בית חכם המבוסס על בקרי ארדואינו: עיצוב וארגון חלל מבוקר
פיתוח כלי אוטומציה הוביל ליצירת מערכות מורכבות המשפרות את איכות חיי האדם.יצרנים ידועים רבים של סביבות אלקטרוניקה ותוכנה מציעים פתרונות סטנדרטיים מוכנים עבור חפצים שונים.
אפילו משתמש לא מנוסה יכול לפתח פרויקטים עצמאיים ולהרכיב "בית חכם" באמצעות Arduino כדי שיתאים לצרכיו. העיקר להבין את היסודות ולא לפחד להתנסות.
במאמר זה נבחן את עקרון היצירה ואת הפונקציות העיקריות של בית אוטומטי המבוסס על מכשירי Arduino. כמו כן נשקול את סוגי הלוחות המשמשים ואת המודולים העיקריים של המערכת.
תוכן המאמר:
יצירת מערכות בפלטפורמת Arduino
Arduino היא פלטפורמה לפיתוח מכשירים אלקטרוניים עם שליטה אוטומטית, חצי אוטומטית או ידנית. הוא עשוי על פי העיקרון של מעצב עם כללים מוגדרים בבירור של אינטראקציה בין אלמנטים. המערכת פתוחה, מה שמאפשר ליצרני צד שלישי להשתתף בפיתוחה.
קלאסי «בית חכם» מורכב מבלוקים אוטומטיים המבצעים את הפונקציות הבאות:
- לאסוף את המידע הדרוש באמצעות חיישנים;
- לנתח נתונים ולקבל החלטות באמצעות מיקרו-מעבד הניתן לתכנות;
- ליישם את ההחלטות שהתקבלו על ידי הוצאת פקודות למכשירים שונים.
פלטפורמת Arduino טובה דווקא בגלל שהיא לא נעולה על יצרן ספציפי, אלא מאפשרת לצרכן לבחור את הרכיבים המתאימים לו. המבחר שלהם עצום, כך שתוכלו לממש כמעט כל רעיון.
אנו ממליצים לבדוק את הטובים ביותר מכשירים חכמים לבית.
בנוסף למגוון המכשירים המחוברים, סביבת התכנות המיושמת ב-C++ מוסיפה מגוון. המשתמש יכול לא רק להשתמש בספריות שנוצרו, אלא גם לתכנת את התגובה של רכיבי מערכת לאירועים מתעוררים.
אלמנטים של לוח ראשי
המרכיב העיקרי של "בית חכם" הוא לוח (אם) מרכזי אחד או יותר. הם אחראים על האינטראקציה של כל האלמנטים. רק לאחר זיהוי המשימות שיש לפתור, תוכל להתחיל לבחור את הצומת הראשי של המערכת.
לוח האם משלב את האלמנטים הבאים:
- מיקרו-בקר (מעבד). מטרתו העיקרית היא פלט ומדידת מתח ביציאות בטווח של 0-5 או 0-3.3 V, אחסון נתונים וביצוע חישובים.
- מתכנת (לא בכל הלוחות יש את זה). באמצעות מכשיר זה נכתבת תוכנית בזיכרון המיקרו-בקר לפיה "הבית החכם" יעבוד. הוא מחובר למחשב, טאבלט, סמארטפון או מכשיר אחר באמצעות ממשק USB.
- ווסת מתח. נדרש התקן 5 וולט כדי להפעיל את המערכת כולה.
מספר דגמי לוח מיוצרים תחת המותג Arduino.הם נבדלים זה מזה בגורם צורה (גודל), מספר יציאות וקיבולת זיכרון. זה מבוסס על אינדיקטורים אלה שאתה צריך לבחור מכשיר מתאים.
ישנם שני סוגים של יציאות:
- דִיגִיטָלי, המסומנים על הלוח באותיות "ד";
- אנלוגי, המסומנים באות "א".
הודות להם, המיקרו-בקר מתקשר עם מכשירים מחוברים. כל יציאה יכולה לעבוד גם כדי לקבל אות וגם כדי לשלוח אותו. יציאות דיגיטליות המסומנות "pwm" מיועדות לקלט ופלט של אות PWM (אפנון רוחב דופק).
לכן, לפני רכישת לוח, יש צורך להעריך לפחות בקירוב את רמת העומס שלו על מכשירים שונים. זה יאפשר לך לקבוע את המספר הנדרש של יציאות מכל הסוגים.
צריך להבין שמערכת הבית החכם לא בהכרח חייבת להיות מחוברת ליחידת בקרה המבוססת על לוח אם בודד. פונקציות כמו למשל הדלקת תאורה מלאכותית באזור המקומי בהתאם לשעות היום ושמירה על מאגר מים במיכל האגירה אינן תלויות זו בזו.
מנקודת המבט של הבטחת האמינות של המערכת האלקטרונית, עדיף להפריד משימות לא קשורות לבלוקים שונים, שקונספט Arduino מקל על היישום. אם תשלבו התקנים רבים במקום אחד, המיקרו-מעבד עלול להתחמם יתר על המידה, התנגשות בין ספריות תוכנה וקשיים באיתור וביטול תקלות תוכנה וחומרה.
כל מעבד מצויד בשלושה סוגי זיכרון:
- זיכרון פלאש. זיכרון ראשי שבו מאוחסן קוד תוכנית ניהול המערכת. חלק קטן ממנו (3-12%) תפוס על ידי תוכנת אתחול מובנית.
- SRAM. זיכרון RAM, שבו מאוחסנים נתונים זמניים הדרושים להפעלת התוכנית. הוא כולל מהירות פעולה גבוהה.
- EEPROM זיכרון איטי יותר שבו ניתן גם לאחסן נתונים.
ההבדל העיקרי בין סוגי זיכרון לאחסון נתונים הוא שכאשר מכבים את החשמל, המידע שנרשם ב-SRAM הולך לאיבוד, אך נשאר ב-EEPROM. אבל לסוג הלא נדיף יש גם חיסרון - מספר מוגבל של מחזורי כתיבה. זה משהו שכדאי לזכור בעת יצירת אפליקציות משלך.
בניגוד לשימוש ב- Arduino ברובוטיקה, רוב משימות הבית החכם אינן דורשות הרבה זיכרון לא לתוכניות ולא לאחסון מידע.
סוגי לוחות להרכבת בית חכם
בואו נסתכל על סוגי הלוחות העיקריים בהם משתמשים לרוב בהרכבת מערכות בית חכם.
תצוגה מס' 1 - Arduino Uno ונגזרותיו
הלוחות הנפוצים ביותר במערכות בית חכם הם Arduino Uno ו- Arduino Nano. יש להם פונקציונליות מספקת כדי לפתור בעיות טיפוסיות.
פרמטרים עיקריים של Arduino Uno Rev3:
- מעבד: ATMega328P (8 סיביות, 16 מגה-הרץ);
- מספר יציאות דיגיטליות: 14;
- מתוכם עם פונקציית PWM: 6;
- מספר יציאות אנלוגיות: 6;
- זיכרון פלאש: 32 KB;
- SRAM: 2 KB;
- EEPROM: 1 KB.
לא מזמן שוחרר שינוי - Uno Wi-Fi, המכיל מודול ESP8266 משולב המאפשר להחליף מידע עם מכשירים אחרים באמצעות תקן 802.11 b/g/n.
ההבדל בין ה-Arduino Nano למקבילו הגדול יותר הוא שאין לו שקע חשמל משלו 12 V. הדבר נעשה כדי להשיג גודל מכשיר קטן יותר, המאפשר להסתיר אותו בקלות בחלל קטן. גם למטרות אלו, חיבור ה-USB הסטנדרטי מוחלף בשבב עם כבל מיני-USB. ל- Arduino Nano יש 2 יציאות אנלוגיות יותר בהשוואה ל- Uno.
ישנו שינוי נוסף ללוח Uno - Arduino Mini. הוא אפילו קטן יותר מנאנו, והרבה יותר קשה לעבוד איתו. ראשית, היעדר יציאת USB יוצר בעיה עם הקושחה, מכיוון שתצטרך להשתמש בממיר USB-טורי לשם כך. שנית, לוח זה בררן יותר בכל הנוגע לאספקת חשמל - יש צורך לספק טווח מתח כניסה של 7-9 וולט.
מהסיבות שתוארו לעיל, לוח Arduino Mini משמש לעתים רחוקות לתפעול בית חכם. הוא משמש בדרך כלל ברובוטיקה או ביישום פרויקטים מוכנים.
תצוגה מס' 2 - ארדואינו לאונרדו ומיקרו
לוח ה-Arduino Leonardo דומה ל-Uno, אבל קצת יותר חזק. תכונה מעניינת נוספת של הדגם הזה היא שהוא מזוהה כמקלדת, עכבר או ג'ויסטיק כשהוא מחובר למחשב. לכן, הוא משמש לעתים קרובות ליצירת מכשירי משחק וסימולטורים מקוריים.
הפרמטרים העיקריים של ארדואינו לאונרדו הם כדלקמן:
- מעבד: ATMega32u4 (8 סיביות, 16 מגה-הרץ);
- מספר יציאות דיגיטליות: 20;
- מתוכם עם פונקציית PWM: 7;
- מספר יציאות אנלוגיות: 12;
- זיכרון פלאש: 32 KB;
- SRAM: 2.5 KB;
- EEPROM: 1 KB.
כפי שניתן לראות מרשימת הפרמטרים, ללאונרדו יש יותר יציאות, מה שמאפשר להעמיס על דגם זה מספר רב יותר של חיישנים.
גם עבור לאונרדו יש אנלוגי מיניאטורי עם מאפיינים זהים לחלוטין הנקרא Micro. אין לו ספק כוח 12V ובמקום כניסת USB מלאה יש שבב לכבל מיני-USB.
השינוי של לאונרדו בשם Esplora הוא דגם גיימינג בלבד ואינו מתאים לצרכים של "בית חכם".
תצוגה מס' 3 - Arduino 101, Arduino Zero ו-Arduino MKR1000
לעיתים תפעול מערכות בית חכם המיושמות על בסיס ארדואינו דורש כוח מחשוב רב, שמיקרו-בקרים של 8 סיביות אינם מסוגלים לספק. משימות כמו זיהוי קול או תמונה דורשות מעבד מהיר וכמות משמעותית של זיכרון RAM עבור מכשירים כאלה.
כדי לפתור בעיות ספציפיות כאלה, נעשה שימוש בלוחות חזקים הפועלים על פי קונספט הארדואינו. מספר היציאות שיש להם זהה בערך לזה של לוחות Uno או Leonardo.
אחד הלוחות הקלים לשימוש אך חזקים, Arduino 101 בעל המאפיינים הבאים:
- מעבד: Intel Curie (32 סיביות, 32 מגה-הרץ);
- זיכרון פלאש: 196 KB;
- SRAM: 24 KB;
- EEPROM: לא.
בנוסף, הלוח מצויד בפונקציונליות BLE (Bluetooth Low Energy) עם יכולת לחבר בקלות פתרונות מוכנים, כגון חיישן דופק, קבלת מידע על מזג האוויר מחוץ לחלון, שליחת הודעות טקסט וכו'. במכשיר משולבים גם גירוסקופ ומד תאוצה, אך הם משמשים בעיקר ברובוטיקה.
ללוח דומה אחר, Arduino Zero, יש את האינדיקטורים הבאים:
- מעבד: SAM-D21 (32 סיביות, 48 מגה-הרץ);
- זיכרון פלאש: 256 KB;
- SRAM: 32 KB;
- EEPROM: לא.
תכונה ייחודית של מודל זה היא הנוכחות של מאתר באגים מובנה (EDBG). בעזרתו קל הרבה יותר למצוא שגיאות בעת תכנות הלוח.
Arduino MKR1000 הוא דגם נוסף המתאים למחשוב בעוצמה גבוהה. יש לו מיקרו-מעבד וזיכרון בדומה ל-Zero. ההבדל העיקרי שלו הוא נוכחות של שבב Wi-Fi משולב עם פרוטוקול 802.11 b/g/n ושבב קריפטו עם תמיכה באלגוריתם SHA-256 להגנה על נתונים משודרים.
תצוגה מס' 4 - דגמי מגה משפחתיים
לפעמים יש צורך להשתמש במספר רב של חיישנים ולשלוט במספר לא מבוטל של מכשירים. לדוגמה, זה הכרחי לפעולה אוטומטית של מערכות מיזוג אוויר מבוזרות, השומרות על טמפרטורה מסוימת עבור אזורים בודדים.
עבור כל אזור מקומי, יש צורך לנטר את הקריאות של שני חיישני טמפרטורה (השני משמש כבקרה) ובהתאם לאלגוריתם, להתאים את מיקום הבולם, הקובע את נפח האוויר החם הנכנס.
אם יש יותר מ-10 אזורים כאלה בקוטג', יש צורך ביותר מ-30 יציאות כדי לשלוט על המערכת כולה. כמובן, ניתן להשתמש במספר לוחות מסוג Uno בשליטה משותפת של אחד מהם, אך הדבר יוצר קשיי מיתוג נוספים. במקרה זה, רצוי להשתמש בדגמים של משפחת מגה.
לוח Arduino Mega מבוסס על מיקרו-מעבד 8-bit 16 MHz פשוט למדי atTMega1280.
יש לו כמות גדולה של זיכרון:
- זיכרון פלאש: 128 KB;
- SRAM: 8 KB;
- EEPROM: 4 KB.
אבל היתרון העיקרי שלו הוא הנוכחות של יציאות רבות:
- מספר יציאות דיגיטליות: 54;
- מתוכם עם פונקציית PWM: 15;
- מספר יציאות אנלוגיות: 16.
ללוח זה שני זנים מודרניים:
- Mega 2560 מבוסס על מעבד ה-atMega2560, המאופיין בכמות גדולה של זיכרון פלאש - 256 KB;
- Mega ADK, בנוסף למיקרו-מעבד aTMega2560, מצויד בממשק USB עם יכולת חיבור למכשירים המבוססים על מערכת ההפעלה אנדרואיד.
לדגם Arduino Mega ADK יש תכונה אחת. בעת חיבור טלפון לכניסת USB, המצב הבא אפשרי: אם הטלפון זקוק לטעינה, הוא יתחיל "למשוך" אותו מהלוח. לכן ישנה דרישה נוספת למקור החשמל - עליו לספק זרם של 1.5 אמפר. בעת הפעלה באמצעות סוללות, יש לקחת בחשבון מצב זה.
Due הוא דגם נוסף מבית Arduino המשלב עוצמה של מעבד מיקרו עם מספר רב של יציאות.
המאפיינים שלו הם כדלקמן:
- מעבד: Atmel SAM3X8E (32 סיביות, 84 מגה-הרץ);
- מספר יציאות דיגיטליות: 54;
- מתוכם עם פונקציית PWM: 12;
- מספר יציאות אנלוגיות: 14;
- זיכרון פלאש: 512 KB;
- SRAM: 96 KB;
- EEPROM: לא.
המגעים האנלוגיים של לוח זה יכולים לעבוד הן ברזולוציית 10 סיביות הרגילה עבור Arduino, המיועדת לתאימות עם דגמים קודמים, והן ב-12 סיביות, המאפשרת לקבל אות מדויק יותר.
תכונות של אינטראקציה עם מודול דרך יציאות
לכל המודולים שיחברו ללוח יש לפחות שלוש יציאות. שניים מהם הם חוטי חשמל, כלומר. "אדמה", כמו גם מתח של 5 או 3.3 V. החוט השלישי הוא הגיוני. הוא מעביר נתונים ליציאה. כדי לחבר את המודולים, משתמשים בחוטים מיוחדים המקובצים בקבוצות של 3, הנקראים לפעמים מגשרים.
מכיוון שלדגמי Arduino יש בדרך כלל רק יציאת מתח אחת ו-1-2 יציאות הארקה, על מנת לחבר מספר מכשירים תצטרכו להלחים חוטים או להשתמש בלוחות לחם.
הלחמה אמינה יותר ומשמשת בהתקנים הנתונים להשפעה פיזית, כמו לוחות בקרה לרובוטים וקוואדקופטרים. עבור בית חכם, עדיף להשתמש בלוחות פיתוח, שכן קל יותר הן בעת ההתקנה והן בעת הסרת המודול.
לדגמים מסוימים (לדוגמה, Arduino Zero ו-MKR1000) יש מתח הפעלה של 3.3 V, כך שאם יופעל ערך גבוה יותר על היציאות, הלוח עלול להינזק. כל המידע על אספקת החשמל זמין בתיעוד הטכני של המכשיר.
לוחות תוספות (מגנים)
כדי להגדיל את היכולות של לוחות האם, נעשה שימוש ב-Shields - מכשירים נוספים המרחיבים את הפונקציונליות. הם מיוצרים עבור גורם צורה ספציפי, המבדיל אותם ממודולים המחוברים ליציאות. מגנים יקרים יותר ממודולים, אבל העבודה איתם קלה יותר. הם מצוידים גם בספריות מוכנות עם קוד, מה שמאיץ את הפיתוח של תוכניות בקרה משלך לבית חכם.
מגני פרוטו וחיישן
שני המגנים הסטנדרטיים הללו אינם מוסיפים שום פונקציונליות מיוחדת. הם משמשים לחיבור קומפקטי ונוח יותר של מספר רב של מודולים.
Proto Shield הוא עותק כמעט שלם של המקור מבחינת יציאות, וניתן להדביק לוח פיתוח באמצע המודול. זה מקל על הרכבת המבנה. תוספות כאלה קיימות עבור כל לוחות Arduino באורך מלא.
אבל אם יש הרבה מכשירים (יותר מ-10), אז עדיף להשתמש בלוחות מיתוג יקרים יותר של Sensor Shield.
אין להם ברדבורד, אבל כל פיני היציאה מסופקים בנפרד עם חשמל והארקה. זה מאפשר לך להימנע מהסתבכות בחוטים ובמגשרים.
ללוח זה יש גם מחברים לחיבור קל של מספר מודולים: Bluetooth, כרטיסי SD, RS232 (יציאת COM), רדיו ואולטרסאונד.
חיבור פונקציונליות עזר
מגנים עם פונקציונליות משולבת בתוכם נועדו לפתור בעיות מורכבות אך אופייניות. אם אתה צריך ליישם רעיונות מקוריים, עדיף לבחור מודול מתאים.
מגן מנוע. הוא נועד לשלוט במהירות ובסיבוב של מנועים בעלי הספק נמוך. הדגם המקורי מצויד בשבב L298 אחד ויכול להניע שני מנועי DC או סרוו אחד בו זמנית. יש גם חלק תואם של צד שלישי שיש לו שני שבבי L293D עם יכולת לשלוט בכוננים כפולים.
מגן ממסר. מודול בשימוש תכוף במערכות בית חכם. לוח בעל ארבעה ממסרים אלקטרומכניים, שכל אחד מהם מאפשר מעבר זרם בכוח של עד 5A. זה מספיק כדי להפעיל ולכבות אוטומטית התקני קילוואט או קווי תאורה המיועדים לזרם חילופין של 220 וולט.
מגן LCD. מאפשר להציג מידע על מסך מובנה, שניתן לשדרג למכשיר TFT. הרחבה זו משמשת לעתים קרובות ליצירת תחנות מזג אוויר עם קריאת טמפרטורה בחללי מגורים שונים, מבנים חיצוניים, מוסכים, כמו גם טמפרטורה, לחות ומהירות הרוח בחוץ.
מגן רישום נתונים. המשימה העיקרית של המודול היא להקליט נתונים מחיישנים על גבי כרטיס SD בפורמט מלא עד 32 Gb עם תמיכה במערכת הקבצים FAT32. כדי להקליט לכרטיס מיקרו SD יש לרכוש מתאם.מגן זה יכול לשמש כאחסון מידע, למשל, בעת הקלטת נתונים מ-DVR. מיוצר על ידי חברת Adafruit Industries האמריקאית.
מגן כרטיס SD. גרסה פשוטה וזולה יותר של המודול הקודם. יצרנים רבים מייצרים הרחבות כאלה.
מגן Ethernet. מודול רשמי לחיבור Arduino לאינטרנט ללא מחשב. יש חריץ לכרטיס מיקרו SD, המאפשר להקליט ולשלוח נתונים דרך ה-World Wide Web.
מגן Wi-Fi. מאפשר חילופי מידע אלחוטיים עם תמיכה במצב הצפנה. משמש לחיבור לאינטרנט ולמכשירים הניתנים לשליטה באמצעות Wi-Fi.
מגן GPRS. מודול זה משמש בדרך כלל לתקשורת בין בית חכם לבעליו באמצעות הטלפון הנייד באמצעות הודעות SMS.
מודולים לבית חכם
חיבור מודולים מיצרני צד שלישי והיכולת לעבוד איתם באמצעות שפת התכנות המובנית הוא היתרון העיקרי של מערכת Arduino הפתוחה בהשוואה לפתרונות בית חכם "ממותגים". העיקר הוא שלמודולים יש תיאור של האותות המתקבלים או המשודרים.
דרכים להשיג מידע
קלט מידע יכול להיעשות דרך יציאות דיגיטליות או אנלוגיות. זה תלוי בסוג הכפתור או החיישן שמקבל את המידע ומעביר אותו ללוח.
אות למיקרו-מעבד יכול להישלח על ידי אדם המשתמש בשתי שיטות לכך:
- לחיצה על כפתור (מקש). החוט הלוגי במקרה זה עובר ליציאה הדיגיטלית, שמקבלת את הערך "0" אם הכפתור משוחרר ו"1" אם הוא נלחץ.
- סיבוב מכסה הפוטנציומטר הסיבובי (נגד). או העברת ידית המנוע. במקרה זה, החוט הלוגי עובר ליציאה האנלוגית. המתח עובר דרך ממיר אנלוגי לדיגיטלי, ולאחר מכן עוברים הנתונים למיקרו-מעבד.
הכפתורים משמשים לפתיחת אירוע, למשל, כיבוי והדלקה של אורות, חימום או אוורור. כפתורים סיבוביים משמשים לשינוי העוצמה - להגדיל או להקטין את בהירות האור, את עוצמת הקול או את מהירות הסיבוב של להבי המאווררים.
חיישנים משמשים לקביעה אוטומטית של פרמטרים סביבתיים או מקור אירוע.
הסוגים הבאים הם המבוקשים ביותר לתפעול בית חכם:
- חיישן קול. גרסאות דיגיטליות של מכשיר זה משמשות להפעלת אירוע באמצעות מחיאות כפיים או קול. מודלים אנלוגיים מאפשרים לך לזהות ולעבד צליל.
- חיישן אור. מכשירים אלה יכולים לפעול הן בטווחים הנראים והן בטווחי האינפרא אדום. האחרון יכול לשמש כמערכת התרעה על אש.
- חיישן טמפרטורה. דגמים שונים משמשים עבור פנים וחוץ, שכן החיצוניים מוגנים טוב יותר מפני לחות. ישנם גם מכשירים מרוחקים על החוט.
- חיישן לחות אוויר. דגם DHT11 מתאים לבית, וה-DHT22 היקר יותר לחוץ. שני המכשירים יכולים גם לספק קריאת טמפרטורה. התחבר ליציאה דיגיטלית.
- חיישן לחץ אוויר. ברומטרים אנלוגיים מבית Bosh הוכיחו את עצמם כעובדים היטב עם לוחות Arduino: bmp180, bmp280. הם גם מודדים טמפרטורה.דגם bme280 יכול להיקרא תחנת מזג אוויר, מכיוון שהוא מספק גם ערך לחות נוסף.
- חיישני תנועה ונוכחות. הם משמשים למטרות אבטחה או להדלקה אוטומטית של אורות.
- חיישן גשם. מגיב למים שנכנסים לפני השטח שלו. זה יכול לשמש גם כדי להפעיל אזעקה עבור דליפות במעגל הצנרת או החימום.
- חיישן זרם. הם משמשים לאיתור מכשירים חשמליים שאינם פועלים (מנורות שרופות) או לניתוח מתח כדי למנוע עומס יתר.
- חיישן דליפת גז. משמש לזיהוי ולהגיב לריכוזים מוגברים של פרופאן.
- חיישן פחמן דו חמצני. הוא משמש לקביעת ריכוז הפחמן הדו חמצני בחדרי מגורים ובחדרים מיוחדים, כמו מרתפי יין, שבהם מתרחשת התסיסה.
ישנם עוד הרבה חיישנים שונים למשימות ספציפיות, למשל למדידת משקל, מהירות זרימת מים, מרחק, לחות קרקע וכו'.
חיישנים וחיישנים רבים יכולים להתבצע באופן עצמאי באמצעות רכיבים פשוטים יותר. זה יעלה פחות. אבל, בניגוד לשימוש במכשירים טוריים, תצטרך להשקיע זמן בכיול.
בקרה על מכשירים ומערכות
בנוסף לאיסוף וניתוח מידע, "בית חכם" חייב להגיב לאירועים מתעוררים. הנוכחות של אלקטרוניקה מתקדמת על מכשירי חשמל ביתיים מודרניים מאפשרת לך לגשת אליהם ישירות באמצעות Wi-Fi, GPRS או EtherNet. בדרך כלל, מערכות Arduino מיישמות מעבר בין מעבד מיקרו למכשירי היי-טק באמצעות Wi-Fi.
כדי להשתמש בארדואינו להדליק את המזגן כשהטמפרטורה בבית גבוהה, לחסום את הטלוויזיה והאינטרנט בלילה בחדר הילדים או להפעיל את דוד החימום כשהבעלים מגיעים, צריך לבצע שלושה שלבים:
- התקן את מודול ה- Wi-Fi על לוח האם.
- מצא ערוצי תדר לא תפוסים כדי למנוע התנגשות מערכת.
- הבן פקודות מכשירים ופעולות תוכנית (או השתמש בספריות מוכנות).
בנוסף ל"תקשורת" עם מכשירים ממוחשבים, לעיתים קרובות עולות משימות הכרוכות בביצוע כמה פעולות מכניות. לדוגמה, ניתן לחבר ללוח כונן סרוו או תיבת הילוכים קטנה שתופעל ממנו.
אם יש צורך לחבר מכשירים רבי עוצמה הפועלים ממקור מתח חיצוני, נעשה שימוש בשתי אפשרויות:
- הכללה במעגל הממסר.
- חיבור מתג הפעלה וטריאק.
כלול במעגל חשמלי אלקטרומגנטית אוֹ ממסר מצב מוצק סוגר ופותח את אחד החוטים לפי פקודה שמגיעה מהמיקרו-מעבד. המאפיין העיקרי שלהם הוא הזרם המרבי המותר (לדוגמה, 40 A) שיכול לעבור דרך המכשיר הזה.
באשר לחיבור מתג הפעלה (mosfet) לזרם ישר וטריאק לזרם חילופין, יש להם זרם מותר נמוך יותר (5-15 A), אך הם יכולים להגדיל את העומס בצורה חלקה. לשם כך מסופקות יציאות PWM על הלוחות. מאפיין זה משמש לוויסות בהירות התאורה, מהירות המאוורר וכו'.
באמצעות ממסרים ומתגי חשמל, אתה יכול להפוך את כל המעגלים החשמליים לאוטומטיים בבית ולהפעיל את הגנרטור בהיעדר זרם. לכן, על בסיס Arduino, ניתן ליישם אספקה אוטונומית של דירה או בניין, כולל כל הפונקציות החשובות במיוחד - הַסָקָה, אספקת מים, ניקוז, מערכת אוורור ואבטחה.
האם אתה רוצה שהבית שלך יהפוך לחכם יותר, אבל עם תכנות עבור "לך"? במקרה זה, אנו ממליצים להסתכל על פתרונות מוכנים של Xiaomi ואפל, שקל להתקין ולהגדיר אפילו למתחילים. ואתה יכול להגדיר פקודות ולשלוט ביישום שלהן אפילו מהסמארטפון שלך.
קרא עוד על בית חכם מבית Xiaomi ואפל במאמרים הבאים:
- בית חכם של Xiaomi: תכונות עיצוב, סקירה כללית של רכיבים עיקריים ורכיבי עבודה
- בית חכם של אפל: דקויות של ארגון מערכות בקרת בית של חברת אפל
מסקנות וסרטון שימושי בנושא
דוגמה לחומר עבודה בהרכבה עצמית עבור "בית חכם":
הפתיחות של פלטפורמת Arduino מאפשרת שימוש ברכיבים מיצרנים שונים. זה מקל על עיצוב "בית חכם" שיתאים לצרכי המשתמש. לכן, אם יש לכם ידע מינורי לפחות בתחום תכנות וחיבור מכשירים אלקטרוניים, כדאי לשים לב למערכת הזו.
האם אתה מכיר את פלטפורמת Arduino בפועל ומעוניין לחלוק את החוויה שלך עם מצטרפים חדשים לעניין זה? אולי תרצה להשלים את החומר לעיל עם המלצות או הערות שימושיות? כתוב את הערותיך תחת פרסום זה.
אם יש לך שאלות לגבי עיצוב מערכת ביתית אוטומטית המבוססת על Arduino, שאל אותן למומחים שלנו ולמבקרים אחרים באתר בבלוק למטה.
