Ondertussen zijn systemen zoals "smart home" van de verbazingwekkende exoten, alleen beschikbaar voor de meest welgestelde, een alledaags geworden plek waar iedereen aan mee kan doen. Er is iets om uit te kiezen: veel ontwikkelaars hebben de introductie van dergelijke hardware-softwaresystemen onder de knie. Een van de meest bekende is Arduino, waarvan we de producten nu zullen leren kennen.

Wat is een 'slimme woning'

Deze term heeft een meer begrijpelijke analoog - "domotica". De essentie van dergelijke oplossingen is om de automatische uitvoering van verschillende processen in huis, op kantoor of in gespecialiseerde faciliteiten te garanderen. Het eenvoudigste voorbeeld is het automatisch inschakelen van verlichting op een moment dat een van de bewoners de kamer betreedt.

In elk "smart house" -systeem kunnen de volgende componenten worden onderscheiden:

1. Zintuiglijk deel. Dit is een set apparaten, waarvan het grootste deel wordt gerepresenteerd door verschillende sensoren, waardoor het systeem gebeurtenissen van een andere aard kan registreren. Voorbeelden zijn temperatuur- en bewegingssensoren. Andere apparaten van het sensorgedeelte dienen voor het overbrengen van de commando's van de gebruiker naar het systeem. Dit zijn knoppen op afstand en afstandsbedieningen met ontvangers.

   Een van de meest gebruikte elementen van het 'slimme huis' is een bewegingssensor

2. Het uitvoerende gedeelte. Dit zijn de apparaten die het systeem kan besturen en die op deze manier reageren op een gebeurtenis volgens een door de gebruiker gedefinieerd scenario. Allereerst is het een relais waardoor de controller van het "slimme huis" stroom kan leveren aan elk elektrisch apparaat, dat wil zeggen om het in en uit te schakelen. Bijvoorbeeld, op het katoen in de palm van uw hand (het systeem "hoort het" met een microfoon), kunt u de activering configureren van een relais dat stroom levert aan de ventilator. Opmerking: in dit voorbeeld kan de ventilator elk zijn. Maar u kunt ook het apparaat gebruiken, speciaal vrijgegeven om te werken als onderdeel van een bepaald systeem. Arduino produceert bijvoorbeeld elektrische motoren voor zijn systemen, waarmee het bijvoorbeeld mogelijk is om te sluiten of open het venster en Xiaomi (een Chinese fabrikant van vergelijkbare systemen) - besturingsapparaten luchtfilter. Een dergelijk apparaat wordt volledig door het systeem bestuurd, dat wil zeggen, het kan het niet alleen inschakelen, maar ook de instellingen wijzigen.

   Elektromotor is een actuator die wordt geactiveerd door het signaal van de systeemcontroller en waarmee het aangesloten mechanisme wordt aangedreven

3. De processor. Kan ook een controller worden genoemd. Dit is het "brein" van het systeem, dat het werk van al zijn componenten coördineert en coördineert.

   De processorkaart (of controller) bestuurt de actuators op basis van de firmware en de gegevens die van de sensoren worden ontvangen

4. Software. Dit is een set instructies die de processor aansturen. In systemen van sommige fabrikanten, waaronder Arduino, kan de gebruiker een programma schrijven onafhankelijk, in anderen - kant-en-klare oplossingen worden gebruikt, die alleen typisch zijn scenario's.

Moderne systemen "smart house" zijn onderverdeeld in verschillende variëteiten:

1. Uitgerust met een eigen controller.
2. Gebruik in deze hoedanigheid de processor van de computer van een gebruiker (tablet, smartphone).
3. Verwerking van informatie met behulp van een externe server die eigendom is van het ontwikkelaarsbedrijf (cloudservice).

Het systeem kan niet alleen dit of dat apparaat activeren, maar ook de gebruiker informeren over de gebeurtenis die zich heeft voorgedaan door een bericht naar de telefoon te verzenden of op een andere manier. Zo kan het worden uitgerust met alarmfuncties, waaronder brandbeveiliging.

Scenario's kunnen veel complexer zijn dan we in de voorbeelden hebben beschreven. Het is bijvoorbeeld mogelijk om het systeem te leren een ketel op te nemen en de toevoer van warm water naar de ketel over te dragen wanneer de centrale toevoer wordt afgesneden, als het de aanwezigheid van iemand van de huurders in het huis onthult (help infrarood, ultrasone sensoren, evenals sensoren beweging).

Arduino leren kennen

Arduino is een Italiaans bedrijf dat zich toelegt op de ontwikkeling en productie van componenten en software voor eenvoudige slimme thuissystemen bedoeld voor niet-specialisten. Het is opmerkelijk dat deze ontwikkelaar de architectuur heeft gemaakt van de systemen die hij volledig open heeft gemaakt, wat het mogelijk heeft gemaakt externe fabrikanten om nieuwe Arduino-compatibele apparaten te ontwikkelen en kopiëren, en ook software voor te produceren hen.

Deze aanpak heeft de systemen van het Italiaanse bedrijf enorm populair gemaakt, maar heeft ook een nadeel: vanwege het feit dat voor de productie onderdelen voor Arduino-systemen worden genomen, om zo te zeggen, alles en iedereen, niet altijd in slagen de eerste keer om de kwaliteit te kopen product. Vaak moet u het probleem van de compatibiliteit van componenten van verschillende fabrikanten aanpakken.

Een potentiële gebruiker moet zich ervan bewust zijn dat er sinds 2008 twee bedrijven zijn die producten produceren onder het merk Arduino. Bij de eerste, die deze richting begon, staat de officiële site op www.arduino.cc; de tweede, nieuw gevormd - op www.arduino.org. Wat vóór de splitsing werd ontwikkeld, is op beide sites gelijkelijk weergegeven, maar het aanbod van nieuwe producten is al verschillend.

De software voor "smart house" -systemen Arduino heeft de vorm van een softwareschil (IDE genaamd), waarin je programma's kunt schrijven en compileren. Het wordt gratis verspreid. Programma's zijn geschreven in C ++.

De versies van het Arduino IDE-programma op deze sites zijn ook heel verschillend, hoewel ze niet alleen dezelfde naam hebben, maar ook de versienummers.Hierdoor zijn ze vrij gemakkelijk in de war te raken. Het verschil is dat elke software zijn bibliotheken en kaarten ondersteunt.

De "hardware" van het systeem bestaat uit een moederbord met een microcontroller (processorbord) en uitbreidingskaarten die daarop zijn geïnstalleerd, die gewoonlijk shilds worden genoemd. Door het schild op het processorbord aan te sluiten, kunt u nieuwe componenten aan het smart house toevoegen. Het geassembleerde systeem kan volledig autonoom zijn of in combinatie met een computer werken via een standaard bedrade of draadloze interface.

Voordelen van het Arduino-systeem

Dit hardware-softwarepakket trekt de gebruiker met dergelijke voordelen:

• de mogelijkheid van autonoom werk, vanwege de aanwezigheid van een eigen controller;
• uitgebreide mogelijkheden voor het opzetten van het systeem (de gebruiker schrijft zelf een programma waarin scenario's van enige complexiteit kunnen worden verstrekt);
• eenvoudig te downloaden proces van het programma om de controller: de programmeur is niet vereist voor dit doel is het voldoende om een ​​USB-kabel hebt (verkrijgbaar microcontroller firmware Bootloader bootloader);
• de betaalbare kosten van componenten vanwege het ontbreken van monopolierechten voor een bepaalde fabrikant (de architectuur is open).

Als Bootloader bootloader begon goed te laten werken, of het niet in de acquisities in de microcontroller, heeft de gebruiker de mogelijkheid om te stikken zelf. De shell van de IDE-software biedt ondersteuning voor een aantal van de populairste en populairste programmeurs voor dit doel. Bovendien hebben bijna alle Arduino-processoren een mannelijke connector waarmee in-circuit-programmering mogelijk is.

Het Arduino IDE-programma, gepresenteerd op de arduino.cc-website, gebruikershardware-software platforms, terwijl in de versie van het programma op arduino.org zodanig functie is afwezig.

Welke oplossingen biedt Arduino?

Omdat de productie van Arduino-compatibele sensoren en apparaten door veel bedrijven wordt afgehandeld, is het bereik van deze producten vrij breed. Hier wordt dat het vaakst toegepast:

1. Sensoren die de klimatologische parameters bewaken:
   • temperatuur;
   • vochtigheid;

     Een speciaal bord met temperatuur- en vochtigheidssensoren biedt een interface voor het uitvoeren van de gemeten parameters naar het LCD-scherm

   • neerslag (regen- en sneeuwsensor);
   • verlichting;
   • druk.
2. Sensoren waarmee de ruimtelijke positie van het object waarop ze zijn gefixeerd kan worden bepaald:
   • 6-assige gyrosensor met versnellingsmeter;
   • kompas.

     Met het ingebouwde kompas kunt u de zijkanten van het licht bepalen in relatie tot het object waarop het systeem wordt gebruikt

3. Sensoren, waarmee u de aanwezigheid van verschillende objecten kunt registreren:
   • bewegingssensor;
   • infraroodsensor (fixeer een onbeweeglijk zittende persoon of warmbloedig dier);

     Met IR-sensor kunt u de aanwezigheid van mensen in het huis bepalen en naar de juiste tak van het werkscenario gaan

   • ultrasone sensor (detecteert objecten met elke temperatuur en bepaalt de afstand tot deze).
4. Noodsensoren:
   • rookmelder;
   • brandsensor;
   • gasleksensor;

     Het aansluiten van de gassensor zal gaslekkage in de kamer onmiddellijk detecteren en het noodscenario activeren

   • kooldioxide sensor.
5. Andere apparaten, bijvoorbeeld:
   • microfoon;
   • uur;
   • deur open sensor;
   • afstandsbedieningen (radiofrequentie en infrarood) met ontvangers;
   • knoppen op afstand.

Sommige van deze apparaten zijn opgenomen in de Arduino Start-basisset, die van sommige fabrikanten StarterKit wordt genoemd.

Het uitvoerende gedeelte bevat een enorme reeks apparaten, bijvoorbeeld:

• elektrische motoren;
• relais en verschillende schakelaars;
• dimmers (laat vloeiend de intensiteit van de verlichting veranderen);
• deursluiters;
• Kleppen en driewegventielen met servoaandrijvingen.

Als u van plan bent om verlichting via Arduino-relais aan te sluiten, is het beter om LED-lampen als verlichtingsarmaturen te gebruiken. Lampen die gloeien wanneer ze zijn aangesloten via dergelijke relais, branden snel.

Video: we gaan samenwerken met Arduino - we beheren de LED via de webinterface

Een project opstellen op Arduino

Het proces van het maken en configureren van de "smart house" Arduino wordt getoond op het voorbeeld van een systeem waarin de volgende functies worden gebouwd:

• temperatuurbewaking op straat en binnenshuis;
• bewaken van de toestand van het venster (open / gesloten);
• bewaking van weersomstandigheden (helder / regen);
• het genereren van een geluidssignaal wanneer de bewegingssensor wordt geactiveerd, als de alarmfunctie is geactiveerd.

Het systeem zal zo worden geconfigureerd dat de gegevens kunnen worden bekeken door middel van een speciale toepassing, evenals een webbrowser, dat wil zeggen, de gebruiker kan dit vanaf elke locatie doen waar toegang is op internet.

Gebruikte afkortingen:

1. "GND" is de grond.
2. "VCC" - eten.
3. "PIR" - bewegingssensor.

De benodigde componenten voor de productie van het "smart house" -systeem

Voor het Smart Home-systeem van Arduino hebt u het volgende nodig:

• microprocessor boord Arduino;
• Ethernet-module ENC28J60;
• twee temperatuursensoren merk DS18B20;
• microfoon;
• regen- en sneeuwsensor;
• bewegingssensor;
• schakelaar riet;
• relais;
• Weerstandsweerstand, kOhm;
• twisted pair-kabel;
• Ethernet-kabel.

De kosten van alle componenten zijn ongeveer $ 90.

Bouw 'smart house stap voor stap instructie

Dat is de volgorde waarin je moet handelen.

Uitvoerend management en sensorapparatuur aansluiten

We verbinden alle componenten volgens het schema.

Ontwikkeling van programmacode

De gebruiker schrijft het volledige programma in de Arduino IDE-shell, waarvoor de laatste is uitgerust met een teksteditor, de projectmanager, de compiler, de preprocessor en de middelen om de programmacode in de microprocessor van het bord te vullen Arduino. Ontwikkelde versies van IDE voor de besturingssystemen van Mac OS X, Windows en Linux. De programmeertaal is C ++ met enkele vereenvoudigingen. Gebruikersprogramma's voor Arduino worden meestal schetsschetsen of schetsen genoemd, de IDE slaat ze op naar bestanden met de extensie ".ino".

De hoofdfunctie (), die verplicht is in C ++, wordt automatisch gemaakt door de IDE-wrapper en schrijft daarin een aantal standaardacties voor. De gebruiker moet de setup () -functies schrijven (eenmalig gedaan bij het starten) en loop () (uitgevoerd in een oneindige lus). Beide functies zijn verplicht voor Arduino.

Header-bestanden van standaardbibliotheken hoeven niet in het programma te worden ingevoegd - de IDE doet dit automatisch. Het is niet van toepassing op gebruikersbibliotheken - ze moeten worden gespecificeerd.

Het toevoegen van bibliotheken aan de "Project Manager" -ID wordt op een enigszins ongebruikelijke manier uitgevoerd. In de vorm van broncode geschreven in C ++, worden ze toegevoegd aan een speciale map in de werkdirectory van de IDE-shell. Daarna verschijnen de namen van deze bibliotheken in het overeenkomstige IDE-menu. Degenen die de gebruikerstekens zullen worden toegevoegd aan de compilatielijst.

De IDE biedt een minimum aan instellingen en de mogelijkheid om de compiler te configureren ontbreekt helemaal. Een programmeur voor beginners is dus immuun voor fouten.

Hier is een voorbeeld van het eenvoudigste programma, waardoor de led die is aangesloten op de 13e uitgang van het bord om de 2 seconden knippert:

void setup () {pinMode (13, OUTPUT); // Arduino output 13 output}

void loop () {digitalWrite (13, HIGH); // Schakel de 13e uitgang in, de parameter van de digitalWrite-functieaanroep HIGH is een logisch hoogteken

vertraging (1000); // Vertragingscyclus voor 1000 msec - 1 seconde

digitalWrite (13, LOW); // Uitgangsuitschakeling 13, oproepparameter LAAG - logisch laagkenmerk

vertraging (1000); // Vertragingscyclus voor 1 seconde}

Op dit moment is het echter niet altijd nodig dat een gebruiker een programma persoonlijk schrijft: er zijn veel kant en klare bibliotheken en schetsen op het netwerk (kijk hier: http://arduino.ru/Reference). Er is een kant-en-klaar programma voor het systeem dat in dit voorbeeld wordt beschouwd. Het moet worden gedownload, uitgepakt en geïmporteerd in de IDE. De tekst van het programma bevat opmerkingen waarin het principe van de werking ervan wordt toegelicht.

Wanneer de gebruiker op de knop "Vernieuwen" in de browser of op de smartphone-applicatie klikt, verzendt de Arduino-microcontroller de gegevens naar deze client. Met elk van de pagina's aangeduid als "/ tempin "/ tempout "/ rain "/ window "/ alarm wordt de programmacode verzonden, die op het scherm wordt weergegeven.

Een clienttoepassing installeren op een smartphone (voor Android OS)

Als u gegevens van het smart home-systeem in het netwerk wilt ontvangen, kunt u de kant-en-klare toepassing downloaden.

Dit is wat de gadgeteigenaar moet doen:

1. Download het bestand SmartHome.apk.
2. Stuur het naar je telefoon.
3. Nadat u "Bestandsbeheer" hebt geopend, plaatst u dit bestand.
4. Klik erop en selecteer "Installeren" (er moet een "vinkje" worden aangevinkt, zodat u programma's buiten de Google Play-service kunt installeren).

   U moet de installatie van programma's die niet van PlayMarket zijn inschakelen, die zich in het gedeelte "Beveiliging" van de smartphone-instellingen bevindt

5. Wanneer de installatie is voltooid, activeert u de applicatie.
6. Stel het in.

Met deze applicatie kunt u niet alleen informatie ontvangen van het slimme huissysteem, maar deze ook beheren - alarmen inschakelen en uitschakelen. Als het is ingeschakeld, ontvangt de toepassing een melding wanneer de bewegingssensor wordt geactiveerd. Ondervraging van het Arduino-systeem voor de trigger van de bewegingssensortoepassing wordt uitgevoerd met een frequentie van eenmaal per minuut.

Door het pictogram "Instellingen" te activeren, kunt u uw IP-adres bewerken.

De browser configureren om met het 'slimme huis' te werken

Voer in de adresbalk van de browser XXX.XXX.XXX.XXX/all in, waarbij "XXX.XXX.XXX.XXX" uw IP-adres is. Hierna is het mogelijk om gegevens van het systeem te ontvangen en te beheren.

Met de hier gepresenteerde code kan de browser het licht in- en uitschakelen, terwijl in de Android-smartphone-app een dergelijke functie niet is geïmplementeerd.

Werken met de router

Vervolgens moet u op de router de poort openen:

• open de routerinstellingen;
• het adres Arduino IP voorschrijven;
• open poort 80.

  Het is noodzakelijk om de route naar de Arduino-processor te registreren voor poort 80

Een account aanmaken op noip.com

Deze stap is optioneel, maar het is noodzakelijk als u een domeinnaam aan het adres wilt toewijzen. Om dit te doen, moet u zich registreren op de site https://www.noip.com/, ga naar het gedeelte "Host toevoegen" en voer het IP-adres van het systeem in.

De creatie van het project is voltooid, u kunt de status van het systeem controleren.

Video: smart house op Arduino

Kenmerken van sommige Arduino-hardware

In het licht van het feit dat Arduino-compatibele componenten worden geproduceerd door vele externe bedrijven waarvan de kwaliteit van het product zelf het bedrijf Arduino heeft geen controle, de gebruiker koopt eerder een component die niet goed werkt correct.

Een vergelijkbare situatie heeft zich ontwikkeld bij de ontwikkeling van pc's. Op een gegeven moment heeft IBM de architectuur van zijn computers opengemaakt, waardoor IBM-compatibele computers en individuele componenten veel bedrijven begonnen te produceren. Dientengevolge zijn 'persoonlijkheden' van dit type wijd verspreid over de hele wereld, maar de kwaliteit van componenten en de mate van compatibiliteit ervan waren in veel gevallen niet op het hoogste niveau. Tegenovergestelde tactiek volgde het bedrijf Apple. Het beperkte de ontwikkelomgeving met toegang tot architectuur en hetzelfde beleid werd gevoerd op het gebied van softwareontwikkeling. Als gevolg hiervan waren de computers van Apple minder gebruikelijk en duurder, maar ze zijn een orde van grootte superieur aan IBM-compatibele apparaten met Windows.

Voor sommige componenten voor Arduino-systemen merkten gebruikers het volgende op:

1. De temperatuursensor DHT11, geleverd bij de basisset (StarterKit), geeft een significante fout van 2-3 graden. In de kamer is het raadzaam om een ​​temperatuursensor DHT22 te gebruiken, voor nauwkeurigere indicaties en voor installatie op straat - DHT21, in staat om te werken bij negatieve temperaturen en met bescherming tegen mechanische beschadiging.
2. Op sommige Arduino microprocessorborden, wanneer het relais dat is aangesloten, sluit, mislukt de COM-poort. Hierdoor kan de microcontroller de schets niet laden: zodra de fill start, start de processor opnieuw op. Het relais klikt dan, de COM-poort wordt uitgeschakeld en het laden van de schets stopt.
3. De raam / deur sluitende sensor biedt soms verrassingen in de vorm van valse positieven. Met het oog hierop is de schets zodanig geschreven dat het systeem de noodzakelijke actie alleen produceert na het ontvangen van verschillende signalen op een rij.
4. Om het procesbeheer te configureren met behulp van claps, bestellen sommige onervaren gebruikers een geluidsdetector met handmatige drempelaanpassing in plaats van een microfoon. Voor dit doel is dit onderdeel niet geschikt, omdat het een zeer kort bereik heeft: het is noodzakelijk om niet meer dan 10 cm van de detector te klappen. Bovendien verzendt deze sensor signalen met pulsen van korte duur, zodat in de aanwezigheid van een grote De schets, die relatief veel tijd kost om te verwerken, heeft voor de microcontroller gewoon geen tijd op te lossen.
5. Voor het brandalarmsysteem moet een rookmelder worden gebruikt in plaats van een brandsensor. De laatste registreert een vlam niet meer dan 30 cm van zichzelf.
6. In het geval van een storing in de werking van de microcontroller of fouten in de code, is het beter om normaal gesloten relais te gebruiken met serieel verbonden handmatige schakelaars.

Om te voorkomen dat componenten van lage kwaliteit worden aangeschaft, raden doorgewinterde gebruikers aan vooraf recensies over hen te onderzoeken, gepubliceerd op internet. Goedkope sensoren kunnen in verschillende versies worden gekocht om persoonlijk te verifiëren welke beter werkt.

Misschien is het "slimme huis" -systeem van Arduino niet de beste, maar de meest uitgebreide keuze aan componenten en hun betaalbare kosten maken het tot een van de meest populaire. Met behulp van onze tips leert u snel hoe u Arduino-projecten kunt maken door verschillende huisprocessen te automatiseren.