DIY -kodin automaatiojärjestelmän suunnittelu: 12 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämän ohjeen tarkoitus ei ole kertoa sinulle, kuinka voit tehdä mitä haluat kotisi tekevän. Sen sijaan se on kirjoitettu tekemään ideasta totta, mutta myös muuttamaan hulluuden järkeväksi ymmärtämällä rajat (tekniikka, hinta, vaadittu aika, turvallisuus…).

Webissä on paljon erittäin hyviä oppaita ja artikkeleita monien asioiden ymmärtämiseksi erittäin laajoilla yksityiskohdilla. Tätä emme halua. Haluamme suuren kuvan. Mitkä ovat perustaidot, joita voimme oppia tai parantaa. Mitä meidän pitäisi koskea.

Tämä kattaa perusasiat, kuten:

• Mikä on kodin automaatio? Tarkista ensin, vastaako se todella odotuksiasi.
• Mistä aloittaa? Melko helppoa, aloita missä olet, luultavasti kotona. Tiedätkö sen sisältäpäin?
• Mitä voin tehdä? Mitä tahansa, mutta sinun on suunniteltava ja tiedettävä rajasi. Tämä sisältää hengissä pysymisen (toimii joka päivä, myös iltaisin).
• Mitkä ovat palapelin palaset? Monimutkaisempi, on monia muotoja ja joidenkin kappaleiden menettäminen on erittäin helppoa. Yritämme vain pitää järkeämme.
• Miten se yhdistetään? Tämä muuttuu konkreettisemmaksi, me todella teemme sen. H*joo!

Lisäksi tämä ohje on nyt saatavilla myös henkilökohtaiselta sivultani:

Vaihe 1: Mikä on kodin automaatio?

Googlaamalla "kotiautomaatio" tuotti 33 miljoonaa tulosta. Tämä on joko enemmän kuin tarpeeksi tai vain liikaa.

Ensimmäinen tulos, tietysti Wikipedia -artikkeli, sanoo:

"Kotiautomaatio tai älykäs koti [1] (tunnetaan myös nimellä domotics tai domotica) on rakennusautomaation asuinalue, ja siihen kuuluu valaistuksen, lämmityksen (kuten älykkäiden termostaattien), ilmanvaihdon, ilmastoinnin (LVI) ja tietoturva sekä kodinkoneet, kuten pesukone/kuivausrumpu, uuni tai jääkaappi/pakastin, jotka käyttävät WiFi: tä etävalvontaan. käyttöliittymä, joka on vuorovaikutuksessa joko seinälle asennetun päätelaitteen, matkapuhelinohjelmiston, tablet-tietokoneen tai verkkokäyttöliittymän kanssa, mutta usein, mutta ei aina, Internet-pilvipalvelujen kautta."

Mitä se sanoo?

• Älykäs koti: Talon tekeminen "tietoiseksi" itsestään tai kyvyn tehdä asioita.
• Asuminen: Kun keskityt itse tekemiseen, älä kokeile tätä työssä:) Näyttää siltä, että haluamme kattaa sen.
• Rakennusautomaatio: Laiskana nörttinä haluan todella tehdä tietokoneen sen, mitä en halua tehdä itse. Yleensä autotallin oven tarkastus, lämmityksen kytkeminen päälle/pois ja niin edelleen. Loistava!
• Kytkimet ja anturit: Katso tätä kuin kodin silmät ja sormet, ilman molempia, jotka eivät tee paljon.
• Keski -keskus: Joten tuo fiksu koti tarvitsee aivot? Mielenkiintoista. Yksi aivo hallitsemaan kaikkea. Se tulee olemaan ohjain.
• Vuorovaikutus: Kotona voi olla oma elämä, mutta haluamme olla osa sitä. Se on meidän paikkamme. Odota, kuinka keskustella talon kanssa? Nämä ovat laitteita/solmuja.
• Internet -pilvipalvelut: En pidä siitä, jonkun koneen ei pitäisi tietää minusta, että minulla on pesukone päällä. Mutta se on henkilökohtaista. Älä unohda "ei ole olemassa sellaista asiaa kuin pilvi, se on jonkun toisen tietokone". Odota, palvelu on paljon enemmän kuin tietokone. Lentokoneella matkustaminen on enemmän kuin oman koneen saaminen. DIY -näkökohta kuitenkin pidättäytyy ulkoisesta avusta/huijaamisesta.

Joten jos teemme yhteenvedon, päädymme seuraavaan: Haluan laittaa näytön tilaamaan kodinkoneeni tekemään mitä haluan. Melko mitä odotimme.

Ystävällisenä muistutuksena, emme aio kattaa teknisiä näkökohtia, kuten protokollia, myyjiä, toimittajia ja muita vastaavia. Tämä on DIY -projekti. Harrastajana en tiedä kaikkia yksityiskohtia galaksin muodostavista esineistä. Tietäen kotini on se, mistä haluan aloittaa. Siksi kerron lähinnä henkilökohtaisista kokemuksistani.

Aion kuitenkin yksinkertaisesti jättää huomiotta kaikki markkinoilta tulevat paketit, koska emme halua sitä. Tämä opas voi silti olla hyödyllinen, jos haluat vain käydä läpi peruskäsitteet.

Huomaa: Emme välitä kotisi koosta. Taivas on rajana. Suurin osa tästä artikkelista on kirjoitettu pitämällä muutamia laitteita työpöydälläni.

Vaihe 2: Iso kuva

Tarkistuslista:

• Onko sinulla jo ideoita?
• Luettele, mitä haluat mallintaa: rakennus, lattiat, huoneet, järjestelmät, laitteet…
• Listaa asiat, joista et tunne olosi mukavaksi: Ehkä haluat ohittaa turvalaitteet tai kulunvalvonnan.
• Aseta prioriteetit: Todellisen DIY: n suhteen olet suurimman osan ajasta yksin. Keskity saavutuksiin.
• Arvioi kustannukset: Poista se, mikä on mielestäsi liian kallista tai ei sen arvoista.
• Arvioi taitoja: En voi tällä hetkellä suunnitella mitään 3D: nä, mutta se on taito, jonka haluaisin hankkia.

Jos olet niin kaukana, sinulla pitäisi nyt olla melko hyvä käsitys siitä, mitä haluat saavuttaa. Tämän ohjeen vuoksi oletan asioita omasta kokemuksestani:

• Talossa on noin 15 huonetta. Se on paljon "vain aloittaa jotain".
• Keskityn lämmitykseen: tarkkaile lämpötilaa ja kytke lämmitys päälle/pois.
• Käytän Ali Expressin halpoja D1 Mini -klooneja. Muutama kuukausi sitten minulla ei ollut edes juotinta.
• Haluan todella käyttää sitä, yritän päästä "kodin ympärille asennettuihin 3D -painettuihin koteloihin". Ei vielä saavutettu…
• "Vaimon hyväksymisessä" on jokin ulottuvuus. Tämän on oltava käyttökelpoinen ja hyödyllinen.

Huomaa, että olen aikaisemmin luonut Raspberry Pi: hen perustuvan autotallin ovenavaajan, LCD -näytön, kytkimet ja releen. Jotkut Python -koodit liimaavat sen yhteen. Jossain määrin olen kiinnostunut yhdistämään tämän tähän ohjeelliseen saadakseen oikean arkkitehtuurin. Se on osa "vaimon hyväksymistä", kodin automaatio tulisi tehdä yhdestä käyttöliittymästä.

Vaihe 3: Paikkasi mallintaminen

Joku teoria

Kotiautomaatio olettaa, että ohjaimella on oikeus tietää kaikesta. Se välittää tilauksesi myös kotiin.

Laitteet levitetään kaikkialle. Parempi tietää missä haluat heidän olevan.

Kun meillä on älykäs ohjain, sen on pystyttävä kommunikoimaan laitteiden kanssa.

WiFi on luonnollinen tapa, vaikka se ei ole niin yleistä. Sen ympärillä on niin paljon protokollia, että vaikea valita.

Vastuuvapauslauseke

Kyllä tämä alkaa olla teknistä, anteeksi. Haluan joka tapauksessa näyttää todellisia juttuja, joten tarvitsemme fyysisiä ja ohjelmistokomponentteja. Mainitsen jälleen mitä itse käytän. Valitettavasti on niin monia tapoja ratkaista tällaisia aiheita: -O

Vie se seuraavalle tasolle

"Ohjaimen" ja eri "solmujen" välillä on nyt monia tapoja kommunikoida. Suunnittelusta määrittele jo, miten sen pitäisi toimia kotonasi. Viestintävälineen määrittäminen auttaa määrittämään ohjaimen ja laitteiden sijoittamisen.

• Liitännät ohjaimen ja laitteiden välillä: langaton tai langallinen?
• Virtalähde: Pistorasiasta, paristokäyttöinen tai aurinkopaneelilla ehkä?
• Tapaus: Onko se testi penkilläsi, alfa -laitteisto, jossa kaapelit voivat olla ympärillä tai haluatko integroida sen huonekaluihin/laitteisiin?

Kuten alla selitetään, otoksessa käytämme Homie-ESP8266: ta. Tämä on laiteohjelmisto ESP8266 -ohjaimille, jotka käyttävät WiFi: tä ja MQTT: tä. Sen tekijä kuvailee näin:

"Esimerkkiä fyysisestä laitteistosta (Arduino, ESP8266…) kutsutaan laitteeksi. Laitteella on laitteen ominaisuuksia, kuten nykyinen paikallinen IP-osoite, Wi-Fi-signaali jne. Laite voi paljastaa useita solmuja. esimerkiksi säälaite saattaa paljastaa lämpötilasolmun ja kosteussolmun. Solmussa voi olla useita solmun ominaisuuksia. Lämpötilasolmu voi esimerkiksi paljastaa asteen ominaisuuden, joka sisältää todellisen lämpötilan, ja yksikköominaisuuden. Solmun ominaisuudet voivat olla alueita. Jos sinulla on esimerkiksi LED -nauha, voit ohjata solmukohdetta, joka vaihtelee välillä 1-10, ohjaamaan LED -valoja itsenäisesti. Solmun ominaisuudet voidaan asettaa. Esimerkiksi et halua, että aste -ominaisuutesi on asetettavissa, jos lämpötila -anturi: tämä riippuu ympäristöstä, eikä sen muuttaminen olisi järkevää. Haluat kuitenkin, että asteen ominaisuus asetetaan termostaatin tapauksessa."

Yhteenveto

Tarvitset:

• Yksi keskusohjain, joka isännöi kotiautomaatiopalvelinta. Käytän PiDomea Raspberry Pi: llä.
• Yksi tai useampi laite kotisi seurantaa ja vuorovaikutusta varten. Käytän D1 Miniä ja Homieta.
• Verkko, joka yhdistää kaiken.
• Päätä laitteiden (akku, sovitin, isäntälaite …) virransyöttö. Testaukseen käytän joko tietokoneen USB -porttia (ja sarjavirheenkorjausta) tai puhelinlaturia.

Vaihe 9: Tietoja ohjaimesta…

Laitteiston osa

Käytämme Raspberry Pi: tä toimimaan kodin isäntänä. RPi vastaa:

• Tallentaa talon tietoja
• Laitteiden tietojen koonti
• Tietojen esittäminen käyttäjälle
• Tilausten lähettäminen laitteille

Laitteiston kannalta RPi yksin riittää tekemään kaiken tämän. Se on lähes itsenäinen ja juoksee onnellisesti kellaristasi (Hei! Onko tämä ensimmäinen kotisi datakeskus kellarissa ?!:-D).

Hanki paketti (RPi, virtalähde, SD -kortti …) ja olet valmis.

Huomautus WiFi -yhteydestä: RPi on mahdollista ajaa WiFi -yhteyden kautta, mutta minusta on paljon vakaampaa yhdistää se kotireitittimeen käyttämällä tavallista RJ45 -kaapelia.

Huomautus RPi Zerosta: Tarkka laitteistovalinta sinun on tehtävä riippuen siitä, mitä haluat. RPi Zero näyttää olevan myös melko yhtä hyvä kuin RPi 3 tähän työhön. Zero on paljon halvempi, mutta vaatii paljon enemmän pieniä osia työn tekemiseen. Se on kuitenkin paras valinta sulautettujen laitteiden suhteen. Uusimmassa Raspberry Pi Zero W: ssä on nyt jopa WiFi ja Bluetooth!

Ohjelmisto -osa

RPi on yhden levyn tietokone, joten se on melko rajallinen levyn/suorittimen/muistin suhteen. Tässä tarkoituksessa luotamme kevyisiin Linux -keskeisiin käyttöjärjestelmiin. Tätä työtä varten Raspbian on luultavasti paras valinta, koska se on eräänlainen RPi: n oletuskäyttöjärjestelmä.

Kotiautomaatiosta puhuminen tarkoittaa, että tarvitset lisäohjelmiston laitteiden hallintaan. Valintani on PiDome (lataa).

Vaihe 10: Tietoja laitteista

Laitteiston osa

Seuraavat vaiheet perustuvat Wemos D1 Miniin (tai halvempiin klooneihin:)). Nämä mikro-ohjaimet perustuvat ESP-8266-moduuleihin. Tämä paketti yhdelle pienelle levylle (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, suoritin, RAM, flash, digitaaliset nastat ja analoginen nasta 10 gr: n pakkauksessa. Jos tarvitset lisää flash -tilaa, tarkista Wemos D1 Mini Pro. Voit ostaa sille suojat, jotka lisäävät releitä, DHT22, painiketta, OLED -näyttöä … Yksi niistä on akun suoja, jonka avulla laite voi toimia täysin langattomasti.

Joidenkin juottamattomien leipälautojen ja hyppyjohtojen käyttäminen auttaa prototyyppinä tulevaa kotiasi. Jos haluat laitteillesi räätälöityjä koteloita, tieto 3D -suunnittelusta ja pääsy 3D -tulostimeen lisää nöyryyttäsi entisestään. Mutta mikä voisi olla kodin automaatio, jos et saa joitain antureita, LED -valoja, vastuksia, kondensaattoreita ja niin edelleen?

Olen sisällyttänyt "toimistolaitteeni" kuvaan, se on yksinkertainen leipälauta + D1 Mini + DHT22 + OLED -näyttö. LED- ja IR -tavarat ovat tällä hetkellä käyttämättömiä.

Ohjelmisto -osa

Koska ESP-8266 on melko yleinen siru, löydät siitä runsaasti luonnoksia. Olen vain laiska ja käytän Marvin Rogerin erinomaista Homie ESP-8266 -ohjelmistoa. Tämä ohje ei kuitenkaan ole opas Homielle.

Vaihe 11: Laitteiden kotelo

Liitteet ovat mitä odotat. Olen jo maininnut sellaisia asioita kuin leipälauta, pahvi (kuten autotallinavaajan alfa-malli), kierrätetyt laatikot (autotallin avaaja ruuvikotelossa), projektilaatikot tai 3D-tulostinkotelot. Kuten yleensä, rajana on mielikuvitus.

Muista, että sinun on sovittava käyttöön otettavaasi elektroniikkaan. Riippumatta siitä, kuinka suuri se voi olla, pienempi tarkoittaa ei -menoa.

Jos seuraat ympäristön kohteita, kuten lämpötilaa tai valoa, muista sijoittaa ne viisaasti. Anturin asettaminen tavalliseen aurinkoon on luultavasti se, mitä haluat estää (lähes) hinnalla. PIR -anturin sijoittaminen on sama tarina, varmista, että alue on kunnossa ja että se kattaa kaiken mitä odotat sen olevan.

Alla olevat oletukset perustuvat erilliseen, paristokäyttöiseen lämpötila- / kosteusmonitoriin.

Tyypillinen laite on yhdistettävä:

• Esimerkkinämme mikrokontrolleri D1 Mini, koko: 34,2 mm * 25,6 mm
• Otetaan 0 ja monien antureiden välillä DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Virtalähde, D1 Mini vaatii 5 V: n, akkukilven käyttö näyttää suunnitelmalta: 34,2 mm * 25,6 mm
• Akku, paristokoteloa varten katsomme 3,7 voltin litiumakkua: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Vähän tilaa johtoille, kytkimille, LEDeille … Nappaa vain muutama valikoima AliExpressistä (LEDit, hyppyjohdot, vastukset).

Jälleen kerran valitsit vain tavan, jolla tunnet olosi mukavaksi.

Huomaa itselleni: Aika oppia 3D-suunnittelu:-(

Vaihe 12: Viimeiset sanat

Kun tuli aika kirjoittaa tämä viimeinen luku, ihmettelin "Mitä on saavutettu?".

Vastaus on melko yksinkertainen ja seuraa aihetta: Säästä aikaa ja suunnittele asioita. Tämä tekee koko projektista paljon johdonmukaisemman. Kotiautomaatio ei ole niin yksinkertaista kuin langattoman pistorasian ostaminen lähikaupasta. Tämä on paljon enemmän.

Tässä vaiheessa mietin vielä, mitä säästöjä on. Välitämmekö todella?

Oliko tämä opettavaista? Aika paljon, saavutus saavutettu!

Tarkista muut ohjeeni, aion kirjoittaa käytännöllisempiä. Pidin siitä, että otin aikaa tämän kirjoittamiseen.