Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

Виды систем

Сделать умный дом можно по разным схемам, зависящим от типа оборудования и протокола связи. Программно-аппаратные комплексы для смарт-жилищ условно делятся на несколько видов.

Проводные

Особенности системы Плюсы Недостатки и возможные проблемы
Компоненты взаимодействуют напрямую по проводным соединениям. Датчики отсылают по ним сигналы на контрольный блок, а конечные устройства получают управляющие команды. Высокая скорость отклика, исключение проблем с передачей импульсов в беспроводной среде при недостаточной силе сигнала. Шина передачи данных не перегружается множеством импульсов. Необходима прокладка проводов, коммуникации планируются на этапе строительства дома. Монтаж сложен и требует серьезных трудозатрат.

Может потребоваться полная переделка комплекса или его сегмента.

Беспроводные

Особенности системы Плюсы Недостатки и возможные проблемы
Устройства подключаются к управляющим блокам по беспроводным каналам. Не нужны провода, решение годится для практически любых конфигураций помещений без их переделки. Часть периферийных устройств нуждается в замене батареек (хотя современные «умные девайсы» способны работать от одной батарейки до нескольких лет). Связь по радиоканалу несколько ограничивает возможности системы и ее масштаб в пространстве. Необходимо, чтобы все устройства находились в пределах зоны действия сети. Эта проблема частично решается применением mesh-сетей.

При работе по ИК-связи устройства должны находиться в радиусе прямой видимости друг от друга.

Централизованные решения

Особенности системы Плюсы Недостатки и возможные проблемы
Оснащены центральным блоком управления. Блок выполняет контроль и синхронизацию взаимодействия компонентов «умного дома» через общую шину и обеспечивает выполнение команд пользователя. Головное устройство объединяет и координирует элементы сети. Функционал зависит от аппаратных возможностей модуля управления и встроенного в него программного обеспечения. Если «мозг» системы выходит из строя, она теряет работоспособность.

Децентрализованные

Особенности системы Плюсы Недостатки и возможные проблемы
Устройства работают в одной сети, но без единого управляющего центра. Каждый элемент — самостоятельный сервер. Нет опасности потерять функциональность из-за неполадок с центральным блоком. Много управляющих элементов, что может усложнить и сделать более запутанным процесс конфигурации и отладки.

Сеть с открытыми протоколами

Особенности системы Плюсы Недостатки и возможные проблемы
Существуют различные производители, использующие в своем оборудовании определенные протоколы связи и форматы команд. Можно сопрягать оборудование разных вендоров без опасения столкнуться с проблемой несовместимости. В ряде случаев может понадобиться адаптация элементов схемы из-за нюансов имплементации протокола.

Оборудование с закрытым протоколом

Особенности системы Плюсы Недостатки и возможные проблемы
Разработчик реализует устройства на собственном протоколе и языке команд. Допускается использование только созданных данных вендором (или сертифицированных им) элементов. Все компоненты высоко совместимы (обычно подразумевается и обратная совместимость с более старыми версиями периферии). Оборудование стороннего производителя подключиться к системе не сможет. В определенных случаях эта проблема решается через открытие разработчиком API.

Основные элементы и датчики:

  • главный блок (может не быть в децентрализованной схеме);
  • датчики протечки воды;
  • датчики задымления;
  • температурные сенсоры;
  • датчики движения и освещенности;
  • камеры наблюдения;
  • вентиляция «умного дома»;
  • система удаленного открытия/закрытия жалюзи;
  • управление мультимедиа;
  • устройства контроля за отоплением, электро- и водоснабжением;
  • могут иметься передатчики сведений со счетчиков воды и электричества (такие проекты реализует, например, Москва в рамках внедрения инноваций в сферу ЖКХ);
  • программный или аппаратный шлюз для подключения и управления извне и передачи оповещений владельцу;
  • умные розетки и переключатели;
  • тревожная сигнализация.

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

В ряде схем датчики и иные элементы служат шлюзами передачи беспроводного сигнала к соседним устройствам сети.

Умный ИК датчик HIPER IoT IR

Это универсальный пульт управления техникой, от телевизора до кондиционера. Нужно просто поставить его в зоне видимости устройства, которым нужно управлять, и настроить через приложение на смартфоне.

Это один из самых полезных компонентов умного дома, потому что этот датчик можно настроить на работу практически с любым устройством, которое может управляться через дистанционный пульт.

Включить воздухоочиститель, запустить робот-пылесос, включить телевизор и телевизионную приставку – всё это можно сделать нажатием одной кнопки в приложении, или голосовой командой Алисе.

Цена: 1 190 руб.

Как сделать Умный дом своими руками

Установка интеллектуальной системы «Умный дом» требуют правильного исполнения, поэтому многие пользователи обращаются за помощью к профессионалам. Однако обладая лишь элементарными навыками, монтаж и подключение аппаратуры вполне доступно осуществить своими руками.

Все оборудование для организации умного дома условно делится на три основные категории:

  • датчики – реагируют на происходящие изменения и отправляют сигнал на основное устройство;
  • центральный контроллер – обрабатывает полученную информацию, принимает решение и отправляет сигнал на приборы;
  • исполнительные устройства – элементы, которые получают и беспрекословно выполняют команды.

Все компоненты системы подключаются к смарт-системе посредством проводной и беспроводной связи. Первый вариант считается устаревшим, но до сих пор остается самым надежным способом соединения в отличие от второго, который, напротив, менее стабилен. Связь между приборами в этом случае осуществляется посредством Wi-Fi, Bluetooth и других стандартов.

Датчики, видеокамеры и другие элементы

Основные функции в системе умного дома выполняют датчики. Условно их можно разделить на две группы: отслеживающие движение и реагирующие на изменение состояния окружающей среды. Первые используются в охранных целях и реализации интеллектуальной подсветки. К ним относятся:

Популярные статьи  Когда и как производится перерасчет за электроэнергию?
Тип устройства Описание
Датчик движения Реагирует на изменение ультразвукового или инфракрасного поля
Датчик присутствия Использует аналогичную технологию, но более чувствителен к изменению параметров
Индикатор присутствия Используется для управления светильниками и бытовой техникой
Извещатель разбитого стекла Реагирует на звук при разрушении стекол
Фотоэлектрический датчик Определяет перемещение человека, подходит для установки в дверных проемах или на въездных воротах
Лазерный датчик перемещения Реагирует на движение даже небольших объектов и характеризуется охватом большого радиуса.
Камеры, микрофоны Позволяют дистанционно отслеживать события, происходящие в доме

Если датчики движения способны функционировать самостоятельно, сенсоры, реагирующие на параметры окружающей среды работают в совместно с инженерными сетями. В эту группу входят:

Тип устройства Описание
Внешний температурный датчик Считывает значения о температуре воздуха вне помещения
Внутренний температурный датчик Получает данные о температуре внутри дома
Газовый регистратор Реагирует на утечку газа пронзительным сигналом
Противопожарный сенсор Реагирует на появление дыма и повышение температуры воздуха в помещении
Датчик давления воды Контролирует уровень давления в трубах, в случае изменения показателей самостоятельно принимает решение о перекрытии потока
Сенсор протечки Отслеживает состояние труб и в случае появления воды, подает сигнал
Датчик сырости Демонстрирует повышенные показатели влажности и указывает на проблемы с отопительной системой
Датчик дождя Используется на участке во время полива, регулирует подачу воды

Система управления и связи

Важную роль в организации «Умного дома» играют различные системы. В зависимости от назначения различают следующие виды.

Разновидность Функциональное назначение
Система связи Обеспечивает взаимодействие всех элементов и передачу информации
Система управления Отвечает за работу всех устройств
Осветительная сеть Контролирует уровень освещения в помещениях
Сеть электропитания Осуществляет бесперебойную подачу электричества
Система контроля микроклимата Включает отопление, вентиляцию и кондиционирование. Регулирует температуру, уровень влажности,
Система водоснабжения Контролирует подачу воды, очистку канализации
Система безопасности Включает систему видеонаблюдения и контроля доступа в помещение, охранную сигнализацию.
Мультирум Контролирует автоматическое включение и отключение аудио и видеоустройств.

Порядок монтажа

  • Установить серверный шкаф и проложить сеть кабелей, после чего замаскировать монтажными коробками.
  • В техническом помещении установить выключатели, разместить оборудование для электроснабжения, подключить автоматику.
  • Установить систему управления, акустические колонки, в соответствии со схемой произвести монтаж приборов.
  • Выполнить проверку системы в тестовом режиме для выявления просчетов и недоделок.
  • На завершающем этапе произвести окончательную настройку аппаратуры, и ввести систему в эксплуатацию.

При правильном выполнении всех этапов работ, начиная с создания проекта и заканчивая установкой оборудования, «Умный дом» начнет эффективно функционировать, обеспечивая комфорт и безопасность его обитателей.

Таблица подключения к Arduino UNO R3 элементов схемы

Сведем все соединения между Ардуино и внешними устройствами в единую таблицу, которая поможет в деле сборки готовой схемы.

Куда Пин Arduino UNO R3 Пин устройства/контакт
Модуль на 4 реле D0 общее освещение, D1 отопление, D2 свет в кладовке, D3 на улице. D0 D0
D1 D1
D2 D2
D3 D3
Кнопка постановки на сигнализацию/снятия D4
Клавиша включения режима экономии/люди дома D5
D6
Коммуникация с модемом D7 RX
D8 TX
Светодиод охрана отключена(кр) D9
Охрана активирована (зел) D10
Хозяева дома (кр) D11
Режим экономии (зел) D12
Включение модема D13 D9
Геркон кладовка A1
Геркон дверь/калитка A2
Термометр A3
Определение наличия сети 220 В A4

Планируемая система полностью не заняла все пины микроконтроллера. Еще есть место для добавления аналогового датчика и одной линии управления. Вариант — использовать свободные контакты для сенсора дыма и сигнализатора. Если планируется расширять конструкцию дальше, — придется брать микроконтроллер Arduino Mega. В нем больше портов ввода/вывода и памяти, при полной программной совместимости.

Способы создания систем управления климатом

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

Управление климатом дома — это прежде всего установка температурных датчиков. Эти устройства широко применяются в составе сложных механизмов, используемых на производстве. Их можно приобрести и отдельно, много производителей представлено в интернете. Проще всего использовать аналоговые датчики, которые не требуют никаких цифровых протоколов, но имеют аналогово-цифровой преобразователь, чтобы передавать данные.

Для чтения таких датчиков нужен прибор, во-первых, с цифровым преобразователем, и во-вторых, с возможностью передач данных по цифровому протоколу. И температурные датчики, и приборы чтения можно приобрести на аукционе Ebay или в магазине Aliexpress.

Принцип регулирования температуры дома таков — датчики выдают показания, на их основании хозяин передает через программу на смартфоне команду включения либо кондиционера, либо теплого пола. Или система работает автоматически: при превышении порога низкой/высокой температуры контроллер срабатывает на включение, например, отопления.

Основные возможности и функции системы умный дом

Умный дом, стоимость которого может показаться на первый взгляд завышенной, обеспечивает возможность значительно сэкономить растраты на электроэнергию и обогревание помещения. Он станет следить за всевозможными системами и приборами – здесь все зависит от того, какие именно функции будут включены в контролируемый объект.

Популярные статьи  Какой выбрать кабель и автомат для подключения водонагревателя на 220 В, вместо 380 В?

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx
Умный дом позволит обезопасить себя и свое жилье, а также сделать быт более комфортным.

Немаловажной является также система выключателей. Наверное, всем известно чувство, когда не хочется вставать с кровати для нажатия заветной клавиши, которая тушит свет

Умный дом поможет и в этом. На любой клавише управления можно установить устройства, благодаря которым можно будет делать это дистанционно. К тому же можно осуществлять регулировку яркости освещения и определять количество включенных приборов посредством диммеров прямо с мобильного устройства.

Помимо этого, система климат-контроля обеспечит возможность следить за степенью влажности и температурным режимом посредством подключения датчиков 1-Wire к серверу. Благодаря этому будет обеспечен комфорт и уют вне зависимости от погодных капризов.

К числу немаловажных функций относится также возможность теплового контроля. Ее суть сводится к тому, что можно настроить работу батарей таким образом, чтобы их отключение происходило после ухода владельцев, а включение – за пару часов до их возвращения. Благодаря этому можно существенно сэкономить как ресурсы, так и деньги. Правда, нужно будет установить специальные термодатчики, но это позволит нагревать комнаты до установленной температуры. Кроме того, к системе можно подключать абсолютно любые бытовые приборы.

Оборудование, отвечающее за отопление, необходимо подключить к датчикам, которые будут передавать данные на контроллер.

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx
Система способна отключит воду в случае протечки или если кто-то из жильцов забудет закрутить кран.

Помимо этого, пригодятся следующие компоненты:

  • модули расширения;
  • термопара;
  • блоки реле;
  • дисплей;
  • переходники;
  • водостойкий термометр.

Установка всех этих приспособлений осуществляется в соответствии со схемой, затем происходит их тестирование, после чего создается программный код для контроллера с учетом системных возможностей.

На заметку! Представленная схема даст возможность забыть о проблеме, связанной с автоматизацией отопления. Можно самостоятельно программировать нужные параметры, а также затем изменять их. Контроллер будет выполнять считывание показателей датчиков и управлять котлами.

Придав «разум» собственному дому, можно не только сэкономить средства, но и подарить себе комфорт и безопасность. Теперь уж точно не будет повода переживать, оставляя детей одних дома.

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx
Функция климат-контроля позволяет поддерживать нужную температуру и влажность в помещении.

Регулировка температуры

Для регулировки температуры нужен интеллектуальный термодатчик, кондиционер и обогреватель. Последние два могут быть с поддержкой «умного» управления или без нее, рассмотрим оба варианта.

Кондиционер Haier

(Фото: Rubetek.com)

Если же у вас старый кондиционер или обогреватель и менять его ради «умного» управления вы не хотите, можно воспользоваться одним из двух способов. В случае с кондиционером подойдет подключенный к беспроводной сети пульт, который может имитировать сигнал пульта кондиционера и управлять им дистанционно. С помощью такого пульта можно без проблем сделать кондиционер частью «умного» дома.

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

Умный пульт «Яндекса»

(Фото: «Яндекс»)

Для обогревателей можно использовать «умную» розетку, задав простую логику: «если температура опускается ниже 20 ºC, то розетка включает обогреватель, если поднимается выше 25 ºC — выключает». Перед ее использованием нужно убедиться, что розетка рассчитана на мощность обогревателя.

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

«Умная» розетка Rubetek

(Фото: Rubetek.com)

Регулировка температуры может также пригодиться, если требуется заранее охладить или нагреть комнату, например перед возвращением домой с работы. В этом случае можно включить кондиционер или обогреватель со смартфона заранее. Или привязать их включение к местоположению смартфона в заданном промежутке времени.

Безопасность

В блок «безопасность» входят гаджеты двух типов. Первые следят за несанкционированным входом в жилье, а вторые — за непредвиденными аварийными ситуациями.

Чтобы избежать возможной утечки газа, протечки воды или задымления, стоит установить соответствующие датчики на кухню или в ванную — тогда при прорыве воды или загазованности в помещении на смартфон придет сообщение, также сработает сигнализация, если настроен соответствующий сценарий.

Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

Датчик дыма Xiaomi Honeywell

(Фото: mi.com)

За отслеживание несанкционированного входа отвечают датчики движения, датчики открытия дверей и камеры. Последние как раз могут включаться, когда дверь открывается или появляется движение в комнате. В этом случае также приходит соответствующее сообщение на телефон, а камера начинает запись и трансляцию происходящего.

Как самостоятельно собрать «умный дом»

Чтобы собрать систему «умного дома» своими руками, рассмотрим схему, инструкцию с пошаговым описанием процесса сборки и фото-примерами.

Подготовительные мероприятия перед монтажом

Для начала нужно выполнить несколько подготовительных шагов:

  1. Выбрать нужный тип системы, исходя из финансовых возможностей и технического оснащения.
  2. Разработать проект, включающий детальный чертеж системы.
  3. Осмотреть дом и оценить коммуникации на предмет возможности монтажа узлов и различных датчиков.
  4. Выбрать удобное место для установки и расположения компонентов комплекса.

Нужно учесть, что некоторые системы требуют наличия компьютера, с помощью которого создается сайт дома, отображается схема системы, устанавливается требуемое ПО.

Схема комплекса

Чтобы определиться с точками установки того или иного компонента, способом их соединения, коммуникации и контроля, нужно разработать схему. Она позволяет понять, какая будет конфигурация, принцип работы устройства, а также выявить наиболее важные узлы системы. Как правило, оборудование состоит из следующих групп:

  1. Датчики. Подают сигнал о возникших изменениях либо нарушениях.
  2. Исполнительные устройства. Они непосредственно воздействуют на переключение, регулировку, изменение режима работы, коммуникации.
  3. Устройства управления. Являются главной частью комплекса, которая контролирует, выполняет нужные программы и управляет функционированием системы.
Популярные статьи  По какой причине может появиться 220 В между фазой и «пустым» проводом?

Пошаговое устройство

Для самостоятельной сборки рекомендуется приобрести набор, который необходим для вашей квартиры или дома. Детальный монтаж приводится в инструкции к устройству, с которой нужно внимательно ознакомиться, чтобы избежать возможных ошибок.

Процесс установки сводится к подключению исполнительных модулей и датчиков к управляющему устройству и состоит из таких шагов:

  1. Монтаж датчиков в выбранном месте.
  2. Установка сервомоторов, кранов, переключателей, т.е. исполнительных устройств.
  3. Подсоединение всех элементов к плате процессора через соответствующие разъемы.

По завершении сборки производят запуск и настройку системы.

Если придерживаться советов специалистов, то начинать следует с простых функций, не задавая программу со множеством режимов. Если в работе не будет никаких сбоев, можно тестировать более сложные функции.

Нюансы монтажа

В процессе установки «умного дома» необходимо учитывать ряд особенностей:

  1. Устройства видеонаблюдения лучше располагать возле окон и дверей.
  2. Индицирующие компоненты следует монтировать от пола в 20-30 см, что повышает эффективность функционала.
  3. Немаловажным моментом является правильный подбор платы, что напрямую определяет функционирование всех модулей. В этом случае лучше обратиться к специалисту.
  4. В качестве дополнения рекомендуется устанавливать круглосуточный мониторинг и системы, обеспечивающие связь с охранной службой для своевременного реагирования.
  5. Монтаж элементов системы в квартире или доме следует начинать с помещений технического назначения.
  6. Процессор располагают в центре относительно всех модулей.
  7. Если издаваемые звуки слишком слабые, для усиления применяют дополнительные устройства.
  8. Тестовый запуск после монтажа комплекса проводят в обязательном порядке.

Обустройство жилища «умным домом» доступно каждому, но своими руками собрать систему даже по описанию и схеме с фото пошаговых действий под силу лишь подготовленному человеку, который представляет принцип работы и особенности комплекса. Если нет понимания, как работает система, то лучше обратиться за помощью к специалистам. В случае неправильного монтажа, вместо желаемого комфорта возможны лишь серьезные последствия.

Что такое система Умный дом

Под термином «Умный дом» подразумевается интеллектуальная система, которая включает целый комплекс оборудования, призванного решать самые разнообразные бытовые вопросы. Выгодной особенностью является то, что она способна самостоятельно принимать решения. Управление аппаратурой осуществляется человеком при помощи нажатия кнопок, отправки голосовых команд либо дистанционно, используя смартфон, планшет или ноутбук.

Технология «Умный дом» является структурированной и многоуровневой системой, которая способна к самотестированию и самовосстановлению в случае непредвиденных сбоев. По сути, она преследует единственную цель – максимально возможную автоматизацию всех процессов, выполнение которых допустимо без участия человека. Его вмешательство становится необходимым при возникновении нештатных ситуаций, когда требуется принятие кардинального решения.

Базовый набор аппаратуры позволяет настроить систему освещения: включение или выключение света будет происходить, когда кто-то входит в помещение или выходит из него. В расширенной комплектации смарт-сеть способна управлять сотнями приборов и устройств, относящихся к системам:

  • общего мониторинга;
  • внутреннего и внешнего освещения;
  • отопления и кондиционирования воздуха;
  • водоснабжения;
  • фильтрации и канализации;
  • аварийных источников питания (генераторы, аккумуляторы);
  • предупреждения аварийных ситуаций (утечки газа, проблем в электросети) и т. п.

В добавок ко всему она способна контролировать работу сигнализации, камер наблюдения, а также множества другого оборудования – бытовой техники, мультимедийной аппаратуры, размещенной по всей квартире или дому.

Главным преимуществом системы «Smart House» является существенная экономия затрат энергоресурсов, поскольку:

  • во-первых, управление системами осуществляется автоматически, а не в ручную;
  • во-вторых, при отсутствии жильцов все приборы переходят на экономичный режим работы.

Особенности установки в частном доме и в квартире

Создать умную систему в квартире в разы проще из-за меньшего количества элементов

Разработать и поставить автономное управление функциями бытовых приборов в квартире намного проще, быстрее и дешевле, чем в частном доме.

В квартире сфера использования электроники ограничивается освещением, водоснабжением, аудио-визуальными приборами и электрическим обогревом. При этом следует помнить о недопустимости установки водяного пола, а также о мощности сети, которая должна обладать должным запасом.

С частной недвижимостью намного сложнее. Владелец должен позаботиться о сигнализации, уличном освещении, обогреве водостоков, канализации и водопровода. Нельзя забывать об электрическом приводе на ворота и калитку.

Добавить комментарий