Как сделать умный дом своими руками: простые решения

С чего все начиналось?

Умные дома, строения или автомобили появились в книгах авторов-фантастов еще в начале 20 века, но, конечно, в те времена о создании столь грандиозного проекта никто и мечтать не мог. Идеи создания дома, который будет во всем помогать своим хозяевам, пришли к американским ученым в 50-х годах прошлого века, когда стали активно появляться различные электронные устройства. Для нас, современных пользователей, нет ничего необычного в том, что мы носим в кармане сотовый телефон, который в сотни раз мощнее любого компьютера того времени. Однако в 1950-е годы это был настоящий прорыв. Все электрические устройства в доме объединены в одну систему, и вы можете управлять ими с пульта дистанционного управления и даже назначать любой режим работы. Далеко не все могли позволить себе такое удовольствие: инновации стоят дорого.

Позже в самих США стали появляться целые здания, получившие централизованное управление, но даже сегодня их сложно назвать умным домом – в них все казалось простым. Тем не менее, потенциал умного дома был огромен, поэтому проекты активно поддержали многие инвесторы. В 1978 году две американские компании разработали технологию, которая позволила управлять различными устройствами по проводам. Однако основной «бум» интереса к подобным системам пришелся на 1990-е годы, когда десятки компаний начали работать над различными устройствами и панелями управления. Появились новые технологии передачи сигналов, способы взаимодействия между устройствами, вырос интерес рядовых пользователей.

Также были отмечены отечественные инженеры, разработавшие систему умного дома «СФИНКС», управляемую с помощью радиосигнала и весьма схожую с современными концепциями. Особенностью «СФИНКСА» был центральный процессор, который был интегрирован в консоль с поддержкой голосового управления и псевдосенсорных кнопок. Неплохо для 1987 года, правда?

Что ж, сегодня и крупные корпорации, и малый бизнес регулярно отмечают подобными проектами. Огромное количество производителей разрабатывают оборудование для умного дома, чтобы любой желающий мог собрать систему своими руками. Высокая конкуренция на этом направлении рынка приводит к тому, что устройства умного дома дешевеют, что позволяет даже среднестатистическому жителю реализовать мечту о доме для общения.

Что входит в состав умного дома?

Итак, закончим рассказ. Короче говоря, умный дом – это система, которая включает в себя набор устройств, управляемых одним пультом дистанционного управления. Как бы то ни было хитроумное название системы, представлено она довольно просто.

Умный дом включает, если не вдаваться в подробности:

  • устройства, которыми нужно управлять (датчики света, системы безопасности, отопление, блоки питания, умные розетки, умные чайники – в общем, все, что нас окружает в доме);
  • устройства, интеллектуальные объекты, которыми они управляют (панели управления, системы связи).

Конечно, все это разбито на подкатегории и довольно обширно, постоянно расширяясь за счет технического прогресса, но при строительстве умного дома своими руками далеко не обязательно все знать. Итак, давайте рассмотрим основы.

Начнем с устройств, которыми мы управляем. Сюда мы включаем различные системы, которые присущи каждому дому: освещение, отопление, электроснабжение, кондиционирование, безопасность. Для автоматизации всех этих систем используются специальные датчики и другие устройства, которые входят в готовые комплекты оборудования для умного дома или приобретаются отдельно, если система создается вручную.

Стрижка газонов

Один из самых трудоемких процессов в саду – стрижка газона – скоро станет полностью автоматизированным: вместо ручной газонокосилки теперь можно использовать робота, который косит траву самостоятельно. Такие роботы могут самостоятельно определять границы газона, распознавать и преодолевать препятствия – хозяину остается только задать параметры стрижки и наслаждаться результатами. А после окончания миссии робот сам находит зарядное устройство и обосновывается на базе.

На фото: газонокосилка-робот Gardena R50Li.

Такую высокотехнологичную газонокосилку можно запрограммировать на определенные дни, и робот будет работать самостоятельно. Некоторые модели оснащены датчиками дождя, чтобы остановить работу и вернуться на базу до тех пор, пока дождь не прекратится. Робот распределяет скошенную траву на лужайке, создавая эффект мульчирования и избавляя владельца от необходимости решать проблему утилизации.

Что можно автоматизировать на даче

Благодаря интеллектуальным технологиям можно автоматизировать практически все процессы в саду, повысить домашний комфорт и общую безопасность. Основные области применения умных гаджетов в стране:

1. В теплицах, теплицах, очагах.

Современные дачные теплицы с автоматикой следят за влажностью почвы, обеспечивают автоматический полив, контролируют микроклимат и уровень освещения.

Умный контроллер для теплиц

2. В грядках, в саду.

Своевременная подача воды в сад, под кусты и деревья обеспечивается по графику интеллектуальной системой полива.

Капля - автоматический полив

3. В доме баня, хозяйственные постройки.

Умный дом на даче своими руками может управлять всеми электронными устройствами в помещении: кухонной техникой, бойлерами, плитами, кондиционерами, рольставнями и т.д.

4. В животноводстве.

Умные кормушки и поилки, независимо от сферы деятельности владельцев, обеспечат своевременное кормление домашних животных.

Самостоятельная поилка для собак и кошек

5. Для защиты.

Всевозможные датчики движения, открывания, контроля периметра, проводные и беспроводные камеры, сигнализация обеспечат надежную защиту дачи и дома от злоумышленников.

Датчики защиты от кражи

Лучшие умные вещи для дачи и приусадебного участка: обзор 11 самых нужных

Автополив

Автоматика водоснабжения дачных участков включает в себя анализаторы влажности, блок питания и аварийный блок. Система устанавливает разные уровни полива для определенных участков в зависимости от настроек и требований к влажности.

Насосы для дачи с автоматикой

На периферии вода используется как для нужд огорода, так и для дома, даже в пищевых целях. Путем настройки автоматические насосы регулируют уровень давления и наполнение резервных резервуаров.

Умный свет для дачи

Благодаря фотореле лампа включается только при наступлении определенного уровня темноты – вечером, ночью, в пасмурную погоду. Движения, совмещенные с датчиком, также будут активированы при появлении человека.

Уличный фонарь с фотоэлементом

Умная сигнализация для дачи

Система реагирует на детекторы движения, открывая окна и двери. Интегрирован с датчиками утечки воды, газа, анализаторами дыма. Кроме того, он информирует владельца с помощью SMS об аварийной ситуации.

Автоматика для душа на дачу

Когда давление в водопроводе падает, включается насос, обеспечивая необходимый напор для душа, ванной, кухни и дома.

Умный туалет на даче

Обеспечивает автоматический обогрев канализационных труб. Предотвращает замерзание системы и связанные с этим проблемы.

Умный водонагреватель на даче

Поддерживает нагрев воды в баке на определенном уровне. Включается из настроек, SMS-командой, с пульта ДУ.

Смарт-датчик протечки воды

Сообщите о факте протечки воды как на участке, так и в доме. Он перекрывает центральный поток, отключает насос, исключая расход водных ресурсов и разрушения в доме.

Защита Нептуна от протечек воды

Детектор влажности почвы, температуры, освещенности

Датчик, установленный в земле возле завода, автоматически анализирует самые важные параметры. Это температура воздуха и почвы, влажность, содержание питательных веществ и уровень освещения. Синхронизирован с системой освещения и автоматического полива.

Отпугиватель вредителей

Предназначен для отпугивания различных паразитов: грызунов, змей, птиц, собак, кошек.

Порядок действий при разработке поливной системы своими руками

Сначала возьмите масштабную диаграмму сайта. Если он не готов, нарисуйте на миллиметровой бумаге или на большом листе бумаги в клетке. Применяют все постройки, грядки, крупные растения.

Разработка конфигурации

На плане нарисуйте участки орошения, источник воды, его положение. Попутно нарисуйте, как будет проходить основной трубопровод. Если вы собираетесь опрыскивать оросителями, нарисуйте области их действия. Они должны перекрываться и не должно быть незатопленных участков.

Если саженцы стоят рядами, рациональнее использовать капельный полив – расход воды намного ниже, как и стоимость техники. При разработке схемы капельного полива количество полос полива зависит от расстояния между рядами. На рядах, между которыми расстояние более 40 см, нужна по одной строчке. Если ряды ближе 40 см, поливаю между рядами, и ряды на один меньше.

Разработка систем полива своими руками
Разработка систем полива своими руками

После того, как все секции нарисованы, вы определяете длину необходимых труб, подсчитываете, сколько и какие точки распределения воды у вас есть, вы определяете оборудование: количество труб, шлангов, тройников, капельниц, форсунок для опрыскивания, или нет нужен насос и редуктор, будет ли установлен контейнер или нет, какую автоматику и где устанавливать. После того, как все это уже продумано, вплоть до диаметров труб, фитингов и переходников, начинается практическая фаза. На вашем участке начинает складываться нарисованная на бумаге оросительная система.

Начинаем строить

Дальнейшие строительные работы уже ведутся. И первое, что вам нужно, это определиться с тем, как укладывать трубы. Есть два способа: уложить трубопровод сверху или закопать в траншею. Обычно в сельской местности его кладут на землю: здесь полив сезонный, а осенью его демонтируют. Очень редко системы полива на дачных участках оставляют на зиму: даже если техника выдержит зиму, ее могут просто сломать или украсть.

Когда создают систему автоматического полива для участка постоянного проживания, стараются сделать все максимально незаметным, ведь трубы проходят под землей. В этом случае траншеи роют глубиной не менее 30 см, этой глубины достаточно, чтобы трубы не повредились при выемке грунта. Только помните, что оставшиеся на зиму трубы, фитинги и другое оборудование должны выдерживать замерзание.

Один из этапов создания автоматической системы полива своими руками - это работа на земле и прокладка магистральных труб
Один из этапов создания автоматического полива своими руками – это работы на земле и прокладка магистральных труб

Отводы для полива отходят от магистральных водопроводов. Все узлы и соединения желательно размещать в люках с крышками: именно в соединениях, тройниках и т.д. Чаще всего возникают утечки. Выкопать всю траншею для поиска утечки – не самое забавное занятие, и если все «проблемные области» известны заранее и относительно доступны, обслуживание становится легкой задачей.

При подземной прокладке магистральных труб места подключения устанавливайте в специальных коробках
При подземной прокладке магистральных труб места подключения устанавливайте в специальных коробках

Последний этап: в зависимости от выбранного способа полива в трубы устанавливаются водораспределители, все подключается и проверяется.

READ  Термобрус: эффективное ноу-хау или бесполезный материал

Умная крыша

Дизайнеры часто рекомендуют для загородных домов так называемую зеленую крышу, на полу которой высаживают растения. Он очень красивый и довольно функциональный. Для обладателя такой кровли автоматика – необходимость. Полив и обогрев в этом случае позволят крыше оставаться зеленой и привлекательной до поздней осени. Автоматизированный обогрев желателен и для обычной кровли.
Умный загородный дом

Это предотвратит скопление снега и льда на поверхности крыши, избавит от сосулек. Еще одна умная особенность крыши – выработка электроэнергии. Здесь можно разместить солнечные батареи или ветряки, выбор зависит от местности. Возможно, полученной энергии не хватит для автономной работы всего дачного комплекса, но общая экономия окажется значительной.

Возможности блочной системы «умный дом»

У художника есть палитра разных цветов, смешивая которые он получает неограниченное количество цветов и оттенков.

Наша палитра умного дома своими руками, а точнее мозаика, будет состоять из электронных устройств, каждое из которых способно на определенные действия.

Мы упомянули некоторые устройства в примере с автоматикой полива. Рассмотрим их названия и возможности подробнее:

  • Датчики. Устройства, способные реагировать на освещение, температуру, давление, влажность и многие другие явления. Результатом будет электрический сигнал. Он может быть простым «есть – нет» и сложным с учетом интенсивности явления, его частоты и других параметров (аналоговые датчики).
  • Реле. После получения электрического сигнала реле замыкает или размыкает контакты мощной цепи. Реле могут действовать по-разному. Например, разомкните или замкните контакты, если на реле подается ток. Он замыкается в источнике питания и при отсутствии тока размыкает контакты или наоборот размыкается при наличии тока и замыкается при его отсутствии.
  • Таймер. Механическое или электронное устройство, которое генерирует электрический сигнал или замыкает контакты в заданное время или через определенные промежутки времени.

Программируемые таймеры могут выполнять сложные задачи, такие как закрытие контактов с пяти утра до пяти тридцать, затем открытие, затем повторное включение через три часа пятнадцать минут, но на шестьдесят пять минут и т.д. И т.д.

Устройство, сочетающее в себе таймер и реле, называется реле времени.

Реле времени - один из основных узлов системы

Реле времени – один из основных узлов системы «умный дом»

  • Исполнительное устройство. Механизм, который выполняет действие, когда ему отправляется текущее электронное письмо.

Исполнительные механизмы могут быть относительно простыми: электромагнитный клапан, нагревательный элемент и более или менее сложными, например кондиционер, видеокамера или автоматические жалюзи.

  • Мультимедийные устройства – микрофоны, фотоаппараты, колонки.
  • Устройства, передающие и принимающие сигналы на значительном расстоянии с помощью электромагнитных волн.
  • Устройства хранения и записи.

Коммерчески доступные устройства часто сочетают в себе несколько возможностей. Камеры имеют встроенный микрофон, могут записывать изображения и звуки на USB-накопитель или встроенный жесткий диск, передавать данные через Интернет или сотовую связь.

Как сделать умный дом на Arduino своими руками

Создание умного дома на Ардуино своими руками мало чем отличается от разработки и внедрения любой другой электронной системы. Процесс включает в себя несколько обязательных шагов.

Разработка эскизного проекта

Мнение специалиста Алексея Сергеевича Яковлева Электроэнергетика с 20-летним опытом и богатым опытом. На первом этапе составляется рабочий проект будущей системы. Создавая систему для своего дома или квартиры, собственник выступает и как заказчик, и как подрядчик. Следовательно, этот этап включает в себя подготовку подробного технического задания и предварительного проекта.

Следовательно, разработчику предстоит решить несколько задач.

Формулировка задания

Задача проекта должна быть определена максимально точно и подробно. Например, один из частных домашних автоматов решает включить освещение крыльца, когда человек приближается в темноте. Это общее описание проблемы требует более конкретных формулировок.

Они описывают:

  1. Основными условиями работы автоматики являются триггеры с точки зрения домашней автоматики. В рассматриваемой задаче такой триггер только один – приближение человека к крыльцу.
  2. Дополнительные условия. Они устанавливают разрешения для срабатывания триггера и, в большинстве случаев, определяют его продолжительность. Дополнительным условием для этой задачи является темная погода. На самом деле, днем ​​включать свет на крыльце нет смысла. Необязательно этого делать даже при включенном крыльце – уже горит свет или задействованы другие источники. В результате можно задать дополнительные условия в нескольких вариантах: темно, а свет на крыльце не горит. Практически полное описание условий, но не учитывает возможность освещения от других источников, освещение крыльца ниже порогового значения. Хотя это условие кажется более простым, оно составляет почти все случаи.
  3. Действия Описывает, как система реагирует на дополнительные триггеры и условия. В текущем примере единственное, что нужно сделать системе, – это включить свет.
  4. Действия в случае отсутствия триггеров и / или несоблюдения условий. Здесь необходимо рассмотреть 2 случая: не были выполнены ни основные, ни дополнительные условия. Наиболее логичное поведение – это бездействие, срабатывание и условия были выполнены, произошла реализация, затем ситуация изменилась (так называемые пост-действия). Поведение спроектированной системы должно выглядеть следующим образом: не включать свет, пока не сработает триггер и не будут выполнены условия, выключить, когда он больше не нужен.

Таким образом, результатом является подробное описание деятельности:

  1. Проверьте, есть ли на крыльце человек.
  2. Бездействие, пока его нет.
  3. Если подошел человек, проверьте освещение.
  4. Если оно меньше указанного значения, включите свет.
  5. Проверьте, нужен ли свет.
  6. Если да, оставайтесь в текущем состоянии, если нет, выключите свет.

Выбор способов реализации алгоритма

На этом этапе определяется набор датчиков для получения данных (триггеры и условия) и исполнительных механизмов для выполнения действий.

Даже в рассматриваемом простейшем случае возможно несколько реализаций. Например, можно определить присутствие человека на крыльце:

  • по сигналу штатного инфракрасного датчика;
  • размещение датчиков давления под площадкой крыльца (например, тензодатчиков на основе пьезоэлементов);
  • получать сигнал от работающего в квартире Wi-Fi роутера о том, что новый / конкретный абонент подключен к домашней беспроводной сети и т д

Аналогично рассматриваются ситуации с определением уровня освещения и включением света на крыльце.

Еще один обязательный момент, который требует рассмотрения на этом этапе, – это определение обмена данными между устройствами. Здесь также возможны несколько вариантов: обмен по сигнальным проводам, беспроводная передача сигнала (в этом случае нужно будет выбрать соответствующий стандарт, например, BlueTooth, Wi-Fi, ZigBee и т.д.).

Фаза заканчивается регистрацией алгоритма с учетом принятых решений, например:

  1. Опросите проводной ИК-датчик.
  2. Если сигнала нет, ничего не делайте.
  3. При отображении сигнала проверьте состояние проводного датчика освещенности.
  4. Если есть сигнал, ничего не делайте.
  5. Если сигнала нет, отправьте команду ZigBee-хабу на включение переключателя по соответствующему адресу (отвечает за освещение крыльца).
  6. Опросите ИК-датчик.
  7. Пока есть сигнал (человек на крыльце) – ничего не делать.
  8. Если сигнала нет, выключите свет, например, отправьте команду спуска затвора переключателю ZigBee.
  9. Вернемся к началу цикла.

Еще один результат этого этапа – список необходимого оборудования и материалов. Для построения системы вам понадобятся:

  • Контроллер с возможностью опроса проводных каналов связи (минимум два, для датчика освещенности и ИК-датчика).
  • Переключатель ZigBee.
  • ZigBee-хаб (можно обойтись без него, если в контроллере есть интерфейс для прямого управления ZigBee-устройствами).

Мнение эксперта Алексей Сергеевич Яковлев Электрик с 20-летним опытом и богатым опытом Не забывайте о кабелях для прокладки сигнальных линий, источниках питания для всех устройств, возможно, повторителях или усилителях сигнала, если расстояния большие. Лучшим способом формализации результатов этапа является составление блок-схемы системы и блок-схемы алгоритма. Это значительно упростит работу в будущем.

Выбор оборудования

Составив структурную схему проекта, можно переходить к разработке принципа, который, в первую очередь, включает выбор оборудования.

Выбор контроллера Arduino

Поскольку базовой платформой является определенная ранее Arduino, остается выбрать конкретную модель контроллера и, при необходимости, расширение. Задача не сложная, так как ассортимент устройств довольно большой и включает модели для большинства практических задач.

В перечень оборудования входят:

Контролер Чип Память (RAM / ROM) Порты и интерфейсы ввода / вывода Более того
В связи aRM Cortex-M3 32-битный SAM3U4E, 84 МГц 64 + 36Кб / 256 + 256Кб (возможна прямая адресация всего пространства) 54 цифровых входа-выхода (некоторые со специальными функциями, такими как ШИМ)

12 аналоговых входов (с АЦП)

2 аналоговых входа

Блок питания контроллера 3,3 В
Один 8-битный ATmega328 или ATmega8U2 (последняя версия), 16 МГц 2 КБ / 32 КБ + 1 КБ EEPROM 14 цифровых входов-выходов (6 могут использоваться как ШИМ)

6 аналоговых входов с АЦП

UART TTL

USB

Слот для модулей расширения

Леонардо aTmega32u4 8-бит, 16 МГц 2,5 КБ / 32 КБ + 1 КБ EEPROM 20 цифровых входов-выходов (7 с функциями ШИМ)

12 аналоговых входов (могут работать как цифровые)

USB

увеличение

Встроенная поддержка USB позволяет настраивать видимость связи с ПК (например, клавиатура, мышь, виртуальный последовательный порт)

Функционально и конструктивно похож на Uno

Две тысячи девять,

Десять тысяч

aTmega168 8-бит, 16 МГц 1 КБ / 16 КБ + 512 ГБ EEPROM В остальном они полностью аналогичны Uno на базе ATmega328
Мини aTmega168 8-бит, 16 МГц 1 КБ / 16 КБ + 512 ГБ EEPROM 14 цифровых входов-выходов (6 могут использоваться как ШИМ)

6 аналоговых входов с АЦП

Для программирования необходим адаптер MiniUSB

Компактное решение для прототипирования

Микро aTmega32u4 8-бит, 16 МГц Компактный контроллер, схожий по функционалу с Леонардо, кабель microUSB используется для подключения и программирования
Нано aTmega168 или ATmega328 8 бит, 16 МГц Компактная версия Duemilanove, отличается только размерами и без разъема для подключения внешнего источника питания
Мега aTmega1280 8-бит, 16 МГц 8 КБ / 128 КБ + 4 КБ EEPROM 54 цифровых входа-выхода (14 с функциями ШИМ)

16 аналоговых входов с АЦП

4 порта UART

USB

увеличение

Мега 2560

Мега ADK

aTmega2560 8-бит, 16 МГц От Mega они отличаются увеличенным объемом ПЗУ для хранения программ до 256КБ и реализацией интерфейса USB на ATMega8U2. Mega ADK имеет настроенный USB-хост, который может работать с другими устройствами, особенно со смарифоном
Pro aTmega328 8 бит, 16 МГц (3,3 В) или

ATmega168, 8 МГц (5 В)

2 или 1 КБ / 32 или 16 КБ + 1 КБ или 512Б EEPROM 14 цифровых входов-выходов (6 могут использоваться как ШИМ)

6 аналоговых входов с АЦП

UART TTL

USB

Слот для модулей расширения

Разъемы и интерфейсы ввода / вывода не устанавливаются, разработчик может использовать свои собственные
Pro Mini Как Mini, но для полноценного Pro требуется установка разъема
READ  Альпийская горка своими руками

Внимание! Для работы с картами, не имеющими встроенных интерфейсов USB, используются адаптер Mini USB или USB Serial Light Adapter.

Помимо стандартных контроллеров, разрабатываются и поставляются специализированные с дополнительными интерфейсами на борту:

  • Юн – устройство, похожее по возможностям (фишкам, выводам) на Леонардо, но со встроенным модулем Wi-Fi на базе Atheros AR9331.
  • BT – это платформа со встроенным интерфейсом BlueTooth.
  • Fio по функциональности не отличается от контроллера, но без разъемов на портах ввода-вывода. Разработан для работы в беспроводной сети ZigBee.
  • Последовательный – Функционально аналогично базе Uno со встроенным стандартным последовательным интерфейсом RS232.

Кроме того, стандартные карты расширения могут использоваться для работы с различными стандартами и устройствами связи:

  • Wi-Fi с поддержкой протокола 802.11 b / g;
  • Xbee Shield со встроенным модулем Maxstream Xbee Zigbee, который поддерживает до 32 устройств ZigBee (соответственно 35/90 м внутри и снаружи);
  • Ethernet Shield – с установленным портом Ethernet 10/100 Base-T для проводного сетевого подключения;
  • Motor Shield – с портами для управления двигателями постоянного тока и приема сигналов обратной связи от датчиков положения.

При необходимости вы можете найти другие полностью совместимые конфигурации контроллеров сторонних производителей. Полный список одобренного оборудования размещен на официальном сайте https://playground.arduino.cc/Main/SimilarBoards.

При выборе контроллера учитывайте:

  1. Представление;
  2. Наличие необходимого количества цифровых и аналоговых портов ввода / вывода;
  3. Объем памяти для хранения программ и данных (все платы Arduino используют скудные ресурсы микроконтроллера и не требуют расширений);
  4. Удобство работы: программирование, отладка программ, установка готового устройства в корпус.

Для решения рассматриваемой проблемы с освещением на веранде достаточно компактного Micro, Nano или Mini, но работать с базой Uno намного комфортнее. Кроме того, вам понадобится карта расширения Xbee Shield для работы с устройствами ZigBee.

Выбор периферии

Существенных ограничений в выборе датчиков и исполнительных механизмов нет. Единственное требование – чтобы уровень сигнала и нагрузка были совместимы с портами Arduino.

Однако при желании это требование можно легко обойти, собрав самостоятельно или используя готовые подгонянные доски.

Разработка принципиальной схемы

После покупки контроллера и периферии необходимо нарисовать принципиальную схему системы автоматизации. С платами Arduino это не составит труда, основная задача разработчика – выбор пинов ввода / вывода для подключения – это важная информация для написания программы.

Довожу до вашего сведения! На этапе разработки программы изменить выводы несложно – достаточно буквально поправить 2 строчки кода.

Работа с программным обеспечением

Когда принципиальная схема готова, начинается самый важный этап проектирования: написание программы для контроллера. Для этого вам необходимо загрузить Arduino IDE.

Загрузка, установка, проверка ПО

Программное обеспечение можно скачать с официального сайта https://www.arduino.cc/en/software.

Стабильная версия – Arduino IDE 1.8.13 поддерживает:

  • Windows 7 и более поздние версии операционной системы x86 и x64;
  • MacOS 10.10 и новее;
  • 32- и 64-битные версии Linux и Linux ARM.

Для работы под Windows вы можете скачать установщик программного обеспечения или ZIP-архив. Новичкам предпочтительнее использовать установщик – драйверы будут установлены автоматически вместе с установкой программы.

При использовании ZIP-архива просто загрузите программу на жесткий диск вашего ПК и запустите IDE. В этом случае программа также попытается установить драйверы, но вам может потребоваться обновить их вручную в Панели управления. Все необходимые файлы .inf включены в пакет.

Довожу до вашего сведения! Опытные пользователи могут попробовать бета-версию Arduino IDE 2.0 с улучшенными функциями, поддержкой Win 10, 32- или 64-разрядных систем Linux, macOS 10-14.

Особенности Arduino IDE:

  • Создание проектов (эскизов).
  • Проверьте их и скомпилируйте для загрузки в контроллер;
  • «Залить» готовый машинный код в контроллеры;
  • Поддержка всех версий карты;
  • Ссылка на библиотеки, не входящие в комплект.

После установки программного обеспечения необходимо проверить работоспособность приобретенного контроллера и целостность программного обеспечения.

Для этого достаточно выполнить простейший набросок с помощью светодиодного элемента управления, входящего в комплект поставки.

Пошаговый процесс выглядит следующим образом:

  1. Подключите плату Arduino Uno (именно на ней был сделан выбор для реализации предлагаемой деятельности) кабелем к USB-порту компьютера.
  2. Запустите Arduino IDE.
  3. В среде разработки открываем готовый скетч – в меню File выбираем папку Example-1.Basic, в ней Blink.
  4. Выберите карту контроллера для работы – меню Инструменты-Карта.
  5. Укажите порт для связи с картой (обычно COM3 или другой COM с большим номером). Если эти порты отсутствуют, вам следует проверить, подключена ли карта, или вручную установить драйверы.
  6. Скомпилируйте скетч через меню «Проверить скетч / компилировать» или нажав соответствующую кнопку на панели инструментов под строкой меню.
  7. Загрузите готовый эскиз в контроллер (Sketch-Upload) или нажав кнопку на панели инструментов. На этом этапе можно наблюдать мигание светодиодов Rx и Tx, что указывает на обмен с ПК.
  8. Когда загрузка будет завершена, через несколько секунд светодиод на плате Uno начнет мигать. Это говорит о том, что и контроллер, и среда разработки полностью функциональны.

Внимание! Если скетч не загружается, нажмите кнопку Reset на плате контроллера и повторите процедуру загрузки. То же самое следует делать перед каждой новой загрузкой, особенно с картами типа Mini.

После проверки можно приступать к разработке своей программы.

Программирование скетчей

Программирование скетчей можно производить прямо в редакторе среды разработки или в любом другом удобном текстовом редакторе (в последнем случае не забудьте сохранить свою работу в файле .ino). Встроенный язык программирования Arduino является клоном языка C ++ с некоторыми упрощениями и дополнительными функциями и библиотеками для доступа к функциональности контроллера.

Для работы с программой в IDE необходимо:

  1. Создайте новый эскиз (File-New).
  2. Свяжите необходимые библиотеки. Стандартные библиотеки функций входят в комплект поставки, нестандартные библиотеки необходимо размещать в соответствующих папках папки Libraries. После этого их имена будут доступны разработчику в меню Sketch-Import Library. Просто выберите нужные имена, и они будут включены в обработку препроцессором.
  3. В функции setup () запишите все действия, необходимые для инициализации системы. Эта функция выполняется один раз перед запуском. Как правило, в его тексте достаточно ограничить назначение функций контактам ввода / вывода.
  4. В функции loop () напишите код, реализующий алгоритм автоматизации: опрос датчиков, анализ условий, отправка сигналов исполнительным механизмам. Функция работает в бесконечном цикле, для этого цикла не дается никаких операторов прерывания.
  5. Заполните письменный эскиз.
  6. Загрузите его в контроллер.

Различия между языком Arduino и стандартом C++

  • Не обязательно включать файлы заголовков (заголовочные файлы, файлы .h) в текст программы, препроцессор автоматически добавит их на основе библиотек, импортированных для скетча.
  • Добавлены предопределенные константы для уровней (HIGH и LOW) и функций контактов порта ввода / вывода (INPUT и OUTPUT).
  • Добавлены функции для работы:
    • с цифровыми портами ввода / вывода pinMode (), digitalWrite (), digitalRead();
    • с аналоговыми выводами analogReference (), analogRead (), analogWrite();
    • дополнительные функции ввода / вывода, такие как shiftOut () побитовый сдвиг output();
    • time mills () – время в мс, micros () – время в мкс, delay () – задержка в мс, delayMicroseconds – задержка в мкс;
    • внешние прерывания attachInterrupt () и detachInterrupt();
    • последовательный порт.
  • В пакет входят библиотеки для сервоприводов (Servo), шаговых двигателей (Steps), EEPROM, интерфейса SPI.

В остальном стандарт языка полностью поддерживается, включая директивы компилятора, константы и типы данных, операторы (в том числе унарные), функции.

Все контроллеры и карты расширения поставляются с библиотеками, необходимыми для работы со всем оборудованием. Кроме того, в Интернете доступны тысячи библиотек, разработанных сообществом.

Следовательно, для реализации деятельности разработчику необходимы:

  1. Создайте эскиз.
  2. Загрузите и подключите библиотеку для работы с Xbee (ZigBee).
  3. Назначьте порты для опроса датчиков в функции setup();
  4. Инициализировать работу с интерфейсом ZigBee в setup();
  5. Запишите опрос датчика и подайте команду управления в соответствии с условиями в loop().

Вы можете работать с Arduino без установки IDE. Для этого удобно использовать:

  • Веб-редактор на официальном сайте. Полностью поддерживает синтаксис (с подсветкой), включает все библиотеки, необходимые для работы. Альтернативный вариант – любой редактор тестов.
  • Компилятор avr-gcc.
  • Программатор, поддерживающий микросхемы микроконтроллера, используемые на платах Arduino,

Для пользователей, далеких от программирования на каком-либо языке, созданы альтернативные варианты развития проекта: визуальные. Среди самых известных:

  • Скретч (http://s4a.cat);
  • Snap (http://snap4arduino.rocks/);
  • Ardublock (http://ardublock.com);
  • XOD (https://xod.io/).

Поэтому умный дом на Ардуино своими руками – решение, доступное практически каждому. Набор аппаратных средств позволяет решать задачи от самых простых до самых сложных (даже за счет взаимодействия нескольких контроллеров).

Этому способствует богатый опыт, накопленный сообществом, и полная открытость проекта, благодаря которой можно найти готовые программные разработки для большинства процессов домашней автоматизации.

Готовые решения и сборка своими руками

Умный дом сегодня интересен не только обычным людям, которые хотят сделать свой дом более комфортным, но и энтузиастам, которым нравится сам процесс проектирования и создания такой современной системы. Существует множество ресурсов, на которых мастера-самоучки обсуждают, как лучше всего реализовать интеллектуальное освещение или разработать защиту от протечек в трубах. Но ведь не всем интересно создавать умный дом своими руками, правда? Это как раз для нас, обычных пользователей, самые умные разработчики крупных компаний предлагают готовые решения (хабы), которых сейчас очень много.

READ  Грамотная эксплуатация бассейна

Xiaomi Smart Home Suite

Китайская компания Xiaomi сегодня известна своими недорогими смартфонами, которые покоряют бюджетный рынок благодаря высокому качеству и впечатляющим характеристикам. Однако компания занимается не только производством смартфонов – из-под ее крыла регулярно появляется множество необычных и новаторских устройств. Например, сравнительно недавно компания представила собственное решение для домашней автоматизации – Smart Home Suite.

Сегодня эта система далека от того, что мы подразумеваем под умным домом: все еще есть несколько устройств, которые можно интегрировать в нее. Несмотря на это, можно надеяться, что в ближайшее время список поддерживаемых устройств будет обновлен.

Теперь в комплект Smart Home Suite входит сам хаб, контроллер, датчики движения и открытия дверей, а также универсальная кнопка. Smart Home Suite может управлять большим количеством устройств Xiaomi и других производителей.

В качестве центрального хаба у нас есть довольно большой «планшет», который подключается к источнику питания. Есть поддержка управления со смартфона через специальное приложение. Хаб может подключаться к Интернету, что позволяет удаленно отслеживать состояние устройств. Приобретая Smart Home Suite, вы можете управлять MiTV, колонками, умными лампами, увлажнителями и многим другим.

Smart Home Suite, который избавит вас от создания умного дома своими руками, будет стоить около 4000 рублей, что недорого, учитывая масштабы и возможности. И все же этому устройству от Xiaomi далеко до понятия «умный дом», предполагающего более гибкие возможности. Smart Home Suite – это простой способ автоматизировать электрические устройства в вашем доме.

Google Home

И этот умный гаджет уже разработан исследовательским гигантом, который еще не приобрел особой популярности в РФ, но все еще впереди. Google Home – это своего рода Google Assistant (он же «Окей, Google»), получивший собственный «дом» в виде компактной Bluetooth-колонки. В общем, это аналог Smart Home Suite от Xiaomi, только дороже и с большим потенциалом. Он может делать почти то же самое, но, очевидно, отличается возможностью голосового поиска.

Теперь вам больше не нужно заставлять свой смартфон и Google Ассистент находить всевозможную информацию, от дня рождения автора «Отцов и сыновей» до вопроса о том, сколько весит слон: просто сядьте на диван и скажите «Окей, Google».

Google Home может управлять различными устройствами пользователя, так что, таким образом, он своими руками создает собственный умный дом с более умным телевизором и системой видеонаблюдения. Сегодня уже есть много совместимых устройств (Android-смартфоны, ТВ-боксы, какая-то бытовая техника), и со временем их будет только больше.

Кроме того, Google Home поддерживает несколько интересных сервисов, чтобы вы действительно чувствовали себя умным домом. Затем вы можете попросить помощника заказать вам еду на дом, забронировать билет на следующий рейс или предоставить прогноз погоды. Кроме того, Google Home адаптируется к пожеланиям и интересам владельца, запрашивая информацию о предпочтениях и увлечениях во время первой настройки.

Google Home, несмотря на свой потенциал, сегодня не может похвастаться большими возможностями. Однако своего пользователя он уже нашел, и не один. Умная колонка будет стоить около 130 долларов.

Amazon Echo

Еще одна новинка от американской компании, которая является полным аналогом Google Home. Только вместо Google Assistant Amazon Echo использует в качестве голосового помощника Alexa. На российском рынке устройство, как обычно, пока не получило широкого распространения, но со временем ситуация должна быть исправлена. Amazon Echo может воспроизводить вашу любимую музыку, может быть интегрирован в систему умного дома для управления различными устройствами позже. Amazon Echo очень легко настроить и управлять с помощью специального приложения для смартфона.

Сейчас умная колонка выглядит довольно круто, но, как и ее предшественники, имеет ограниченные возможности. Amazon Echo хорошо понимает пользовательские команды, благодаря сотрудничеству с другими компаниями он может работать со многими устройствами и системами умного дома. Правда, Amazon Echo стоит дороже ближайших конкурентов – 12500 рублей.

Умный дом на базе ZigBee

ZigBee

Переходим к решениям для создания умного дома своими руками. ZigBee – это, по сути, набор сетевых протоколов, которые при создании умного дома помогают отказаться от проводного подключения оборудования в пользу беспроводного. Многие разные компании сейчас работают с системами ZigBee, предоставляя как наборы оборудования, так и индивидуальные устройства для умных домов. ZigBee имеет множество преимуществ, начиная с стоимости.

Оборудование для создания умного дома своими руками будет стоить намного дешевле, чем готовые системы от известных компаний. ZigBee позволяет вам проявить свои таланты, разработав собственную схему умного дома, чего бы вы ни пожелали. Кроме того, система отличается низким энергопотреблением, чего нельзя сказать о многих других. Эффективная работа компонентов с точки зрения энергии возможна благодаря протоколу связи, который, хотя и медленный, не требует много энергии.

Оборудование для систем ZigBee, как уже отмечалось, разрабатывается множеством компаний, поэтому проблем с поиском контроллеров и датчиков не возникает. Однако следует учитывать, что компоненты оборудования разных компаний могут быть несовместимы, поэтому лучше отдать предпочтение устройствам от одного производителя. Оборудование для постройки умного дома на основе ZigBee своими руками можно купить за относительно небольшие деньги во всех любимых китайских интернет-магазинах.

Умный дом своими руками на базе Arduino

Ардуино

Arduino, как и ZigBee, не является полноценной системой умного дома. Это инструмент, который помогает построить более умный дом. Arduino – это комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для создания простых автоматизированных систем и даже робототехники непрофессионалами. Потенциальные проекты Arduino включают умные дома. Аппаратное обеспечение: набор карт, датчиков и устройств или «железо». Программное обеспечение – обеспечивает связь и управление оборудованием.

Arduino имеет полностью открытую архитектуру, что позволяет работать с ней каждому, поэтому рынок сегодня наводнен оборудованием для постройки умного дома своими руками. При этом покупка отдельных компонентов обойдется в несколько раз дешевле, чем покупка готового решения. И снова Arduino предлагает огромные возможности для создания умного дома.

Для сегодняшней системы вы можете найти множество устройств и датчиков по очень низкой цене, но будьте готовы к тому, что вам придется беспокоиться о подключении всех этих устройств в единую сеть, и вам придется ознакомиться с программным кодом. В общем, те, кто любит делать что-то умное своими руками, повозиться с картами и средами программирования, останутся довольны.

Вопросы и ответы

Если вы не нашли ответа на свой вопрос в статье, задайте его в сервисе «Вопросы и ответы». Ответное уведомление обязательно придет на вашу электронную почту. Авторы и другие читатели откликаются!

×

    Ардуино

    Ардуино

    Умный дом: модуль поддержания заданной температуры в помещениях

    Самый популярный модуль системы умного дома – это управление системами отопления и кондиционирования. Хозяин устанавливает необходимый температурный режим, который поддерживается в течение всего дня. При этом можно установить разные комфортные температуры для разных периодов времени: например, не отапливать комнаты, когда никого нет дома, а отапливать их до приезда семьи. Или отапливать помещение в основном тогда, когда подешевеет газ или электричество.
    Отметим, что в любой современной системе «умный дом» есть модуль сотовой связи. Домовладелец получит SMS с отчетом о состоянии дома. Система также способна получать SMS-команды для активации любой из своих функций, например включения отопления.

    Классификация умных теплиц

    Любая система, в которой выполняются действия, должна иметь для этого внешние источники питания. По способу использования такой энергии умные теплицы можно разделить на следующие группы:

    • автономный: использует естественные источники тепловой энергии, например солнечную;
    • зависит от промышленных источников энергии – питание осуществляется от электросети.

    Недостатком автономного является инерционность системы автоматики, которая из-за несвоевременного включения исполнительных механизмов не гарантирует нормального срока службы систем.

    Неустойчивые системы умных теплиц могут аварийно отключиться, что будет иметь самые ужасные последствия для растений.

    По конструкции и назначению сложных тепличных устройств можно выделить следующие категории.

    • Теплица. Это помещение для выращивания экзотических растений, для которых не подходит климат местности. Обычно покрывают стеклом и используют в научных целях для изучения развития необычных растений.
    • Теплица. Это предпосылки для круглогодичного выращивания овощей, ягод и рассады. Покрыт легким прозрачным материалом, например поликарбонатом. Основная цель теплиц – добиться высокого урожая овощей и ягод в короткие агротехнические сроки вне зависимости от погодных условий окружающей среды.
    • Теплица. Основное предназначение теплицы – выращивание рассады. Обычно это небольшая переносная конструкция, покрытая прозрачной пленкой, которую легко свернуть. Тепло внутри создается за счет природных источников энергии.

    Освещение на улице

    Умная система на даче – это не только работа с внутренними помещениями главного корпуса, но и полное преображение ландшафта. Мы уже сказали несколько слов о лужайке, а потому останавливаться не будем, ведь впереди еще много интересных фактов и советов.

    В первую очередь стоит рассмотреть уличное освещение, о котором мы написали множество статей.

    Садовые фонари, светильники своими руками, освещение на дачном участке – все это мы уже сделали, а дальше остается только подключить всю систему освещения к автоматике, установить датчики и запитать готовое решение одной программой.

    Вариантов очень много:

    • Установить датчики света, которые самостоятельно включают свет на дороге с наступлением темноты;
    • Установить датчики движения, подающие сигнал о необходимости света при прохождении человека в определенной местности;
    • Включите оригинальное освещение в нужный момент, например, осветив сад, периметр участка, формы дома и других построек.
    Источники

    • https://SmartBobr.ru/umnyj-dom/umnyj-dom-svoimi-rukami/
    • https://www.4living.ru/items/article/avtomatizatsiia-v-sadu/
    • https://datchikidoma.ru/umnyj-dom/umnaya-dacha-svoimi-rukami
    • https://stroychik.ru/sad-i-ogorod/avtopoliv-svoimi-rukami
    • https://tech-house.su/dachnyj-umnyj-dom-kakie-avtomatizirovannye-sistemy-mozhno-ustanovit-na-dache/
    • https://chonemuzhik.ru/umnyj-dom-na-dache-svoimi-rukami-s-minimalnymi-zatratami.html
    • https://SmartHomeGadget.ru/umnyj-dom-na-arduino-svoimi-rukami/
    • https://sumeu.ru/electrika/2674.html
    • https://www.iphones.ru/iNotes/kak-sobrat-samyy-universalnyy-hab-dlya-umnogo-doma-02-02-2021
    • https://VashUmnyiDom.ru/komfort/uxod/umnaya-teplica.html
    • https://DachaDecor.ru/dachniy-dom/povishaem-komfort-na-dache-s-sistemoy-umniy-dom

    [свернуть]