Plánování domácího automatizačního systému: 12 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Účelem tohoto pokynu není říct vám, jak můžete dělat cokoli, co chcete, aby dělal váš domov. Místo toho bylo napsáno, aby se myšlenka stala skutečností, ale také přeměnilo šílenství na rozum rozuměním limitů (technologie, náklady, požadovaný čas, bezpečnost …).

Na webu je spousta velmi dobrých průvodců a článků, které mnohým věcem velmi podrobně porozumí. To není to, co chceme. Chceme celkový obraz. Jaké jsou základní dovednosti, které se můžeme naučit nebo zlepšit. Čeho bychom se měli dotknout.

To zahrnuje základní věci jako:

• Co je domácí automatizace? Nejprve zkontrolujte, zda to skutečně odpovídá vašim očekáváním.
• Kde začít? Docela snadné, začněte tam, kde jste, pravděpodobně doma. Znáte to naruby?
• Co můžu dělat? O čemkoli, jen musíte plánovat a znát své limity. To zahrnuje zůstat naživu (funguje každý den, včetně večerů).
• Jaké jsou kousky této skládačky? Složitější je mnoho tvarů a je velmi snadné přijít o některé kousky. Pokusíme se zachovat zdravý rozum.
• Jak to dát dohromady? Je to čím dál konkrétnější, ve skutečnosti to DĚLÁME. H*ll ano!

Tento instruktáž je nyní také k dispozici na mé osobní stránce:

Krok 1: Co je domácí automatizace?

Googling „domácí automatizace“vrátil 33 milionů výsledků. To je buď více než dost, nebo příliš mnoho.

První výsledek, článek Wikipedie (samozřejmě), uvádí:

„Domácí automatizace nebo inteligentní dům [1] (také známý jako domotics nebo domotica) je obytným rozšířením automatizace budov a zahrnuje ovládání a automatizaci osvětlení, topení (například inteligentní termostaty), větrání, klimatizace (HVAC) a zabezpečení, stejně jako domácí spotřebiče, jako jsou pračky/sušičky, trouby nebo chladničky/mrazničky využívající WiFi pro vzdálené monitorování. Moderní systémy se obecně skládají z přepínačů a senzorů připojených k centrálnímu rozbočovači, kterému se někdy říká „brána“, ze které je systém řízen s uživatelským rozhraním, které je v interakci buď s nástěnným terminálem, softwarem mobilního telefonu, tabletovým počítačem nebo webovým rozhraním, často, ale ne vždy, prostřednictvím internetových cloudových služeb. “

Co to říká?

• Chytrá domácnost: Udělat dům „vědomým“sebe sama nebo mu dát schopnost dělat věci.
• Rezidenční: Zaměřením se na kutilství to v práci nezkoušejte:) Vypadá to, že to chceme pokrýt.
• Automatizace budov: Jako líný geek opravdu chci, aby si počítač sám vyrobil to, co nechci. Obvykle kontrola garážových vrat, zapnutí/vypnutí topení a podobně. Skvělý!
• Přepínače a senzory: Podívejte se na to jako oči a prsty domova, bez obou to moc nepovede.
• Centrální centrum: Takže ten chytrý domov potřebuje mozek? Zajímavý. Jeden mozek vládne všem věcem. To bude ovladač.
• Interagováno: Domov může mít svůj vlastní život, ale my chceme být jeho součástí. To je naše místo. Počkat, jak chatovat s domem? Toto jsou zařízení/uzly.
• Internetové cloudové služby: To se mi nelíbí, někde by stroj neměl vědět, že mám zapnutou pračku. Ale to je osobní. Nezapomeňte „neexistuje nic takového jako cloud, jeho počítač někoho jiného“. Počkejte, služba je mnohem více než počítač. Cestování letadlem je víc než mít vlastní letadlo. Aspekt DIY však zdrží externí pomoc/podvádění.

Pokud tedy shrneme, skončíme s: Chci umístit obrazovku, abych svým domácím spotřebičům nařídil dělat to, co chci. Skoro to, co bychom očekávali.

Jako přátelskou připomínku se nebudeme zabývat technickými aspekty, jako jsou protokoly, prodejci, dodavatelé a podobně. Jedná se o kutilský projekt. Jako sám nadšenec neznám všechny podrobnosti o předmětech skládajících se z této galaxie. Vědět, že můj dům je místo, kde chci začít. Jako takový budu sdílet hlavně o své osobní zkušenosti.

Budu však jednoduše ignorovat všechna řešení z trhu, protože to nechceme. Tato příručka může být stále užitečná, pokud si chcete projít základní pojmy.

Poznámka: Nezáleží nám na velikosti vašeho domova. Nebe je limit. Většina tohoto článku byla napsána tak, že mám na stole několik zařízení.

Krok 2: Velký obrázek

Kontrolní seznam:

• Už máte nějaké nápady?
• Seznam, co chcete modelovat: Budova, podlahy, místnosti, systémy, spotřebiče…
• Vytvořte si seznam toho, v čem se necítíte: Možná chcete přeskočit bezpečnostní zařízení nebo řízení přístupu.
• Stanovte si priority: Pro opravdové kutily budete většinu času sami. Zaměřte se na úspěchy.
• Vyhodnoťte náklady: Odstraňte to, co si myslíte, že je předražené nebo nestojí za to.
• Vyhodnoťte dovednosti: V současné době nejsem schopen navrhnout nic ve 3D, přesto je to dovednost, kterou bych chtěl získat.

Pokud jste tak daleko, měli byste nyní mít docela dobrou představu o tom, čeho chcete dosáhnout. Pro tento instruktáž budu předpokládat věci o své vlastní zkušenosti:

• Dům má zhruba 15 pokojů. Na „prostě něco začít“je to docela dost.
• Zaměřím se na topení: sleduji teplotu a zapínám/vypínám topení.
• Používám levné klony D1 Mini od Ali Express. Před několika měsíci jsem ani neměl páječku.
• Chci toho skutečně využít, zkusím se dostat k „3D tištěným skříním instalovaným po celém domě“. Dosud nedosaženo…
• Existuje určitý rozměr „přijetí manželky“. To musí být užitečné a použitelné.

Všimněte si, že jsem v minulosti vytvořil otvírač garážových vrat založený na Raspberry Pi, LCD displeji, dvojici spínačů a relé. Některé kódy Pythonu to spojují. Do jisté míry mám zájem sloučit to do tohoto instruktu, aby měl správnou architekturu. To je součástí „přijetí manželky“, domácí automatizace by měla být prováděna z jediného rozhraní.

Krok 3: Modelování vašeho místa

Nějaká teorie

Domácí automatizace předpokládá, že existuje ovladač, který může o všem vědět. Rovněž přepošle vaše objednávky domů.

Zařízení budou rozmístěna po celém místě. Raději vězte, kde je chcete mít.

Jakmile máme chytrý ovladač na místě, musí být schopen komunikovat se zařízeními.

WiFi je přirozený způsob, jak jít, i když ne tak běžně. Existuje tolik protokolů, že je těžké si vybrat.

Prohlášení

Ano, začíná to být technické, omlouváme se. Stejně chci ukázat skutečné věci, takže potřebujeme fyzické a softwarové komponenty. Znovu zmíním, co vlastně používám. Omlouváme se, existuje tolik způsobů, jak taková témata vyřešit: -O

Povýšení na další úroveň

Nyní existuje mnoho způsobů komunikace mezi „ovladačem“a různými „uzly“. O plánování již definujte, jak by to mělo fungovat ve vašem domě. Definování komunikačního média pomůže definovat, kam umístit ovladač a zařízení.

• Spojení mezi ovladačem a zařízeními: bezdrátové nebo kabelové?
• Napájení: Ze síťové zásuvky, napájené baterií nebo solárním nabitím?
• Případ: Je to test na vaší lavici, alfa hardwaru, kde mohou ležet kabely, nebo ho chcete integrovat do nábytku/spotřebičů?

Jak je vysvětleno níže, pro ukázku použijeme Homie-ESP8266. Toto je firmware pro řadiče ESP8266 využívající WiFi a MQTT. Jeho autor to popisuje takto:

„Instance fyzického hardwaru (Arduino, ESP8266 …) se nazývá zařízení. Zařízení má vlastnosti zařízení, jako je aktuální místní IP, signál Wi-Fi atd. Zařízení může vystavit více uzlů. například meteorologické zařízení může vystavit teplotní uzel a vlhkostní uzel. Uzel může mít více vlastností uzlu. Teplotní uzel může například vystavit vlastnost stupňů obsahující skutečnou teplotu a vlastnost jednotky. Vlastnosti uzlu mohou být rozsahy. Pro máte -li například pásek LED, můžete mít LED diodu vlastností uzlu v rozmezí od 1 do 10, která umožní nezávislé ovládání LED diod. Vlastnosti uzlu lze nastavit. Například nechcete, aby vlastnost stupňů byla nastavitelná v případě teplotní čidlo: to závisí na prostředí a nemělo by smysl to měnit. Budete však chtít, aby vlastnost stupňů byla nastavitelná v případě termostatu."

souhrn

Potřebuješ:

• Jeden centrální ovladač, hostující váš server domácí automatizace. PiDome použiji na Raspberry Pi.
• Jedno nebo více zařízení pro sledování a interakci s vaším domovem. Použiji D1 Mini a Homie.
• Síť, která to všechno spojí dohromady.
• Rozhodněte, jak napájet zařízení (baterie, adaptér, z hostitelského zařízení …). Pro testování používám buď USB port počítače (a sériové ladění), nebo nabíječku telefonu.

Krok 9: O ovladači…

Hardwarová část

Jako domácí vládce použijeme Raspberry Pi. RPi bude mít na starosti:

• Uchovávání údajů o domě
• Agregace dat ze zařízení
• Prezentace dat uživateli
• Odesílání objednávek do zařízení

Z hardwarového hlediska k tomu všemu stačí samotný RPi. Je téměř soběstačný a poběží šťastně z vašeho suterénu (Hej! Je to vůbec vaše první domácí datové centrum v suterénu ?!:-D).

Získejte balíček (RPi, napájecí zdroj, SD karta …) a máte hotovo.

Poznámka k WiFi: Je možné provozovat RPi přes WiFi, ale považuji za mnohem stabilnější připojit jej k domácímu routeru pomocí standardního kabelu RJ45.

Poznámka k RPi Zero: Přesný výběr hardwaru, který musíte provést, závisí na tom, co chcete. Zdá se, že RPi Zero je pro tuto práci také stejně dobrý jako RPi 3. Zero je mnohem levnější, ale k provedení práce vyžaduje mnohem více malých dílů. Je to však nejlepší volba, pokud jde o vestavěná zařízení. Nejnovější Raspberry Pi Zero W nyní dokonce přichází s WiFi a Bluetooth!

Softwarová část

RPi je jednodeskový počítač a je poměrně omezený z hlediska disku/CPU/RAM. Za tímto účelem spoléháme na lehké operační systémy zaměřené na Linux. Pro tuto práci je Raspbian pravděpodobně naší nejlepší volbou, protože je to jakýsi výchozí OS pro RPi.

Když mluvíme o domácí automatizaci, znamená to, že ke správě zařízení potřebujete další software. Moje volba je PiDome (stáhnout).

Krok 10: O zařízeních

Hardwarová část

Následující kroky budou záviset na Wemos D1 Mini (nebo levnějších klonech:)). Tyto mikrořadiče jsou založeny na modulech ESP-8266. To se spojuje na jedné malé desce (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, digitální piny a analogový pin v balení po 10 gr. Pokud potřebujete více místa na disku, podívejte se na Wemos D1 Mini Pro. Můžete si k němu koupit štíty pro přidání relé, DHT22, tlačítka, OLED obrazovky … Jedním z nich je kryt baterie, který umožňuje zařízení pracovat zcela bezdrátově.

S několika mini pájecími prkénky a propojovacími dráty pomůže vytvořit prototyp vašeho budoucího domova. Pokud chcete pro svá zařízení vlastní pouzdra, znalosti o 3D designu a přístupu k 3D tiskárně ještě více zvýší vaši úroveň geekness. Co by to ale mohla být domácí automatizace, když nedostanete nějaké senzory, LED diody, odpory, kondenzátory a tak dále?

Na obrázek jsem zahrnul své „kancelářské zařízení“, je to jednoduché prkénko + D1 Mini + DHT22 + OLED obrazovka. LED a IR věci jsou aktuálně nepoužité.

Softwarová část

Protože ESP-8266 je docela běžný čip, najdete pro něj spoustu skic. Budu líný a použiji vynikající software Homie pro ESP-8266 od Marvina Rogera. Tento instruktáž však není průvodcem po Homie.

Krok 11: Příloha zařízení

Přílohy jsou o tom, co byste očekávali. Už jsem zmínil věci jako breadboard, lepenka (jako můj model alfa Garage Opener), up-cyklované boxy (můj Garage Opener v šroubovacím boxu), projektové boxy nebo pouzdra pro 3D tiskárny. Jako obvykle je limitem vaše představivost.

Mějte na paměti, že se budete muset vejít do elektroniky, kterou plánujete nasadit. Bez ohledu na to, jak může být větší, menší znamená nechodit.

Pokud sledujete položky životního prostředí, jako je teplota nebo světlo, umístěte je moudře. Umístění senzoru na jasné slunce je pravděpodobně to, čemu chcete zabránit (téměř) za každou cenu. Umístění PIR senzoru je stejný příběh, ujistěte se, že rozsah je v pořádku a že pokrývá vše, co od něj očekáváte.

Níže uvedené předpoklady vycházejí ze samostatného monitoru teploty / vlhkosti napájeného bateriemi.

Typické zařízení bude muset mít svazek:

• Mikrokontrolér, pro naše příklady je to D1 Mini, velikost: 34,2 mm * 25,6 mm
• Mezi 0 a mnoha senzory vezměme DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Napájení, D1 Mini vyžaduje 5V, použití štítu baterie vypadá jako plán: 34,2 mm * 25,6 mm
• Sada baterií, pro kryt baterie se podíváme na lithiovou baterii 3,7 V: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Nějaký prostor pro vodiče, přepínače, LED diody … Stačí si pořídit pár sortimentů z AliExpress (LED, propojovací vodiče, odpory).

Opět jste si vybrali způsob, jakým se cítíte dobře.

Poznámka pro sebe: Čas naučit se nějaký 3D design:-(

Krok 12: Závěrečná slova

Když nadešel čas napsat tuto závěrečnou kapitolu, říkal jsem si „Co bylo dosaženo?“.

Odpověď je velmi jednoduchá a odpovídá tématu: Ušetřete si čas a naplánujte si věci. Díky tomu bude celý projekt mnohem konzistentnější. Domácí automatizace není tak jednoduchá jako nákup bezdrátové zásuvky v místním obchodě. To je mnohem víc.

V této fázi stále přemýšlím, jaké jsou úspory. Opravdu nás to zajímá?

Bylo to poučné? Docela hodně, dosažený úspěch!

Podívejte se prosím na mé další instruktáže, plánuji napsat další praktické. Docela rád jsem si udělal čas na napsání tohoto.