Планиране на домашна система за домашна автоматизация: 12 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Целта на тази инструкция не е да ви каже как можете да правите каквото искате в дома си. Вместо това е написано, за да се превърне една идея в реалност, но и да се превърне лудостта в здрав разум чрез разбиране на границите (технология, цена, необходимо време, безопасност …).

В мрежата има много много добри ръководства и статии за разбиране на много неща в много обширни подробности. Това не е това, което искаме. Искаме голямата картина. Кои са основните умения, които можем да научим или подобрим. До какво трябва да се докоснем.

Това обхваща основни неща като:

• Какво е домашна автоматизация? Първо проверете дали това наистина отговаря на вашите очаквания.
• Къде да започна? Доста лесно, започнете откъдето сте, вероятно у дома. Знаеш ли го отвътре?
• Какво мога да направя? За всичко друго, но трябва да планирате и да знаете границите си. Това включва да останете живи (работи всеки ден, включително вечер).
• Какви са парчетата от този пъзел? По -сложно, има много форми и е много лесно да загубите някои парчета. Ще се опитаме да запазим здравия си разум.
• Как да го сглобим? Това става все по -конкретно, всъщност го правим. З*да да!

Също така тази инструкция вече е достъпна и от личната ми страница:

Стъпка 1: Какво представлява домашната автоматизация?

Гугълът „домашна автоматизация“върна 33 милиона резултата. Това е или повече от достатъчно, или просто твърде много.

Първият резултат, статия в Уикипедия (разбира се), гласи:

„Домашна автоматизация или интелигентен дом [1] (известен също като domotics или domotica) е жилищното разширение на автоматизацията на сгради и включва контрол и автоматизация на осветление, отопление (като интелигентни термостати), вентилация, климатизация (HVAC) и сигурност, както и домакински уреди като перални/сушилни, фурни или хладилници/фризери, които използват WiFi за дистанционно наблюдение. Съвременните системи обикновено се състоят от ключове и сензори, свързани към централен хъб, понякога наричан „шлюз“, от който системата се управлява с потребителски интерфейс, който взаимодейства или със стенен терминал, софтуер за мобилен телефон, таблетен компютър или уеб интерфейс, често, но не винаги чрез облачни услуги в Интернет."

Какво пише?

• Интелигентен дом: Осъзнаване на къщата за себе си или даване на способност да прави неща.
• Жилищни: Като се фокусирате върху DIY, не опитвайте това на работа:) Изглежда това е, което искаме да покрием.
• Строителна автоматизация: Наистина, като мързелив маниак, искам компютър да направи това, което не искам да правя сам. Обикновено проверка на гаражната врата, включване/изключване на отоплението и така нататък. Страхотен!
• Превключватели и сензори: Погледнете това като очи и пръсти на дома, без и двете, които няма да направят много.
• Централен център: Значи този умен дом се нуждае от мозък? Интересно. Един мозък да управлява всички неща. Това ще бъде контролерът.
• Взаимодействано: Домът може да има собствен живот, но ние искаме да бъдем част от него. Това е нашето място. Чакайте, как да разговаряте с къща? Това са устройствата/възлите.
• Интернет облачни услуги: Не ми харесва това, някаква машина някъде не би трябвало да знае за мен с включена пералня. Но това е лично. Не забравяйте „няма облак, това е компютър на някой друг“. Изчакайте, услугата е много повече от компютър. Пътуването със самолет е повече от това да имаш собствен самолет. Аспектът „направи си сам“ще се въздържа от външна помощ/измама.

Така че, ако обобщим, в крайна сметка получаваме: искам да поставя екран, за да поръчам на домашните си уреди да правят каквото искам. Почти това, което бихме очаквали.

Като приятелско напомняне няма да обхващаме технически аспекти като протоколи, доставчици, доставчици и други подобни. Това е проект „направи си сам“. Като хобист не знам всички подробности за предметите, съставящи тази галактика. Познаването на моята къща е мястото, където искам да започна. Като такъв ще споделя най -вече за личния си опит.

Все пак просто ще игнорирам всички пакетни решения от пазара, тъй като това не е това, което искаме. Това ръководство все още може да бъде полезно, ако просто искате да преминете през основни понятия.

Забележка: Не ни интересува размерът на вашия дом. Небето е границата. По -голямата част от тази статия е написана с няколко устройства на бюрото ми.

Стъпка 2: Голямата картина

Контролен списък:

• Имате ли вече някакви идеи?
• Избройте какво искате да моделирате: Сграда, подове, стаи, системи, уреди…
• Избройте това, с което НЕ се чувствате комфортно: Може би искате да пропуснете оборудването за сигурност или контрола на достъпа.
• Поставете приоритети: За истински DIY ще бъдете сами през повечето време. Фокусирайте се върху постиженията.
• Оценете разходите: Премахнете това, което смятате за скъпо или не си струва.
• Оценявайте умения: В момента не мога да проектирам нищо в 3D, но това е умение, което бих искал да придобия.

Ако сте толкова далеч, сега трябва да имате доста добра представа какво искате да постигнете. За тази инструкция ще приема неща от моя собствен опит:

• Домът има приблизително 15 стаи. Това е много, за да „просто започнете нещо“.
• Ще се съсредоточа върху отоплението: следете температурата и включете/изключете отоплението.
• Използвам евтини клонинги D1 Mini от Ali Express. Преди няколко месеца дори нямах поялник.
• Искам всъщност да използвам това, ще се опитам да стигна до „3D отпечатани заграждения, инсталирани около дома“. Все още не е постигнато…
• Има някакво измерение на „приемане на съпругата“. Това трябва да е полезно и използваемо.

Имайте предвид, че в миналото съм създавал отварачка за гаражни врати на базата на Raspberry Pi, LCD дисплей, чифт ключове и реле. Някои кодове на Python го залепват. До известна степен се интересувам да обединя това в тази инструкция, за да има подходяща архитектура. Това е част от „приемането на съпругата“, домашната автоматизация трябва да се извършва от един -единствен интерфейс.

Стъпка 3: Моделиране на вашето място

Малко теория

Домашната автоматизация предполага, че има контролер, който може да знае за всичко. Той също така ще препраща вашите поръчки до дома.

Устройствата ще бъдат разпръснати навсякъде. По -добре знайте къде искате да бъдат те.

След като имаме интелигентен контролер на място, той трябва да може да комуникира с устройствата.

WiFi е естественият начин да отидете, дори и да не е толкова често срещан. Има толкова много протоколи, че е трудно да се избере.

Опровержение

Да, това става техническо, съжалявам. Така или иначе искам да покажа действителни неща, затова се нуждаем от физически и софтуерни компоненти. Отново споменавам какво всъщност използвам. За съжаление има толкова много начини за решаване на такива теми: -О

Преминавайки това на следващото ниво

Сега има много начини за комуникация между "контролер" и различните "възли". Относно планирането, вече определете как това трябва да работи във вашия дом. Определянето на комуникационния носител ще ви помогне да определите къде да поставите контролер и устройства.

• Връзки между контролер и устройства: Безжични или кабелни?
• Захранване: От електрически контакт, захранван с батерии или със слънчева енергия може би?
• Казус: Това ли е тест на вашата пейка, алфа хардуер, където кабелите могат да се поставят наоколо или искате да го интегрирате в мебели/уреди?

Както е обяснено по-долу, за извадката ще използваме Homie-ESP8266. Това е фърмуер за ESP8266 контролери, използващи WiFi и MQTT. Авторът е описан така:

"Екземпляр от физически хардуер (Arduino, ESP8266 …) се нарича устройство. Устройството има свойства на устройството, като текущия локален IP, Wi-Fi сигнала и т.н. Устройството може да изложи множество възли. За например, метеорологично устройство може да изложи температурен възел и възел на влажност. Възелът може да има множество свойства на възела. Температурният възел може например да изложи свойство градуси, съдържащи действителната температура, и свойство на единица. Свойствата на възела могат да бъдат диапазони. За например, ако имате LED лента, можете да имате свойство на възел, което да варира от 1 до 10, за да управлявате светодиодите независимо. Свойствата на възела могат да бъдат зададени. Например, не искате вашето свойство градуси да се задава в случай на температурен сензор: това зависи от околната среда и няма да има смисъл да го променяте. Въпреки това ще искате свойствата на градусите да се задават в случай на термостат."

Резюме

Имате нужда от:

• Един централен контролер, хостващ вашия сървър за домашна автоматизация. Ще използвам PiDome на Raspberry Pi.
• Едно или повече устройства за наблюдение и взаимодействие с вашия дом. Ще използвам D1 Mini и Homie.
• Мрежа за свързване на всичко това заедно.
• Решете как да захранвате устройства (батерия, адаптер, от хост уред …). За тестване използвам USB порта на компютъра (и сериен отстраняване на грешки) или зарядно за телефон.

Стъпка 9: За контролера …

Хардуерна част

Ще използваме Raspberry Pi, за да действаме като домашен господар. RPi ще отговаря за:

• Съхраняване на данните за дома
• Агрегиране на данните от устройствата
• Представяне на данните на потребителя
• Изпращане на поръчки до устройствата

От хардуерна гледна точка, само RPi е достатъчно, за да направи всичко това. Той е почти самостоятелен и ще работи щастливо от мазето ви (Хей! Това ли е първият ви домашен център за данни в мазето ?!:-D)

Вземете пакет (RPi, захранване, SD карта …) и сте готови.

Забележка относно WiFi: Възможно е да стартирате RPi през WiFi, но намирам за много по -стабилно да го свържете към домашния си рутер, използвайки стандартен RJ45 кабел.

Забележка за RPi Zero: Точният избор на хардуер, който трябва да направите, зависи от това какво искате. RPi Zero изглежда също толкова добър, колкото RPi 3 за тази работа. Zero е много по -евтин, но изисква много повече малки части, за да свърши работата. Това обаче е най -добрият избор, когато става въпрос за вградени устройства. Най -новият Raspberry Pi Zero W сега дори идва с WiFi и Bluetooth!

Софтуерна част

Тъй като RPi е едноплатен компютър, той е доста ограничен по отношение на диск/процесор/оперативна памет. За тази цел ние разчитаме на леки Linux ориентирани операционни системи. За тази работа Raspbian е може би най -добрият ни избор, тъй като е нещо като ОС по подразбиране за RPi.

Говорейки за домашна автоматизация означава, че имате нужда от допълнителен софтуер за управление на устройствата. Моят избор е PiDome (изтегляне).

Стъпка 10: За устройствата

Хардуерна част

Следващите стъпки ще разчитат на Wemos D1 Mini (или по -евтини клонинги:)). Тези микроконтролери са базирани на модули ESP-8266. Тези пакети на една малка дъска (34,2 мм * 25,6 мм): WIFI, процесор, RAM, Flash, цифрови пинове и аналогов щифт в опаковка от 10 гр. Ако имате нужда от повече място за флаш, проверете Wemos D1 Mini Pro. Можете да закупите щитове за него, за да добавите релета, DHT22, бутон, OLED екран … Един от тях е щитът на батерията, който позволява на устройството да работи напълно безжично.

Наличието на няколко мини платки за запояване и джъмперни проводници ще ви помогне да създадете прототип на бъдещия си доказателствен дом. Ако искате персонализирани калъфи за вашите устройства, познанията за 3D дизайна и достъпът до 3D принтер ще повишат още повече нивото ви на маниакалност. Но какво би могло да бъде домашната автоматизация, ако нямате сензори, светодиоди, резистори, кондензатори и така нататък?

Включих моето "офис устройство" в снимката, това е обикновена макет + D1 Mini + DHT22 + OLED екран. Светодиодните и инфрачервените устройства в момента не се използват.

Софтуерна част

Тъй като ESP-8266 е доста често срещан чип, ще намерите много скици за него. Просто ще бъда мързелив и ще използвам отличния софтуер Homie за ESP-8266 от Marvin Roger. Тази инструкция обаче не е ръководство за Homie.

Стъпка 11: Приложение за устройства

Приложенията са за това, което бихте очаквали. Вече споменах неща като дънна платка, картон (като моя алфа модел за отваряне на гаражи), кутии с цикъл нагоре (моята отварачка за гаражи в кутия с винт), кутии за проекти или кутии за 3D принтери. Както обикновено, ограничението е вашето въображение.

Имайте предвид, че ще трябва да се впишете в електрониката, която планирате да внедрите. Без значение колко по -голям може да бъде, по -малкият означава, че няма да отидете.

Ако наблюдавате елементи от околната среда като температура или светлина, не забравяйте да ги позиционирате разумно. Поставянето на сензор на чисто слънце вероятно е това, което искате да предотвратите на (почти) всяка цена. Поставянето на PIR сензор е една и съща история, уверете се, че диапазонът е добър и покрива всичко, което очаквате.

Предположенията по -долу се основават на самостоятелен, захранван от батерии, монитор за температура / влажност.

Типично устройство ще трябва да бъде свързано:

• Микроконтролер, за нашите примери това е D1 Mini, размер: 34,2 мм * 25,6 мм
• Между 0 и много сензори, нека вземем DHT22: 27 мм х 59 мм х 13,5 мм
• Захранване, D1 Mini изисква 5V, използването на щит за батерии изглежда като план: 34,2 мм * 25,6 мм
• Батерия, за щита на батерията, ще разгледаме 3,7 V литиева батерия: 40 мм * 25 мм * 6 мм
• Малко място за проводници, ключове, светодиоди … Просто вземете няколко асортимента от AliExpress (светодиоди, джъмперни проводници, резистори).

Отново, просто изберете начина, по който се чувствате комфортно.

Забележка за себе си: Време е да науча 3D дизайн:-(

Стъпка 12: Заключителни думи

Когато дойде време да напиша тази последна глава, се чудех „Какво е постигнато?“.

Отговорът е доста прост и следва темата: Спестете си малко време и планирайте нещата. Това ще направи целия проект много по -последователен. Домашната автоматизация не е толкова проста, колкото закупуването на безжичен контакт в местния магазин. Това е много повече.

На този етап все още се чудя какви са спестяванията. Наистина ли ни е грижа?

Това поучително ли беше? Доста, постижение постигнато!

Моля, проверете другите ми инструкции, планирам да напиша по -практични. Много ми хареса да отделя време да напиша тази.