Чи можна виготовити на платформі Arduino систему «розумного» будинку своїми руками? Варто розглянути і це питання детально, на прикладі одного проекту.
Необхідно зробити автоматику в однокімнатному будинку. Всього в будинку п'ять зон: ганок, передпокій, санвузол, кухня і кімната проживання. На ганку є світло, який господарі включають в темний час доби при вході або виході з будинку. У передпокої світло включається, коли господарі приходять або йдуть з дому. У санвузлі знаходиться бойлер для нагріву води, а також система вентиляції та освітлення.
На кухні і в кімнаті в зимовий час включаються нагрівальні прилади - електричні конвектори. На кухні є витяжка, яка включається при приготуванні їжі. Також в будинку встановлена пара рекуператорів: на кухні і в кімнаті.
Складання проекту Arduino
- Ганок. Тут необхідно зробити включення світла при наближенні господаря до будинку в темний час доби. Також необхідно зробити автоматичне включення світла при відкриванні вхідних дверей при виході з будинку.
- Передпокій. Автоматичне включення світла при настанні темного часу доби і виявлення руху. У нічний час включатися повинна малопотужна лампочка суттєво збільшити ваші шанси світлом не будити інших проживаючих.
- Санвузол. Нагрівання води в бойлері відбувається в залежності від того, виявляє чи автоматика знаходження в будинку господаря. Сам бойлер забезпечений внутрішнім вимикачем електрики - при досягненні водою граничної температури він відключається. Коли заходить людина в санвузол, то необхідно автоматично включати витяжку і світло.
- Кухня. Світло на кухні вмикається і вимикається вручну. Але є можливість виключення світла при фіксації тривалої відсутності руху. При готуванні їжі автоматично включається витяжка.
- Кімната. У кімнаті, як і на кухні світло включається вручну, але при фіксації відсутності руху є можливість автоматичного вимкнення світла.
Опалювальні прилади та рекуперація повітря. Опалювальні прилади працюють на підтримку заданої температури в будинку. При фіксації відсутності господаря, мінімальна підтримувана температура знижується на певну кількість градусів. Як тільки відбувається фіксація присутності господаря в будинку, автоматично нижній поріг перемикається в нормальний режим підтримки температури. Рекуперація повітря відбувається при фіксації присутності господаря, але не рідше ніж 10 хвилин на годину.
Які рішення пропонує Arduino
Як видно з даної постановки завдань нам, крім плати Arduino, знадобляться: датчики руху, датчики відкривання дверей, датчики температури і освітленості. Для включення електричних приладів нам можуть знадобитися реле. Як датчик фіксації відкриття дверей може бути застосований звичайний геркон. Всі датчики можна купити для плати Arduino.
Так як кількість датчиків досить велика для такого маленького будинку, то для платформи Arduino існують плати розширення. Все, що необхідно, це правильно підключити датчики до приладу і написати програму, яка буде «серцем» «розумного» будинку.
Прошити плату Arduino легко за допомогою спеціальної програми, яка випускається для будь-якої операційної системи, а також кабелю USB. Не потрібно ніяких программаторов, як у випадку розробки автоматики на мікроконтролерах.
Програма, яка прошивається в Arduino, пишеться на мові Сі. Безумовно, є обмеження на кількість байт цієї програми. Для реалізації поставленого завдання обсягу пам'яті цілком вистачить.
Візуалізація «розумного будинку» і розширення можливостей на Ардуіно
Безумовно, для візуалізації процесів «розумного» будинку можна було б використовувати РК-дисплей, будь-які цифрові табло. Але все-таки, для «розумного» будинку це не є хорошим рішенням.
Для візуалізації процесів і станів автоматики на платформі Arduino найкраще використовувати окремий сервер обробки станів. Цей сервер може бути реалізований на програмної технології Node.js, що дозволяє реалізувати будь-який сервер, в тому числі і для обробки станів плати Arduino.
Як «заліза» сервера можна використовувати мікрокомп'ютер Raspberry Pi або звичайний стаціонарний комп'ютер або ноутбук. При цьому розширюються можливості самої системи автоматизації.
Якщо на платі Arduino обмежений обсяг фізичної пам'яті, то на сервері цей обсяг нічим не обмежений. Саму програму сервера можна написати так, що вона буде повністю управляти платформою Arduino.
Наприклад, можна розширити функціонал нашого «розумного» будинку і наблизити його до розумного будинку без лапок. Є можливість написати такий алгоритм, який буде вести статистику знаходження господаря в будинку і його повернення додому. Якщо господар зазвичай повертається додому в районі 17:30, то за годину можна включити бойлер для нагріву води. Також, орієнтуючись на цей час, можна заздалегідь включити опалювальні прилади, щоб повернення було вже в теплий будинок, а не в той, де температура нижче на 10 градусів через економію електрики в відсутності господарів. Програма може зрозуміти коли господарі зазвичай лягають спати і заздалегідь переставати гріти воду, так як нею вже ніхто не буде користуватися до ранку. І таких нюансів може бути безліч. Саме зовнішній комп'ютер може дати просунуті «мізки» контролеру на Arduino. який перетвориться більше в виконавчий механізм.
Дистанційне керування «розумним» будинком
Як уже згадувалося вище, за допомогою сервера на Node.js можна пов'язати речі одне з одним. Це стосується і візуалізації процесів автоматики будинку в Інтернеті через хмарні сервіси. Це один спосіб управління своїм будинком через Інтернет. Можна включити бойлер або опалювальні прилади вручну заздалегідь перед приїздом в будинок.
Інший спосіб - це отримання даних і управління «розумним» будинком на платформі Arduino за допомогою SMS і MMS повідомлень. Адже далеко не завжди може бути Інтернет під рукою. І, якщо включення будь-якого приладу може бути не критичним, то отримання повідомлення про витік води може виявитися просто необхідною. І тут, на допомогу в розробці своїми руками повнофункціонального «розумного» будинку на платформі Arduino може прийти плата Edison компанії Intel.
І що ж ми отримуємо?
Як видно, Arduino - це не просто плата для розробки якихось простих пристроїв автоматики. На платформі Arduino можна легко створити своїми руками навіть автоматику «розумного» будинку. При цьому немає необхідності переплачувати гроші за влаштування від компанії Simens, які дороги і обійдуться в 5-10 разів дорожче Arduino.
Arduino можна підключити до комп'ютера і отримати візуалізацію процесів на екрані монітора або планшета. Автоматикою «розумного» будинку на платформі Arduino можна управляти через Інтернет або за допомогою SMS і MMS повідомлень. На Arduino можна створювати своїми руками досить складні пристрої.