DIY koduautomaatikasüsteemi kavandamine: 12 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Selle juhendi eesmärk ei ole teile öelda, kuidas saate teha kõike, mida soovite, et teie kodu teeks. Selle asemel on kirjutatud selleks, et idee teoks teha, aga ka muuta hullumeelsus mõistlikuks, mõistes piire (tehnoloogia, maksumus, nõutav aeg, ohutus …).

Veebis on palju väga häid juhendeid ja artikleid, et paljudest asjadest väga põhjalikult aru saada. Seda me ei taha. Me tahame suurt pilti. Millised on põhioskused, mida saame õppida või parandada. Mida me peaksime puudutama.

See hõlmab selliseid põhiasju nagu:

• Mis on koduautomaatika? Kõigepealt kontrollige, kas see vastab teie ootustele.
• Kust alustada? Päris lihtne, alustage sealt, kus te olete, tõenäoliselt kodus. Kas teate seda seestpoolt?
• Mida ma teha saan? Kõigest muust, kuid peate oma piire planeerima ja teadma. See hõlmab elus püsimist (töötab igal päeval, sealhulgas õhtuti).
• Millised on selle pusle tükid? Keerulisem, kujusid on palju ja osi on väga lihtne kaotada. Püüame hoida oma mõistust.
• Kuidas seda kokku panna? See muutub konkreetsemaks, me tegelikult teeme seda. H*jah!

See juhend on nüüd saadaval ka minu isiklikul lehel:

Samm: mis on koduautomaatika?

Googeldades "koduautomaatika" andis 33 miljonit tulemust. See on kas rohkem kui piisav või lihtsalt liiga palju.

Esimene tulemus, Wikipedia artikkel (muidugi), ütleb:

"Koduautomaatika või nutikas kodu [1] (tuntud ka kui domootika või domotika) on hooneautomaatika laiendus elamutele ning hõlmab valgustuse, kütte (nt nutikad termostaadid), ventilatsiooni, kliimaseadmete (HVAC) juhtimist ja automatiseerimist ning turvalisust, aga ka kodumasinaid, nagu pesumasinad/kuivatid, ahjud või külmikud/sügavkülmikud, mis kasutavad kaugseireks WiFi -ühendust. Kaasaegsed süsteemid koosnevad tavaliselt lülititest ja anduritest, mis on ühendatud keskse jaoturiga, mida mõnikord nimetatakse ka "lüüsiks", mille kaudu süsteemi juhitakse kasutajaliidesega, mida kasutatakse koos seinale paigaldatud terminali, mobiiltelefoni tarkvara, tahvelarvuti või veebiliidesega, sageli, kuid mitte alati, Interneti-pilveteenuste kaudu."

Mida see ütleb?

• Nutikas kodu: maja enda teadvustamine või asjade tegemise võime andmine.
• Elamu: keskendudes DIY -le, ärge proovige seda tööl:) Tundub, et see on see, mida me tahame katta.
• Hoonete automatiseerimine: laisa geekina tahan tõepoolest, et arvuti teeks seda, mida ma ise teha ei taha. Tavaliselt garaažiukse kontrollimine, kütte sisse-/väljalülitamine ja nii edasi. Suurepärane!
• Lülitid ja andurid: vaadake seda nagu kodu silmi ja sõrmi, ilma nendeta pole palju.
• Keskne keskus: Nii et see tark kodu vajab aju? Huvitav. Üks aju, mis juhib kõiki asju. See saab olema kontroller.
• Suhtles: Kodul võib olla oma elu, kuid me tahame sellest osa saada. See on meie koht. Oota, kuidas majaga vestelda? Need on seadmed/sõlmed.
• Interneti -pilveteenused: mulle see ei meeldi, mõni masin ei peaks kusagil teadma, et mul on pesumasin peal. Aga see on isiklik. Ärge unustage, et "pilve pole olemas, see on kellegi teise arvuti". Oot, teenus on palju enamat kui arvuti. Lennukiga reisimine on rohkem kui oma lennuk. Kuid isetegemise aspekt välistab välise abi/petmise.

Nii et kui me kokkuvõtte teeme, siis saame lõpuks: ma tahan panna ekraani, et kodumasinad saaksid teha seda, mida ma tahan. Peaaegu see, mida me ootaksime.

Sõbraliku meeldetuletusena ei kata me selliseid tehnilisi aspekte nagu protokollid, müüjad, tarnijad jms. See on DIY projekt. Kuna olen harrastaja, ei tea ma kõiki selle galaktika koostamise üksuste üksikasju. Minu kodu teadmine on koht, kust ma tahan alustada. Seetõttu jagan peamiselt oma isiklikke kogemusi.

Kuid ma lihtsalt ignoreerin kõiki turult pakutavaid lahendusi, kuna see pole see, mida me tahame. See juhend võib siiski osutuda kasulikuks, kui soovite lihtsalt tutvuda põhikontseptsioonidega.

Märkus: Me ei hooli teie kodu suurusest. Taevas on piir. Suurem osa sellest artiklist oli kirjutatud nii, et minu laual oli mõni seade.

2. samm: suur pilt

Kontrollnimekiri:

• Kas teil on juba mõned ideed?
• Loetlege, mida soovite modelleerida: hoone, põrandad, ruumid, süsteemid, seadmed…
• Loetlege, mida te ei tunne end mugavalt: võib -olla soovite vahele jätta turvaseadmed või juurdepääsu kontrolli.
• Seadke prioriteedid: tõelise isetegemise jaoks jääte enamiku ajast üksi. Keskenduge saavutustele.
• Hinnake kulusid: kõrvaldage see, mis on teie arvates liiga kallis või mitte seda väärt.
• Hinnake oskusi: ma ei suuda praegu 3D -s midagi kujundada, kuid see on oskus, mille tahaksin omandada.

Kui olete nii kaugel, peaks teil nüüd olema päris hea ettekujutus sellest, mida soovite saavutada. Selle juhendamise jaoks eeldan asju oma kogemuse kohta:

• Majas on umbes 15 tuba. See on päris palju, et "lihtsalt millegagi alustada".
• Keskendun kütmisele: jälgige temperatuuri ja lülitage küte sisse/välja.
• Ma kasutan Ali Expressi odavaid D1 Mini kloone. Paar kuud tagasi polnud mul isegi jootekolvi.
• Ma tahan seda tegelikult kasutada, proovin jõuda "kodu ümber paigaldatud 3D -prinditud korpusteni". Pole veel saavutatud…
• "Naise aktsepteerimisel" on teatud mõõde. See peab olema kasulik ja kasutatav.

Pange tähele, et olen varem loonud garaažiukseavaja, mis põhineb Raspberry Pi -l, LCD -ekraanil, paaril lülitil ja releel. Mõni Pythoni kood liimib selle kokku. Mingil määral olen huvitatud selle ühendamisest sellesse juhendamisse, et saada korralik arhitektuur. See on osa "naise aktsepteerimisest", koduautomaatika tuleks teha ühest liidesest.

3. samm: oma koha modelleerimine

Mingi teooria

Koduautomaatika eeldab, et kontrolleril on lubatud kõigest teada saada. Samuti edastab see teie tellimused koju.

Seadmed levivad kõikjale. Parem tead, kus sa tahad, et nad oleksid.

Kui meil on nutikas kontroller kohas, peab see suutma seadmetega suhelda.

WiFi on loomulik viis, isegi kui see pole nii tavaline. Selle ümber on nii palju protokolle, mida on raske valida.

Vastutusest loobumine

Jah, see läheb tehniliseks, vabandust. Igatahes tahan näidata tegelikke asju, seega vajame füüsilisi ja tarkvarakomponente. Jällegi mainin, mida ma tegelikult kasutan. Kahjuks on selliste teemade lahendamiseks nii palju võimalusi: -O

Selle järgmisele tasemele viimine

Nüüd on "kontrolleri" ja erinevate "sõlmede" vahel suhtlemiseks palju võimalusi. Planeerimise osas määratlege juba, kuidas see teie kodus peaks toimima. Sidevahendi määratlemine aitab määratleda, kuhu kontroller ja seadmed paigutada.

• Ühendused kontrolleri ja seadmete vahel: traadita või traadiga?
• Toide: seinakontaktist, toitega või päikeseenergiaga laetud?
• Juhtum: kas see on test teie pingil, alfa -riistvara, kus kaablid võivad asetada või soovite selle mööblisse/seadmetesse integreerida?

Nagu allpool selgitatud, kasutame proovi jaoks Homie-ESP8266. See on püsivara ESP8266 kontrolleritele, mis kasutavad WiFi -d ja MQTT -d. Autor kirjeldab seda järgmiselt:

"Füüsilise riistvara (Arduino, ESP8266 …) näidet nimetatakse seadmeks. Seadmel on seadme omadused, näiteks praegune kohalik IP, WiFi-signaal jne. Seade võib paljastada mitu sõlme. näiteks võib ilmastikuseade paljastada temperatuurisõlme ja niiskussõlme. Sõlmel võib olla mitu sõlmeomadust. Temperatuurisõlm võib näiteks paljastada kraadide atribuudi, mis sisaldab tegelikku temperatuuri, ja ühiku atribuudi. Sõlme atribuudid võivad olla vahemikud. Näiteks kui teil on LED -riba, saate LED -i sõltumatult juhtida sõlme atribuudi vahemikus 1 kuni 10. Sõlme atribuute saab seadistada. Näiteks ei soovi te, et teie kraadide atribuut oleks seadistatav temperatuuriandur: see sõltub keskkonnast ja seda poleks mõtet muuta. Siiski soovite, et kraadide omadus oleks termostaadi korral seadistatav."

Kokkuvõte

Sa vajad:

• Üks keskne kontroller, mis majutab teie koduautomaatikaserverit. Ma kasutan PiDome'i Raspberry Pi peal.
• Üks või mitu seadet kodu jälgimiseks ja nendega suhtlemiseks. Kasutan D1 Mini ja Homie.
• Võrk kõigi nende ühendamiseks.
• Otsustage, kuidas seadmeid (aku, adapter, hostseade …) toita. Testimiseks kasutan kas arvuti USB -porti (ja jadamisi silumist) või telefonilaadijat.

Samm: teave kontrolleri kohta …

Riistvara osa

Kasutame oma kodu ülemjuhatajana Raspberry Pi. RPi vastutab:

• Kodu kohta andmete hoidmine
• Seadmete andmete koondamine
• Andmete esitamine kasutajale
• Tellimuste saatmine seadmetesse

Riistvara seisukohalt piisab kõigest sellest RPi -st. See on peaaegu iseseisev ja jookseb rõõmsalt teie keldrist (Hei! Kas see on teie esimene kodukandi kodukeskus?!:-D).

Hankige kimp (RPi, toide, SD -kaart …) ja olete valmis.

Märkus WiFi kohta: RPi on võimalik juhtida WiFi kaudu, kuid minu arvates on palju stabiilsem ühendada see oma koduse ruuteriga tavalise RJ45 kaabli abil.

Märkus RPi Zero kohta: täpne riistvara valik, mida peate tegema, sõltub sellest, mida soovite. Tundub, et RPi Zero on selle töö jaoks üsna sama hea kui RPi 3. Zero on palju odavam, kuid nõuab töö tegemiseks palju rohkem väikeseid osi. See on aga parim valik manustatud seadmete puhul. Uusimal Raspberry Pi Zero W -l on nüüd isegi WiFi ja Bluetooth!

Tarkvara osa

Kuna RPi on üheplaadiline arvuti, on see ketta/protsessori/mälu osas üsna piiratud. Sel eesmärgil loodame kergetele Linuxi kesksetele operatsioonisüsteemidele. Selle töö jaoks on Raspbian ilmselt meie parim valik, kuna see on RPi vaikimisi kasutatav OS.

Koduautomaatikast rääkimine tähendab, et vajate seadmete haldamiseks seda lisatarkvara. Minu valik on PiDome (allalaadimine).

10. samm. Teave seadmete kohta

Riistvara osa

Järgmised sammud toetuvad Wemos D1 Mini (või odavamatele kloonidele:)). Need mikrokontrollerid põhinevad ESP-8266 moodulitel. See on komplekteeritud ühele väikesele tahvlile (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, protsessor, RAM, välk, digitaalsed tihvtid ja analoognõel 10 gr pakendis. Kui vajate rohkem välklampi, vaadake Wemos D1 Mini Pro. Selle jaoks saate osta kaitsekilpe, et lisada releed, DHT22, nupp, OLED -ekraan … Üks neist on akukilp, mis võimaldab seadmel töötada täiesti traadita.

Mõne väikese jootmiseta leivaplaadi ja hüppaja juhtmete olemasolu aitab teie tulevase kodu prototüüpida. Kui soovite oma seadmetele kohandatud ümbriseid, suurendavad teadmised 3D -disainist ja juurdepääsust 3D -printerile teie nutikust veelgi. Aga mis võiks olla koduautomaatika, kui te ei saa mõningaid andureid, LED -e, takistid, kondensaatorid ja nii edasi?

Olen oma "kontoriseadme" pildile lisanud, see on lihtne leivaplaat + D1 Mini + DHT22 + OLED ekraan. LED- ja IR -asjad on praegu kasutamata.

Tarkvara osa

Kuna ESP-8266 on üsna tavaline kiip, leiate selle jaoks palju visandeid. Ma olen lihtsalt laisk ja kasutan Marvin Rogeri suurepärast tarkvara Homie ESP-8266 jaoks. Kuid see juhend ei ole Homie juhend.

11. samm: seadmete ümbris

Korpused on umbes see, mida võiksite oodata. Olen juba maininud selliseid asju nagu leivaplaat, papp (nagu minu garaažiavaja alfa-mudel), tsükliga karbid (minu garaažiavaja kruvikarbis), projektikarbid või 3D-printeri ümbrised. Nagu tavaliselt, on teie kujutlusvõime piir.

Pidage meeles, et peate sobima elektroonikasse, mida kavatsete juurutada. Ükskõik kui suur see ka ei oleks, tähendab väiksem seda, et ei saa minna.

Kui jälgite keskkonnaobjekte, nagu temperatuur või valgus, paigutage need targalt. Anduri päikese kätte panemine on ilmselt see, mida soovite (peaaegu) iga hinna eest ära hoida. PIR -anduri paigutamine on sama lugu, veenduge, et vahemik on korras ja katab kõik, mida ootate.

Allpool olevad eeldused põhinevad eraldiseisval patareitoitega temperatuuri / niiskuse monitoril.

Tüüpiline seade tuleb komplekteerida:

• Mikrokontroller, meie näidete jaoks on see D1 Mini, suurus: 34,2 mm * 25,6 mm
• 0 ja paljude andurite vahel võtame DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Toiteallikas, D1 Mini vajab 5 V, akukilbi kasutamine näeb välja plaan: 34,2 mm * 25,6 mm
• Aku, akukilbi jaoks vaatame 3,7v liitiumakut: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Veidi ruumi juhtmetele, lülititele, valgusdioodidele … Haara vaid mõni valik AliExpressist (valgusdioodid, vahejuhtmed, takistid).

Jällegi valisite lihtsalt viisi, kuidas end mugavalt tunda.

Märkus endale: aeg õppida 3D-kujundust:-(

12. samm: lõppsõnad

Kui saabus aeg selle viimase peatüki kirjutamiseks, mõtlesin "Mis on saavutatud?".

Vastus on üsna lihtne ja järgib teemat: Säästa aega ja planeeri asju. See muudab kogu projekti palju järjepidevamaks. Koduautomaatika pole nii lihtne kui kohalikus poes traadita toitepistiku ostmine. See on palju enamat.

Selles etapis mõtlen endiselt, mis on kokkuhoid. Kas me tõesti hoolime?

Kas see oli õpetlik? Päris palju, saavutus omandatud!

Palun vaadake minu teisi juhendeid, mul on plaanis praktilisemaid kirjutada. Mulle meeldis selle kirjutamiseks aega võtta.