Merancang Sistem Automasi Rumah DIY: 12 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Tujuan pengajaran ini bukan untuk memberitahu anda bagaimana anda boleh melakukan apa sahaja yang anda mahukan rumah anda. Sebaliknya telah ditulis untuk menjadikan idea menjadi kenyataan tetapi juga mengubah kegilaan menjadi kewarasan dengan memahami batasan (teknologi, kos, waktu yang diperlukan, keselamatan…).

Terdapat banyak panduan dan artikel yang sangat baik di web untuk memahami banyak perkara dengan perincian yang sangat luas. Ini bukan yang kita mahukan. Kami mahukan gambaran besar. Apakah kemahiran asas yang boleh kita pelajari atau tingkatkan. Apa yang harus kita sentuh.

Ini merangkumi perkara asas seperti:

• Apakah automasi rumah? Periksa dahulu apakah itu betul-betul sesuai dengan jangkaan anda.
• Di mana untuk memulakan? Cukup mudah, mulakan di mana anda berada, mungkin di rumah. Adakah anda tahu di luar?
• Apa yang boleh saya lakukan? Mengenai apa sahaja tetapi anda perlu merancang dan mengetahui had anda. Ini termasuk kekal hidup (bekerja setiap hari, termasuk malam).
• Apakah potongan teka-teki ini? Lebih kompleks, terdapat banyak bentuk dan kehilangan beberapa keping sangat mudah. Kami akan berusaha menjaga kewarasan kami.
• Bagaimana menggabungkannya? Itu semakin konkrit, kita sebenarnya MELAKUKANNYA. H * ya!

Juga, arahan ini sekarang juga boleh didapati dari halaman peribadi saya:

Langkah 1: Apakah Automasi Rumah?

"Automasi rumah" Googling menghasilkan 33 juta hasil. Ini sama ada lebih daripada cukup atau terlalu banyak.

Hasil pertama, artikel Wikipedia (tentu saja), menyatakan:

"Automasi rumah atau rumah pintar [1] (juga dikenal sebagai domotik atau domotika) adalah perpanjangan kediaman automasi bangunan dan melibatkan kawalan dan automasi pencahayaan, pemanasan (seperti termostat pintar), pengudaraan, penyaman udara (HVAC), dan keselamatan, serta peralatan rumah seperti mesin basuh / pengering, ketuhar atau peti sejuk / penyejuk beku yang menggunakan WiFi untuk pemantauan jarak jauh. Sistem moden umumnya terdiri daripada suis dan sensor yang disambungkan ke hab pusat yang kadang-kadang disebut "pintu masuk" dari mana sistem dikendalikan dengan antara muka pengguna yang berinteraksi sama ada dengan terminal yang dipasang di dinding, perisian telefon bimbit, komputer tablet atau antara muka web, selalunya tetapi tidak selalu melalui perkhidmatan awan internet."

Apakah maknanya?

• Rumah pintar: Membuat rumah "menyedari" dirinya sendiri atau memberikannya kemampuan untuk melakukan sesuatu.
• Kediaman: Dengan memfokuskan diri pada DIY, jangan mencuba ini di tempat kerja:) Nampaknya perkara yang ingin kita lindungi.
• Automasi bangunan: Memang, sebagai geek yang malas, saya mahu komputer membuat apa yang tidak mahu saya buat sendiri. Biasanya memeriksa pintu garaj, menghidupkan / mematikan pemanasan dan sebagainya. Hebat!
• Suis dan sensor: Lihatlah mata dan jari rumah seperti ini, tanpa keduanya tidak banyak.
• Pusat pusat: Jadi rumah pintar itu memerlukan otak? Menarik. Satu otak untuk mengatur semua perkara. Itu akan menjadi pengawal.
• Berinteraksi: Rumah boleh mempunyai kehidupan sendiri tetapi kami mahu menjadi sebahagian daripadanya. Itulah tempat kami. Tunggu, bagaimana untuk berbual dengan rumah? Ini adalah peranti / nod.
• Perkhidmatan awan Internet: Saya tidak suka itu, beberapa mesin di suatu tempat semestinya tidak tahu mengenai saya menggunakan mesin basuh. Tetapi itu peribadi. Jangan lupa "tidak ada perkara seperti awan, itu komputer orang lain". Tunggu, perkhidmatan lebih daripada komputer. Perjalanan dengan kapal terbang lebih daripada mempunyai kapal terbang sendiri. Walau bagaimanapun aspek DIY akan menahan bantuan / kecurangan luaran.

Oleh itu, jika kita menyimpulkan, kita berakhir dengan: Saya mahu meletakkan skrin untuk memerintahkan peralatan rumah saya melakukan apa yang saya mahukan. Cukup banyak apa yang kita harapkan.

Sebagai peringatan yang mesra, kami tidak akan merangkumi aspek teknikal seperti protokol, vendor, pembekal dan sejenisnya. Ini adalah projek DIY. Sebagai penggiat hobi, saya tidak tahu semua butiran item yang menyusun galaksi itu. Mengetahui rumah saya adalah tempat yang saya mahu mulakan. Oleh itu, saya akan berkongsi mengenai pengalaman peribadi saya.

Walau bagaimanapun, saya hanya akan mengabaikan semua penyelesaian yang digabungkan dari pasaran kerana ini bukan yang kita mahukan. Panduan ini mungkin masih berguna jika anda hanya ingin melalui konsep asas.

Catatan: Kami tidak mementingkan saiz rumah anda. Langit adalah had. Sebilangan besar artikel ini ditulis dengan meletakkan beberapa peranti di meja saya.

Langkah 2: Gambar Besar

Senarai semak:

• Adakah anda sudah mempunyai beberapa idea?
• Senaraikan model yang anda mahu: Bangunan, lantai, bilik, sistem, perkakas…
• Senaraikan perkara yang anda TIDAK merasa selesa: Mungkin anda mahu melangkau peralatan keselamatan atau kawalan akses.
• Letakkan keutamaan: Untuk DIY yang sebenarnya, anda akan bersendirian sepanjang masa. Fokus pada pencapaian.
• Nilaikan kos: Hapuskan apa yang anda rasa terlalu mahal atau tidak berbaloi.
• Nilai kemahiran: Pada masa ini saya tidak dapat merancang apa-apa dalam 3D, masih merupakan kemahiran yang ingin saya perolehi.

Sekiranya anda berada sejauh ini, anda kini harus mempunyai idea yang cukup baik tentang apa yang ingin anda capai. Untuk arahan ini, saya akan mengambil kira pengalaman saya sendiri:

• Rumah mempunyai kira-kira 15 bilik. Itu cukup banyak untuk "memulakan sesuatu".
• Saya akan fokus pada pemanasan: memantau suhu dan menghidupkan / mematikan pemanasan.
• Saya menggunakan klon D1 Mini yang murah dari Ali Express. Beberapa bulan yang lalu saya tidak mempunyai besi solder.
• Saya ingin menggunakannya, saya akan cuba mencapai "cetakan 3D yang dipasang di sekitar rumah". Belum tercapai …
• Terdapat beberapa dimensi "penerimaan isteri". Ini mesti berguna dan boleh digunakan.

Perhatikan bahawa pada masa lalu saya telah membuat Garage Door Opener berdasarkan Raspberry Pi, paparan LCD, sepasang suis dan geganti. Beberapa kod Python melekat bersama-sama. Untuk tahap tertentu, saya berminat untuk menggabungkannya menjadi instruksional ini untuk mempunyai seni bina yang betul. Itu adalah sebahagian dari "penerimaan isteri", automasi rumah harus dilakukan dari satu antara muka.

Langkah 3: Memodelkan Tempat Anda

Beberapa teori

Automasi rumah mengandaikan bahawa ada pengawal yang dibenarkan mengetahui tentang segala-galanya. Ia juga akan menghantar pesanan anda ke rumah.

Peranti akan disebarkan ke seluruh tempat. Lebih tahu di mana anda mahu mereka berada.

Setelah kita mempunyai pengawal pintar di tempat, ia mesti dapat berkomunikasi dengan peranti.

WiFi adalah kaedah semula jadi walaupun tidak begitu biasa. Terdapat begitu banyak protokol yang sukar untuk dipilih.

Penafian

Ya ini semakin teknikal, maaf. Bagaimanapun saya ingin menunjukkan barang sebenar, jadi kita memerlukan komponen fizikal dan perisian. Sekali lagi saya menyebutkan apa yang sebenarnya saya gunakan. Maaf ada banyak cara di luar sana untuk menyelesaikan topik seperti ini: -O

Melangkah ke tahap seterusnya

Kini terdapat banyak cara untuk berkomunikasi antara "pengawal" dan "node" yang berbeza. Mengenai perancangan, tentukan bagaimana perkara itu sesuai di dalam rumah anda. Mendefinisikan media komunikasi akan membantu menentukan tempat meletakkan alat kawalan dan peranti.

• Sambungan antara pengawal dan peranti: Tanpa wayar atau berwayar?
• Bekalan kuasa: Dari soket dinding, bateri berkuasa atau solar mungkin?
• Kes: Adakah ujian di bangku simpanan anda, perkakasan alfa di mana kabel boleh tergeletak atau adakah anda mahu mengintegrasikannya ke dalam perabot / perkakas?

Seperti yang dijelaskan di bawah, untuk sampel, kami akan menggunakan Homie-ESP8266. Ini adalah firmware untuk pengawal ESP8266 yang menggunakan WiFi dan MQTT. Ia dijelaskan seperti ini oleh pengarangnya:

"Satu contoh perkakasan fizikal (Arduino, ESP8266 …) disebut peranti. Peranti mempunyai sifat peranti, seperti IP tempatan semasa, isyarat Wi-Fi, dan lain-lain. Peranti boleh mendedahkan banyak nod. Untuk contohnya, peranti cuaca mungkin mendedahkan nod suhu dan nod kelembapan. Node boleh mempunyai sifat banyak nod. Node suhu misalnya dapat mendedahkan sifat darjah yang mengandungi suhu sebenar, dan sifat unit. Sifat nod boleh berkisar. Untuk contohnya, jika anda mempunyai jalur LED, anda boleh memiliki sifat node yang diketuai antara 1 hingga 10, untuk mengawal LED secara bebas. Sifat nod boleh diselesaikan. Contohnya, anda tidak mahu harta darjah anda dapat diselesaikan sekiranya sensor suhu: ini bergantung pada persekitaran dan tidak masuk akal untuk mengubahnya. Walau bagaimanapun, anda mahu sifat darjah dapat diselesaikan sekiranya terdapat termostat."

Ringkasan

Awak perlu:

• Satu pengawal pusat, menghoskan pelayan automasi rumah anda. Saya akan menggunakan PiDome pada Raspberry Pi.
• Satu atau lebih peranti untuk memantau dan berinteraksi dengan rumah anda. Saya akan menggunakan D1 Mini dan Homie.
• Rangkaian untuk menghubungkan semua itu bersama-sama.
• Tentukan cara menghidupkan peranti (bateri, penyesuai, dari perkakas hos…). Untuk ujian, saya menggunakan port USB komputer (dan debug bersiri) atau pengecas telefon.

Langkah 9: Mengenai Pengawal …

Bahagian perkakasan

Kami akan menggunakan Raspberry Pi untuk bertindak sebagai tuan rumah kami. RPi akan bertanggungjawab:

• Menyimpan data mengenai kediaman
• Mengumpulkan data dari peranti
• Menyampaikan data kepada pengguna
• Menghantar pesanan ke peranti

Dari sudut pandangan perkakasan, RPi sahaja sudah cukup untuk melakukan semua itu. Ia hampir lengkap dan akan berjalan dengan senang hati dari ruang bawah tanah anda (Hei! Adakah itu pusat data rumah pertama anda di ruang bawah tanah?!:-D).

Dapatkan beberapa paket (RPi, bekalan kuasa, kad SD …) dan anda sudah bersedia.

Catatan mengenai WiFi: Mungkin menjalankan RPi melalui WiFi, namun saya merasa jauh lebih stabil untuk menyambungkannya ke penghala rumah anda menggunakan kabel RJ45 standard.

Catatan mengenai RPi Zero: Pilihan perkakasan yang tepat yang harus anda buat bergantung pada apa yang anda mahukan. RPi Zero nampaknya juga bagus seperti RPi 3 untuk pekerjaan ini. Zero jauh lebih murah tetapi memerlukan lebih banyak bahagian kecil untuk menyelesaikan tugas. Walau bagaimanapun, ini adalah pilihan terbaik untuk peranti yang disematkan. Raspberry Pi Zero W terbaru kini juga dilengkapi dengan WiFi dan Bluetooth!

Bahagian perisian

RPi sebagai komputer papan tunggal, ia agak terhad dari segi cakera / cpu / ram. Untuk tujuan ini, kami bergantung pada sistem operasi Linux yang berpusat pada ringan. Untuk pekerjaan ini, Raspbian mungkin merupakan pilihan terbaik kami kerana ia adalah jenis OS lalai untuk RPi.

Bercakap mengenai automasi rumah bermaksud anda memerlukan perisian tambahan untuk menguruskan peranti. Pilihan saya ialah PiDome (muat turun).

Langkah 10: Mengenai Peranti

Bahagian perkakasan

Langkah-langkah berikut akan bergantung pada Wemos D1 Mini (atau klon yang lebih murah:)). Pengawal mikro ini berdasarkan modul ESP-8266. Ini digabungkan pada papan kecil tunggal (34.2mm * 25.6mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, pin Digital dan pin analog dalam pakej 10 gr. Sekiranya anda memerlukan lebih banyak ruang kilat, periksa Wemos D1 Mini Pro. Anda boleh membeli perisai untuk menambahkan geganti, DHT22, butang, skrin OLED… Salah satunya ialah pelindung bateri yang membolehkan peranti ini berfungsi sepenuhnya tanpa wayar.

Mempunyai beberapa papan roti mini tanpa wayar dan wayar jumper akan membantu memproteksi rumah bukti masa depan anda. Sekiranya anda mahukan kes khas untuk peranti anda, pengetahuan mengenai reka bentuk 3D dan akses ke pencetak 3D akan meningkatkan tahap geekness anda lebih jauh. Tetapi apa yang boleh menjadi automasi rumah jika anda tidak mendapat beberapa sensor, LED, perintang, kapasitor dan sebagainya?

Saya telah memasukkan "peranti pejabat" saya dalam gambar, ini adalah papan roti ringkas + skrin D1 Mini + DHT22 + OLED. Barangan LED dan IR tidak digunakan.

Bahagian perisian

Oleh kerana ESP-8266 adalah cip yang cukup biasa, anda akan mendapat banyak lakaran untuknya. Saya hanya akan malas dan menggunakan perisian Homie untuk ESP-8266 yang sangat baik dari Marvin Roger. Walau bagaimanapun, pengajaran ini bukanlah panduan untuk Homie.

Langkah 11: Penutup Peranti

Penutup adalah mengenai perkara yang anda harapkan. Saya telah menyebut perkara-perkara seperti papan roti, kadbod (seperti model Alpha Garage Opener saya), kotak kitaran atas (Pembuka Garasi saya dalam kotak skru), kotak projek atau penutup pencetak 3D. Seperti biasa hadnya adalah imaginasi anda.

Perlu diingat bahawa anda harus memasukkan elektronik yang anda rancangkan. Tidak kira seberapa besarnya, lebih kecil bermaksud tidak boleh.

Sekiranya anda memantau barang-barang persekitaran seperti suhu atau cahaya, pastikan meletakkannya dengan bijak. Menempatkan sensor di bawah sinar matahari mungkin adalah perkara yang anda ingin cegah dengan (hampir) sebarang kos. Meletakkan sensor PIR adalah cerita yang sama, pastikan jaraknya baik dan merangkumi apa sahaja yang anda harapkan.

Andaian di bawah berdasarkan monitor mandiri, berkuasa bateri, suhu / kelembapan.

Peranti khas perlu digabungkan:

• Pengawal mikro, untuk contoh kami ialah D1 Mini, saiz: 34.2mm * 25.6mm
• Antara 0 dan banyak sensor, mari kita ambil DHT22: 27mm x 59mm x 13.5mm
• Bekalan kuasa, D1 Mini memerlukan 5V, menggunakan Battery Shield seperti pelan: 34.2mm * 25.6mm
• Pek bateri, untuk pelindung bateri, kita akan melihat pek bateri Lithium 3.7v: 40mm * 25mm * 6mm
• Sebilangan ruang untuk wayar, suis, LED … Cukup ambil beberapa jenis dari AliExpress (LED, kabel jumper, perintang).

Sekali lagi, pilih cara yang anda selesa.

Catatan untuk diri saya: Masa untuk mempelajari beberapa reka bentuk 3D:-(

Langkah 12: Kata Akhir

Ketika tiba masanya untuk menulis bab terakhir ini saya bertanya-tanya "Apa yang telah dicapai?".

Jawapannya cukup mudah dan mengikuti topik: Jimat masa anda dan rancang perkara. Ini akan menjadikan keseluruhan projek menjadi lebih konsisten. Automasi rumah tidak semudah membeli soket kuasa tanpa wayar di kedai tempatan. Ini lebih banyak lagi.

Pada peringkat ini saya masih tertanya-tanya apakah simpanannya. Adakah kita betul-betul peduli?

Adakah ini memberi pengajaran? Cukup banyak, pencapaian yang diperoleh!

Sila periksa arahan saya yang lain, saya merancang untuk menulis yang lebih praktikal. Saya suka meluangkan masa untuk menulis yang ini.