منزل ذكي يعتمد على وحدات تحكم Arduino: تصميم وتنظيم المساحة الخاضعة للرقابة

بناء مشروع على اردوينو

سوف نعرض عملية إنشاء وتكوين "منزل ذكي" من Arduino باستخدام مثال لنظام يتضمن الوظائف التالية:

• مراقبة درجة الحرارة في الداخل والخارج ؛
• تتبع حالة النافذة (مفتوح / مغلق) ؛
• مراقبة الأحوال الجوية (صافٍ / ممطر) ؛
• توليد إشارة صوتية عند تشغيل مستشعر الحركة ، إذا تم تنشيط وظيفة الإنذار.

سنقوم بتهيئة النظام بطريقة يمكن من خلالها عرض البيانات من خلال تطبيق خاص ، بالإضافة إلى متصفح الويب ، أي يمكن للمستخدم القيام بذلك من أي مكان يتوفر فيه اتصال بالإنترنت.

الاختصارات المستخدمة:

1. "GND" - الأرض.
2. "VCC" - طعام.
3. "PIR" - مستشعر الحركة.

المكونات اللازمة لتصنيع نظام المنزل الذكي

سيتطلب نظام المنزل الذكي من Arduino ما يلي:

• لوحة المعالج الدقيق اردوينو.
• وحدة إيثرنت ENC28J60 ؛
• اثنين من أجهزة استشعار درجة الحرارة العلامة التجارية DS18B20 ؛
• ميكروفون؛
• جهاز استشعار المطر والثلج
• مستشعر الحركة؛
• تبديل القصب
• تناوب؛
• مقاوم بمقاومة 4.7 كيلو أوم ؛
• كابل ثنائي ملفوف؛
• كابل إيثرنت.

تكلف جميع المكونات حوالي 90 دولارًا.

لإنشاء نظام بالوظائف التي نحتاجها ، نحتاج إلى مجموعة من الأجهزة تبلغ قيمتها حوالي 90 دولارًا.

كيف يعمل مثل هذا المنزل الذكي؟

لإنشاء منزل ذكي بيديك ، ستحتاج إلى مهارة براوني كوزيا. من خلاله ، لا يمكنك التحكم في المنزل الذكي فحسب ، بل يمكنك أيضًا دمج الأجهزة الافتراضية مباشرةً في Yandex.Alisa. هذا يعني أنك لست مضطرًا إلى فتح مهارة باستمرار لمجرد إطفاء المصباح الكهربائي. ستتواصل المهارة مع المتحكم الدقيق عبر خطافات الويب.

مؤتمر YaTalks 2020

5 ديسمبر الساعة 09:00 ، عبر الإنترنت ، مجانًا

الأحداث والدورات على

بالنسبة إلى webhooks ، تعد منصة Blynk ، وهي لوحة تحكم للجهاز لكل من Arduino و Raspberry Pi ، رائعة. هناك يمكنك بسهولة إنشاء واجهة رسومية يمكنك من خلالها التحكم في الجهاز عبر Wi-Fi (وأيضًا عبر Ethernet و USB و GSM و Bluetooth).

مراحل الخلق

يجب القول أن مراحل إنشاء نظام "المنزل الذكي" بمشاركة المتخصصين أو بأيديهم ستكون هي نفسها. صحيح ، في الحالة الأخيرة ، سيكلف الإصدار النهائي ككل أقل بكثير مما لو قمت بإشراك المتخصصين الذين يعانون بالفعل من نقص المعروض في السوق. لهذا السبب ، ستكون رواتبهم مناسبة ، مما يعني أنك إذا كنت لا ترغب في إنفاق أموال إضافية ، فيمكنك فعل ذلك بنفسك. لذا ، لنبدأ بمكونات هذا النظام ، إذا قررت إنشاءه بنفسك.

معدات

إذا تحدثنا عن تكوين النظام ، فستشمل التقنية مجموعة المكونات التالية:

• مستشعر الحركة؛
• مستشعر درجة الحرارة والرطوبة
• مستشعر الضوء؛
• زوج من مجسات درجة الحرارة عليها علامة DS18B20 ؛
• ماركة وحدة إيثرنت ENC28J60 ؛
• ميكروفون؛
• تبديل القصب
• تناوب؛
• كابل ثنائي ملفوف؛
• كابل فئة إيثرنت ؛
• مقاوم له مقاومة 4.7 كيلو أوم ؛
• لوحة المعالج الدقيق اردوينو.

خوارزمية الاتصال

يجب أن يقال أن المنزل الذكي يجب أن يكون مجهزًا حصريًا بمصابيح LED ، لأن الخيارات التقليدية لا يمكنها ببساطة تحمل الجهد العالي. عندما يكون المشروع جاهزًا ، وتم بالفعل شراء جميع قطع الغيار اللازمة ، يجب أن تبدأ في توصيل أجهزة الاستشعار ووحدات التحكم. يجب أن يتم ذلك حصريًا وفقًا للمخطط الذي تم إنشاؤه مسبقًا. يجب عزل جهات الاتصال تمامًا.

باختصار ، ستبدو خوارزمية الاتصال خطوة بخطوة كما يلي:

• تركيب الكود
• إعداد تطبيق لجهاز كمبيوتر شخصي أو هاتف محمول ؛
• ميناء الشحن؛
• اختبار البرمجيات وأجهزة الاستشعار ؛
• استكشاف الأخطاء وإصلاحها إذا وجدت أثناء الاختبار.

لنبدأ بتثبيت الكود.

أولاً ، يجب على المستخدم كتابة البرنامج في Arduino IDE. ويعرض:

• محرر النص؛
• منشئ المشروع
• برنامج التجميع
• المعالج؛
• أداة لتحميل البرامج على معالج Arduino الصغير.

يجب أن يقال أن هناك إصدارات برامج لأنظمة تشغيل الكمبيوتر الرئيسية - Windows و Linux و Mac OS X. إذا تحدثنا عن لغة البرمجة المستخدمة ، فإننا نتحدث عن C ++ مع عدد من التبسيط. يشار إلى البرامج المكتوبة من قبل مستخدمي Arduino باسم الرسومات التخطيطية. يقوم النظام بإنشاء عدد من الوظائف تلقائيًا ولا يحتاج المستخدم إلى فهم كتاباته ، ويطلب قائمة بالإجراءات الشائعة. ليست هناك حاجة أيضًا لتضمين ملفات نوع الرأس للمكتبات العادية. لكنك تحتاج إلى إدراج مخصصة.

يمكنك إضافة مكتبات إلى مدير مشروع IDE بعدة طرق. في شكل أكواد المصدر المكتوبة بلغة C ++ ، تتم إضافتها إلى دليل منفصل في دليل العمل لقذيفة IDE. تظهر الآن أسماء المكتبات المطلوبة في قائمة IDE المحددة. سيتم تضمين تلك التي تحددها في قائمة التجميع. هناك عدد قليل من الإعدادات في IDE ، ولا توجد طريقة لتعيين التفاصيل الدقيقة للمترجم على الإطلاق. يتم ذلك حتى لا يرتكب الجاهل أي أخطاء.

إذا قمت بتنزيل المكتبة ، فأنت بحاجة إلى فك ضغطها وإدخالها ببساطة في IDE. توجد تعليقات في نص البرنامج تشرح كيفية عمله. وتجدر الإشارة إلى أن جميع تطبيقات Arduino تعمل على نفس التقنية: يرسل المستخدم طلبًا إلى المعالج ، ويقوم بدوره بتحميل الكود المطلوب على شاشة الجهاز. عندما يضغط شخص ما على مفتاح التحديث ، يقوم المتحكم الدقيق بإرسال المعلومات.من كل صفحة ذات تسمية معينة يأتي رمز البرنامج الذي سيتم عرضه على الشاشة.

المجموعة التالية من الإجراءات هي تثبيت العميل على جهاز كمبيوتر شخصي أو هاتف ذكي. يمكنك تنزيله على الإنترنت أو في متجر Google Play أو من مصدر آخر. للقيام بذلك ، تحتاج إلى فتح الملف على الهاتف الذي قمت بتنزيله ، ثم النقر فوقه وفي النافذة التي تظهر ، اضغط على زر "تثبيت". في هذه الحالة ، يجب أن تدرك أنه لهذا يجب تنشيط الخيار الذي يسمح لك بتثبيت برامج ليست من خدمة Google Play. لتمكين هذا الخيار ، تحتاج إلى إدخال قسم الإعدادات وتحديد عنصر "الأمان" هناك. هذا هو بالضبط ما تحتاجه لتفعيل الخيار المقابل. عند اكتمال التثبيت ، يمكنك تنشيط التطبيق وتهيئته.

كيف تخطط لإدارة منزلك الذكي

إذا كنت قد تعاملت مع السؤال "ما الذي سيتم تشغيله تلقائيًا" ، فإن الموضوع الذي لا يقل إثارة "كيفية إدارة كل الأتمتة" يأتي في السطر التالي:

• يمكنك تنظيم لوحة مركزية مع شاشة ؛
• التحكم عن بعد والإدارة من هاتف ذكي ؛
• مآخذ ومفاتيح ذكية
• منزل أوتوماتيكي بالكامل
• الأجهزة المنزلية القادرة على العمل في الوضع التلقائي دون الوصول إلى الشبكة ؛
• مجموعات مختلفة من هذه الأساليب.

من الجدير بالذكر أن ميزانيتك تتحكم أيضًا في التشغيل الآلي. يمكن لبعض الحلول التقنية التعامل مع المهمة بشكل أفضل ، لكنها باهظة الثمن ، لكن السوق الحديث يسمح لك بإيجاد بديل لها مقابل أموال كافية.

ما هو المنزل الذكي"

هذا المصطلح له نظير أكثر قابلية للفهم - "أتمتة المنزل".جوهر هذه الحلول هو ضمان التنفيذ التلقائي للعمليات المختلفة التي تحدث في المنزل أو المكتب أو المرافق المتخصصة. أبسط مثال على ذلك هو التشغيل التلقائي للإضاءة في الوقت الذي يدخل فيه أحد المستأجرين الغرفة.

نظام المنزل الذكي من Arduino عبارة عن مجموعة من المعدات للتحكم في تشغيل الأجهزة المختلفة باستخدام هاتف محمول يعمل بنظام Android.

يمكن تمييز المكونات التالية في أي نظام "منزل ذكي":

جزء اللمس. هذه مجموعة من الأجهزة ، يتم تمثيل الجزء الرئيسي منها بأجهزة استشعار مختلفة تسمح للنظام بتسجيل أحداث ذات طبيعة مختلفة. ومن الأمثلة أجهزة استشعار درجة الحرارة والحركة. تُستخدم أجهزة أخرى من الجزء اللمسي لنقل أوامر المستخدم إلى النظام. هذه هي أزرار التحكم عن بعد وأجهزة التحكم عن بعد مع أجهزة الاستقبال.

الجزء التنفيذي. هذه هي الأجهزة التي يمكن للنظام التحكم فيها ، وبالتالي تتفاعل مع حدث معين وفقًا لسيناريو يحدده المستخدم. بادئ ذي بدء ، هذه هي المرحلات ، والتي من خلالها يمكن لوحدة التحكم في المنزل الذكي توفير الطاقة لأي جهاز كهربائي ، أي تشغيله وإيقاف تشغيله. على سبيل المثال ، من خلال التصفيق في راحة يدك (سوف "يسمع" النظام ذلك بواسطة ميكروفون) ، يمكنك تكوين تشغيل المرحل الذي يمد المروحة بالطاقة

يرجى ملاحظة: في هذا المثال ، يمكن أن تكون المروحة أي شيء. ولكن يمكنك أيضًا استخدام جهاز تم إصداره خصيصًا للعمل كجزء من نظام معين.

على سبيل المثال ، تنتج شركة Arduino محركات كهربائية لأنظمتها ، والتي يمكنك من خلالها ، على سبيل المثال ، إغلاق النافذة أو فتحها ، وتنتج شركة Xiaomi (الشركة الصينية المصنعة لهذه الأنظمة) أجهزة التحكم في منظف الهواء. يتم التحكم في مثل هذا الجهاز بالكامل بواسطة النظام ، أي أنه لا يمكنه تشغيله فحسب ، بل يمكنه أيضًا تغيير الإعدادات.

وحدة المعالجة المركزية. قد يطلق عليه أيضًا وحدة تحكم. هذا هو "عقل" النظام الذي ينسق وينسق عمل جميع مكوناته.

برمجة. هذه مجموعة من الإرشادات التي يسترشد بها المعالج. في أنظمة بعض الشركات المصنعة ، بما في ذلك تلك من Arduino ، يمكن للمستخدم كتابة برنامج بمفرده ، وفي حالات أخرى ، يتم استخدام الحلول الجاهزة التي لا تتوفر فيها سوى السيناريوهات النموذجية للمستخدم.

تنقسم الأنظمة الحديثة "المنزل الذكي" إلى عدة أصناف:

1. مجهزة بوحدة التحكم الخاصة بها.
2. استخدام معالج كمبيوتر المستخدم بهذه السعة (جهاز لوحي ، هاتف ذكي).
3. معالجة المعلومات باستخدام خادم بعيد مملوك لشركة المطور (خدمة سحابية).

لا يمكن للنظام فقط تنشيط جهاز معين ، ولكن أيضًا إبلاغ المستخدم بالحدث عن طريق إرسال رسالة إلى الهاتف أو بطريقة أخرى. وبالتالي ، يمكن تخصيص وظائف الإنذار ، بما في ذلك الوقاية من الحرائق.

يمكن أن تكون السيناريوهات أكثر تعقيدًا مما وصفناه في الأمثلة. على سبيل المثال ، يمكنك تعليم النظام كيفية تشغيل المرجل ونقل مصدر الماء الساخن إليه عند إيقاف تشغيل الإمداد المركزي ، إذا تم الكشف عن وجود أحد السكان في المنزل (أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء والموجات فوق الصوتية ، وكذلك كما تساعد أجهزة استشعار الحركة).

المنزل الذكي للتحكم عن بعد

أتمتة المنزل Arduino و Raspberry Pi

كما ذكرنا أعلاه ، بمساعدة خادم Node.js ، يمكنك توصيل الأشياء ببعضها البعض. ينطبق هذا أيضًا على تصور عمليات أتمتة المنزل على الإنترنت من خلال الخدمات السحابية. هذه طريقة واحدة للتحكم في منزلك عبر الإنترنت. يمكنك تشغيل الغلاية أو السخانات يدويًا مسبقًا قبل الوصول إلى المنزل.

هناك طريقة أخرى تتمثل في تلقي البيانات والتحكم في المنزل "الذكي" على منصة Arduino باستخدام رسائل SMS و MMS. بعد كل شيء ، قد لا يكون الإنترنت دائمًا في متناول اليد. وإذا لم يكن إدراج أي جهاز أمرًا بالغ الأهمية ، فقد يكون تلقي رسالة حول تسرب المياه أمرًا ضروريًا بكل بساطة. وهنا ، يمكن للوحة Edison من Intel أن تنقذ في تطوير منزل "ذكي" كامل الوظائف على منصة Arduino.

وماذا حصلنا عليه؟

كما ترى ، فإن Arduino ليس مجرد لوحة لتطوير بعض أجهزة الأتمتة البسيطة. على منصة Arduino ، يمكنك بسهولة إنشاء أتمتة المنزل الذكي بيديك. في الوقت نفسه ، ليست هناك حاجة إلى دفع مبالغ زائدة مقابل أجهزة من شركة Siemens ، وهي باهظة الثمن وتزيد تكلفتها عن 5-10 أضعاف تكلفة Arduino.

يمكن توصيل Arduino بجهاز كمبيوتر والحصول على تصور للعمليات على شاشة جهاز عرض أو جهاز لوحي. يمكن التحكم في أتمتة المنزل الذكي على منصة Arduino عبر الإنترنت أو باستخدام رسائل SMS و MMS. على Arduino ، يمكنك إنشاء أجهزة معقدة تمامًا بيديك.

تجميع "المنزل الذكي": تعليمات خطوة بخطوة

تطوير كود البرنامج

تمت كتابة البرنامج بواسطة المستخدم في غلاف Arduino IDE ، والذي يحفظ الملفات بامتداد ".ino".عند البرمجة ، يتم استخدام لغة C ++ في شكل مبسط - يتم تجميع العديد من ملفات المكتبات والرؤوس تلقائيًا بواسطة IDE. يجب على المستخدم تحديد إعدادات الإعداد () والحلقة () في البداية (يتم تنفيذها بشكل دائم) ، وتحديد مكتبات المستخدم. حتى المبرمج المبتدئ لن يتم الخلط بينه وبين إعدادات IDE البسيطة.

يوجد الآن الكثير من البرامج والرسومات الجاهزة لـ Arduino على الإنترنت ، لذا يمكنك استخدام البرامج الجاهزة مع شرح مبدأ التشغيل. تحتاج فقط إلى تنزيل الأرشيف وتفريغه وإرساله إلى مجلد IDE.

تثبيت تطبيق العميل على هاتف ذكي (لنظام التشغيل Android)

لتتبع و التحكم في المنزل الذكي من هاتف ذكي تحتاجه:

• تنزيل ملف SmartHome.apk ؛
• السماح بتثبيت البرنامج على الهاتف ؛
• تفعيل وتهيئة التطبيق.

العمل مع جهاز التوجيه

لإعدادات جهاز التوجيه:

• انتقل إلى إعدادات الجهاز ؛
• أدخل عنوان IP الخاص بـ Arduino ؛
• تشير إلى الانتقال إلى شرائح Adruino على المنفذ 80.

ما هي وحدة تحكم التحكم

قلب هذا النظام ، لا تدير وحدة التحكم جميع المستهلكين والأجهزة المضمنة في نظام المنزل الذكي فحسب ، بل ترسل أيضًا تقريرًا إلى المالك حول حالة جهاز معين في الوقت الحالي. يمكن برمجتها لأداء العديد من الإجراءات في الفترة الزمنية المطلوبة أو وفقًا لجدول التشغيل المعتمد. يمكن لنظام المنزل الذكي بأكمله العمل دون اتصال بالإنترنت ، أي بدون تدخل بشري ، يتم الاتصال به بعدة طرق من خلال:

• شبكة الكمبيوتر؛
• هاتف محمول؛
• عن طريق جهاز الإرسال اللاسلكي.

يجب أن يتم اختيار وحدة التحكم اعتمادًا على بنية نظام التحكم. وهذا يعني أن المجمع بأكمله يمكن أن يكون:

1. مركزي ، يتم التحكم فيه بواسطة وحدة تحكم واحدة ذات أداء وقدرات عالية. لها نظام تشغيل خاص بها يعتمد على كمبيوتر صغير مثبت في علبة بلاستيكية صغيرة. اعتمادًا على التكوين ، قد تحتوي على وحدة GSM مضمنة مطلوبة للوصول عن بُعد ، بالإضافة إلى شاشة تعمل باللمس بواجهة زر ضغط. للاتصال بالشبكة ، توجد جميع أنواع الموصلات ؛
2. اللامركزية (الإقليمية) ، تتكون من عدة أنظمة تحكم ، أي أنها تتضمن عدة وحدات تحكم أبسط. يؤدي كل واحد منهم وظائف أقل ويكون مسؤولاً عن إدارة غرفة أو غرفة معينة أو مجموعة من الأدوات والأجهزة لغرض معين. يحتوي على وحدة منطقية إلكترونية منخفضة الطاقة بدون نظام تشغيل. تم تكوينه للمهام والسيناريوهات الأولية ، والتي يمكن أن تستند إلى الوقت أو حالة أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال ، يعطي مستشعر الضوء المتصل به إشارة تحكم لتشغيل الإضاءة عندما يحل الظلام. تتم عملية التبديل نفسها ، بالطبع ، من خلال مرحل.

ما هي الحلول التي يقدمها Arduino؟

ينتج العديد من الشركات المصنعة أجهزة استشعار وأجهزة متوافقة مع Arduino ، لذا فإن مجموعة مكونات نظام Arduino Smart Home مثيرة للإعجاب:

• مستشعرات لمراقبة درجة الحرارة والإضاءة في أوقات مختلفة من اليوم والرطوبة وهطول الأمطار والضغط الجوي.
• مجسات الحركة.
• مجسات الطوارئ.
• الأجهزة وأجهزة التحكم عن بعد الأخرى.

تتضمن مجموعة Arduino Start (لمعظم الشركات المصنعة - StarterKit) بعض المؤشرات وأجهزة الاستشعار.

لتنفيذ الأوامر التي يرسلها نظام Smart Home القائم على Arduino ، فأنت بحاجة إلى:

• المرحلات والمفاتيح.
• الصمامات.
• محركات كهربائية؛
• صمامات ثلاثية الاتجاه مع محرك سيرفو ؛
• باهتة.

خيارات التكوين الأساسية

يسعى الشخص باستمرار لتحقيق الكمال والأتمتة ، ويبتكر المزيد والمزيد من الآليات الجديدة لهذا الغرض. كما تهدف هذه الرغبة إلى تقليل حجم الأجهزة دون فقدان ميزاتها الوظيفية.

بالنسبة لجهاز التحكم الذي يتحكم في الآليات ونظام المنزل الذكي بأكمله ، هناك متطلبات أساسية:

1. تلقائي؛
2. التحكم الذاتي؛
3. تحكم دقيق بدون أخطاء.

تعتمد خيارات التكوين لأي نظام على العديد من العوامل ، والتي سبق ذكرها أعلاه ، فيما يلي خيارات الأنظمة التي يمكن توصيلها بوحدة التحكم:

1. ضبط الإضاءة والتحكم فيها في كل من الغرفة نفسها وفي المنطقة المجاورة ، وفي أماكن الهياكل المعمارية ؛
2. المنشآت المناخية (تكييف الهواء ، التهوية ، التدفئة) ؛
3. إغلاق وسد الأبواب والبوابات والنوافذ.
4. أنظمة الصوت والتلفزيون والمسرح المنزلي.
5. إدارة الستائر والستائر الواقية من أشعة الشمس Rolleta ؛
6. نظام التزويد بالمياه؛
7. تغذية الحيوانات الأليفة وأسماك الزينة.

أي أن كل شيء يكمن في رغبة العميل وقدراته المادية.

مشاريع اردوينو للمبتدئين

إذا نظرت إلى جميع مشاريع Arduino ، والمعلومات المتوفرة عنها على الإنترنت ، يمكنك تقسيمها إلى عدة مجموعات رئيسية:

مشاريع التعلم الأولية التي لا تدعي أنها ذات فائدة عملية ، ولكنها تساعد على فهم الجوانب المختلفة للمنصة.
وميض المصابيح - منارة ، المتعري ، إشارة المرور وغيرها.
المشاريع ذات المستشعرات: من أبسط التناظرية إلى الرقمية ، باستخدام مجموعة متنوعة من البروتوكولات لتبادل البيانات.
أجهزة لتسجيل المعلومات وعرضها.
الآلات والأجهزة المزودة بمحركات مؤازرة ومحركات السائر.
الأجهزة التي تستخدم أوضاع اتصال لاسلكية مختلفة ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

مشاريع أتمتة المنزل - منازل ذكية على Arduino ، بالإضافة إلى عناصر تحكم في البنية التحتية للمنزل الفردي.
مختلف السيارات والروبوتات المستقلة.
مشاريع لأبحاث الطبيعة والأتمتة الزراعية
غير عادية وخلاقة - كقاعدة عامة ، مشاريع ترفيهية.

لكل مجموعة من هذه المجموعات ، يمكنك العثور على مجموعة متنوعة من المواد في الكتب والمواقع الإلكترونية. في هذه المقالة ، سنبدأ التعرف على وصف لأبسط المشاريع التي ينصح المبتدئين بالبدء بها.

كيفية إنشاء مشروع اردوينو

دائمًا ما يكون مشروع Arduino عبارة عن مجموعة من الدوائر الإلكترونية وبعض الأجهزة والأجهزة الميكانيكية ذات الصلة ونظام الطاقة والبرامج التي تتحكم في كل هذه الفوضى. لذلك ، عند بدء العمل ، يجب أن تفهم تمامًا أن إنشاء جهاز بمفردك ، يجب أن تصبح مبرمجًا ومهندس إلكترونيات ومصممًا.

إذا لم نتحدث عن مشروع تدريبي ، فإنك بالتأكيد ستواجه المراحل التالية من التنفيذ بالمهام التالية:

• ابتكر شيئًا يكون مفيدًا و (أو) ممتعًا للآخرين. حتى أبسط مشروع له بعض الفوائد - على الأقل يساعد في تعلم تقنيات جديدة.
• قم بتجميع الدائرة ، وقم بتوصيل الوحدات ببعضها البعض ووحدة التحكم.
• اكتب رسمًا (برنامجًا) في بيئة خاصة وقم بتحميله على وحدة التحكم.
• تحقق من كيفية عمل كل شيء معًا وإصلاح أي أخطاء.
• بعد الاختبار ، استعد لإنشاء جهاز نهائي. هذا يعني أنك بحاجة إلى تجميع الجهاز في نوع من الحالات القابلة للاستخدام ، وتوفير نظام إمداد الطاقة ، والتواصل مع البيئة.
• إذا كنت ستوزع الأجهزة التي قمت بإنشائها ، فسيتعين عليك أيضًا التعامل مع التصميم ونظام النقل والتفكير في سلامة الاستخدام من قبل المستخدمين غير المدربين وتثقيف هؤلاء المستخدمين أنفسهم.
• إذا كان جهازك يعمل ، فقد تم اختباره ولديه بعض المزايا مقارنة بالحلول الأخرى ، فيمكنك محاولة تحويل مشروعك الهندسي إلى مشروع تجاري ، ومحاولة جذب الاستثمارات.

تستحق كل مرحلة من مراحل إنشاء المشروع مقالة منفصلة.

لكننا سنركز على مراحل تجميع الدوائر الإلكترونية (أساسيات الإلكترونيات) وبرمجة أجهزة التحكم

الدوائر الإلكترونية

عادة ما يتم تجميع الدوائر الإلكترونية باستخدام لوحات النماذج الأولية التي تثبت المكونات معًا دون لحام أو لف. يمكنك معرفة كيفية عمل الوحدات النمطية ومخططات الاتصال على موقعنا على الإنترنت. عادةً ما يحدد وصف المشروع كيفية تركيب الأجزاء. ولكن بالنسبة لمعظم الوحدات النمطية الشائعة ، هناك بالفعل العشرات من المخططات والأمثلة الجاهزة على الإنترنت.

برمجة

يتم إنشاء الرسومات التخطيطية وميضها في برنامج خاص - بيئة برمجة. الإصدار الأكثر شيوعًا لمثل هذه البيئة هو Arduino IDE. على موقعنا يمكنك العثور على معلومات حول كيفية تنزيل هذا البرنامج وتثبيته وتكوينه.

مركز فكري لنظام "المنزل الذكي"

في الواقع ، تحتوي هذه الأنظمة على جميع المعدات اللازمة ، وبمساعدة وحدات التحكم الفنية ، تتم معالجة المعلومات الواردة منها ، وبفضل ذلك يمكن إدارة كل عملية على حدة. في دروسنا ، سنأخذ Arduino و Wemos و Raspberry وغيرها من وحدات التحكم الدقيقة المتاحة للشراء بأسعار منخفضة كأساس.

تتيح عناصر الطاقة المتخصصة إمكانية استخدام الإمداد غير المنقطع بالكهرباء ، وعند استخدام عناصر خاصة ، يتم تشغيل وتنظيم تشغيل الأجهزة المنزلية تحت سيطرة النظام.

يتيح وجود المعدات المزودة بجهاز تحكم عن بعد في النظام إمكانية إجراء تحكم عام على جميع الأجهزة التي يتحكم فيها النظام. تأتي في شكل وحدات ثابتة أو محمولة. تعتبر الوحدة المحمولة أكثر عملية ، لأنها تتيح التحكم عن بعد باستخدام أي جهاز إلكتروني ، مثل الهاتف أو الكمبيوتر المحمول.

في نفس الوقت ، يمكن للمالك التحكم في أي عملية تحدث في الغرفة ، على مسافة من المنزل حيث تم تثبيت هذا النظام مباشرة. بفضل هذه الوظيفة ، يمكن للمالك ضبط أي برنامج عمل للمنزل الذكي لفترة طويلة ، ونتيجة لذلك ، من السهل التحكم في العمليات الجارية. قد يشمل ذلك كلاً من تكييف الهواء في المبنى ، والإضاءة التلقائية الخاصة به في فترة زمنية معينة ، والوظائف الآلية المماثلة الأخرى ، بما في ذلك نظام الأمان.

نقل البيانات من Arduino

أولاً ، سنجعل اردوينو الخاص بنا يرسل البيانات إلى موقع منفصل يعرض البيانات المستلمة من مستشعرات اردوينو.لهذا ، فإن موقع إنترنت الأشياء - dweet.io مثالي.

يمكن لهذا الموقع عرض رسم بياني لدرجة الحرارة والضوء والرطوبة وأي شيء يتغير بمرور الوقت.

دعنا نحاول نقل البيانات المتعلقة بالتغيرات في درجة حرارة غرفتنا إليها.

يمكنك الاستغناء عن إنشاء المفتاح الخاص بك ، وفي الكود (حيث تحتاج إلى إدخال المفتاح) ، يمكنك كتابة أي شيء تريده وسيظل الموقع يعرض رسمًا بيانيًا للتغييرات في البيانات المرسلة بمرور الوقت. ولكن من أجل إنشاء شبكة من الأجهزة عبر الإنترنت في المستقبل ، سيتعين عليك التعامل مع هذا الموقع بجدية أكبر.

في الصفحة الرئيسية ، يمكنك رؤية الخيارات الممكنة لعمل هذا الموقع

يمكنك أيضًا إنشاء حسابك والشبكة الرئيسية لأجهزة مختلفة بحيث لا تقلق بشأن أمان البيانات ويمكنك معرفة ما يحدث في منزلك من أي جهاز.

العلامات التجارية الشائعة لوحدات التحكم

تعتمد جودة تنفيذ الأوامر ووظائف أي نظام منزل ذكي بشكل مباشر على وحدة التحكم والشركة المصنعة لها.

بُرْجُ الحَمَل

وحدة تحكم المنزل الذكي هذه المعدلة 100 PLC هي الحل الأساسي. ومن ميزاته استخدام بروتوكول Modbus. هو الذي ينظم تبادل المعلومات بين قنوات الاتصال. تم تصميم وحدة التحكم "Aries" لاستخدام وإنشاء أنظمة آلية للمباني السكنية والبيوت التي لا تزيد عن طابقين ، وإضاءة الشوارع ، والتدفئة الأرضية ، وأجهزة الإنذار. يتم توصيل وحدة التحكم المنطقية بلوحة المشغل وجهاز الإدخال / الإخراج عبر واجهة RS-485. تتم البرمجة من قبل المالك نفسه ، ما لم تكن لديه ، بالطبع ، مثل هذه الرغبة.تتكون القائمة من ستة كتل تحكم إعلامية ، كل منها مسؤول عن قطاع معين. هناك وظيفة لإرسال الرسائل القصيرة باستخدام عنصر من وحدة تحكم GSM. يحدث الإخطار في حالات الطوارئ مع إمداد الطاقة أو عطل في دوائر الإمداد للعناصر الرئيسية الفردية لنظام "المنزل الذكي".

فيرايدج

يتميز طراز عائلة Vera بهامش كبير من ثقة المستخدم ، نظرًا لاستخدام معداتهم في هذه الصناعة لسنوات عديدة. المزايا الرئيسية لهذا النموذج هي:

• أداء عالي؛
• بيئة العمل.
• الاكتناز.
• مصداقية.

استخدم المطورون هنا منصة جديدة تعطي مؤشرات أداء عالية تسمى SoC ، ترددها 600 ميجا هرتز ، وذاكرة الوصول العشوائي تزداد إلى 128 ميجا بايت. يتم تنفيذ الابتكار الرئيسي على شريحة Z-Wave Plus ، وهي الجيل الخامس من هذه الدوائر الدقيقة. يمكن للمستخدم التحكم في الآليات وإدارتها في وقت واحد ، وقد زاد عددها إلى 200 جهاز. تم تجهيز وحدة تحكم VeraEdge بوحدة اتصال Wi-Fi. يمكن اعتبار أحد العيوب التي لا تزال موجودة في أي نظام عدم وجود وحدة إمداد طاقة متكاملة غير متقطعة ، والتي يمكن شراؤها وتركيبها بشكل إضافي.

اردوينو

تقدم وحدة التحكم Arduino حلاً غير عادي ، ولكنه منطقي تمامًا للتحكم في المنزل الذكي. يمكن لبعض الحرفيين الاتصال والتثبيت بسهولة بأيديهم ، وهذا ممكن بسبب سهولة العمل به. وحدة التحكم المنطقية لها أبعاد صغيرة جدًا. وكذلك يوجد في المجموعة أجهزة استشعار وأجهزة استشعار وجميع أنواع المؤشرات. تمكن المطورون تقريبًا من تحقيق تحسين الجهاز إلى حد الكمال.تحتوي جميع أجهزة الاستشعار على اتصال لاسلكي وتتميز بأدنى حد من الأخطاء في التشغيل ، وللتحكم توجد كتل ذات مظهر غير عادي ، مع صفحة ويب مريحة وفريدة من نوعها. كما أنه متاح كتطبيق للهاتف المحمول.

سيمنز

تستخدم أنظمة الجودة الألمانية هذه ليس فقط لأتمتة الأنظمة في الحياة اليومية ، ولكن أيضًا في الإنتاج والصناعة. يتم التعبير عن المتحكم في هذه الشركة من خلال خط LOGO الذي يشارك في إنشاء "المنزل الذكي". هذا هو النموذج التقليدي المكون من عنصرين. أحدهما مصنوع على شكل لوحة مفاتيح مع شاشة وهو نظام إدخال وإخراج ، والثاني يسمح لك بإجراء عمليات التلاعب والاتصال بوحدة التحكم من خلال واجهة سلكية مريحة وموثوقة. تقدم الشركة أيضًا تطويرًا مستقلاً لأنماط تشغيل معينة ، والتي يتم إرفاق برنامج Soft Comfort خاص بها. عند استخدام LOGO كوحدة تحكم مركزية ، يمكن استخدامه لإنشاء خوارزميات كاملة لتشغيل الدوائر. تعمل المقدمات والتعديلات الجديدة باستمرار على تحسين أداء هذا الجهاز.

ماذا تحب

إن أكبر رغبة لدى أي بستاني هي الحصول على أقصى عائد مع الحد الأدنى من إنفاق العمالة. حل واحد لهذه المشكلة هو الصوبات الزراعية. لكن حتى في هذه الحالة ، أريد أن تسقى الأسرة وتضاء وتدفئ عند الضرورة. وبالطبع تم تنظيم نظام تهوية أوتوماتيكي لتقليل الجهد المبذول لفتح وإغلاق النوافذ.

المراقبة والضبط

بالطبع ، أولاً وقبل كل شيء ، مطلوب نظام إدارة لكل هذا الاقتصاد الذكي للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، من المستحسن تلقي معلومات حول الوضع الحالي مباشرة إما على جهاز كمبيوتر منزلي أو على هاتف ذكي.لهذا الغرض ، سيتم استخدام جهاز التحكم في الدفيئة على Arduino.

مراقبة

وفقًا للرغبات ، من الضروري تنظيم التحكم التلقائي في تدفئة الأرضية (كأساس للمزارع الحرارية) ، وفتح الفتحات ، وترطيب التربة. سيكون نظام التحكم في الإضاءة الذي يضيء إذا كان الظلام بالخارج جيدًا.

ما هو اردوينو

Arduino عبارة عن لوحة إلكترونية صغيرة ومفتوحة مزودة بمعالج وبرنامج سهل الاستخدام. يقرأ النظام الأساسي المعلومات الواردة ، ثم ، وفقًا لخوارزمية تم إدخالها مسبقًا ، يعيد تشكيل الأوامر إلى أجهزة مختلفة تعمل بالكهرباء. لهذا الغرض ، يتم استخدام لغة برمجة Arduino وبرنامج Arduino (IDE) بناءً على مشروع المعالجة.

يسمح كود المصدر المفتوح للوحة باستخدام مكونات من مختلف الصانعين. لتصميم نظام Smart Home على Arduino ، من السهل تحديد الأجهزة لطلبات المستخدم

يجب على الأشخاص الذين لديهم الحد الأدنى من المعرفة بالبرمجة والكهرباء الانتباه إلى هذا النظام.

مبدأ التشغيل

لقد سمع الكثير منا عن أنظمة الأتمتة ، لكن القليل منهم لديه الفهم الصحيح لتشغيل العديد من أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم. يمكن لهذه الأجهزة ، بشرط أن يتم التخطيط لها بشكل صحيح ، التحكم في تشغيل جميع الأجهزة في المنزل ، والأمن ، والمرافق ، وما إلى ذلك. علاوة على ذلك ، في كل حالة ، ستختلف وظيفة نظام دعم الحياة بشكل كبير اعتمادًا على المتطلبات المحددة لصاحب المنزل.

إذا كانت هذه الأنظمة ، حتى وقت قريب ، ذات تكلفة عالية ، وهو ما تم تفسيره من خلال تعقيد التكنولوجيا والحاجة إلى استخدام معالجات دقيقة وبرامج تحكم خاصة ، اليوم ، على منصة Arduino ، يمكنك بسهولة تنفيذ أنظمة دعم الحياة البسيطة التي من شأنها لديها وظائف متقدمة.

مكونات المنصة

يشمل المنزل الذكي القياسي المكونات التالية:

1. جزء المستشعر ، والذي يتضمن مستشعرات مختلفة يمكنها الاستجابة لدرجة الحرارة أو الرطوبة أو الحركة أو مختلف الأحداث الأخرى.
2. الجزء التنفيذي ، أي الأجهزة التي يمكن للمستخدمين أو النظام نفسه التحكم فيها عن طريق إرسال الأوامر المناسبة لتشغيلها أو إيقاف تشغيلها. يشتمل هذا الجزء التنفيذي على مرحلات مختلفة ومحركات كهربائية وأجهزة تحكم في منظف الهواء وما إلى ذلك.
3. المعالج الدقيق هو "الدماغ" ، الذي ينسق وينسق عمل جميع المكونات.

البرنامج عبارة عن مجموعة من الإرشادات والتطبيقات البسيطة التي يمكن للمستخدم من خلالها تكوين البرنامج بمفرده أو تنزيل الإعدادات المسبقة والنصوص الجاهزة.

مشروع للنظام لمساحات مختلفة من الشقة

قبل أن تبدأ في تجميع نظام إلكتروني ، يجب أن تضع خطة لمشروع المنزل الذكي على Arduino. على سبيل المثال ، لنأخذ منزلًا صغيرًا ونحاول وضع مخطط لتشغيل "مجمع ذكي". لذلك ، نحن بحاجة إلى ضمان الأداء الذكي للأجهزة المختلفة في مناطق مختلفة.

• يجب أن يكون مدخل المنطقة المجاورة مزودًا بتبديل تلقائي للإضاءة في الظلام ، عند اقتراب المالكين من المنزل ، وكذلك عند مغادرة المنزل ، عند فتح الباب.سوف تحتاج إلى: مستشعر حركة وجهاز استشعار لفتح الباب.
• قاعة مدخل الشقة - عند التحرك على طول المارة ، يجب تشغيل الإضاءة تلقائيًا. مطلوب: مستشعر حركة.
• دوره المياه. التشغيل التلقائي لسخان المياه الكهربائي عند وصول المالكين إلى منازلهم. يتم تشغيل غطاء المحرك والإضاءة في الحمام عند فتح الباب. مطلوب: جهاز الاستشعار يتحرك
  IA وفتح الباب.
• مطبخ. تضيء الإضاءة عند دخول المستأجر للغرفة.
• عند تشغيل الموقد ، يجب أن يبدأ الشفاط في نفس الوقت. ستحتاج إلى مرحل لتثبيته على الأسلاك الكهربائية للموقد الكهربائي وجهاز استشعار التواجد.
• غرف المعيشة. تشغيل تلقائي للضوء والتحكم في درجة الحرارة بواسطة المسخنات الكهربائية في الشتاء ومكيفات الهواء في الصيف. سوف تحتاج إلى كاشف للوجود ، وجهاز استشعار لدرجة الحرارة والضوء.