Умный дом ардуино схема решений

Умный дом ардуино схема решений

В данном проекте я покажу, как построить умный дом. Он может контролировать температуру снаружи и внутри помещения, фиксировать открыто или закрыто окно, показывать, идет ли дождь, а также подавать тревожный сигнал, когда сработает датчик движения PIR. Я создал приложение на ОС Android для отображения всех данных (данные можно также просматривать через браузер). Вы сможете видеть температуру в вашем доме и другую информацию с любой точки мира! Приложение переведено на английский и польский язык. Я создал данное устройство, поскольку хотел иметь свой собственный умный дом, которым можно управлять. Вы также сможете построить умный дом из компонентов, рекомендованных ниже. Тогда приступим.

Объяснение сокращений для начинающих:

GND — земля
VCC — питание
PIR – датчик движения

Шаг 1: Компоненты

Стоимость всех компонентов не превышает $90

Шаг 2: Соединения

Схема соединений показана выше.

Шаг 3: Программный код

Сначала вам необходимо загрузить, разархивировать и импортировать данную библиотеку в среду разработки Arduino IDE. Далее потребуется загрузить данную программу в Arduino. В комментариях объясняется программный код.

Шаг 4: Принцип работы

Если вы нажмете на кнопке refresh (обновить) в вашем приложении или в браузере, то Arduino отправит данные в смартфон/браузер. Приложение получает программный код с каждой страницы ( /tempin, /tempout, /rain, /window, /alarm) и отображает его на вашем смартфоне.

Шаг 5: Приложения для Android.

Для установки приложения на вашем смартфоне под управлением ОС Android вам необходимо выполнить следующее (это видно на картинках выше):

1. Сначала загрузите файл smartHome.apk
2. Отправьте файл apk на ваш телефон
3. Откройте файловый менеджер и разместите файл smarthHome.apk
4. Щелкните на нем и нажмите установить (вам необходимо установить галочку, которая разрешает устанавливать приложения вне маркета google play)
5. После установки вам необходимо активировать приложение

Шаг 6: Конфигурирование приложения

Я кратко объясню, как работает приложение. Оно отображает все данные из вашего дома. Вы можете нажать на иконку настроек для редактирования вашего IP адреса, и включать и выключать тревожную сигнализацию. Когда вы включаете сигнализацию, то приложение получает данные от активного датчика движения PIR. Если датчик определяет постороннее движение в доме, он посылает уведомление. Приложение получает данные от датчика каждую минуту. В поле IP введите ваш IP-адрес.

Шаг 7: Браузер

Введите в адресной строке браузера ваш ip адрес / all. При этом вы увидите все данные и сможете включать и выключать свет.

Для этих функций вы также можете использовать приложение на Android.

Шаг 8: Переадресация портов

Вам нужно открыть порт на вашем роутере. Войдите в конфигурацию роутера, установите адрес arduino ip и откройте порт 80. Процедура показана на картинке выше.

Шаг 9: Присвоение доменного имени NO IP (опция)

Вы можете настроить учетную запись на no ip, но это не обязательно. На картинке выше показан процесс конфигурации.

Шаг 10: Тестирование

Если вы хотите видеть данные на вашем компьютере, то в адресной строке браузера введите ваш ip адрес / all (напр., 12.345.678.901/all) или используйте приложение Android.

Шаг 11: Редактирование: исходная программа приложения Android app

Ниже указан исходный программный код для Android.

Приложение переведено на английский и польский язык. Вы можете через браузер включать и выключать свет, но не можете через приложение, поскольку данная функция еще не реализована.

Система «Умный дом» на Arduino пользуется большим спросом у людей, стремящихся создать максимальный комфорт дома или в офисе.

Ее особенность — в способности управлять различными системами без участия владельца, а суть заключается в объединении электронных устройств в одну сеть для экономии электроэнергии, управления освещением и электроприборами, оповещения о проникновении в дом посторонних лиц и решении других задач.

Одним из главных элементов системы умный дом в рассматриваемом варианте является Arduino. Что это такое? Как он работает? Какие функции выполняет? Все подробно мы рассмотрим в этой статье.

СОДЕРЖАНИЕ (нажмите на кнопку справа):

Что такое Arduino?

Ардуино (Arduino) — специальный инструмент, позволяющий проектировать электронные устройства, имеющие более тесное взаимодействие с физической средой в сравнении с теми же ПК, фактически не выходящими за пределы виртуальной реальности.

В основе платформы лежит открытый код, а само устройство построено на печатной плате с «вшитым» в ней программным обеспечением.

Другими словами, Ардуино — небольшое устройство, обеспечивающее управление различными датчиками, системами освещения, принятия и передачи данных.

В состав Arduino входит микроконтроллер, представляющий собой собранный на одной схеме микропроцессор. Его особенность — способность выполнять простые задачи. В зависимости от модели устройство Ардуино может комплектоваться микроконтроллерами различных типов.

Существует несколько моделей плат, самые распространённые из них – UNO, Mega 2560 R3.

Не менее важная особенность печатной платы заключается в наличии 22 выводов, которые расположены по периметру изделия. Они бывают аналоговыми и цифровыми.

Особенность последних заключается в управлении с помощью только двух параметров — логической единицы или нуля. Что касается аналогового вывода, между 1 и 0 имеется много мелких участков.

Сегодня Arduino используется при создании электронных систем, способных принимать информацию с различных датчиков (цифровых и аналоговых).

Устройства на Ардуино могут работать в комплексе с ПО на компьютере или самостоятельно.

Что касается плат, их можно собрать своими руками или же приобрести готовое изделие. Программирование Arduino производится на языке Wiring.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ : Умный дом Xiaomi Smart Home, обзор, комплектация, подключение и настройка своими руками, сценарии.

Чем управляет Arduino?

Благодаря большому количеству выводов на печатной плате, к Ардуино удается подключить множество различных устройств, а именно:

Кроме того, к Ардуино подключается набор датчиков в зависимости от задач, поставленных перед системой. Как правило, устанавливаются датчики освещенности, дыма и состава воздуха, магнитного поля, влажности, температуры и прочие.

Благодаря этой особенности, Arduino становится универсальным устройством — «мозговым центром» системы «Умный дом» с возможностью конфигурации с учетом поставленных задач.

Принцип работы системы

Устройство Arduino работает следующим образом. Информация, собранная с различных датчиков в доме, направляется по беспроводной сети на планшет или ПК. Далее с помощью специального софта производится обработка данных и выполнение определенной команды.

Главную функцию выполняет центральный датчик, который можно приобрести или собрать самостоятельно. Разъемы на платах являются стандартными, что значительно упрощает выбор комплектующих.

Питание

Питание Arduino производится через USB разъем или от внешнего питающего устройства. Источник напряжения определяется в автоматическом режиме.

Если выбран вариант с внешним питанием не через USB, можно подключать АКБ или блок питания (преобразователь напряжения). В последнем случае подключение производится с помощью 2,1-миллиметровго разъема с «+» на главном контакте.

Провода от АКБ подключаются к различным выводам питающего разъема — Vin и Gnd.

Для нормальной работы платформа нуждается в напряжении от 6 до 20 Вольт. Если параметр падает ниже 7 вольт, на выводе 5V может оказаться меньшее напряжение и появляется риск сбоя.

Если подавать 12 В, возможен перегрев регулятора напряжения и повреждения платы. По этой причине оптимальным уровнем является питание с помощью 7 — 12 В.

В отличие от прошлых типов плат, Arduino Mega 2560 работает без применения USB-микроконтроллера типа FTDI. Для обеспечения обмена информацией по USB применяется запрограммированный под конвертер USB-to-serial конвертер.

На Ардуино предусмотрены следующие питающие выводы:

  • 5V — используется для подачи напряжения на микроконтроллер, а также другие элементы печатной платы. Источник питания является регулируемым. Напряжение подается через USB-разъем или от вывода VIN, а также от иного источника питания 5 Вольт с возможностью регулирования.
  • VIN — применяется для подачи напряжения с внешнего источника. Вывод необходим, когда нет возможности подать напряжение через USB-разъем или другой внешний источник. При подаче напряжения на 2,1-миллиметровй разъем применяется этот вход.
  • 3V3 — вывод, напряжение на котором является следствием работы самой микросхемы FTDI. Предельный уровень потребляемого тока для этого элемента составляет 50 мА.
  • GND — заземляющие выводы.
Читайте также:  Ремонт замка для стеклянных дверей

Принципиальную схему платы в pdf формате можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Связь

Возможности Arduino позволяют подключить группу устройств, обеспечивающих стабильную связь с ПК, а также другими элементами системы — микроконтроллерами или такими же платами Ардуино.

Модель ATmega 2560 отличается наличием 4 портов, через которые можно передавать данные для TTL и UART. Специальная микросхема ATmega 8U2 на плате передает интерфейс (один из них) через USB-разъем. В свою очередь, программы на ПК получают виртуальный COM.

Здесь имеются нюансы, которые зависят от типа операционной системы:

  • Если на ПК установлен Linux, распознавание происходит в автоматическом режиме.
  • Если стоит Windows, потребуется дополнительный файл .inf.

С помощью утилиты мониторинга обеспечивается отправление и получение информации в текстовом формате после подключения к системе.

Мигание светодиодов TX и RX свидетельствует о передаче данных. Для последовательной отправки информации применяется специальная библиотека Software Serial.

К особенностям ATmega 2560 стоит отнести наличие интерфейсов SPI и I2C. Кроме того, в состав Ардуино входит библиотека Wire.

Разработка проекта

На современном рынке представлено множество устройств Arduino, имеющих различную комплектацию. Но универсального решения «на все случаи жизни» не существует. В зависимости от поставленной задачи каждый комплект подбирается в индивидуальном порядке. Чтобы избежать ошибок, требуется разработка проекта.

Какие проекты можно создавать на Arduino?

Ардуино позволяет создавать множество уникальных проектов. Вот лишь некоторые из них:

  • Сборка кубика Рубика (система справляется за 0,887 с);
  • Контроль влажности в подвальном помещении;
  • Создание уникальных картин;
  • Отправка сообщений;
  • Балансирующий робот на двух колесах;
  • Анализатор спектра звука;
  • Лампа оригами с емкостным сенсором;
  • Рука-робот, управляемая с помощью Ардуино;
  • Написание букв в воздухе;
  • Управление фотовспышкой и многое другое.

Составление проекта для умного дома

Рассмотрим ситуацию, когда необходимо сделать автоматику для дома с одной комнатой.

Такое здание состоит из пяти основных зон — прихожей, крыльца, кухни, санузла, а также комнаты для проживания.

При составлении проекта стоит учесть следующее:

  • КРЫЛЬЦО . Включение света производится в двух случая — приближение хозяина к дому в темное время суток и открытие дверей (когда человек выходит из здания).
  • САНУЗЕЛ . В бойлере предусмотрен выключатель питания, который при достижении определенной температуры выключается. Управление бойлером производится в зависимости от наличия соответствующей автоматики. При входе в помещение должна срабатывать вытяжка, и загорается свет.
  • ПРИХОЖАЯ . Здесь требуется включение света при наступлении темноты (автоматическое), а также система обнаружения движения. Ночью включается лампочка небольшой мощности, что исключает дискомфорт для других жильцов дома.
  • КОМНАТА . Включение света производится вручную, но при необходимости и наличии датчика движения эта манипуляция может происходить автоматически.
  • КУХНЯ . Включение и отключение света на кухне осуществляется в ручном режиме. Допускается автоматическое отключение в случае продолжительного отсутствия перемещений по комнате. Если человек начинает готовить пищу, активируется вытяжка.

Отопительные устройства выполняют задачу поддержания необходимой температуры в помещении. Если в доме отсутствуют люди, нижний предел температуры падает до определенного уровня.

После появления людей в здании этот параметр поднимается до прежнего значения. Рекуперация воздуха осуществляется в случае, когда система обнаружила присутствие владельца. Продолжительность процесса — не более 10 минут в час.

Стоит обратить внимание, что если в доме планируется установка умных розеток, то для управления ими лучше использовать приложения на мобильных устройствах, WIFI или через SMS сообщения.

Визуальное программирование для Arduino можно осуществлять с помощью специального приложения FLProg, которое можно скачать с официального сайта http://flprog.ru/.

Подбираем комплектацию под проект на примере Arduino Mega 2560 R3

Для создания полноценной системы «Умный дом» и выполнения ею возложенных функций важно правильно подойти к комплектации и выбору оборудования.

Что входит в комплект поставки?

Если ваша цель — «Умный дом» на базе Arduino, требуется подготовить следующее оборудование — саму плату Mega 2560 R3, модуль Ethernet (ENC28J60), датчик движения, а также другие датчики и контроллеры.

Кроме того, стоит подготовить кабель вида «витая пара», резистор, реле, переключатель и кабель для модуля Ethernet.

Необходимы и дополнительные инструменты — отвертки, паяльники и прочее.

Учтите, что покупать наборы для монтажа системы стоит в сертифицированных пунктах. Это объясняется тем, что при реализации проекта применяется электричество, а использование подделки может привести к снижению уровня безопасности.

Все программы для адаптации можно найти в сети на официальном сайте Arduino http://arduino.ru. При выборе датчиков стоит ориентироваться на задачи, которая должен решать «Умный дом».

Как правило, требуются датчики движения, температуры, открытия дверей и освещенности. Роль датчика открытия дверей может выполнять обычный геркон.

Прошивается плата с помощью специального софта, предназначенного для различных операционных систем, в том числе и кабеля USB. При этом в программаторах нет необходимости.

Что касается ПО, которое применяется в Ардуино, оно написано на языке Си. На число байт имеются определенные ограничения, но текущей памяти достаточно для реализации поставленной задачи.

Начало работы

Как только необходимое оборудование подготовлено, а проект разработан, можно приступать к выполнению поставленной задачи.

Этапы

При организации системы «Умный дом» на базе Ардуино, стоит действовать по следующему алгоритму:

  • Инсталляция программного кода;
  • Конфигурация приложения под применяемое устройство;
  • Переадресация портов (для роутера);
  • Проведение тестов;
  • Внесение правок и так далее.

В Сети имеется весь необходимый софт на применяемое оборудование — его достаточно скачать с официального сайта и установить (ссылку смотрите выше).

Приложение позволяет увидеть информацию о датчиках. Если это требуется, настройки IP-адрес могут быть изменены.

Последовательность действий при подключении к компьютеру

Чтобы начать работать с Ардуино в Windows, сделайте следующие шаги:

  • Подготовьте необходимое оборудование — USB-кабель и Arduino.
  • Скачайте программу на странице arduino.cc/en/Main/Software.
  • Подсоедините плату с помощью USB-кабеля. Проследите, чтобы загорелся светодиод PWR.
  • Поставьте необходимый набор драйверов для работы с Ардуино. На этом этапе стоит запустить установку драйвера и дождаться завершения процесса. После жмите на кнопку «Пуск» и перейдите в панель управления. Там откройте вкладку «Система и безопасность» и выберите раздел «Система». После открытия окна выберите «Диспетчер устройств», жмите на название Ардуино и с помощью правой кнопки мышки задайте команду обновления драйвера. Найдите строчку «Browse my computer for Driver software!», кликните по ней и выберите соответствующий драйвер для вашего типа платы — ArduinoUNO.inf (находится в папке с драйверами). Это может быть UNO, Mega 2560 или другая.
  • Запустите среду разработки Ардуино, для чего дважды кликните на значок с приложением.
  • Откройте готовый пример (File — Examples — 1.Basics — Blink).
  • Выберите плату. Для этого перейдите в секцию Tools, а дальше в Board Menu.
  • Установите последовательный порт (его можно найти путем отключения и подключения кабеля).
  • Скачайте скетч в Ардуино. Кликните на «Upload» и дождитесь мигания светодиодов TX и RX на плате. В завершение система показывает, что загрузка прошла успешно. Через несколько секунд после завершения работы должен загореться светодиод 13 L (он будет мигать оранжевым). Если это так, система готова к выполнению задач.

Работа с роутером

Для полноценной работы «Умного дома» важно правильно обращаться с роутером. Здесь требуется выполнить следующие действия — открыть конфигурацию, указать адрес Arduino IP, к примеру, 192.168.10.101 и открыть 80-й порт.

После требуется присвоить адресу доменное имя и перейти к процессу тестирования проекта. Учтите, что для такой системы запрещено применение открытого IP-адреса, ведь в этом случае высок риск взлома через Сеть.

Расширение возможности на Ардуино

Одной из возможностей умного дома является визуализация состояния автоматики и проходящих в системе процессов. Для этого рекомендуется применять отдельный сервер, обеспечивающий обработку состояний (может применяться программа Node.js).

Упомянутая программная технология применяется для решения интернет-задач, поэтому для визуализации «Умного дома» используется язык Java Script (именно с его помощью создается обработчик и сервер). Результаты можно увидеть на экране компьютера или ПК.

Читайте также:  Дисковая пила по металлу с поворотным столом

Для реализации задуманного подойдет ноутбук, обычный ПК или Raspberry Pi. Применение такой системы позволяет увеличить ее возможности. Так, если на плате Ардуино имеется небольшой объем памяти, на сервере такие ограничения отсутствуют. Программа пишется таким образом, чтобы обеспечить полное управление платформой.

При желании можно задать алгоритм, который будет фиксировать факт нахождения человека в доме, и собирать эту информацию. Если владелец ежедневно возвращается где-то к 17.30, за час может быть включен бойлер или отопительные устройства. По приходу домой человек попадает в теплое здание с горячей водой.

Программа может запомнить время, когда владелец ложится отдыхать и отключать нагрев воды. Таких нюансов, которые при необходимости вносятся в программу, множество. Именно наличие внешнего ПК дает большие возможности контроллеру на Ардуино.

Общение с Arduino

Чтобы узнать, какие действия осуществлять, процессор должен получить соответствующую команду. Общение производится с помощью специального языка, который адаптирован под работу с Ардуино и достаточно прост. При желании в нем легко работаться даже при отсутствии навыков программирования.

Оформление и отправка сообщения контроллеру называется программированием. Чтобы упростить процесс, разработана среда Arduino IDE, в состав которой входит множество программ. Их изучение позволяет получить массу полезной информации о работе с Ардуино.

Как можно управлять?

Как отмечалось, сервер Node.js позволяет связать между собой оборудование в доме. Одним из способов управления процессами являются облачные сервисы в Сети. При этом включить отопление или бойлер можно за один-два часа до приезда.

Еще один способ — управление с помощью сообщений (MMS или SMS). Этот вариант актуален в случае, когда нет связи с Интернетом. Одним из преимуществ системы является возможность получения информации о форс-мажорной ситуации (например, протечке). Здесь помогает плата Edison от компании Intel.

В итоге, что мы получим?

Сегодня Arduino востребовано среди людей, которые ничего не знают о программировании.

Причиной этому является простой интерфейс, а также ряд преимуществ — простой язык программирования, возможность создания своего алгоритма, благодаря открытому исходному коду, а также легкость переноса программ с помощью USB-кабеля. Необходимый для Ардуино софт имеется в Интернете, поэтому тут проблем нет.

Как видно, Ардуино — не просто плата, позволяющая подключить различные устройства. Это мощная база, которую можно использовать для создания «Умного дома». При этом нет нужды тратить большие деньги за дорогостоящие устройства, стоимость которых в 5-10 раз больше.

Это и есть основные преимущества системы.

К особенностям платы стоит отнести возможность подключения к компьютеру и получения визуализации процессов на дисплее планшета или ПК.

Управление автоматикой возможно через Интернет или посредством сообщений. Так что Ардуино отлично подходит для создания устройств повышенной сложности.

1. Понятие Интернета вещей для Умного дома

Умный дом – это жилой дом, организованный для удобства проживания людей при помощи различных высокотехнологичных устройств.
Умный дом понимает конкретные ситуации, происходящие в здании, и соответствующим образом на них реагирует по заранее выработанным алгоритмам. Подробнее .

2. Обзор набора Интернета вещей для Умного дома

Откроем наш набор и рассмотрим его содержимое. Самый главный компонент любой «умной» системы – его контроллер. Контроллер предназначен для получения информации и управления «умным» домом. В нашем наборе два контроллера! Это плата Arduino Mega и модуль NodeMcu v3 Lua WI-FI ESP8266 CH340. Вы можете выбрать любой из них. Подробнее .

3. Установка программного обеспечения

Разработка собственных приложений на базе плат, совместимых с архитектурой Arduino, осуществляется в официальной бесплатной среде программирования Arduino IDE. Среда предназначена для написания, компиляции и загрузки собственных программ в память микроконтроллера. Подробнее .

4.1. Подключение датчика влажности и температуры DHT11 (DHT22)

Плата модуля содержит основные компоненты: датчик температуры и относительной влажности DHT22 в белом корпусе, светодиод индикации питания и вилка соединителя. Внутри DHT22 небольшая плата с компонентами: емкостным датчиком влажности, терморезистором, имеющим отрицательную характеристику и микроконтроллером. Подробнее .

4.2. Подключение цифровой датчика температуры DS18B20 (RI002)

Для измерения температуры «умного» дома в набор включен датчик температуры RI002. Это хорошо известный цифровой датчик температуры DS18B20 водонепроницаемом корпусе из нержавейки. Приемущества водонепроницаемого корпуса – возможность измерить температуру в неблагоприятной для микросхем среде: в почве, на дожде или даже в аквариуме. Подробнее .

4.3. Подключаем датчик влажности почвы

Домашний уют — это атмосфера тепла в вашей квартире, желание возвращаться туда после трудного дня. Уют и комфорт в вашем доме оказывают непосредственное влияние на ваше самочувствие и настроение. Необходимое условие в создании уюта имеет использование комнатных цветов. Они доступны каждому из нас и при этом лучше любой мебели помогут создать уют и комфорт, и как ни что другое просто вдохнуть в ваш дом чистую энергию. Подробнее .

4.4. Как подключить датчик уровня воды

Одна из главных задач умного дома — заботиться о своей сохранности, не допускать взломов, пожаров, затоплений, и прочих повреждений. Вот о защите от протечек и затопления мы сегодня и поговорим. Точнее сказать, пока только об обнаружении протечек. Подробнее .

4.5. Определение концентрации углеводородных газов с помощью датчика MQ-2

Одна из самых важных задач в вопросе безопасности умного дома –обнаружение утечки газа. Для того, чтобы плата Arduino успешно решала задачи такого рода, нужно подключить к ней датчик газа MQ-2. Датчик MQ-2 определит концентрацию углеводородных газов (пропан, метан, н-бутан), дыма (взвешенных частиц, являющихся результатом горения) и водорода в окружающей среде. Датчик можно использовать для обнаружения утечек газа и задымления. Подробнее .

4.6. Определение концентрации угарного газа с помощью датчика MQ-7

Основным источником выделения угарного гоза СО, является сгорание углеродного топлива при недостаточном количестве кислорода. Углерод «не догорает» и вместо углекислого газа CO2, в атмосферу выбрасывается угарный газ CO. Источником СО в доме, при неправильной эксплуатации, могут выступать дровяные печи, газовые конфорки, газовые котлы и прочая отопительная техника, работающая на углеродном топливе. В выхлопе бензинового двигателя автомобиля содержание СО может быть до 3%. Подробнее .

4.7. Подключение модуля датчика огня

Модуль датчика огня Flame Sensor позволяет фиксировать наличие пламени или другого источника огня в прямой видимости перед собой.
Датчик имеет 4 контакта (питание, земля, аналоговый вывод и цифровой вывод, срабатывание которого (выдачу сигнала HIGH) можно настроить с помощью потенциометра).Номинальное напряжение питания – 5 В. Сенсор определяет наличие огня в углу чувствительности 60°. Показания представляются в виде аналогового сигнала. Подробнее .

4.8. Подключение датчика присутствия HC-SR501

Рассмотрим еще один датчик, связанный с обеспечением безопасности для умного дома. Это модуль датчика присутствия HC-SR501 на основе пироэлектрического эффекта. Состоит из самого PIR-датчика (Pyroelectric (Passive) InfraRed sensor) и схемы управления. Такие датчики часто используются в охранных системах и в быту для обнаружения движения в помещении. Подробнее .

5. Отображение показаний и индикация состояний датчиков

Данные, получаемые с датчиков, мы выводили в монитор последовательного порта Arduino. Смотреть показания датчиков через последовательный порт не совсем удобно, нам необходимы более удобные устройства для отображения данных. Подробнее .

5.1. Дисплей TFT 2.4″ Shield 240×320

В качестве экрана для отображения показаний с датчиков мы будем использовать 2.4" Shield 240×320. Основное применение дисплея – отображение простой графики и символьных данных с использованием 16 цветов. Подробнее .

5.2. Вывод показаний датчиков на TFT 2.4" Shield 240×320 для Arduino MEGA

Подключим TFT Shield к Arduino MEGA. Для использования библиотеки SWTFT с платой Arduino Mega, необходимо внести изменения в файл SWTFT.cpp . Подробнее .

5.3. Светодиодная индикация и звуковая сигнализация о критических параметрах датчиков для Arduino MEGA

Читайте также:  Как работает автомойка керхер

Введем светодиодную индикацию и звуковую сигнализацию, чтобы информировать вас о наступлении неблагоприятных климатических условиях или условиях, представляющих опасность для дома (пожар, утечка газов). Подробнее .

5.4. Расширение цифровых портов для NodeMCU ESP8266 с помощью микросхемы MCP23017

Использование микросхемы MCP23017 позволит расширить количество цифровых контактов модуля NodeMCU на 16 и позволит организовать светодиодную индикацию и звуковую сигнализацию о критических параметрах датчиков. Подробнее .

5.5. Светодиодная индикация и звуковая сигнализация о критических параметрах датчиков для NodeMCU

Для светодиодной индикации будем использовать обычные светодиоды, которые подсоединим к микросхеме расширителя входов MCP23017 (банку A выводы GPA0- GPA7). Для звуковой индикации будем использовать небольшой динамик. Подробнее .

6. Управление исполнительными устройствами

В нашем умном доме нам потребуются исполнительные устройсва для управление освещением умного дома, вентилятором для создания прохлады, увлажнителем для управления влажностью воздуха, помпой для полива растений, возможно для автоматического открытия/закрытия входных и гаражных дверей.
Рассмотрим организацию управления исполнительными устройствами нашего умного дома с контроллеров Arduino Mega и модуля NodeMCU. Подробнее .

6.1. Подключение блока реле для управления исполнительными устройствами

Для управления электроприборами пользуются различными клавишными выключателями и тумблерами. Чтобы управлять такими электроприборами с помощью микроконтроллера существует специальный тип выключателей — электромеханические реле. В набор ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ ДЛЯ УМНОГО ДОМА включен Relay Shield. Подробнее .

6.2. Подключение блока реле к плате Arduino MEGA

ассмотрим подключение Eelay Shield к плате Arduino MEGA. Relay Shield мы будем использовать для включения/выключения света для освещения растений, вентилятора, насоса для полива растений. Включения/выключения вентилятора и помпы будет осуществляться в зависимости от значений температуры воздуха (вентилятор) и влажности почвы (мембранный вакуумный насос. Подробнее .

6.3. Отображение данных о статусе исполнительных устройств на экране дисплея и управление с помощью сенсора

В предыдущей главе мы рассматривали вывод данных, получаемых с датчиков на экран TFT 2.4" Shield. Теперь нам необходимо на экран дисплея выводить и данные о состоянии исполнительных устройств, подключенных к реле. Для этого нам необходимо формировать другие экраны, а также главный экран. Как мы будем делать переходы между экранами? Подробнее .

6.4. Подключение блока реле к модулю NodeMCU

Теперь рассмотрим подключение Relay Shield к модулю NodeMCU. Relay Shield мы будем использовать также – для включения/выключения света для освещения растений, вентилятора, насоса для полива растений. Светом будем управлять с помощью кнопки, включения/выключения вентилятора и помпы будет осуществляться в зависимости от значений температуры воздуха (вентилятор) и влажности почвы (мембранный вакуумный насос. Подробнее .

6.5. Управление блоком реле по ИК-каналу. Пример с модулем NodeMCU

В набор включен инфракрасный пульт дистанционного управления с платой инфракрасного приёмника.
Это позволяет нам организовать управление исполнительными устройствами, подключенными к Relay Shield с помощью ИК пульта. После подключения ИК-приёмника необходимо узнать коды клавиш пульта, которые мы будем использовать для управления исполнительными устройствами. Подробнее .

6.6. Организация доступа в дом с помощью RFID-модуля для Arduino MEGA

Идентификация объектов производится по уникальному цифровому коду, который считывается из памяти электронной метки, прикрепляемой к объекту идентификации. Считыватель содержит в своем составе передатчик и антенну, и посылает в эфир электромагнитные сигналы определенной частоты. RFID-метки "отвечают" собственным сигналом, который содержит информацию об идентификационном номере данной метки и данные об объекте, оснащенном данной меткой. Подробнее .

7. Создание будильников для запуска исполнительных устройств по расписанию

В предыдущей главе мы рассмотрели управление исполнительными устройствами "умного дома" либо с помощью команд, отправляемых по нажатии кнопки или нажатии по кнопке на сенсорном дисплее, либо при наступлении определенных климатических параметров, данные о которых мы получаем с датчиков.
Но очень часто исполнительные устройства требуется включать/выключать по расписанию: включение освещения перед домом при наступлении сумерек, полив растений по расписанию, выключение наружного освещения днем и т.д. Подробнее .

7.1. Подключение модуля DS3231 к плате Arduino MEGA. Вывод времени на экран дисплея

Рассмотрим подключение модуля часов реального времени DS3231 к плате Arduino MEGA. Используем выводы Arduino MEGA 20 (SDA) и 21(SCL). Сначала добавим вывод времени на экран дисплея (главное меню). Для программирования нам понадобятся Arduino-библиотеки Wire (встроенная в Arduino IDE), Time и DS1307RTC. В цикле будем получать данные о текущем времени (часы, минуты) с модуля DS3231 и выводить на экран дисплея. Подробнее .

7.2. Добавление срабатывания устройств Умного дома по будильнику (для Arduino MEGA)

После подключения модуля RTC, мы можем организовать запуск исполнительных устройств "умного дома" по расписанию. Для этого создадим объект, описывающий будильник. В цикле loop() нашего скетча добавим проверку наступления события по расписанию и необходимых действий при наступлении события.
Подробнее .

7.3. Подключение модуля DS3231 к модулю NodeMCU

Рассмотрим подключение модуля DS3231 к модулю NodeMCU. У нас в проекте есть устройство, подключенное к модулю NodeMCU по протоколу I2C – это микросхема расширителя входов MCP2301. Подсоединяем к контактам NodeMCU D3 (GPIO0) – SCL и D4(GPIO2). Подробнее .

7.4. Добавление срабатывания устройств Умного дома по будильнику (для NodeMCU)

После подключения модуля RTC, мы можем организовать запуск исполнительных устройств "умного дома" по расписанию. Для этого создадим объект, описывающий будильник. Подробнее .

8. Организация подключения к сети Интернет с помощью модуля SIM800L

В предыдущих главе мы рассмотрели мы сделали большие шаги построения "умного дома" – оснастили его датчиками и исполнительными устройствами и создали и обеспечили определенную степень автоматизации для создания комфорта и безопасности. Теперь пришло время сделать наш "умный дом" устройством IoT (Интернета вещей), чтобы получить доступ к нему для мониторинга и управления из любой точки мира по сети интернет. Организуем доступ контроллеров нашего дома к сети интернет. Подробнее .

9. Протокол MQTT – простой протокол для Интернета вещей

Наконец мы готовы к тому, чтобы устройства нашего "умного" дома стали устройствами Интернета вещей, что позволит получать данные с датчиков и управлять исполнительными устройствами нашего "умного дома" через интернет из любой точки мира. В качестве устройства управления удобнее всего использовать мобильный телефон. Нас интересует получение данных на телефон и управление исполнительными устройствами с телефона. Подробнее .

9.1. IoT Manager — управление Умным домом через мобильное приложение

IoT Manager – это мобильное приложение для телефонов и планшетов, совмещающего в себе табло для отображения данных с датчиков и пульт для управления исполнительными устройствами. Существуют версии для Android и iOS, которые можно скачать в GooglePlay и AppStore www.iotmanager.ru. Но прежде, чем скачивать приложение, определимся с брокером. В качестве брокеров выбираем сервис CloudMQTT.com (www.cloudmqtt.com), в котором можно создать бесплатный аккаунт. Подробнее .

9.2. Передача данных брокеру (тестовый пример)

IoTManager не только подписан на темы, но также выступает в роли publisher – публикует данные в темы. Это значения слайдеров и статус кнопки. Эти данные плата NodeMCU, подписанная в качестве subscriber на эти темы, может использовать для управления, подключенными к плате устройствами. Подробнее .

9.3. Публикация данных датчиков в темы брокера на примере NodeMCU

Рассмотрим подоробнее отправку данных с датчиков нашего умного дома брокеру. Будем отправлять брокеру данные с двух датчиков DHT22 и DS18B20. Правки осуществляем в скетче из предыдущей главы. Устанавливаем количество виджетов для отображения по количеству датчиков. Подробнее .

9.4. Управление из IoT Manager исполнительными устройствами на плате NodeMCU

В данной главе рассмотрим управление исполнительными устройствами, подключенными к NodeMCU, из мобильного приложения IoT Manager. В скетч для NodeMCU необходимо внести следующие изменения. Изменяем количество виджетов для отображения (увеличение на количество исполнительных устройств). Подробнее .

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector