Что такое система умный дом и пример её реализации. «Устройства умного дома превратили мой дом в систему слежки

Эпидемия умных устройств быстрыми темпами распространяется по миру. В наше время разум приобрели вещи, которые раньше и заподозрить в таком было невозможно. Умным становится и целый дом, и отдельные предметы в нем. Мы собрали 7 бытовых приборов , которые с недавних пор получили приставку «smart» .

Умный холодильник

Умные холодильники – это настоящая находка для тех людей, кто любит вкусно и сытно покушать. Эти устройства получили массу полезных в хозяйстве функций, большая часть которых основана на наличии в корпусе данного прибора сенсорного дисплея.

При помощи этого экрана пользователь может получить информацию о свежести продуктов внутри, найти в Интернете рецепты блюд из имеющихся в холодильнике ингредиентов либо даже работать в качестве электронной фотографии.

Пользователь может синхронизировать свой умный холодильник со смартфоном, чтобы дистанционно узнавать о наличии внутри тех или иных продуктов. Интересно, что само устройство можно запрограммировать таким образом, чтобы оно в автоматическом режиме закупало недостающую еду в Интернет-магазинах с доставкой на дом.

Существуют также модели умных холодильников со встроенной камерой, которая фотографирует вас каждый раз, когда вы открываете дверцу, и затем размещает полученное фото на экране или даже в социальных сетях пользователя.

Умные холодильники стоят заметно больше, чем их «неразумные» аналоги. К примеру, цена на устройство Samsung T9000 LCD составляет 4000 американских долларов.

Умный пылесос

Современные технологии избавляют нас от множества домашних хлопот, выполнение которых раньше отнимало кучу времени и сил. К примеру, человеку больше не нужно самому пылесосить, ведь этим делом может заняться .

Обычно речь идет о компактном, достаточно тонком устройстве, которое умеет автономно ездить по полу, всасывая мусор и пыль, добираясь при этом даже в самые дальние закоулки комнаты.

При этом умный пылесос сам знает место своей беспроводной подзарядки и подъезжает к нему по мере выполнения задачи либо, когда у него остается малое количество энергии в батареях.

Новыми моделями умных пылесосов стало возможно управлять при помощи смартфонов, дистанционно заставляя их работать или даже передавать изображения с места уборки.

Самым популярным на рынке умным пылесосом является iRobot Roomba. Цена на подобное устройство стартует от 400 долларов.

Умный стол

Знаменитая компания IKEA представила в 2015 году несколько предметов интерьера, которые можно назвать «умными». Самым популярным из них, скорое всего, станет линейка столов.

Умная мебель от IKEA, конечно, не умеет сама заказывать еду или убирать мусор, зато она придется по душе людям, которые не представляют себе жизнь без мобильных устройств – планшетных комптьютеров и смартфонов.

Ведь в эти столы от IKEA встроены системы беспроводной зарядки мобильных девайсов. Достаточно только положить телефон в место, которое отмечено крестиком, и через некоторое время его аккумуляторы снова будут полны энергией.

Стоимость «умной» мебели будет на 20 евро отличается от цены на аналогичные предметы интерьера без Qi-зарядки.

Умное зеркало

Сказочное зеркало, к которому можно обратиться с вопросом «Я ль на свете всех милее?», наконец-то приобрело реальное воплощение. Сразу несколько компаний начало выпуск подобных устройств для ванной и прихожей.

Умные зеркала могут работать в качестве дисплея, на котором пользователь может во время утреннего или вечернего рациона (чистка зубов, бритье и т.д.) читать новости, узнавать прогноз погоды, просматривать электронную почту и т.д.

Такое зеркало также может стать фитнес-тренером, который умеет контролировать правильное выполнение человеком физических упражнений и даже советчиком в плане одежды и стиля.

Одним из первых умных зеркал на рынке стало устройство с названием Cybertecture Mirror. Его стоимость составляет 5 тысяч американских долларов.

Умный замок

Современный человек может забыть дома ключи, но вряд ли забудет мобильный телефон – без него невозможно выжить в большом городе. Эту особенность и использовали создатели устройства с названием Lockitron.

Lockitron – это умный замок от дома или офиса, который использует в качестве ключа мобильный телефон. Загрузив на свой смартфон специальное приложение и авторизовавшись в системе, вы сможете контролировать доступ в помещение одним лишь движением пальца на экране.

При этом владелец замка Lockitron может открыть временный или постоянный доступ к нему и другим людям – родственникам, друзьям, посетителям. Правда, для этого все равно нужно будет знать специальный пароль для открытия замка – такова защита от потери или кражи смартфона.

Система умного замка Lockitron стоит 149 американских долларов.

Умный унитаз

Современный унитаз по сложности конструкции и обилию возможностей постепенно приближается к Международной космической станции. В качестве наглядного доказательства тому можно привести устройство с названием Regio Smart Toilet.

В Regio Smart Toilet есть автоматическая система двойного смыва, система дезодорации, инфракрасная система борьбы с бактериями, система автоматического закрытия и открытия крышки и ободка (так что пользователю не придется больше касаться их руками), внутренняя подсветка, а также аудиоколонки.

В комплекте с также идет инновационная система управления всеми этими функциями, которая встроена в держатель для туалетной бумаги. Там же находится и роутер для раздачи доступа к сети Интернет по беспроводному протоколу Wi-Fi.

Единственный минус умного туалета Regio Smart Toilet – это его невероятно высокая цена. Данный восхитительный пример инновационной сантехники обойдется покупателю в 7000 долларов.

Умная кофеварка

В наше удивительное время кофе с утра в постель может получить даже человек, который живет самостоятельно. Для этого достаточно только купить умную кофеварку с названием The Barisieur.

Это устройство является также будильником, который можно установить на определенное время, к примеру, на 7 утра. При этом приготовление кофе данная машина начнет заблаговременно, примерно за 5 минут до срабатывания звукового сигнала.

В результате человек, у которого дома стоит умная кофеварка The Barisieur, будет просыпаться по утрам не только от звонка будильника, но и от запаха свежего, невероятно ароматного кофе.

Стоимость будильника-кофеварки The Barisieur – 415 американских долларов.

Благодаря современным технологиям обычный дом превращается в умное пространство, в котором разумом обладает буквально каждая деталь. При этом существуют также отдельные системы, позволяющие соединить воедино все smart-устройства пользователя. В качестве примера такого решения можно привести девайс с названием .

Система «умный дом» помогает сэкономить время и сделать жизнь гораздо комфортнее. Элементы умного дома – это, в первую очередь, устройство управления, а также оборудование, которое выполняет команды, и центральный контроллер. Отдавать команды этой системе можно даже на расстоянии, используя мобильный телефон или планшет. Правильно настроенная система «умный дом» помогает ежедневно экономить деньги, сохраняет спокойствие и хорошее настроение всех членов семьи.

Оборудование для организации «умного дома»

Автоматизация дома становится с каждым годом популярнее, а разнообразие оборудования на любой вкус и кошелек позволяет каждому создать атмосферу уюта в своем жилье.

В основе умного дома стоит система, которая состоит из множества элементов:

1. Управление системой . Сюда относится все, что необходимо для командования своим домом и получения желаемых действий. Зависимости от выбранного способа, это может быть , компьютер или планшет, мобильное устройство, сенсорная панель.
2. Контроллер . Это главный модуль, основа всей системы, которая управляет дискретным входом и выходом.
3. Различные датчики , приборы для измерения температуры, сенсоры. Они позволяют поддерживать в помещении необходимый уровень комфорта и настраивать его по желанию владельца.
4. Модули расширения и связи. Они соединяют всю систему с устройством управления.
5. Исполнительные механизмы , без которых функционирование «умного дома» невозможно. Сюда относятся реле, которые выпускаются блоками, диммеры, светодиодные системы.

Существует большое количество готовых проектов «умного дома», оборудование для которого продается в комплекте. Монтаж такой системы не занимает много времени, а выполнить его можно самостоятельно. Для ценителей истинного комфорта и желающих полностью настроить свой дом под свои потребности, имеется возможность самостоятельно собрать систему.

Преимущества такого решения:

• подключить к единому центру управления можно абсолютно всю технику и любые коммуникации в доме;
• самостоятельный выбор наиболее качественного или бюджетного оборудования и программного обеспечения;
• выбор пути передачи информации.

Самостоятельный монтаж оборудования позволит полностью изучить все функции системы, легко переоборудовать ее при необходимости и менять настройки.

Управление «умным домом»

Умный дом значительно превосходит человека по быстроте реакции и моментальном выполнении всех команд. Это особенно приятно, когда хочется расслабиться после трудового дня и не отвлекаться на мелочи, вроде непогашенного света и необходимости сварить кофе. Правильно настроенная система самостоятельно выполнит все повседневные дела : приготовит тосты и кофе, отправит на уборку робот-пылесос, наполнит горячую ванну. Человеку нет необходимости вмешиваться в запрограммированный процесс, но иногда случается форс-мажор, который требует участия владельца.

Существует 4 уровня управления, от самого примитивного к современному, не требующему приложения усилий.

Уровень первый

В этом уровне управления всевозможные датчики постоянно контролируют перемещения жильцов дома, регулируя уровень комфорта. Например, датчик температуры может заставить помещение нагреться до определенной температуры при появлении в нем человека. А датчик движения включает свет, как только в помещении начинается активность.

Выключатели и регуляторы тоже относятся к первому уровню. С их помощью владелец может самостоятельно настроить любые параметры, например, уровень освещения. Подобрав новый режим, имеется возможность сохранить его и сделать одним из стандартных.

Уровень второй

Пульты управления и панели, позволяющие настраивать систему. К несомненным преимуществам относится возможность полностью изменять настройки и регулировать работу различных приборов. К минусам же можно отнести индивидуальную направленность этих способов управления.

Для каждой функции необходим свой пульт или панель , кондиционер не станет «слушаться» средства управления пылесосом.

Уровень третий

Это один из самых популярных уровней управления, которому значительно уступают все остальные.

Сюда относятся:

1. Стационарные и переносные универсальные панели управления . Это сенсорные экраны, с которых можно управлять абсолютно всем домом. Они могут быть закреплены в одном месте или перемещаться по желанию владельца и в зависимости от плана умного дома
2. Имеется возможность изменить любые настройки и вмешаться в процесс работы.
3. Смартфон, планшет, компьютер. Работают по принципу универсальных панелей при подключении к сети.
4. Голосовое управление . Невероятно удобно, но требует привыкания. Указания необходимо отдавать четко и умеренно громко.
5. Дистанционное управление . Позволяет отправить команду «умному дому», находясь за его пределами. Для этого требуется планшет, некоторые функции можно программировать при помощи смс.

Использование одного из этих способов поможет почувствовать всю прелесть системы «умный дом».

Уровень четвертый

Полный доступ имеет администратор.

Их может быть несколько, управление осуществляется с компьютера. Для доступа потребуется кодовое слово. Помимо владельца дома, доступ к четвертому уровню управления часто предоставляется инженерам, которые обслуживают систему. Администратор имеет возможность полностью управлять всем зданием

Области управления системы «умный дом»

Система «умный дом» позволяет с легкостью управлять практически всем, что имеется в помещении. Не имеет значение площадь, количество комнат, сложность техники и ее количество, планировка – умный дом справится с любой квартирой, коттеджем или офисом.

При помощи системы можно управлять:

1. Освещением . Изначально владелец настраивает свет по своим параметрам, например, при наступлении темноты датчики подают сигнал и на улице зажигаются фонари, а в доме закрывают шторы и включаются светильники. При необходимости можно отрегулировать настройки при помощи управления.
2. Микроклиматом в помещении . Система сама нагреет комнату при появлении человека или в определенное время, при этом при отсутствии необходимости будет поддерживать режим экономии. Влажность, состав воздуха и многое другое регулируется автоматически.
3. Вентиляцией и кондиционированием. Постоянный приток свежего воздуха и предотвращение перегрева помещения также можно настроить или регулировать самостоятельно.
4. Уходом за садом и придомовой территорией. Подогрев воды в бассейне, его очистка, полив газона и многое другое будет происходить автоматически с системой «умный дом».
5. Всеми бытовыми приборами и техникой в доме. При необходимости, система сварит кофе и сделает тосты, отправит пылесос убираться, включит посудомоечную машину.

В некоторых вариантах системы имеется функция «имитация присутствия». Она дает возможность без переживаний покидать свой дом, при этом окружающие будут считать, что в помещении кто-то живет. С утра «умный дом» будет открывать шторы, а на ночь закрывать их. Можно настроить периодическое включение света, музыки или телевизора. Имитация лая собаки или проецированные силуэты людей на окна помогут спокойно отдыхать вдали от дома, не переживая за сохранность имущества.

Управление – от простого к сложному

Система «умный дом» значительно облегчает жизнь, помогая экономить время и наслаждаться комфортом. Большой выбор вариантов системы позволит собрать «умный дом» в зависимости от размеров помещения, количества функций и финансовых возможностей.

Производители оборудования для системы постоянно улучшают производство, облегчая покупателям уход за своим домом. Установив самый современный и полный комплект оборудования, можно забыть о домашних делах, доверив их «умному дому».

Наверняка, уважаемые читатели, вас интересует вопрос – можно ли создать умный дом своими руками. Забежим в самый конец статьи и скажем сразу – можно, а если очень хочется, то и нужно. Ведь цена вопроса значительно снизилась. На рынке полно готовых систем, для которых вы можете докупать умные вещи, датчики. Планируя такой проект, вам надо будет решить на базе какой системы вы будете делать умный дом:

1. Xiaomi Smart Home Suite
2. Amazone Echo
3. Ардуино

Сегодня этой системе далековато до того понятия, что мы подразумеваем под умным домом – все еще мало устройств могут быть интегрированы в нее. Несмотря на это, можно надеяться на то, что в ближайшее время список поддерживаемых устройств будет пополняться.

Сейчас в комплект поставки Smart Home Suite входит сам хаб, контроллер, датчики движения и открытия двери, а также универсальная кнопка. Smart Home Suite может управлять немалым числом устройств от Xiaomi и других производителей.

В качестве центрального устройства-хаба имеем довольно крупную “таблетку”, которая подключается к сети электропитания. Есть поддержка управления со смартфона посредством специального приложения. Хаб может подключаться к сети интернет, что позволяет контролировать состояние устройств на расстоянии. Купив Smart Home Suite, вы сможете управлять телевизорами Mi TV , колонками, смарт-лампами, увлажнителями воздуха и другими приборами.

Smart Home Suite, который избавит от создания умного дома своими руками, обойдется примерно в 4000 рублей, что недорого, учитывая комплект поставки и возможности. И все же это устройство от Xiaomi далеко от понятия «умный дом», которое подразумевает более гибкие возможности. Smart Home Suite – это легкий способ автоматизировать работу электрических устройств в доме.

Где купить дешево?

А этот умный гаджет уже разработан поисковым гигантом, который пока в РФ особой популярности не обрел, но все впереди. – это своего рода Google Assistant (тот самый, что «ОК Google »), который получил свой собственный «дом» в виде компактной Bluetooth -колонки. В целом, это аналог Smart Home Suite от Xiaomi , только дороже и с большим потенциалом. Умеет практически то же самое, но выделяется, конечно же, возможностью голосового поиска.

Теперь вам не придется заставлять свой смартфон и Google Assistant находить самую разную информацию, начиная от дня рождения автора «Отцы и дети», заканчивая вопросом, сколько весит слон – просто, сидя на диване, скажите «ОК Google ».

Google Home может управлять различными устройствами пользователя, чтобы тот, таким образом, сделал своими руками свой собственный умный дом с более сообразительным телевизором и системой видеонаблюдения. Совместимых устройств уже сегодня немало (Android -смартфоны, ТВ-приставки, некоторая бытовая техника), а со временем их будет становиться только больше.

Кроме того, Google Home, чтобы действительно походить на умный дом, поддерживает некоторые интересные сервисы. Так, вы сможете попросить у ассистента, чтобы он заказал вам на дом еды или забронировал билет на ближайший рейс, или предоставил прогноз погоды. Также Google Home адаптируется под желания и интересы владельца, запрашивая при первой настройке информацию о предпочтениях и хобби.

Google Home, несмотря на потенциал, сегодня огромными возможностями похвастаться не может. Однако своего пользователя, да и не одного, она уже нашла. Обойдется умная колонка примерно в 130 долларов.

Еще одна свежая разработка американской компании, которая является полным аналогом Google Home. Только вместо Google Assistant у Amazon Echo в качестве голосового помощника выступает «Alexa ». На российском рынке, как обычно, девайс пока не распространен, но со временем ситуация должна исправляться. Amazon Echo может воспроизводить вашу любимую музыку, его можно интегрировать в систему умного дома, чтобы впоследствии управлять различными приборами. Amazon Echo очень прост в настройке и управлении, для чего используется специальное приложение на смартфоне.

Сейчас смарт-динамик выглядит довольно интересно, но, как и предшественники, ограничен в возможностях. Amazon Echo неплохо разбирает команды пользователя, благодаря сотрудничеству с другими компаниями может работать со многими устройствами и системами умного дома. Правда, стоит Amazon Echo дороже ближайших конкурентов – 12500 рублей.

Умный дом на базе

Переходим к решениям для создания умного дома своими руками. , по сути, набор сетевых протоколов, которые при создании умного дома помогают отказаться от проводного подключения оборудования в пользу беспроводного. Немало различных компаний сегодня работает с системами ZigBee, предоставляя как комплекты оборудования, так и отдельные устройства для умных домов. У достаточно много достоинств, начиная со стоимости.

Оборудование для создания умного дома своими руками обойдется гораздо дешевле, нежели готовые системы от известных компаний. позволяет проявить свои таланты, разработав самостоятельно схему умного дома, какую только вашей душе угодно. Помимо этого, система отличается низким потреблением электроэнергии, чего не скажешь про многие другие. Энергоэффективная работа компонентов возможна как раз благодаря протоколу связи, который, пусть и медленный, но не требует много энергии.

Оборудование для систем , как уже было отмечено, разрабатывают самые разные компании, поэтому проблем с поиском контроллеров и датчиков нет никаких. Однако стоит учитывать, что компоненты оборудования от разных компаний могут быть несовместимы, посему предпочтение лучше отдавать устройствам от одного производителя. Оборудование для построение своими руками умного дома на базе можно за относительно небольшие деньги приобрести во всемилюбимых китайских интернет-магазинах.

Умный дом своими руками на базе Arduino

Arduino, как и ZigBee, не является полноценной системой «Умный дом». Это средство, которое этот самый умный дом помогает построить. Ардуино – это комплекс программных и аппаратных средств, который предназначен для построения простых автоматизированных систем и даже роботехники непрофессионалами. В число возможных проектов на входят и умные дома. Аппаратные средства – набор плат, датчиков и устройств, то есть «железо». Программные средства – обеспечение связи аппаратных средств и управления ими.

Arduino имеет полностью открытую архитектуру, что позволяет с ней работать всем желающим, поэтому рынок сегодня завален оборудованием для построения умного дома своими руками. При этом покупка отдельных компонентов обойдется в разы дешевле, нежели приобретение готового решения. Опять же, с Arduino вам открыты огромные возможности по созданию умного дома.

Для системы сегодня можно найти массу устройств и датчиков по очень низкой цене, но будьте готовы к тому, что придется побеспокоиться о подключении всех этих устройств в единую сеть, да и с программным кодом познакомиться нужно будет. В общем, любители сделать что-нибудь умное своими руками, повозиться с платами и средами программирования останутся довольны.

Где купить дешево?

Принято считать, что концепция «Умного дома» (от английского smart house) берет свое начало в середине прошлого века, но из-за высокой стоимости реализации подобные проекты не получили широкого распространения. Ситуация в корне изменилась с развитием электроники и в настоящее время такие системы хоть все еще не внедряются повсеместно, но уже и не воспринимаются как диковинка. Предлагаем рассмотреть, что представляет собой «Умный дом», его круг задач, а также возможность самостоятельной реализации такого проекта.

Что такое система «Умный дом»?

Под данным термином подразумевается программно-аппаратный комплекс, позволяющий автоматизировать и упростить управление различными системами, а также другим оборудованием дома или квартиры.

В качестве примера приведем функции, которые могут быть возложены на «Smart house» (далее SH):

Управление системой освещения, например:

• включать свет по сигналу датчика движения;
• имитация присутствия хозяев (периодически зажигается свет в разных комнатах);
• изменение различных вариантов подсветки интерьера;
• дистанционное управление светом при помощи планшета или смартфона и т.д.

Вариант функционального набора охранной системы:

• получение SMS сообщений в случае включения, отключения и срабатывания системы;
• отправка MMS сообщений с видеокамер при поступлении сигналов от датчиков движения;
• возможность просмотра видеозаписи через Интернет и т.д.

Система климат-контроля:

• поддержка температуры на заданном уровне, с возможностью его установки дистанционно (например, при помощи смартфона);
• установка режима максимальной экономии при отсутствии хозяев и т.д.

Это далеко не полный функциональный набор, он может быть расширен в зависимости от пожеланий и финансовых возможностей. Благодаря развитию беспроводных технологий масштабируемость системы не требует капитального ремонта.

Какие минусы имеет “Умный Дом”:

• Любая электроника не застрахована от сбоев или зависаний. Нужно быть готовым к тому, что в любой момент понадобится перенастройка отдельных электронных систем и компонентов вручную;
• Дороговизна. На рынке России и СНГ производители продают системы по минимальной цене от 2000 долларов до 5000, в зависимости от «начинки» и пожеланий заказчика.

Как сделать дом «Умным»?

В идеале реализация подобных решений должна вестись на этапе строительства, но такой вариант ввиду разных причин не популярен среди застройщиков. В результате остается два способа автоматизации:

1. Обратиться в профильную компанию, где на основе ТЗ заказчика будет составлен проект с его последующей реализацией. Минимальная стоимость такого решения варьируется, как уже было сказано выше, в пределах $2000-$5000, максимальная зависит от функционального набора и используемого оборудования.
2. Самостоятельно разработать и внедрить систему «Умный дом».

В первом случае заказчик получает готовое решение, под ключ. Во втором, стоимость реализации можно существенно сократить, если не на порядок, то в несколько раз, особенно если использовать для этой цели платформу Ардуино (о ней мы расскажем немного ниже). Необходимо предупредить, для реализации проекта потребуются навыки программирования, но разработчики постарались максимально упростить эту задачу.

Кратко о платформе

Основа платформы это плата с микроконтроллером (далее МК) и электронным обвесом к нему. К контролеру выпускается множество различных датчиков и плат расширения с теми или иными функциями.

Обозначение:

1. Порт для перепрошивки (стандартный USB).
2. Кнопка аппаратного сброса.
3. Сигнал опорного напряжения.
4. Контакты для цифровых сигналов.
5. Сигнал ТХ.
6. Сигнал РХ.
7. Порт для подключения внешнего программатора.
8. Контакты для аналоговых сигналов.
9. Подключение внешнего питания.
10. +5 В.
11. +3,3 В.
12. Сигнал сброса.
13. Разъем для источника питания.
14. Микроконтроллер.

Особенность платформы заключается в том, что процесс программирования МК максимально упрощен. Прошивка при помощи встроенной программы-загрузчика через имеющийся на плате порт USB. На случай случайного «затирания» этой программы предусмотрена возможность перепрошивки стандартными программаторами.

Для программирования используется бесплатная оболочка (Arduino IDE), совместимая с наиболее распространенными операционными системами (Windows, Linux, Mac OS). В эту оболочку входит текстовый редактор для написания программ, компилятор и библиотеки. В качестве базового языка программирования используется упрощенный вариант С++. Более полную информацию о программировании МК можно получить на сайте разработчика и тематических форумах. В этих же источниках можно узнать все о визуализации управления системой.

Оболочка для программирования Ардуино

Ориентировочная стоимость оригинального базового модуля $30 – $50 (в зависимости от модификации), китайских аналогов – $10-$16.

Примеры плат расширения и датчиков

Приведем краткое описание шилдов, которые могут понадобиться при разработке собственного проекта SH.

Модуль для подключения к локальной сети или интернет по стандартному протоколу TCP/IP. В качестве основного элемента используется контроллер ENC28J60. Данное устройство позволяет организовать визуализированное управление системой с веб-сайта.

Подключение сетевого модуля к Ардуино

Модуль GPRS/GSM SIM900 позволяет осуществлять управление системой при помощи обмена данными через сеть любого мобильного оператора. Для подключения к сети используется стандартная SIM карта. Имеется возможность отправки SMS и ММС сообщений, в библиотеке модуля реализована поддержка других функций.

Реле электромеханического действия на 10 А 250 В, может использоваться для управления освещением или другой соответствующей нагрузкой. При подключении питания включается светодиод красного цвета, если реле срабатывает, то дополнительно загорается зеленый индикатор. Сигнал можно подавать от любого цифрового выхода МК.

К сожалению, при максимальной нагрузке или близкой к ней у электромеханических реле, через несколько недель работы могут начать залипать контакты, поэтому для управления работой электрокотлов системы отопления они не подходят. Но не стоит расстраиваться, для платформы Ардуино можно найти модули на все случаи жизни, в данной ситуации решить проблему можно при помощи твердотельного реле, например SSR-25DA.

Обозначения:

1. GND на базовой плате.
2. К цифровому выходу, например, D
3. Питание от сети 220 В.
4. Подключение нагрузки.

Обратим внимание, что данный модуль реализован на симисторе, а для его стабильной работы требуется отвод тепла, поэтому рекомендуем вместе с модулем приобрести и штатный радиатор.

Датчики

Теперь рассмотрим несколько типов датчиков, которые также могут быть полезны для проекта, начнем с ИК устройства HC-SR501, фиксирующего движения.

Обозначения:

1. Питание от источника в диапазоне 5-12 В (можно подключить к +5 В на плате контроллера).
2. Сигнал, исходящий от датчика (подключается к любому цифровому входу МК)
3. GND соединяется с соответствующим контактом базовой платы.
4. Время задержки (удержание логической единицы на выходе) – от 5 до 300 сек.
5. Чувствительность датчика (можно установить от 3 до 7 метров).
6. Переключатель в режим «Н» (при серии срабатываний устанавливается логическая единица).
7. Установка режима «L» (при активации посылается одиночный импульс).

Не менее полезным будет цифровой температурный датчик DS18B20 (изготавливается в герметичном и обычном исполнении). Их особенность заключается в том, что устройства не требуют калибровки и каждое из них имеет собственный уникальный идентификатор. То есть, датчик передает данные температуры и свой уникальный номер. Благодаря этому на один шлейф можно установить несколько датчиков и программно обрабатывать поступающую информацию. Ограничение длины сигнальных проводов – 50 метров.

Завершая тему датчиков, приведем модуль для измерения влажности, он может быть использован в качестве сигнализатора протечки воды или для организации полива комнатных или тепличных растений.

Обозначения:

1. Цифровой выход, подключается к любому соответствующему разъему на базовой плате МК. Сигнализирует о влажности, соответствующей порогу срабатывания.
2. Аналоговый выход, информирует о текущей влажности.
3. Питание +5 В.
4. Управление порогом чувствительности.

Мы привели только три типовых датчика совместимых с платформой, на самом деле их значительно больше. Ознакомиться с разнообразием данной продукции можно на сайтах производителей.

Закончив с обзором оборудования, перейдем к проектированию системы управления и автоматизации, начать необходимо с постановки задачи.

Определение начальных условий

В первую очередь необходимо определиться с постановкой задачи, то есть, с функциональностью системы. Допустим, у нас имеется однокомнатная квартира, которую можно условно разделить на следующие зоны:

• Тамбур.
• Прихожая.
• Туалет, совмещенный с ванной комнатой.
• Кухня.
• Жилая комната.

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

В данном случае можно автоматически включать свет при приближении к входной двери. То есть, потребуется датчик движения. При этом необходимо учитывать уровень освещенности, соответственно, автоматика должна срабатывать только в темное время суток. Для этого понадобиться датчик GY302 или аналогичный (в обзоре мы не приводили его, но найти описание не составит проблем). Включение и выключение лампочки (через заданное в программе время) можно доверить твердотельному маломощному реле, например G3MB-202P, рассчитанному на ток нагрузки 2 А.

Прихожая

Управление освещением в данной зоне можно организовать по тому же принципу, что и в тамбуре. Можно добавить включение света при открытии входной двери. В качестве датчика подойдет типовой дверной геркон.

Туалет и ванная комната

Включение бойлера можно связать с наличием в квартире хозяев. Если никого нет, автоматика принудительно отключает нагреватель воды при помощи модуля SSR-25DA. Отслеживать температуру нагрева нет смысла, поскольку данные устройства самостоятельно отключаются при достижении заданного порога. Свет и вытяжка должны включаться автоматически при входе человека в эту зону, и отключаться через определенное время, если не обнаруживается движение.

Автоматизация кухни

Управление освещением данной зоны можно оставить ручным, но дублировать его автоматикой, отключающей свет, если движение не обнаруживается длительное время. При работе электро или газовой плиты должна включаться вытяжка и отключаться через некоторое время после приготовления пищи. Управлять работой вытяжки можно при помощи термодатчика, фиксирующего повышение температуры при включении плиты.

Жилая комната

В данном помещении управлять освещением лучше вручную, но можно реализовать возможность автоматического отключения света при достаточном уровне освещенности.

Приведенный пример довольно условный, поскольку алгоритм работы Умного дома каждый разрабатывает в зависимости от личных предпочтений.

Особенности терморегуляции

В заключение дадим несколько рекомендаций по управлению отоплением. Следует учитывать большую инерционность данной системы. Велика вероятность того, что управление посредством простого включения и отключения отопления, в соответствии с заданным температурным диапазоном, могут создать довольно дискомфортные условия. В данном случае следует использовать алгоритм PID-регуляции, в сети доступна библиотека с его реализацией для Ардуино.

Не вдаваясь в подробности можно описать работу данного алгоритма следующим образом:

• Производится анализ между необходимой и текущей температурой в помещении, и по результату устанавливается определенная мощность отопительной системы.
• Производится учет постоянных теплопотерь. Они могут зависеть от уличной температуры или других факторов. Поэтому при достижении заданной температуры, отопление не отключается полностью, а снижается до уровня необходимого для компенсации теплопотери.
• Последний фактор, влияющий на работу алгоритма, учитывает инерционность системы отопления, что не допускает выход температуры за установленный диапазон.

06.11.13

Рассмотрение данной категории начнем, пожалуй, с выключателей света.

Они всем знакомы, являются очень простыми в эксплуатации и надежными по качеству. Казалось бы, что можно добавить в эту простую и вместе с тем гениальную конструкцию, чтобы улучшить его характеристики?

С введением в эксплуатацию систем «умного дома» этого удалось добиться, разработав, так называемый, «умный» выключатель . На самом деле это было ожидаемо, ведь в «умном доме» вся техника работает на новом уровне технического прогресса.

С виду отличить от обычного практически невозможно, ведь даже их габариты не отличаются, что позволяет производить их взаимную замену, ведь им подходит одно и то же гнездо. Однако по набору выполняемых функций разница ощущается сразу же. В обычных выключателях нет автоматики, и он работает автономно.

«Умный» выключатель является составляющей системы «умный дом», а его работа осуществляется автоматически. Среди функций можно выделить способность управления интенсивностью освещения, которую выполняют чаще всего диммеры.

Управление выключателем может производиться вручную или при помощи сигналов с пульта управления. Он разработан таким образом, чтобы при помощи его одного можно было управлять целой группой выключателей. При этом пульт имеет небольшие габариты.

Работа его основана на радиосигналах, а не на инфракрасном излучении, как у обычных телевизионных. Поэтому не обязательно, чтобы пульт был направлен именно на приемник сигнала, особенно в том случае, если для декорирования выключатель должен быть спрятан.

Очень часто «умные дома» комплектуются универсальным пультом, с которого можно управлять всей бытовой техникой и осветительными приборами. Для этого достаточно их подсоединить к общему реле.

Очень часто такие выключатели программируются на плавный пуск, что позволяет значительно продлить срок службы осветительных приборов, так как исключается появление пиковых токов.

Следующим по распространенности управляющим прибором являются датчики движения.

Они подают управляющий сигнал в том случае, если в радиусе их обзора было зафиксировано какое-либо движение. В качестве приемника данного сигнала может выступать какой-либо осветительный прибор или система звукового оповещения.

Именно поэтому датчики движения чаще всего интегрируются в систему освещения и безопасности. Большое распространение они получили при организации автоматики уличного освещения. Подходя к калитке или дому, свет автоматически включится и не придется долго искать ключи в темноте.

Для тех, кто считает, что данная система неэкономна, так как может включаться беспорядочно, ошибаются. Так как датчики движения работаю в связке с датчиками объема и освещенности, что практически исключает ложное срабатывание.

Помимо датчиков движения в «умном доме» имеются датчики загазованности, задымления, температуры, влажности и герконы. Они применяются для предотвращения чрезвычайных ситуаций на начальных этапах, а также для своевременного оповещения жильцов дома и соответствующих служб.

Герконы представляют собой герметичный контакт и применяются в системах безопасности для предотвращения проникновения через двери и окна. Датчики влажности применяются в основном в автоматизированных системах полива для определения моментов включения/выключения воды.

В этой статье описано небольшое количество управляющих приборов для «умного дома», но и их наличие в доме позволяет сделать жизнь намного комфортнее.

Подобные материалы