze zich onderscheiden van modules die op poorten worden aangesloten. Shields zijn duurder dan modules, maar ermee werken is makkelijker. Ze zijn ook uitgerust met kant-en-klare bibliotheken met code, wat de ontwikkeling van hun eigen besturingsprogramma's voor het "slimme huis" versnelt.

Beschermt proto en sensor

Deze twee standaardschilden hebben geen speciale kenmerken. Ze worden gebruikt voor een compactere en gemakkelijkere aansluiting van een groot aantal modules.

Proto Shield is een bijna complete kopie van het origineel qua poorten, en in het midden van de module kun je een breadboard plakken. Dit vergemakkelijkt de montage. Dergelijke add-ons bestaan ​​voor alle Arduino-kaarten van volledige lengte.

Proto Shield wordt bovenop het moederbord geplaatst. Dit verhoogt de hoogte van de constructie iets, maar bespaart veel ruimte in het vliegtuig

Maar als er veel apparaten zijn (meer dan 10), is het beter om duurdere Sensor Shield-patchboards te gebruiken.

Ze hebben geen bradboard, maar alle conclusies van de poorten worden afzonderlijk van stroom en aarde voorzien. Hierdoor raak je niet in de war in draden en jumpers.

Het oppervlak van het moederbord en de sensorkaarten zijn hetzelfde, maar de chip heeft geen chips, condensatoren of andere elementen. Hierdoor komt er veel ruimte vrij voor volledige verbindingen

Ook op dit bord zijn er pads voor het eenvoudig aansluiten van verschillende modules: Bluetoots, SD-kaarten, RS232 (COM-poort), radio en echografie.

Extra functionaliteit aansluiten

Shields met geïntegreerde functionaliteit ontworpen voor het oplossen van complexe, maar typische taken. Als u originele ideeën moet implementeren, is het beter om de juiste module te kiezen.

Motorschild. Het is ontworpen om de snelheid en rotatie van motoren met laag vermogen te regelen. Het originele model is uitgerust met één L298-chip en kan gelijktijdig werken met twee DC-motoren of met één servo-aandrijving. Er is een compatibel onderdeel van een externe fabrikant, die twee L293D-chips heeft met de mogelijkheid om twee keer zoveel schijven te bedienen.

Relay Shield. Een veelgebruikte module met smart home systemen. Bord met vier elektromechanische relais, die elk stroom doorlaten met een kracht van maximaal 5A. Dit is voldoende om kilowatt-apparaten of verlichtingslijnen automatisch in en uit te schakelen, ontworpen voor wisselstroom 220 V.

LCD-scherm. Hiermee kunt u informatie weergeven op het ingebouwde scherm, dat kan worden geüpgraded naar een TFT-apparaat. Deze uitbreiding wordt vaak gebruikt om weerstations te maken met temperatuurmetingen in verschillende woongebouwen, bijgebouwen, een garage, maar ook temperatuur, vochtigheid en windsnelheid op straat.

Knoppen zijn ingebouwd in het LCD-schild waarmee u de paginering van informatie en de keuze van acties voor het geven van opdrachten aan de microprocessor kunt programmeren

Datalogging Shield. De belangrijkste taak van de module is het vastleggen van gegevens van sensoren op een full-format SD-kaart tot 32 Gb met ondersteuning voor het FAT32-bestandssysteem. Om op een micro SD-kaart op te nemen, moet je een adapter kopen. Deze afscherming kan worden gebruikt als een opslagplaats voor informatie, bijvoorbeeld bij het opnemen van gegevens van een DVR. Productie van het Amerikaanse bedrijf Adafruit Industries.

SD-kaartschild. Een eenvoudigere en goedkopere versie van de vorige module. Dergelijke extensies worden door veel fabrikanten uitgebracht.

EtherNet Shield. De officiële module om Arduino zonder computer met het internet te verbinden. Er is een micro SD-kaartsleuf, waarmee u gegevens kunt opnemen en verzenden via een wereldwijd netwerk.

Wi-Fi Shield. Hiermee kunt u draadloos informatie uitwisselen met ondersteuning voor codering. Dient om verbinding te maken met internet en apparaten die via Wi-Fi kunnen worden bediend.

GPRS-schild. Deze module wordt in de regel gebruikt om via sms-berichten met de mobiele telefoon "smart home" met de eigenaar te communiceren.

Smart Home-modules

Het aansluiten van modules van externe fabrikanten en de mogelijkheid om ermee te werken via de ingebouwde programmeertaal is het belangrijkste voordeel van het open Arduino-systeem in vergelijking met "eigen" oplossingen voor "smart home". Het belangrijkste is dat de modules een beschrijving hebben van de ontvangen of verzonden signalen.

Manieren om informatie te krijgen

Informatie kan worden ingevoerd via digitale of analoge poorten. Het hangt af van het type knop of sensor die de informatie ontvangt en naar het bord verzendt.

Voor een computerprogramma komt een digitaal signaal overeen met perioden van "0" en "1", terwijl het analoge signaal het bereik van waarden bepaalt in overeenstemming met de dimensie

Het signaal naar de microprocessor kan worden verzonden door een persoon die hiervoor twee methoden gebruikt:

• Een knop (toetsen) indrukken. De logische draad gaat in dit geval naar de digitale poort, die de waarde "0" ontvangt in het geval van de losgelaten knop en "1" in het geval van indrukken.
• Rotatie van de dop van de draaipotentiometer (weerstand) of schuifregelaar. In dit geval gaat de logische draad naar de analoge poort. De spanning gaat door een analoog-naar-digitaal-omzetter, waarna de gegevens naar de microprocessor gaan.

De knoppen worden gebruikt om een ​​evenement te starten, bijvoorbeeld het in- en uitschakelen van de verlichting, verwarming of ventilatie. Draaiknoppen worden gebruikt om de intensiteit te wijzigen - verhoog of verlaag de helderheid van het licht, het geluidsvolume of de rotatiesnelheid van de ventilatorbladen.

De potentiometer is het eenvoudigste apparaat, dus erg goedkoop. De belangrijkste kenmerken zijn elektrische weerstand en rotatiehoek

Sensoren worden gebruikt om automatisch de parameters van de omgeving of de oorsprong van een gebeurtenis te bepalen.

De volgende variëteiten zijn het meest gevraagd voor de exploitatie van een "slimme woning":

• Geluidssensor. De digitale versies van dit apparaat worden gebruikt om een ​​gebeurtenis te activeren met een pop of stem. Met analoge modellen kunt u geluid herkennen en verwerken.
• Lichtsensor. Deze apparaten kunnen zowel in het zichtbare als in het infrarode bereik werken. Deze laatste kan worden gebruikt als brandmeldsysteem.
• Temperatuursensor. Voor het huis en de straat gebruiken ze verschillende modellen, omdat de buitenmodellen beter beschermd zijn tegen vocht. Er zijn ook externe apparaten op de draad.
• Vochtigheidssensor. Het DHT11-model is geschikt voor gebruik binnenshuis en de duurdere DHT22 voor gebruik buitenshuis. Beide apparaten kunnen ook een temperatuurmeting geven. Maak verbinding met een digitale poort.
• Luchtdruksensor. Om met Arduino-kaarten te werken, hebben Bosh analoge barometers zichzelf bewezen: bmp180, bmp280. Ze meten ook de temperatuur. Het model bme280 kan een weerstation worden genoemd, omdat het bovendien ook een vochtigheidswaarde afgeeft.
• Bewegings- en aanwezigheidssensoren. Ze worden gebruikt voor veiligheidsdoeleinden of om het licht automatisch aan te doen.
• Regensensor. Reageert op water dat het oppervlak binnendringt. Het kan ook worden gebruikt om een ​​alarm te activeren over lekken in het water- of verwarmingscircuit.
• Huidige sensor. Ze worden gebruikt om kapotte elektrische apparaten (doorgebrande lampen) te detecteren of om spanning te analyseren om overbelasting te voorkomen.
• Gaslekkagesensor. Het wordt gebruikt om verhoogde concentraties propaan te detecteren en erop te reageren.
• Kooldioxide-sensor. Het wordt gebruikt om de concentratie van kooldioxide te bepalen in woonkamers en in speciale ruimtes zoals wijnkelders waar fermentatie plaatsvindt.

Er zijn veel verschillende sensoren voor specifieke taken, bijvoorbeeld om gewicht, waterdoorstroming, afstand, bodemvocht, etc. te meten.

Sommige sensoren, zoals een windmeter die is ontworpen om windsnelheid en -richting te meten, zijn complexe elektromechanische instrumenten

Veel sensoren en sensoren kunnen onafhankelijk worden gemaakt met behulp van eenvoudigere componenten. Het kost minder.Maar in tegenstelling tot het gebruik van seriële apparaten, moet u tijd besteden aan kalibratie.

Instrument- en systeembeheer

Naast het verzamelen en analyseren van informatie, moet een 'smart home' reageren op opkomende gebeurtenissen. De aanwezigheid van geavanceerde elektronica op moderne huishoudelijke apparaten stelt u in staat om er rechtstreeks toegang toe te krijgen via Wi-Fi, GPRS of EtherNet. Meestal implementeren ze voor Arduino-systemen het schakelen van een microprocessor en hightech-apparaten via Wi-Fi.

Om de Arduino te gebruiken om de airconditioner op hoge temperatuur in huis aan te zetten, om de tv en internet 's nachts in de kinderkamer te blokkeren of om de verwarmingsketel te starten bij aankomst van de eigenaren, moeten drie stappen worden uitgevoerd:

1. Installeer de Wi-Fi-module op het moederbord.
2. Zoek onbezette frequentiekanalen om systeemconflicten te voorkomen.
3. Begrijp instrumentopdrachten en programma-acties (of gebruik kant-en-klare bibliotheken).

Naast "communicatie" met geautomatiseerde apparaten, ontstaan ​​er vaak taken die verband houden met het uitvoeren van mechanische acties. U kunt bijvoorbeeld een servo-aandrijving of een kleine versnellingsbak aansluiten op het bord, dat van stroom wordt voorzien.

De servoaandrijving bestaat uit een motor en meerdere versnellingsbakken. Daarom kan het, ondanks de lage stroom (5 V), een behoorlijk vermogen ontwikkelen, wat voldoende is om bijvoorbeeld het raam te openen

Gebruik twee opties als het nodig is om krachtige apparaten aan te sluiten die werken op een externe voedingsbron:

1. Opname in een relaiscircuit.
2. De power key en triac aansluiten.

Elektrisch circuit elektromagnetisch of relais in vaste toestand sluit en opent een van de draden op commando van de microprocessor. Hun belangrijkste kenmerk is de maximaal toegestane stroom (bijvoorbeeld 40 A), die door dit apparaat kan gaan.

Wat betreft het aansluiten van de aan / uit-schakelaar (mosfet) voor gelijkstroom en triac voor wisselstroom, ze hebben een lagere waarde van de toegestane stroom (5-15 A), maar kunnen de belasting soepel verhogen. Het is om deze reden dat PWM-poorten op de kaarten zijn voorzien. Deze eigenschap wordt gebruikt om de helderheid van verlichting, ventilatorsnelheid, enz. Te regelen.

Met behulp van relais en stroomschakelaars kunt u alle elektrische circuits van het huis volledig automatiseren en de generator starten bij afwezigheid van stroom. Daarom is het op basis van Arduino realistisch mogelijk om zelfstandig een appartement of gebouw te leveren, inclusief alle bijzonder belangrijke functies - verwarming, watervoorziening, afvoer, ventilatie en beveiligingssysteem.

Wilt u dat uw huis slimmer wordt, maar met programmeren voor 'u'? In dit geval raden we je aan om te kijken naar kant-en-klare oplossingen van Xiaomi en Apple, die gemakkelijk te installeren en configureren zijn, zelfs voor een beginner. En u kunt zelfs opdrachten geven en de uitvoering ervan regelen, zelfs vanaf uw smartphone.

Meer over smart home van Xiaomi en Apple in de volgende artikelen:

• Xiaomi smart home: ontwerpkenmerken, een overzicht van de belangrijkste componenten en werkelementen
• Apple smart home: de fijne kneepjes van het organiseren van huisregelsystemen van het Apple-bedrijf

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Een voorbeeld van een zelfgemonteerde instapmodel voor een "smart home":

De openheid van het Arduino-platform maakt het gebruik van componenten van verschillende fabrikanten mogelijk. Dit maakt het gemakkelijk om een ​​"smart home" te ontwerpen voor gebruikersverzoeken. Daarom, als er op zijn minst onbeduidende kennis is op het gebied van programmeren en verbinden van elektronische apparaten, is het de moeite waard om aandacht te besteden aan dit systeem.

Kent u het Arduino-platform in de praktijk en wilt u uw ervaring delen met nieuwkomers in dit bedrijf? Misschien wilt u het bovenstaande materiaal aanvullen met nuttige aanbevelingen of opmerkingen? Schrijf uw opmerkingen onder dit bericht.

Als u vragen heeft over het ontwerpen van een geautomatiseerd huissysteem op basis van Arduino, stel deze dan aan onze experts en andere bezoekers van de site in het onderstaande blok.