Planiranje sistema kućne automatizacije „uradi sam“: 12 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Svrha ovog uputstva nije da vam kaže kako možete raditi sve što želite da vaš dom radi. Umjesto toga, napisano je da ideja postane stvarnost, ali i da se ludilo pretvori u razumnost razumijevanjem granica (tehnologija, troškovi, potrebno vrijeme, sigurnost …).

Na webu postoji mnogo vrlo dobrih vodiča i članaka za razumijevanje mnogih stvari u vrlo opsežnim detaljima. To nije ono što želimo. Želimo širu sliku. Koje su osnovne vještine koje možemo naučiti ili poboljšati. Ono što bismo trebali dodirnuti.

Ovo pokriva osnovne stvari poput:

• Šta je kućna automatizacija? Prvo provjerite odgovara li to vašim očekivanjima.
• Odakle početi? Prilično lako, počnite gdje jeste, vjerovatno kod kuće. Znate li to iznutra?
• Šta mogu uraditi? O svemu osim o tome da morate planirati i znati svoje granice. To uključuje ostanak na životu (radi bilo koji dan, uključujući i večeri).
• Koji su dijelovi ove slagalice? Složeniji, ima mnogo oblika i vrlo je lako izgubiti neke komade. Pokušat ćemo zadržati zdrav razum.
• Kako to sastaviti? To postaje sve konkretnije, mi to zaista i radimo. H*ll da!

Takođe, ovo uputstvo je sada dostupno i na mojoj ličnoj stranici:

Korak 1: Šta je kućna automatizacija?

Googlanje "kućne automatizacije" dalo je 33 miliona rezultata. Ovo je ili više nego dovoljno ili jednostavno previše.

Prvi rezultat, članak u Wikipediji (naravno), glasi:

"Automatizacija doma ili pametna kuća [1] (poznata i kao domotics ili domotica) stambeno je proširenje automatizacije zgrada i uključuje kontrolu i automatizaciju rasvjete, grijanja (poput pametnih termostata), ventilacije, klimatizacije (HVAC) i sigurnost, kao i kućni aparati kao što su perilice/sušilice, pećnice ili hladnjaci/zamrzivači koji koriste WiFi za daljinsko nadgledanje. Moderni sustavi općenito se sastoje od prekidača i senzora spojenih na centralno čvorište koje se ponekad naziva i "gateway" s kojeg se upravlja sistemom sa korisničkim sučeljem koje je u interakciji ili sa zidnim terminalom, softverom mobilnog telefona, tablet računarom ili web sučeljem, često, ali ne uvijek putem internetskih usluga u oblaku."

Šta piše?

• Pametni dom: Osviještavanje kuće o sebi ili davanje sposobnosti da radi.
• Stambeni: Usredotočujući se na DIY, ne pokušavajte ovo na poslu:) Čini se da je to ono što želimo pokriti.
• Automatizacija zgrada: Zaista, kao lijen štreber, želim da računar radi ono što ne želim sam raditi. Obično provjeravate garažna vrata, uključujete/isključujete grijanje itd. Odlično!
• Prekidači i senzori: Gledajte ovo kao oči i prste doma, bez oba koja neće puno učiniti.
• Centralno središte: Dakle, pametnom domu je potreban mozak? Zanimljivo. Jedan mozak da vlada svim stvarima. To će biti kontroler.
• U interakciji: Dom može imati vlastiti život, ali mi želimo biti dio njega. To je naše mesto. Čekaj, kako razgovarati s kućom? Ovo su uređaji/čvorovi.
• Internet cloud servisi: Ne sviđa mi se to, neka mašina negdje ne bi trebala znati da imam uključen perilicu rublja. Ali to je lično. Ne zaboravite "ne postoji oblak, on je tuđi računar". Čekajte, usluga je mnogo više od računara. Putovanje avionom više je od posjedovanja vlastitog aviona. Međutim, DIY aspekt će se suzdržati od vanjske pomoći/varanja.

Dakle, ako rezimiramo, završavamo sa: Želim staviti ekran kako bih svojim kućanskim aparatima naredio ono što želim. Otprilike ono što bismo očekivali.

Kao prijateljski podsjetnik, nećemo pokriti tehničke aspekte poput protokola, dobavljača, dobavljača i slično. Ovo je DIY projekat. Kao hobist, ne znam sve detalje o predmetima koji čine tu galaksiju. Poznavanje moje kuće je mjesto na kojem želim započeti. Kao takav, uglavnom ću podijeliti svoje lično iskustvo.

Međutim, jednostavno ću zanemariti sva isporučena rješenja s tržišta jer to nije ono što želimo. Ovaj vodič bi vam mogao biti koristan ako samo želite proći kroz osnovne koncepte.

Napomena: Nije nas briga za veličinu vašeg doma. Nebo je granica. Većina ovog članka napisana je s nekoliko uređaja na stolu.

Korak 2: Velika slika

Kontrolna lista:

• Imate li već neke ideje?
• Navedite šta želite da modelirate: zgrade, podovi, sobe, sistemi, uređaji…
• Navedite ono sa čime se NE osjećate ugodno: Možda želite preskočiti sigurnosnu opremu ili kontrolu pristupa.
• Odredite prioritete: Za istinskog "uradi sam", većinu vremena bit ćete sami. Usredotočite se na postignuća.
• Procijenite troškove: Uklonite ono što mislite da je preskupo ili da se ne isplati.
• Procijenite vještine: Trenutno ne mogu ništa dizajnirati u 3D -u, ali to je vještina koju bih želio steći.

Ako ste do sada, sada biste trebali imati prilično dobru ideju o tome šta želite postići. Za ovo uputstvo pretpostavit ću stvari iz vlastitog iskustva:

• Dom ima otprilike 15 soba. To je prilično mnogo za "samo započeti nešto".
• Usredotočit ću se na grijanje: pratite temperaturu i uključite/isključite grijanje.
• Koristim jeftine D1 Mini klonove iz Ali Expressa. Prije nekoliko mjeseci čak nisam ni imao lemilicu.
• Želim to zaista iskoristiti, pokušat ću doći do "3D štampanih kućišta instaliranih oko kuće". Još nije postignuto…
• Postoji neka dimenzija "prihvaćanja žene". Ovo mora biti korisno I upotrebljivo.

Imajte na umu da sam u prošlosti stvarao otvarač garažnih vrata na bazi Raspberry Pi, LCD ekrana, par prekidača i releja. Neki Python kod to lijepi. U određenoj mjeri sam zainteresiran spojiti ovo u ovo uputstvo kako bih imao odgovarajuću arhitekturu. To je dio "prihvaćanja supruge", kućnu automatizaciju treba obaviti s jednog jedinog sučelja.

Korak 3: Modelirajte svoje mjesto

Neka teorija

Automatizacija doma pretpostavlja da postoji kontroler kojem je dozvoljeno da zna o svemu. Također će proslijediti vaše narudžbe kući.

Uređaji će se širiti po cijelom mjestu. Bolje znajte gdje želite da budu.

Nakon što imamo pametni kontroler na mjestu, on mora moći komunicirati s uređajima.

WiFi je prirodan način korištenja, čak i ako nije tako uobičajen. Postoji toliko mnogo protokola oko kojih je teško izabrati.

Odricanje odgovornosti

Da, ovo postaje tehničko, oprostite. U svakom slučaju želim pokazati stvarne stvari, pa su nam potrebne fizičke i softverske komponente. Opet spominjem ono što zapravo koristim. Nažalost, postoji toliko načina za rješavanje takvih tema: -O

Podizanje toga na viši nivo

Sada postoji mnogo načina za komunikaciju između "kontrolera" i različitih "čvorova". Što se tiče planiranja, već definirajte kako bi to trebalo funkcionirati u vašem domu. Definiranje komunikacijskog medija pomoći će definirati gdje postaviti kontroler i uređaje.

• Veze između kontrolera i uređaja: bežične ili žičane?
• Napajanje: Iz zidne utičnice, na baterije ili možda napunjeno solarnom energijom?
• Slučaj: Je li to test na vašoj klupi, alfa hardver gdje se mogu postaviti kablovi ili ga želite integrirati u namještaj/uređaje?

Kao što je dolje objašnjeno, za uzorak ćemo koristiti Homie-ESP8266. Ovo je firmver za kontrolere ESP8266 koji koriste WiFi i MQTT. Autor je ovako opisao:

"Instanca fizičkog komada hardvera (Arduino, ESP8266 …) naziva se uređajem. Uređaj ima svojstva uređaja, poput trenutnog lokalnog IP-a, Wi-Fi signala itd. Uređaj može izložiti više čvorova. Za na primjer, vremenski uređaj može izložiti čvor temperature i čvor vlažnosti. Čvor može imati više svojstava čvora. Čvor temperature može, na primjer, izložiti svojstvo stupnjeva koje sadrži stvarnu temperaturu i svojstvo jedinice. Svojstva čvora mogu biti rasponi. Za na primjer, ako imate LED traku, možete imati svojstvo čvora u rasponu od 1 do 10, za neovisno upravljanje LED diodama. Svojstva čvora mogu se postaviti. Na primjer, ne želite da se svojstvo stupnjeva može postaviti u slučaju temperaturni senzor: ovo ovisi o okolini i ne bi imalo smisla mijenjati ga. Međutim, htjet ćete da se svojstvo stupnjeva može postaviti u slučaju termostata."

Sažetak

Ti trebas:

• Jedan centralni kontroler za vaš server kućne automatizacije. Koristiću PiDome na Raspberry Pi.
• Jedan ili više uređaja za nadzor i interakciju s vašim domom. Koristit ću D1 Mini i Homie.
• Mreža koja sve to povezuje.
• Odlučite kako ćete napajati uređaje (bateriju, adapter, iz glavnog uređaja …). Za testiranje koristim USB priključak računara (i serijsko otklanjanje grešaka) ili punjač za telefon.

Korak 9: O kontroleru …

Hardverski deo

Koristit ćemo Raspberry Pi da djeluje kao naš dom. RPi će biti zadužen za:

• Čuvanje podataka o kući
• Agregiranje podataka s uređaja
• Predstavljanje podataka korisniku
• Slanje narudžbi na uređaje

S hardverskog gledišta, samo RPi je dovoljan za sve to. Gotovo je samostalan i sretno će izlaziti iz vašeg podruma (Hej! Je li to vaš prvi kućni podatkovni centar u podrumu ?!:-D).

Nabavite neki paket (RPi, napajanje, SD kartica …) i spremni ste.

Napomena o WiFi -u: Moguće je pokrenuti RPi putem WiFi -a, međutim smatram da je daleko stabilnije spojiti ga na kućni usmjerivač koristeći standardni RJ45 kabel.

Napomena o RPi Zero: Tačan izbor hardvera koji morate napraviti zavisi od toga šta želite. Čini se da je RPi Zero za ovaj posao prilično dobar kao i RPi 3. Zero je mnogo jeftiniji, ali zahtijeva mnogo više malih dijelova da bi se posao obavio. Ipak, najbolji je izbor kada su u pitanju ugrađeni uređaji. Najnoviji Raspberry Pi Zero W sada čak dolazi s WiFi i Bluetooth!

Softverski dio

Budući da je RPi jednokrilni računar, prilično je ograničen u pogledu diska/procesora/rama. U tu svrhu oslanjamo se na lagane Linux operativne sisteme. Za ovaj posao, Raspbian je vjerovatno naš najbolji izbor jer je to nekako zadani OS za RPi.

Govoreći o kućnoj automatizaciji znači da vam je potreban dodatni softver za upravljanje uređajima. Moj izbor je PiDome (preuzimanje).

Korak 10: O uređajima

Hardverski deo

Sljedeći koraci oslanjat će se na Wemos D1 Mini (ili jeftinije klonove:)). Ovi mikro kontroleri zasnovani su na modulima ESP-8266. Ovo se grupiše na jednoj maloj ploči (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, digitalni pinovi i analogni pin u pakovanju od 10 gr. Ako vam treba više flash prostora, provjerite Wemos D1 Mini Pro. Za njega možete kupiti štitove za dodavanje releja, DHT22, dugmeta, OLED ekrana … Jedan od njih je štitnik baterije koji omogućava uređaju da radi potpuno bežično.

Imajući nekoliko mini ploča bez lemljenja i kratkospojnih žica pomoći će u stvaranju prototipa vašeg budućeg dokaznog doma. Ako želite prilagođene futrole za svoje uređaje, znanje o 3D dizajnu i pristupu 3D štampaču dodatno će povećati vašu razinu štreberskosti. Ali što bi mogla biti kućna automatizacija ako nemate neke senzore, LED diode, otpornike, kondenzatore i tako dalje?

Uključio sam svoj "uredski uređaj" na sliku, to je jednostavna ploča + D1 Mini + DHT22 + OLED ekran. LED i IC uređaji se trenutno ne koriste.

Softverski dio

Kako je ESP-8266 prilično uobičajen čip, pronaći ćete mnogo skica za njega. Samo ću biti lijen i koristiti odličan Homie za ESP-8266 softver Marvina Rogera. Međutim, ovo uputstvo nije vodič za Homie.

Korak 11: Ograđivanje uređaja

Prilozi su ono što biste očekivali. Već sam spomenuo stvari poput matične ploče, kartona (poput mog alfa modela Garage Opener-a), pretvorenih kutija (moj Garage Opener u kutiji s vijcima), projektnih kutija ili kućišta 3D štampača. Kao i obično granica je vaša mašta.

Imajte na umu da ćete se morati uklopiti u elektroniku koju planirate implementirati. Bez obzira koliko to može biti veće, manje znači da nema go.

Ako nadzirete okolišne stavke poput temperature ili svjetlosti, pazite da ih postavite mudro. Stavljanje senzora na čisto sunce vjerojatno je ono što želite spriječiti (gotovo) po svaku cijenu. Postavljanje PIR senzora ista je priča, provjerite je li raspon u redu i pokriva li sve što očekujete.

Ispod su pretpostavke zasnovane na samostalnom monitoru temperature / vlažnosti, na baterije.

Tipičan uređaj morat će biti u paketu:

• Mikrokontroler, za naše primjere to je D1 Mini, veličina: 34,2 mm * 25,6 mm
• Između 0 i mnogih senzora, uzmimo DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Napajanje, D1 Mini zahtijeva 5V, upotreba štitnika baterije izgleda kao plan: 34,2 mm * 25,6 mm
• Baterija, za štitnik baterije, pogledaćemo litijumsku bateriju od 3,7 V: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Malo prostora za žice, prekidače, LED diode … Samo uzmite nekoliko asortimana sa AliExpress -a (LED diode, kratkospojne žice, otpornici).

Opet, samo ste odabrali način na koji se osjećate ugodno.

Napomena za sebe: Vrijeme je da naučim 3D dizajn:-(

Korak 12: Završne riječi

Kad je došlo vrijeme za pisanje ovog posljednjeg poglavlja, pitao sam se "Šta je postignuto?".

Odgovor je prilično jednostavan i slijedi temu: Uštedite si malo vremena i planirajte stvari. Ovo će cijeli projekt učiniti dosljednijim. Kućna automatizacija nije tako jednostavna kao kupovina bežične utičnice u lokalnoj trgovini. Ovo je mnogo više.

U ovoj fazi se još uvijek pitam koje su uštede. Je li nas zaista briga?

Je li ovo bilo poučno? Prilično, postignuće postignuto!

Molimo provjerite moje ostale upute, planiram napisati još praktičnih. Svidjelo mi se odvojiti vrijeme za pisanje ovoga.