Pagpaplano ng isang DIY Home Automation System: 12 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang layunin ng pagtuturo na ito ay hindi sabihin sa iyo kung paano mo magagawa ang anumang nais mong gawin ng iyong tahanan. Sa halip ay isinulat ito upang gawing realidad ang isang ideya ngunit binago rin ang kabaliwan sa pamamagitan ng pag-unawa sa mga limitasyon (teknolohiya, gastos, oras na kinakailangan, kaligtasan…).

Mayroong maraming napakahusay na mga gabay at artikulo sa web upang maunawaan ang maraming mga bagay sa napakalawak na mga detalye. Hindi ito ang gusto namin. Gusto namin ang malaking larawan. Ano ang mga pangunahing kasanayan na maaari nating malaman o pagbutihin. Ano ang dapat nating hawakan.

Saklaw nito ang mga pangunahing bagay tulad ng:

• Ano ang automation sa bahay? Suriin muna kung talagang tumutugma iyon sa iyong mga inaasahan.
• Saan magsisimula? Medyo madali, magsimula kung nasaan ka, marahil sa bahay. Alam mo ba ito sa loob?
• Ano angmagagawa ko? Tungkol sa anumang bagay ngunit kailangan mong planuhin at malaman ang iyong mga limitasyon. Kasama rito ang pananatiling buhay (gumagana anumang araw, kabilang ang mga gabi).
• Ano ang mga piraso ng palaisipan na ito? Mas kumplikado, maraming mga hugis at napakadaling mawala ang ilang mga piraso. Susubukan naming panatilihin lamang ang aming katinuan.
• Paano pagsamahin iyon? Nakakakuha ng mas kongkreto, ginagawa talaga namin ito. H * ll yeah!

Gayundin, magagamit din ang itinuturo na ito mula sa aking personal na pahina:

Hakbang 1: Ano ang Home Automation?

Ang Googling "home automation" ay nagbalik ng 33 milyong mga resulta. Ito ay maaaring higit pa sa sapat o sobra.

Ang unang resulta, artikulo sa Wikipedia (syempre), ay nagsasaad:

"Ang automation sa bahay o smart home [1] (kilala rin bilang domotics o domotica) ay ang extension ng tirahan ng pagbuo ng automation at nagsasangkot ng kontrol at pag-aautomat ng pag-iilaw, pag-init (tulad ng matalinong termostat), bentilasyon, aircon (HVAC), at seguridad, pati na rin mga gamit sa bahay tulad ng washer / dryers, ovens o refrigerator / freezer na gumagamit ng WiFi para sa malayuang pagsubaybay. Ang mga modernong sistema sa pangkalahatan ay binubuo ng mga switch at sensor na konektado sa isang gitnang hub na kung minsan ay tinatawag na "gateway" na kung saan kinokontrol ang system sa isang interface ng gumagamit na nakikipag-ugnay sa alinman sa isang naka-mount na terminal, software ng mobile phone, tablet computer o isang web interface, madalas ngunit hindi palaging sa pamamagitan ng mga serbisyo sa cloud ng internet."

Ano ang sinasabi nito?

• Smart home: Ginagawa ang bahay na "may kamalayan" sa sarili o binibigyan ito ng kakayahang gumawa ng mga bagay.
• Residential: Sa pamamagitan ng pagtuon sa DIY, huwag subukan ito sa trabaho:) Parang ito ang nais nating sakupin.
• Pag-aautomat ng gusali: Sa katunayan, bilang isang tamad na geek, nais kong gawin ng isang computer ang hindi ko nais na gawin mismo. Karaniwan na suriin ang pintuan ng garahe, pag-on / off ang pag-init at iba pa. Malaki!
• Mga switch at sensor: Tingnan ito tulad ng mga mata at daliri ng bahay, nang walang pareho na hindi masyadong magagawa.
• Central hub: Kaya't ang matalinong bahay ay nangangailangan ng utak? Nakakainteres Isang utak upang mamuno sa lahat ng mga bagay. Iyon ang magiging tagakontrol.
• Nakipag-ugnay: Ang bahay ay maaaring magkaroon ng sariling buhay ngunit nais naming maging bahagi nito. Lugar namin yan Teka, paano makikipag-chat sa isang bahay? Ito ang mga aparato / node.
• Mga serbisyo sa cloud ng Internet: Ayoko doon, ang ilang mga makina sa kung saan ay hindi dapat malaman tungkol sa akin na mayroong washer. Ngunit personal iyon. Huwag kalimutan ang "walang kagaya ng ulap, computer ng iba". Maghintay, ang isang serbisyo ay higit sa isang computer. Ang paglalakbay sa pamamagitan ng eroplano ay higit pa sa pagkakaroon ng kanyang sariling eroplano. Gayunpaman ang pagpipigil sa DIY ay pipigilan ang panlabas na tulong / pandaraya.

Kaya't kung ibubuod namin nagtatapos tayo sa: Gusto kong maglagay ng isang screen upang mag-order ng aking mga gamit sa bahay na gawin ang gusto ko. Medyo kung ano ang aasahan namin.

Bilang isang magiliw na paalala, hindi namin sasaklawin ang mga teknikal na aspeto tulad ng mga protokol, vendor, tagapagtustos at mga gusto. Ito ay isang proyekto sa DIY. Tulad ng aking sarili na isang libangan, hindi ko alam ang lahat ng mga detalye ng mga item na bumubuo ng kalawakan na iyon. Ang pag-alam sa aking bahay ay kung saan ko nais magsimula. Tulad nito, ibabahagi ko ang karamihan tungkol sa aking personal na karanasan.

Gayunpaman ay ibabalewala ko lamang ang lahat ng mga naka-bundle na solusyon mula sa merkado dahil hindi ito ang nais namin. Ang gabay na ito ay maaari pa ring magamit kung nais mo lamang dumaan sa mga pangunahing konsepto.

Tandaan: Wala kaming pakialam sa laki ng iyong tahanan. Langit ay ang limitasyon. Karamihan sa artikulong ito ay nakasulat sa pamamagitan ng pagkakaroon ng ilang mga aparato sa aking mesa.

Hakbang 2: Ang Malaking Larawan

Listahan:

• Mayroon ka bang ilang mga ideya?
• Ilista kung ano ang gusto mong i-modelo: Gusali, sahig, silid, system, appliances…
• Ilista kung ano ang HINDI mo komportable: Baka gusto mong laktawan ang mga kagamitan sa seguridad o kontrol sa pag-access.
• Maglagay ng mga prayoridad: Para sa totoong DIY, mag-iisa ka sa lahat ng oras. Ituon ang pansin sa mga nakamit.
• Suriin ang gastos: Tanggalin ang sa tingin mo ay sobrang mahal o hindi sulit.
• Suriin ang mga kasanayan: Kasalukuyan akong hindi makapag-disenyo ng anumang bagay sa 3D, iyon pa ring isang kasanayang nais kong makuha.

Kung malayo ka, dapat ngayon ay mayroon kang isang magandang ideya ng kung ano ang nais mong makamit. Para sa itinuturo na ito ay ipalagay ko ang mga bagay tungkol sa aking sariling karanasan:

• Ang tahanan ay may humigit-kumulang na 15 mga silid. Medyo marami iyan upang "magsimula lang sa isang bagay".
• Magtutuon ako sa pag-init: subaybayan ang temperatura at i-on / i-off ang pag-init.
• Gumagamit ako ng murang mga clone ng D1 Mini mula sa Ali Express. Ilang buwan na ang nakakaraan wala pa akong soldering iron.
• Nais kong gamitin talaga iyon, susubukan kong maabot sa "3D naka-print na enclosure na naka-install sa paligid ng bahay". Hindi pa nakakamit …
• Mayroong ilang sukat ng "pagtanggap ng asawa". Ito ay kailangang maging kapaki-pakinabang AT magagamit.

Tandaan na nilikha ko sa nakaraan ang isang Garage Door Opener batay sa isang Raspberry Pi, isang LCD display, isang pares ng switch at isang relay. Ang ilang mga Python code na nakadikit na magkasama. Sa ilang lawak na interesado akong pagsamahin ito sa itinuturo na ito upang magkaroon ng wastong arkitektura. Bahagi iyon ng "pagtanggap ng asawa", ang pag-aautomat ng bahay ay dapat gawin mula sa isang solong interface.

Hakbang 3: Pagmomodelo ng Iyong Lugar

Ilang teorya

Ipinapalagay ng automation sa bahay na may isang kontroladong pinapayagan na malaman tungkol sa lahat. Ipapasa rin nito ang iyong mga order sa bahay.

Ang mga aparato ay magkakalat sa buong lugar. Mas alam kung saan mo nais ang mga ito.

Kapag mayroon kaming isang matalinong tagakontrol sa lugar, dapat itong makipag-usap sa mga aparato.

Ang WiFi ay natural na paraan upang pumunta kahit hindi gaanong karaniwan. Maraming mga protokol sa paligid nito mahirap pumili.

Pagwawaksi

Oo nakakakuha ng teknikal, paumanhin. Gusto ko pa ring ipakita ang mga tunay na bagay, kaya kailangan namin ng mga sangkap ng pisikal at software. Muli ay binabanggit ko kung ano talaga ang ginagamit ko. Paumanhin maraming mga paraan doon upang malutas ang mga nasabing paksa: -O

Dalhin iyon sa susunod na antas

Maraming paraan ngayon upang makipag-usap sa pagitan ng "controller" at ng iba't ibang mga "node". Tungkol sa pagpaplano, tukuyin na kung paano iyon dapat gumana sa loob ng iyong tahanan. Ang pagtukoy sa daluyan ng komunikasyon ay makakatulong na tukuyin kung saan ilalagay ang controller at mga aparato.

• Mga koneksyon sa pagitan ng controller at mga aparato: Wireless o wired?
• Suplay ng kuryente: Mula sa outlet ng pader, pinapatakbo ng baterya o sisingilin ng solar siguro?
• Kaso: Ito ba ay isang pagsubok sa iyong bench, alpha hardware kung saan maaaring humiga ang mga cable o nais mong isama ito sa mga kasangkapan / kagamitan?

Tulad ng ipinaliwanag sa ibaba, para sa sample, gagamitin namin ang Homie-ESP8266. Ito ay isang firmware para sa mga Controller ng ESP8266 na gumagamit ng WiFi at MQTT. Ito ay inilarawan ng may-akda nito:

"Ang isang halimbawa ng isang pisikal na piraso ng hardware (isang Arduino, isang ESP8266…) ay tinatawag na isang aparato. Ang isang aparato ay may mga katangian ng aparato, tulad ng kasalukuyang lokal na IP, ang signal ng Wi-Fi, atbp. Maaaring mailantad ng isang aparato ang maraming mga node. Para sa Halimbawa, ang isang aparato ng panahon ay maaaring maglantad ng isang node ng temperatura at isang node ng halumigmig. Ang isang node ay maaaring magkaroon ng maraming mga katangian ng node. Ang halimbawa ng temperatura ay maaaring ilantad ang isang degree na pag-aari na naglalaman ng aktwal na temperatura, at isang yunit ng yunit. Ang mga pag-aari ng node ay maaaring saklaw. Para sa halimbawa, kung mayroon kang isang LED strip, maaari kang magkaroon ng isang node na pag-aari na humantong mula 1 hanggang 10, upang makontrol ang mga LED nang nakapag-iisa. Ang mga pag-aari ng node ay maaaring maayos. Halimbawa, hindi mo nais ang iyong degree na pag-aari na ma-aayos kung sakaling isang sensor ng temperatura: nakasalalay ito sa kapaligiran at hindi makatuwiran na palitan ito. Gayunpaman, gugustuhin mong maayos ang ari-arian ng degree sa kaso ng isang termostat."

Buod

Kailangan mo:

• Isang gitnang tagakontrol, na nagho-host ng iyong server sa pag-aautomat sa bahay. Gagamitin ko ang PiDome sa isang Raspberry Pi.
• Isa o higit pang mga aparato upang subaybayan at makipag-ugnay sa iyong tahanan. Gagamitin ko ang D1 Mini at Homie.
• Isang network upang ikonekta ang lahat ng iyon nang magkasama.
• Magpasya kung paano i-power ang mga aparato (baterya, adapter, mula sa isang host appliance…). Para sa pagsubok gumagamit ako ng alinman sa USB port ng computer (at serial debug) o isang charger ng telepono.

Hakbang 9: Tungkol sa Controller…

Bahagi ng hardware

Gumagamit kami ng isang Raspberry Pi upang kumilos bilang aming panginoon sa bahay. Sisingilin ang RPi ng:

• Hawak ang data tungkol sa bahay
• Pinagsasama-sama ang data mula sa mga aparato
• Ipinapakita ang data sa gumagamit
• Nagpapadala ng mga order sa mga aparato

Mula sa isang pananaw sa hardware, ang RPi lamang ay sapat na upang magawa ang lahat ng iyon. Ito ay halos mapag-isa at tatakbo nang masaya mula sa iyong silong (Hoy! Iyon ba ang iyong kauna-unahang sentro ng data ng bahay sa basement ?!:-D).

Kumuha ng ilang bundle (RPi, power supply, SD card…) at nakatakda ka na.

Tandaan tungkol sa WiFi: Posibleng patakbuhin ang RPi sa paglipas ng WiFi, subalit nakikita kong mas matatag ito upang ikonekta ito sa iyong router sa bahay gamit ang karaniwang RJ45 cable.

Tandaan tungkol sa RPi Zero: Ang eksaktong pagpili ng hardware na kailangan mong gawin ay nakasalalay sa kung ano ang gusto mo. Ang isang RPi Zero ay tila medyo mahusay din bilang isang RPi 3 para sa trabahong ito. Ang Zero ay mas mura ngunit nangangailangan ng mas maraming maliliit na bahagi upang matapos ang trabaho. Gayunpaman, ito ang pinakamahusay na pagpipilian pagdating sa mga naka-embed na aparato. Ang pinakabagong Raspberry Pi Zero W ngayon ay mayroon ding WiFi at Bluetooth!

Bahagi ng software

Ang RPi pagiging isang solong-board computer, ito ay lubos na limitado sa term ng disk / cpu / ram. Para sa hangaring ito ay umaasa kami sa magaan na mga operating system na Linux centric. Para sa trabahong ito, ang Raspbian ay marahil ang aming pinakamahusay na pagpipilian dahil ito ay uri ng default OS para sa isang RPi.

Ang pagsasalita tungkol sa automation sa bahay ay nangangahulugang kailangan mo ng labis na software upang pamahalaan ang mga aparato. Ang pinili ko ay PiDome (i-download).

Hakbang 10: Tungkol sa Mga Device

Bahagi ng hardware

Ang mga sumusunod na hakbang ay umaasa sa Wemos D1 Mini (o mas murang mga clone:)). Ang mga micro controler na ito ay batay sa isang mga module na ESP-8266. Ang mga bundle na ito sa isang solong maliit na board (34.2mm * 25.6mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, Digital pin at isang analog pin sa isang 10 gr package. Kung kailangan mo ng mas maraming puwang ng flash, suriin ang Wemos D1 Mini Pro. Maaari kang bumili ng mga kalasag dito upang magdagdag ng mga relay, DHT22, pindutan, OLED screen … Isa sa mga ito ay ang kalasag ng baterya na nagpapahintulot sa aparato na tumakbo nang buong wireless.

Ang pagkakaroon ng ilang mga mini solderless breadboard at jumper wires ay makakatulong sa prototype ang iyong hinaharap na patunay na tahanan. Kung nais mo ng mga pasadyang kaso para sa iyong mga aparato, ang kaalaman tungkol sa disenyo ng 3D at pag-access sa isang 3D printer ay tataas pa ang antas ng iyong geekness. Ngunit ano ang maaaring maging automation ng bahay kung hindi ka nakakakuha ng ilang mga sensor, LEDs, resistor, capacitor at iba pa?

Isinama ko ang aking "aparato sa opisina" sa larawan, ito ay isang simpleng breadboard + D1 Mini + DHT22 + OLED screen. Ang mga bagay na LED at IR ay kasalukuyang hindi ginagamit.

Bahagi ng software

Tulad ng ESP-8266 ay isang medyo karaniwang chip, makakakita ka ng maraming mga sketch para dito. Magiging tamad lang ako at gagamit ng mahusay na Homie para sa ESP-8266 software mula kay Marvin Roger. Gayunpaman ang itinuturo na ito ay hindi isang gabay sa Homie.

Hakbang 11: Enclosure ng Mga Device

Ang mga enclosure ay tungkol sa kung ano ang aasahan mo. Nabanggit ko na ang mga bagay tulad ng breadboard, karton (tulad ng aking modelo ng Garage Opener alpha), mga up-cycled box (aking Garage Opener sa isang kahon ng tornilyo), mga kahon ng proyekto o mga enclure ng 3D printer. Tulad ng dati ang hangganan ay iyong imahinasyon.

Tandaan na kakailanganin mong magkasya sa mga electronics na balak mong i-deploy. Hindi mahalaga kung gaano ito kalaki, ang maliit ay nangangahulugang hindi pumunta.

Kung sinusubaybayan mo ang mga bagay sa kapaligiran tulad ng temperatura o ilaw, tiyaking iposisyon ito nang matalino. Ang paglalagay ng sensor sa simpleng araw ay marahil kung ano ang nais mong maiwasan sa (halos) anumang gastos. Ang paglalagay ng isang sensor ng PIR ay magkatulad na kuwento, tiyaking maayos ang saklaw at saklaw nito kung anuman ang iyong inaasahan.

Sa ibaba ng mga pagpapalagay ay batay sa isang nakapag-iisang, pinapatakbo ng baterya, monitor ng temperatura / kahalumigmigan.

Ang isang tipikal na aparato ay kailangang mag-bundle:

• Isang microcontroller, para sa aming mga halimbawa iyon ay isang D1 Mini, laki: 34.2mm * 25.6mm
• Sa pagitan ng 0 at maraming mga sensor, kumuha tayo ng isang DHT22: 27mm x 59mm x 13.5mm
• Ang supply ng kuryente, ang D1 Mini ay nangangailangan ng 5V, ang paggamit ng isang Battery Shield ay mukhang isang plano: 34.2mm * 25.6mm
• Ang baterya pack, para sa kalasag ng baterya, magkakaroon kami ng pagtingin sa isang 3.7v Lithium na baterya: 40mm * 25mm * 6mm
• Ang ilang mga puwang para sa mga wires, switch, LEDs … Kumuha lamang ng ilang mga assortment mula sa AliExpress (LEDs, jumper wires, resistors).

Muli, pinili lamang ang paraang komportable ka.

Tandaan sa aking sarili: Oras upang malaman ang ilang disenyo ng 3D:-(

Hakbang 12: Pangwakas na Mga Salita

Nang dumating ang oras upang isulat ang pangwakas na kabanata na ito ay nagtataka ako "Ano ang nakamit?".

Ang sagot ay medyo simple at sumusunod sa paksa: I-save ang iyong sarili ng ilang oras at planuhin ang mga bagay. Gagawin nitong mas pare-pareho ang buong proyekto. Ang pag-aautomat sa bahay ay hindi kasing simple ng pagbili ng isang wireless power socket sa lokal na tindahan. Ito ay higit pa.

Sa yugtong ito ay iniisip ko pa rin kung ano ang naiipon. May pakialam ba talaga tayo?

Nagtuturo ba ito? Medyo marami, nakamit ang nakamit!

Mangyaring suriin ang aking iba pang mga itinuturo, nagpaplano akong magsulat ng higit pang mga praktikal. Medyo nagustuhan ko ang paglalaan ng oras upang isulat ang isang ito.