Planiranje DIY sustava kućne automatizacije: 12 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Svrha ovog uputstva nije reći vam kako možete učiniti sve što želite da vaš dom radi. Umjesto toga, napisano je kako bi ideja postala stvarnost, ali i ludilo pretvorilo u razum razumjevanjem 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 široku sliku. Koje su osnovne vještine koje možemo naučiti ili poboljšati. Ono što bismo trebali dodirnuti.

To obuhvaća osnovne stvari poput:

• Što je kućna automatizacija? Prvo provjerite odgovara li to doista vašim očekivanjima.
• Gdje započeti? Prilično jednostavno, počnite gdje jeste, vjerojatno kod kuće. Znate li to iznutra?
• Što mogu učiniti? O bilo čemu osim o planiranju i poznavanju granica. 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, zapravo to činimo. H*ll da!

Također, ova instrukcija je sada dostupna i s moje osobne stranice:

Korak 1: Što je kućna automatizacija?

Googlanje "kućne automatizacije" dalo je 33 milijuna 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 kućanski aparati kao što su perilice/sušilice rublja, pećnice ili hladnjaci/zamrzivači koji koriste WiFi za daljinsko praćenje. Suvremeni sustavi općenito se sastoje od prekidača i senzora spojenih na središnje čvorište koje se ponekad naziva i "pristupnik" s kojeg se upravlja sustavom s korisničkim sučeljem koje je u interakciji bilo sa zidnim terminalom, softverom mobilnog telefona, tablet računalom ili web sučeljem, često, ali ne uvijek putem internetskih usluga u oblaku."

Što kaže?

• Pametni dom: Osvijestiti kuću ili dati joj sposobnost da radi stvari.
• Stambeni: Usredotočujući se na DIY, nemojte ovo pokušavati na poslu:) Čini se da je to ono što želimo pokriti.
• Automatizacija zgrada: Doista, kao lijeni štreber, želim da računalo sam napravi ono što ne želim raditi. Obično provjeravate garažna vrata, uključujete/isključujete grijanje i tako dalje. Sjajno!
• Prekidači i senzori: Gledajte ovo kao oči i prste doma, bez oba koja neće učiniti mnogo.
• Središnje središte: Dakle, tom pametnom domu treba mozga? Zanimljiv. 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 mjesto. Čekaj, kako razgovarati s kućom? To su uređaji/čvorovi.
• Internetske usluge u oblaku: To mi se ne sviđa, neki stroj negdje ne bi trebao znati da imam uključenu perilicu rublja. Ali to je osobno. Ne zaboravite "ne postoji oblak, on je tuđe računalo". Čekajte, usluga je mnogo više od računala. Putovanje avionom više je od posjedovanja vlastitog aviona. Međutim, aspekt DIY će se suzdržati od vanjske pomoći/varanja.

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

Kao prijateljski podsjetnik, nećemo pokrivati tehničke aspekte poput protokola, dobavljača, dobavljača i slično. Ovo je DIY projekt. Kao hobist, ne znam sve detalje o predmetima koji čine tu galaksiju. Poznavanje moje kuće je mjesto gdje želim započeti. Kao takav podijelit ću uglavnom o svom osobnom iskustvu.

Međutim, jednostavno ću zanemariti sva paketna 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

Spisak:

• Imate li već neke ideje?
• Navedite ono što želite modelirati: zgradu, podove, sobe, sustave, uređaje…
• Navedite ono s čime se NE osjećate ugodno: Možda želite preskočiti sigurnosnu opremu ili kontrolu pristupa.
• Odredite prioritete: Za istinskog DIY -a 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 što želite postići. Za ovu pouku pretpostavit ću stvari iz vlastitog iskustva:

• Dom ima otprilike 15 soba. To je jako puno 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 zapravo iskoristiti, pokušat ću doći do "3D tiskanih 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 temelju Raspberry Pi, LCD zaslona, 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 koji smije znati o svemu. Također će proslijediti vaše narudžbe kući.

Uređaji će se širiti posvuda. Bolje znajte gdje želite da budu.

Nakon što imamo pametni kontroler na mjestu, mora biti u mogućnosti komunicirati s uređajima.

WiFi je prirodan način da idete, čak i ako nije tako uobičajen. Teško je izabrati toliko protokola.

Odricanje

Da, ovo postaje tehničko, oprostite. Svejedno 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

Prelazak na sljedeću razinu

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:

"Primjer fizičkog hardvera (Arduino, ESP8266 …) naziva se uređaj. 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: to ovisi o okolišu i ne bi imalo smisla mijenjati ga. Međutim, htjet ćete da se svojstvo stupnjeva može postaviti u slučaju termostata."

Sažetak

Trebaš:

• Jedan centralni kontroler, na kojem se nalazi vaš poslužitelj kućne automatizacije. Koristit ću PiDome na Raspberry Pi.
• Jedan ili više uređaja za nadzor i interakciju s vašim domom. Ja ću koristiti D1 Mini i Homie.
• Mreža koja sve to povezuje.
• Odlučite kako napajati uređaje (bateriju, adapter, iz glavnog uređaja …). Za testiranje koristim USB priključak računala (i serijski debag) ili punjač za telefon.

Korak 9: O kontroleru …

Hardverski dio

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 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: Točan odabir hardvera koji morate napraviti ovisi o tome što želite. Čini se da je RPi Zero također dobar koliko i RPi 3 za ovaj posao. Zero je puno jeftiniji, ali zahtijeva mnogo više malih dijelova za obavljanje posla. 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 računalo s jednom pločom, prilično je ograničeno u pogledu diska/procesora/rama. U tu se svrhu oslanjamo na lagane operacijske sustave usmjerene na Linux. Za ovaj posao, Raspbian je vjerojatno 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).

10. korak: O uređajima

Hardverski dio

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

Nekoliko mini ploča za lemljenje 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 pisaču dodatno će povećati vašu razinu štreberskosti. No, 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 zaslon. LED i IR uređaji trenutno se ne koriste.

Softverski dio

Kako je ESP-8266 prilično uobičajen čip, pronaći ćete mnogo skica za njega. Bit ću samo lijen i upotrijebit ću izvrstan 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 za otvaranje garaže), kutija s ciklusom prema gore (moj garažni otvarač u kutiji s vijcima), kutija za projekte ili kućišta 3D pisača. Kao i obično granica je vaša mašta.

Imajte na umu da ćete se morati uklopiti u elektroniku koju planirate uvesti. Koliko god to moglo biti veće, manje znači da nema go.

Ako nadzirete okolišne stavke poput temperature ili svjetla, 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.

Dolje se pretpostavke temelje 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, korištenje štita baterije izgleda kao plan: 34,2 mm * 25,6 mm
• Baterija, za oklop baterije, pogledat ćemo litij bateriju od 3,7 V: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Nešto prostora za žice, prekidače, LED diode … Samo uzmite nekoliko asortimana s AliExpressa (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 "Što je postignuto?".

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

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

Je li ovo bilo poučno? Dosta, postignuće postignuto!

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