Načrtovanje domačega avtomatizacijskega sistema: 12 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Namen tega navodila ni povedati vam, kako lahko počnete vse, kar želite, da vaš dom počne. Namesto tega je bilo napisano, da bi idejo uresničili, pa tudi norost spremenili v razum z razumevanjem omejitev (tehnologija, stroški, potreben čas, varnost …).

Na spletu je veliko zelo dobrih vodnikov in člankov za razumevanje mnogih stvari v zelo obsežnih podrobnostih. To ni tisto, kar si želimo. Želimo si veliko sliko. Katere so osnovne veščine, ki se jih lahko naučimo ali izboljšamo. Česa se moramo dotakniti.

To zajema osnovne stvari, kot so:

• Kaj je avtomatizacija doma? Najprej preverite, ali to dejansko ustreza vašim pričakovanjem.
• Kje začeti? Precej enostavno, začnite tam, kjer ste, verjetno doma. Ali to veste od znotraj?
• Kaj lahko naredim? O vsem, razen o tem, da morate načrtovati in poznati svoje meje. To vključuje ostati živ (dela vsak dan, tudi zvečer).
• Kakšni so deli te sestavljanke? Bolj zapleteno, obstaja veliko oblik in nekaj kosov je zelo enostavno izgubiti. Poskušali bomo ohraniti zdrav razum.
• Kako to sestaviti? To postaja vse bolj konkretno, pravzaprav to počnemo. H*ll ja!

Ta navodila so zdaj na voljo tudi na moji osebni strani:

1. korak: Kaj je avtomatizacija doma?

Googlanje "avtomatizacija doma" je prineslo 33 milijonov rezultatov. To je več kot dovolj ali pa preprosto preveč.

Prvi rezultat, seveda v članku Wikipedije, navaja:

"Domača avtomatizacija ali pameten dom [1] (znan tudi kot domotics ali domotica) je stanovanjski podaljšek avtomatizacije stavb in vključuje nadzor in avtomatizacijo razsvetljave, ogrevanja (kot so pametni termostati), prezračevanja, klimatizacije (HVAC) in varnost, pa tudi gospodinjski aparati, kot so pralni/sušilni stroji, pečice ali hladilniki/zamrzovalniki, ki uporabljajo WiFi za daljinsko spremljanje. Sodobni sistemi so običajno sestavljeni iz stikal in senzorjev, povezanih z osrednjim vozliščem, ki se včasih imenuje "prehod", s katerega se nadzoruje sistem z uporabniškim vmesnikom, ki deluje bodisi s stenskim terminalom, programsko opremo mobilnega telefona, tabličnim računalnikom ali spletnim vmesnikom, pogosto, vendar ne vedno prek internetnih storitev v oblaku."

Kaj pravi?

• Pametni dom: ozaveščanje hiše o sebi ali njeno sposobnost, da naredi stvari.
• Stanovanjski: Če se osredotočite na DIY, tega ne poskušajte pri delu:) Zdi se, da želimo to pokriti.
• Gradbena avtomatizacija: Kot leni geek si resnično želim, da bi računalnik naredil tisto, česar sam ne želim početi. Običajno preverite garažna vrata, vklopite/izklopite ogrevanje in tako naprej. Super!
• Stikala in senzorji: Poglejte na to kot na domače oči in prste, brez obeh, ki ne bodo veliko naredili.
• Osrednje središče: Torej ta pameten dom potrebuje možgane? Zanimivo. Eni možgani za vse stvari. To bo krmilnik.
• V interakciji: Dom ima lahko svoje življenje, vendar želimo biti del njega. To je naše mesto. Počakaj, kako klepetati s hišo? To so naprave/vozlišča.
• Internetne storitve v oblaku: To mi ni všeč, nek stroj nekje ne bi smel vedeti, da imam vklopljen pralni stroj. Ampak to je osebno. Ne pozabite, da "oblak ne obstaja, to je računalnik nekoga drugega". Počakaj, storitev je veliko več kot računalnik. Potovanje z letalom je več kot lastno letalo. Vendar bo vidik DIY vzdržal zunanjo pomoč/goljufanje.

Če povzamemo, na koncu dobimo: želim postaviti zaslon, da naročim svojim gospodinjskim aparatom, da delajo, kar hočem. Skoraj to, kar bi pričakovali.

Kot prijazen opomnik ne bomo obravnavali tehničnih vidikov, kot so protokoli, prodajalci, dobavitelji in podobno. To je projekt DIY. Kot hobist ne poznam vseh podrobnosti o predmetih, ki sestavljajo to galaksijo. Poznavanje moje hiše je tisto, kjer želim začeti. Kot tak bom delil predvsem svoje osebne izkušnje.

Vendar bom preprosto zanemaril vse združene rešitve s trga, saj tega ne želimo. Ta priročnik vam bo morda še kako prav prišel, če se želite le seznaniti z osnovnimi pojmi.

Opomba: Velikost vašega doma nas ne zanima. Nebo je meja. Večina tega članka je bila napisana z nekaj napravami na mizi.

2. korak: Velika slika

Kontrolni seznam:

• Imate že kakšne ideje?
• Navedite, kaj želite modelirati: stavbe, tla, sobe, sistemi, naprave …
• Navedite, s čim se ne počutite prijetno: Morda želite preskočiti varnostno opremo ali nadzor dostopa.
• Postavite prednostne naloge: za pravega DIY boste večino časa sami. Osredotočite se na dosežke.
• Ocenite stroške: Odstranite tisto, kar mislite, da je predrago ali se ga ne splača.
• Ocenite spretnosti: trenutno ne morem oblikovati ničesar v 3D, vendar je to spretnost, ki bi jo rad pridobil.

Če ste tako daleč, bi morali imeti zdaj precej dobro predstavo o tem, kaj želite doseči. Za ta pouk bom predpostavil nekaj o lastnih izkušnjah:

• Dom ima približno 15 sob. To je kar veliko, da "samo začneš nekaj".
• Osredotočil se bom na ogrevanje: spremljanje temperature in vklop/izklop ogrevanja.
• Uporabljam poceni klonove D1 Mini podjetja Ali Express. Pred nekaj meseci nisem imel spajkalnika.
• To želim dejansko uporabiti, poskušal bom doseči "3D tiskane ograde, nameščene po hiši". Še ni doseženo…
• Obstaja neka dimenzija "sprejetja žene". To mora biti uporabno in uporabno.

Upoštevajte, da sem v preteklosti ustvaril odpirač garažnih vrat na osnovi Raspberry Pi, LCD zaslon, par stikal in rele. Nekatere Pythonove kode to zlepijo. Do neke mere me zanima, da to združim v to navodilo, da bom imel ustrezno arhitekturo. To je del "sprejetja žene", avtomatizacijo doma je treba izvesti z enim samim vmesnikom.

3. korak: Modelirajte svoje mesto

Nekaj teorije

Domača avtomatizacija predvideva, da ima krmilnik dovoljeno vedeti o vsem. Vaša naročila bo posredovana tudi na dom.

Naprave bodo razpršene po vsem mestu. Raje vedite, kje želite, da so.

Ko imamo na mestu pametni krmilnik, mora biti sposoben komunicirati z napravami.

WiFi je naravna pot, čeprav ni tako pogosta. Obstaja veliko protokolov, ki jih je težko izbrati.

Zavrnitev odgovornosti

Ja, to postaja tehnično, žal. Vseeno želim pokazati dejanske stvari, zato potrebujemo fizične in programske komponente. Še enkrat omenjam, kaj dejansko uporabljam. Žal obstaja toliko načinov za reševanje takih tem: -O

Povzdignite to na naslednjo stopnjo

Zdaj obstaja veliko načinov komunikacije med "krmilnikom" in različnimi "vozlišči". Glede načrtovanja že določite, kako naj bi to delovalo v vašem domu. Določanje komunikacijskega medija bo pomagalo določiti, kam postaviti krmilnik in naprave.

• Povezave med krmilnikom in napravami: brezžične ali žične?
• Napajanje: Mogoče iz stenske vtičnice, na baterije ali na sončno polnjenje?
• Primer: Ali je to test na vaši klopi, alfa strojna oprema, kjer se lahko položijo kabli, ali pa jo želite vključiti v pohištvo/gospodinjske aparate?

Kot je pojasnjeno spodaj, bomo za vzorec uporabili Homie-ESP8266. To je vdelana programska oprema za krmilnike ESP8266, ki uporabljajo WiFi in MQTT. Avtor ga opisuje tako:

"Primerek fizičnega dela strojne opreme (Arduino, ESP8266 …) se imenuje naprava. Naprava ima lastnosti naprave, kot so trenutni lokalni IP, signal Wi-Fi itd. Naprava lahko izpostavi več vozlišč. na primer, vremenska naprava lahko razkrije temperaturno vozlišče in vozlišče vlažnosti. Vozlišče ima lahko več lastnosti vozlišča. Temperaturno vozlišče lahko na primer razkrije lastnost stopinj, ki vsebuje dejansko temperaturo, in lastnost enote. Lastnosti vozlišča so lahko razponi. Za na primer, če imate LED trak, imate lahko lastnost vozlišča v razponu od 1 do 10, da neodvisno upravljate LED. Lastnosti vozlišča lahko nastavite. Na primer, ne želite, da je lastnost stopinj nastavljiva v primeru temperaturni senzor: to je odvisno od okolja in ga ne bi bilo smiselno spreminjati. Vendar boste želeli, da se lastnost stopinj nastavi v primeru termostata."

Povzetek

Potrebujete:

• En centralni krmilnik, ki gosti vaš strežnik za avtomatizacijo doma. Uporabil bom PiDome na Raspberry Pi.
• Ena ali več naprav za spremljanje in interakcijo z vašim domom. Uporabil bom D1 Mini in Homie.
• Omrežje za povezovanje vsega skupaj.
• Odločite se, kako napajati naprave (baterijo, adapter, iz gostiteljske naprave …). Za testiranje uporabljam vrata USB računalnika (in serijsko odpravljanje napak) ali polnilec za telefon.

9. korak: O krmilniku …

Strojni del

Raspberry Pi bomo uporabili kot domači gospodar. RPi bo zadolžen za:

• Hranjenje podatkov o domu
• Združevanje podatkov iz naprav
• Predstavljanje podatkov uporabniku
• Pošiljanje naročil v naprave

Z vidika strojne opreme je za vse to dovolj le RPi. Je skoraj samostojen in bo srečno tekel iz vaše kleti (Hej! Je to vaš prvi domači podatkovni center v kleti ?!:-D).

Pridobite nekaj svežnjev (RPi, napajalnik, kartica SD …) in pripravljeni ste.

Opomba o WiFi: RPi je mogoče zagnati prek WiFi, vendar se mi zdi veliko bolj stabilno, da ga povežem z domačim usmerjevalnikom s standardnim kablom RJ45.

Opomba o RPi Zero: Natančna izbira strojne opreme, ki jo morate narediti, je odvisna od tega, kaj želite. Zdi se, da je RPi Zero prav tako dober kot RPi 3 za to delo. Zero je veliko cenejši, vendar za delo potrebuje veliko več majhnih delov. Je pa najboljša izbira pri vgrajenih napravah. Najnovejši Raspberry Pi Zero W zdaj prihaja celo z WiFi in Bluetooth!

Programski del

Ker je RPi računalnik z eno ploščo, je glede na disk/cpu/ram precej omejen. V ta namen se zanašamo na lahke operacijske sisteme, osredotočene na Linux. Za to delo je Raspbian verjetno naša najboljša izbira, saj je nekako privzeti OS za RPi.

Ko govorimo o avtomatizaciji doma, potrebujete dodatno programsko opremo za upravljanje naprav. Moja izbira je PiDome (prenos).

10. korak: O napravah

Strojni del

Naslednji koraki bodo odvisni od Wemos D1 Mini (ali cenejših klonov:)). Ti mikro krmilniki temeljijo na modulih ESP-8266. Ti paketi na eni sami majhni plošči (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPE, RAM, Flash, digitalni zatiči in analogni zatič v paketu 10 gramov. Če potrebujete več prostora za bliskavico, preverite Wemos D1 Mini Pro. Zanj lahko kupite ščitnike, na katere dodate releje, DHT22, gumb, zaslon OLED … Eden od njih je ščit za baterije, ki napravi omogoča popolnoma brezžično delovanje.

Nekaj mini lemilnih plošč in žic za spajkanje vam bo pomagalo izdelati prototip vašega prihodnjega neprepustnega doma. Če želite ohišja po meri za svoje naprave, bo znanje o 3D oblikovanju in dostopu do 3D tiskalnika še povečalo vašo stopnjo geeknessa. Kaj pa bi lahko bila avtomatizacija doma, če nimate nekaj senzorjev, LED, uporov, kondenzatorjev itd.

Na sliko sem vključil svojo "pisarniško napravo", to je preprosta plošča + D1 Mini + DHT22 + OLED zaslon. LED in IR naprave trenutno niso v uporabi.

Programski del

Ker je ESP-8266 precej pogost čip, boste zanj našli veliko skic. Bom len in uporabil odlično programsko opremo Homie za ESP-8266 Marvina Rogerja. Vendar ta navodila ne vodijo do Homieja.

11. korak: ohišje naprav

Ohišja so tisto, kar bi pričakovali. Omenil sem že stvari, kot so plošča, lepenka (na primer model alfa za odpiranje garaž), škatle s ciklom navzgor (odpirač za garažo v škatli z vijaki), škatle za projekte ali ohišja 3D tiskalnikov. Kot običajno je omejitev vaša domišljija.

Upoštevajte, da se boste morali vgraditi v elektroniko, ki jo nameravate uvesti. Ne glede na to, kako veliko je to lahko, manjše pomeni, da ne gre.

Če spremljate okoljske predmete, kot sta temperatura ali svetloba, jih pametno postavite. Dajanje senzorja na čisto sonce je verjetno tisto, kar želite preprečiti (skoraj) za vsako ceno. Namestitev senzorja PIR je ista zgodba, poskrbite, da bo doseg v redu in da zajema vse, kar pričakujete.

Spodnje predpostavke temeljijo na samostojnem monitorju temperature / vlažnosti, ki deluje na baterije.

Tipično napravo boste morali združiti:

• Mikrokrmilnik, za naše primere to je D1 Mini, velikost: 34,2 mm * 25,6 mm
• Med 0 in številnimi senzorji vzemimo DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Napajanje, D1 Mini potrebuje 5V, uporaba ščita za baterije izgleda kot načrt: 34,2 mm * 25,6 mm
• Baterijski paket, za ščit akumulatorja si bomo ogledali 3,7 V litijevo baterijo: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Nekaj prostora za žice, stikala, LED … Preprosto vzemite nekaj asortimanov iz AliExpressa (LED, mostične žice, upori).

Še enkrat, samo izberite način, s katerim se počutite udobno.

Opomba zase: čas je, da se naučim 3D oblikovanja:-(

12. korak: Zadnje besede

Ko je prišel čas za pisanje tega zadnjega poglavja, me je zanimalo "Kaj je bilo doseženo?".

Odgovor je precej preprost in sledi temi: Prihranite si nekaj časa in načrtujte stvari. Tako bo celoten projekt veliko bolj skladen. Domača avtomatizacija ni tako preprosta kot nakup brezžične vtičnice v lokalni trgovini. To je toliko več.

Na tej stopnji se še vedno sprašujem, kakšni so prihranki. Ali nas res skrbi?

Je bilo to poučno? Precej, dosežen dosežek!

Prosim, preverite moja druga navodila, nameravam napisati bolj praktične. Zelo rad sem si vzel čas, da sem to napisal.