DIY otthoni automatizálási rendszer tervezése: 12 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ennek az utasításnak az a célja, hogy ne mondja el, hogyan tehet bármit, amit szeretne otthonától. Ehelyett azt írták, hogy egy ötletet valósággá tegyenek, de az őrültséget józansággá is alakítsák, ha megértik a korlátokat (technológia, költség, szükséges idő, biztonság…).

Nagyon sok jó útmutató és cikk található a weben, hogy sok mindent megérthessünk nagyon részletesen. Nem ezt akarjuk. A nagy képet akarjuk. Melyek azok az alapvető készségek, amelyeket tanulhatunk vagy fejleszthetünk. Amit meg kell érnünk.

Ez olyan alapvető dolgokra terjed ki, mint:

• Mi az otthoni automatizálás? Először ellenőrizze, hogy valóban megfelel -e elvárásainak.
• Hol kezdjem? Elég könnyű, kezdje ott, ahol van, valószínűleg otthon. Kívülről tudod?
• Mit tehetek? Bármiről, csak meg kell tervezni és ismerni a határait. Ez magában foglalja az életben maradást (minden nap dolgozik, este is).
• Melyek ennek a rejtvénynek a darabjai? Bonyolultabb, sokféle forma létezik, és nagyon könnyű elveszíteni néhány darabot. Megpróbáljuk megőrizni józan eszünket.
• Hogyan lehet ezt összerakni? Ez egyre konkrétabb, valójában csináljuk. H*igen!

Továbbá ez az oktatóanyag a személyes oldalamon is elérhető:

1. lépés: Mi az otthoni automatizálás?

A google "otthoni automatizálása" 33 millió találatot eredményezett. Ez vagy több mint elég, vagy túl sok.

Az első eredmény, a Wikipedia cikke (természetesen), ezt írja:

"Az otthonautomatizálás vagy az intelligens otthon [1] (más néven domotika vagy domotika) az épületautomatizálás lakossági kiterjesztése, és magában foglalja a világítás, a fűtés (például az intelligens termosztátok), a szellőzés, a légkondicionálás (HVAC) és a biztonság, valamint az olyan háztartási készülékek, mint a mosógép/szárítógép, sütő vagy hűtőszekrény/fagyasztó, amelyek WiFi -t használnak a távfelügyelethez. A modern rendszerek általában kapcsolókból és érzékelőkből állnak, amelyek egy központi hubhoz vannak csatlakoztatva, néha "átjárónak" nevezve, ahonnan a rendszert vezérlik. olyan felhasználói felülettel, amely vagy falra szerelt terminállal, mobiltelefon szoftverrel, táblagépen vagy webes felületen működik, gyakran, de nem mindig internetes felhőszolgáltatásokon keresztül."

Mit mond?

• Intelligens otthon: A ház "tudatosítása" önmagában, vagy képesség megadása a dolgokra.
• Lakossági: Ha a barkácsolásra összpontosít, ne próbálja ezt a munkahelyén:) Úgy tűnik, ez az, amit le akarunk fedni.
• Épület -automatizálás: Valóban, lusta stréberként azt akarom, hogy a számítógép maga készítse el azt, amit nem akarok. Általában a garázskapu ellenőrzése, a fűtés be-/kikapcsolása stb. Nagy!
• Kapcsolók és érzékelők: Tekintse ezt úgy, mint az otthon szemeit és ujjait, mindkettő nélkül ez nem sokat jelent.
• Központi központ: Tehát ahhoz az okos otthonhoz kell agy? Érdekes. Egy agy, hogy uralkodjon mindenen. Ez lesz a vezérlő.
• Interakció: Az otthonnak lehet saját élete, de mi részesei akarunk lenni. Ez a mi helyünk. Várj, hogyan kell beszélgetni egy házzal? Ezek az eszközök/csomópontok.
• Internetes felhőszolgáltatások: Ezt nem szeretem, valahol egy gépnek nem szabad tudnia arról, hogy be van kapcsolva a mosógép. De ez személyes. Ne felejtsük el, hogy „nincs felhő, hanem valaki más számítógépe”. Várjon, egy szolgáltatás sokkal több, mint egy számítógép. Repülővel utazni több, mint saját repülőgéppel rendelkezni. A barkácsolás azonban mellőzi a külső segítséget/csalást.

Tehát ha összefoglaljuk, akkor a végén a következőt szeretném tenni: képernyőre akarom helyezni a háztartási készülékeimet, hogy azt tegyék, amit akarok. Nagyjából azt, amit elvárnánk.

Barátságos emlékeztetőül: nem foglalkozunk olyan technikai szempontokkal, mint a protokollok, az eladók, a beszállítók és a lájkok. Ez egy DIY projekt. Hobbistaként nem ismerem a galaxist alkotó elemek minden részletét. Tudni, hogy a házam az, ahol el akarom kezdeni. Ezért leginkább személyes tapasztalataimat fogom megosztani.

Azonban egyszerűen figyelmen kívül hagyom a piacról származó összes megoldást, mivel nem ezt szeretnénk. Ez az útmutató még mindig hasznos lehet, ha csak az alapfogalmakat akarja megismerni.

Megjegyzés: Nem érdekel az otthon mérete. A határ a csillagos ég. A cikk nagy részét az írta, hogy néhány eszköz az asztalomon van.

2. lépés: A nagy kép

Ellenőrző lista:

• Van már ötlete?
• Sorolja fel, hogy mit szeretne modellezni: épület, padló, szobák, rendszerek, készülékek…
• Sorolja fel, hogy miben nem érzi jól magát: Talán ki szeretné hagyni a biztonsági berendezéseket vagy a beléptetést.
• Tedd a prioritásokat: Az igazi barkácsoláshoz legtöbbször egyedül leszel. Fókuszban az eredmények.
• A költségek értékelése: Távolítsa el azt, amit túl drágának vagy nem éri meg.
• Értékelje a készségeket: Jelenleg nem tudok semmit 3D -ben tervezni, mégis ezt a készséget szeretném elsajátítani.

Ha idáig tart, akkor most elég jó elképzelései lehetnek arról, hogy mit szeretne elérni. Ennek a tanulságosnak a dolgát a saját tapasztalataimból feltételezem:

• A háznak nagyjából 15 szobája van. Ez elég sok ahhoz, hogy "csak kezdj valamit".
• A fűtésre összpontosítok: figyelje a hőmérsékletet, és kapcsolja be/ki a fűtést.
• Olcsó D1 Mini klónokat használok az Ali Express -től. Néhány hónapja még forrasztópáka sem volt nálam.
• Ezt szeretném ténylegesen használni, megpróbálom elérni a "ház körül telepített 3D nyomtatott házakat". Még nem sikerült…
• Van egy dimenziója a "feleség elfogadásának". Ennek hasznosnak és használhatónak kell lennie.

Vegye figyelembe, hogy a múltban létrehoztam egy garázskapu -nyitót egy Raspberry Pi, egy LCD kijelző, egy pár kapcsoló és egy relé alapján. Néhány Python -kód ezt összeragasztja. Bizonyos mértékig érdekel, hogy ezt beleolvasztom ebbe az utasításba, hogy megfelelő architektúrával rendelkezzek. Ez a "feleség elfogadása" része, az otthoni automatizálást egyetlen felületről kell elvégezni.

3. lépés: A hely modellezése

Valami elmélet

Az otthoni automatizálás feltételezi, hogy egy vezérlőnek mindenről tudnia kell. Ezenkívül továbbítja a megrendeléseket a házhoz.

Az eszközök mindenhol elterjednek. Jobb, ha tudod, hol akarod őket.

Ha van egy intelligens vezérlőnk a helyén, képesnek kell lennie kommunikálni az eszközökkel.

A WiFi a természetes út, még ha nem is olyan gyakori. Annyi protokoll van körülötte, hogy nehéz választani.

Jogi nyilatkozat

Igen, ez kezd technikussá válni, elnézést. Mindenesetre tényleges dolgokat szeretnék bemutatni, ezért szükségünk van fizikai és szoftveres összetevőkre. Ismét megemlítem, hogy valójában mit használok. Sajnáljuk, hogy ilyen sokféleképpen lehet megoldani az ilyen témákat: -O

Ezt a következő szintre emelni

Most sokféle módon kommunikálhat a "vezérlő" és a különböző "csomópontok" között. A tervezésről már határozza meg, hogy ennek hogyan kell működnie otthonában. A kommunikációs közeg meghatározása segít meghatározni, hogy hová tegye a vezérlőt és az eszközöket.

• Kapcsolatok a vezérlő és az eszközök között: Vezeték nélküli vagy vezetékes?
• Tápellátás: Fali konnektorból, elemmel vagy napelemmel feltöltve?
• Eset: Ez egy teszt a padon, alfa hardver, ahol kábelek helyezkedhetnek el, vagy integrálni szeretné bútorokba/készülékekbe?

Amint azt az alábbiakban kifejtjük, a minta esetében a Homie-ESP8266-ot fogjuk használni. Ez egy firmware az ESP8266 vezérlőkhez, amelyek WiFi -t és MQTT -t használnak. Szerzője így írja le:

"A fizikai hardver egy példányát (Arduino, ESP8266…) eszköznek nevezzük. Egy eszköz rendelkezik olyan eszköztulajdonságokkal, mint az aktuális helyi IP, a Wi-Fi jel stb. Egy eszköz több csomópontot is felfedhet. például egy időjárási eszköz felfedhet egy hőmérséklet csomópontot és egy páratartalom csomópontot. Egy csomópont több csomópont tulajdonsággal rendelkezhet. A hőmérséklet csomópont például felfedheti a tényleges hőmérsékletet és egy egység tulajdonságot tartalmazó fok tulajdonságot. A csomópont tulajdonságai tartományok lehetnek. Például, ha rendelkezik LED szalaggal, akkor 1 és 10 közötti csomóponttulajdonsággal vezérelheti a LED -eket. A csomópont tulajdonságai beállíthatók. Például nem szeretné, ha a fok tulajdonsága beállítható lenne hőmérséklet -érzékelő: ez a környezettől függ, és nem lenne értelme megváltoztatni. Azonban azt szeretné, ha a fok tulajdonsága beállítható lenne termosztát esetén."

Összefoglaló

Szükséged van:

• Egy központi vezérlő, amely otthoni automatizálási szerverét üzemelteti. A PiDome -ot Raspberry Pi -n fogom használni.
• Egy vagy több eszköz otthona figyelésére és interakciójára. D1 Minit és Homie -t fogok használni.
• Hálózat, amely mindezt összekapcsolja.
• Döntse el az eszközök (akkumulátor, adapter, gazdagép) tápellátásának módját. A teszteléshez vagy a számítógép USB -portját (és soros hibakeresését), vagy egy telefon töltőt használok.

9. lépés: A vezérlőről…

Hardver rész

Egy Raspberry Pi -t fogunk használni, mint házi főnökünk. Az RPi feladata lesz:

• Az otthonra vonatkozó adatok tárolása
• Az adatok összesítése az eszközökről
• Az adatok bemutatása a felhasználónak
• Rendelések küldése az eszközökre

Hardveres szempontból az RPi önmagában elegendő mindehhez. Szinte önálló, és boldogan fut majd az alagsorából (Hé! Ez az első otthoni adatközpontja az alagsorban ?!:-D).

Szerezzen be egy csomagot (RPi, tápegység, SD -kártya …), és kész.

Megjegyzés a WiFi -vel kapcsolatban: Az RPi WiFi -n keresztül is futtatható, de sokkal stabilabbnak találom, ha az otthoni útválasztóhoz szabványos RJ45 kábellel csatlakoztatjuk.

Megjegyzés az RPi Zero -ról: A pontos hardverválasztás attól függ, hogy mit szeretne. Úgy tűnik, hogy az RPi Zero ugyanolyan jó, mint az RPi 3 erre a feladatra. A Zero sokkal olcsóbb, de sokkal kisebb alkatrészeket igényel a munka elvégzéséhez. Ez azonban a legjobb választás a beágyazott eszközök esetében. A legújabb Raspberry Pi Zero W most még WiFi -vel és Bluetooth -al is rendelkezik!

Szoftveres rész

Mivel az RPi egylapos számítógép, meglehetősen korlátozott a lemez/cpu/ram szempontjából. Ebből a célból könnyű Linux -központú operációs rendszerekre támaszkodunk. Ehhez a feladathoz valószínűleg a Raspbian a legjobb választásunk, mivel ez az RPi alapértelmezett operációs rendszere.

Az otthoni automatizálásról beszélve azt jelenti, hogy szüksége van erre az extra szoftverre az eszközök kezeléséhez. A választásom a PiDome (letöltés).

10. lépés: Az eszközökről

Hardver rész

A következő lépések a Wemos D1 Mini -n (vagy az olcsóbb klónokon:)) alapulnak. Ezek a mikrovezérlők ESP-8266 modulokon alapulnak. Ez egy kis táblán (34,2 mm * 25,6 mm) található: WIFI, CPU, RAM, vaku, digitális tűk és analóg tű 10 gr -os csomagban. Ha több vakuhelyre van szüksége, ellenőrizze a Wemos D1 Mini Pro alkalmazást. Vásárolhat árnyékolókat relék, DHT22, gomb, OLED képernyő hozzáadásához … Az egyik az akkumulátorpajzs, amely lehetővé teszi az eszköz teljes vezeték nélküli működését.

Néhány mini forrasztás nélküli kenyérsütő deszkával és áthidaló vezetékkel prototípusba hozhatja jövőbeli otthonát. Ha egyedi tokokat szeretne készülékeihez, akkor a 3D tervezésről és a 3D nyomtatóhoz való hozzáférésről szóló ismeretek még tovább növelik a gőgösséget. De mi lehet az otthoni automatizálás, ha nem kap érzékelőket, LED -eket, ellenállásokat, kondenzátorokat és így tovább?

A képbe beraktam az "irodai készülékemet", ez egy egyszerű kenyérsütő + D1 Mini + DHT22 + OLED képernyő. A LED és IR cucc jelenleg nem használt.

Szoftveres rész

Mivel az ESP-8266 elég gyakori chip, rengeteg vázlatot talál hozzá. Csak lusta leszek, és Marvin Roger kiváló Homie for ESP-8266 szoftverét használom. Ez az oktatható azonban nem útmutató a Homie -hoz.

11. lépés: Az eszközök háza

A mellékletek arról szólnak, amit elvárhat. Már említettem olyan dolgokat, mint a kenyeretábla, a karton (mint például a Garázsnyitó alfa-modellem), a felforgatott dobozok (a garázsnyitásom csavaros dobozban), a projektdobozok vagy a 3D nyomtatóházak. Szokás szerint a képzelet szab határt.

Ne feledje, hogy be kell illeszkednie a telepíteni tervezett elektronikába. Nem számít, milyen nagy lehet, a kisebb azt jelenti, hogy nincs lehetőség.

Ha olyan környezeti elemeket figyel, mint a hőmérséklet vagy a fény, ügyeljen arra, hogy helyesen helyezze el azokat. Valószínűleg (szinte) bármi áron meg akarja akadályozni az érzékelő napsütésben való elhelyezését. A PIR -érzékelő elhelyezése ugyanaz, ügyeljen arra, hogy a tartomány megfelelő legyen, és fedezze azt, amit elvár.

Az alábbi feltételezések egy önálló, elemmel működő, hőmérséklet / páratartalom monitoron alapulnak.

Egy tipikus eszközt kötegbe kell foglalni:

• Példaként egy mikrokontroller, D1 Mini, mérete: 34,2 mm * 25,6 mm
• 0 és sok érzékelő között vegyünk egy DHT22 -t: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Tápegység, a D1 Mini 5 V -ot igényel, az akkumulátorpajzs használata tervszerűnek tűnik: 34,2 mm * 25,6 mm
• Akkumulátor, az akkumulátor pajzsához egy 3,7 voltos lítium akkumulátorcsomagot tekintünk: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Némi hely a vezetékek, kapcsolók, LED -ek számára … Csak szerezzen be néhány választékot az AliExpress -ből (LED -ek, áthidaló vezetékek, ellenállások).

Ismét csak válassza ki azt a módot, amelyben jól érzi magát.

Megjegyzés magamnak: Ideje megtanulni néhány 3D-s tervezést:-(

12. lépés: Utolsó szavak

Amikor elérkezett az idő, hogy megírjam ezt az utolsó fejezetet, azon tűnődtem, hogy „mit értünk el?”.

A válasz meglehetősen egyszerű, és követi a témát: Takarítson meg időt és tervezzen meg dolgokat. Így sokkal következetesebb lesz az egész projekt. Az otthoni automatizálás nem olyan egyszerű, mint a helyi boltban vásárolni egy vezeték nélküli hálózati aljzatot. Ez sokkal több.

Ebben a szakaszban még mindig kíváncsi vagyok, hogy mi a megtakarítás. Tényleg érdekel minket?

Tanulságos volt ez? Elég sok, elért eredmény!

Kérem nézze meg a többi oktatható anyagomat, tervezem, hogy praktikusabbakat írok. Nagyon szerettem időt szakítani ennek megírására.