Planificació d'un sistema domòtic de bricolatge: 12 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

El propòsit d’aquest instructiu no és dir-vos com podeu fer el que vulgueu que faci la vostra llar. En lloc d'això, s'ha escrit per fer realitat una idea, però també per convertir la bogeria en seny comprenent els límits (tecnologia, cost, temps necessari, seguretat …).

Hi ha un munt de bones guies i articles al web per entendre moltes coses amb detalls molt extensos. Això no és el que volem. Volem el panorama general. Quines són les habilitats bàsiques que podem aprendre o millorar. Què hauríem de tocar.

Això inclou aspectes bàsics com:

• Què és la domòtica? Primer comproveu si realment coincideix amb les vostres expectatives.
• Per on començar? Bastant fàcil, comenceu on sou, probablement a casa. Ho saps de dins per fora?
• Què puc fer? Quant a qualsevol cosa menys que hàgiu de planificar i conèixer els límits. Això inclou mantenir-se viu (funciona qualsevol dia, incloses les nits).
• Quines són les peces d’aquest trencaclosques? Més complex, hi ha moltes formes i és molt fàcil perdre algunes peces. Intentarem mantenir la nostra seny.
• Com ajuntar això? S’està fent més concret, en realitat ho estem fent. H * ll sí!

A més, aquest instructiu ara també està disponible a la meva pàgina personal:

Pas 1: què és la domòtica?

La "domòtica" de Google va donar 33 milions de resultats. Això és més que suficient o massa.

El primer resultat, article de Wikipedia (per descomptat), afirma:

"La domòtica o casa intel·ligent [1] (també coneguda com a domòtica o domòtica) és l'extensió residencial de la automatització d'edificis i implica el control i automatització de la il·luminació, la calefacció (com ara termòstats intel·ligents), la ventilació, l'aire condicionat (HVAC) i seguretat, així com electrodomèstics com rentadores / assecadores, forns o neveres / congeladors que utilitzen WiFi per a la supervisió remota. Els sistemes moderns generalment consisteixen en interruptors i sensors connectats a un concentrador central de vegades anomenat "passarel·la" des de la qual es controla el sistema amb una interfície d'usuari que s'interactua amb un terminal muntat a la paret, un programari de telefonia mòbil, una tauleta o una interfície web, sovint però no sempre a través de serveis de núvol d'Internet."

Què diu?

• Casa intel·ligent: conscienciar la casa de si mateixa o donar-li capacitat per fer coses.
• Residencial: en centrar-vos en el bricolatge, no ho proveu a la feina:) Sembla que és el que volem cobrir.
• Automatització d'edificis: de fet, com a friki mandrós, vull que un ordinador faci allò que no vull fer jo. Normalment es comprova la porta del garatge, s’encén / apaga la calefacció, etc. Genial!
• Interruptors i sensors: mireu això com els ulls i els dits de la llar, sense que tots dos facin gaire.
• Centre central: per tant, aquesta casa intel·ligent necessita un cervell? Interessant. Un cervell per governar totes les coses. Aquest serà el controlador.
• Interactuat: la casa pot tenir la seva pròpia vida, però volem ser-ne part. Aquest és el nostre lloc. Espera, com xerrar amb una casa? Aquests són els dispositius / nodes.
• Serveis del núvol d’Internet: això no m’agrada, alguna màquina en algun lloc no hauria de saber que tinc la rentadora engegada. Però això és personal. No oblideu "no hi ha cap cosa com el núvol, és l'ordinador d'una altra persona". Espera, un servei és molt més que un ordinador. Viatjar en avió és més que tenir el seu propi avió. No obstant això, l'aspecte de bricolatge abstindrà l'ajuda externa / trampes.

Per tant, si resumim acabem amb: vull posar una pantalla per demanar als meus electrodomèstics que facin el que vull. Gairebé el que esperaríem.

Com a recordatori amable, no tractarem aspectes tècnics com ara protocols, proveïdors, proveïdors i articles similars. Es tracta d’un projecte de bricolatge. Com a aficionat a mi mateix, no conec tots els detalls dels elements que componen aquesta galàxia. Conèixer casa meva és per on vull començar. Com a tal, compartiré sobretot sobre la meva experiència personal.

No obstant això, simplement ignoraré totes les solucions del mercat, ja que això no és el que volem. Aquesta guia encara pot ser útil si només voleu aprofundir en conceptes bàsics.

Nota: No ens importa la mida de la vostra llar. El cel és el límit. La major part d’aquest article s’ha escrit tenint uns quants dispositius al meu escriptori.

Pas 2: el panorama general

Llista de comprovació:

• Ja teniu algunes idees?
• Enumereu el que voleu modelar: edifici, pisos, habitacions, sistemes, electrodomèstics …
• Enumereu el que no us sentiu còmode: potser voleu ometre equips de seguretat o control d'accés.
• Poseu prioritats: per al veritable bricolatge, estareu sols la major part del temps. Centreu-vos en els èxits.
• Avaluar el cost: elimineu allò que creieu que és massa car o que no val la pena.
• Avaluar habilitats: actualment no puc dissenyar res en 3D, tot i que és una habilitat que voldria adquirir.

Si arribeu fins aquí, ara hauríeu de tenir una bona idea del que voleu aconseguir. Per a aquesta instrucció, assumiré coses sobre la meva pròpia experiència:

• La casa té aproximadament 15 habitacions. Això és molt per "simplement començar alguna cosa".
• Em centraré en la calefacció: controlar la temperatura i activar / apagar la calefacció.
• Estic fent servir clons D1 Mini econòmics d’Ali Express. Fa uns mesos ni tan sols tenia un soldador.
• Vull utilitzar-ho realment, intentaré arribar als "recintes impresos en 3D instal·lats a la llar". Encara no s'ha aconseguit …
• Hi ha alguna dimensió de "l'acceptació de la dona". Això ha de ser útil I útil.

Tingueu en compte que en el passat he creat un obridor de portes de garatge basat en un Raspberry Pi, una pantalla LCD, un parell d’interruptors i un relé. Alguns codis Python enganxen això. Fins a cert punt m’interessa combinar-ho amb aquest instructiu per tenir una arquitectura adequada. Això forma part de "l'acceptació de la dona", la domòtica s'ha de fer des d'una única interfície.

Pas 3: modelar el lloc

Alguna teoria

La domòtica suposa que hi ha un controlador autoritzat per saber-ho tot. També reenviarà les vostres comandes a casa.

Els dispositius s’estendran per tot el lloc. Millor saber on voleu que siguin.

Un cop tinguem un controlador intel·ligent al lloc, haurà de poder comunicar-se amb els dispositius.

El WiFi és el camí natural a seguir, encara que no sigui tan comú. Hi ha tants protocols al voltant del seu difícil triar.

Exempció de responsabilitat

Sí, això es torna tècnic, ho sento. De totes maneres, vull mostrar coses reals, de manera que necessitem components físics i de programari. De nou menciono el que realment estic fent servir. Ho sentim, hi ha moltes maneres de resoldre aquests temes: -O

Portant això al següent nivell

Ara hi ha moltes maneres de comunicar-se entre el "controlador" i els diferents "nodes". Quant a la planificació, ja definiu com hauria de funcionar a casa vostra. Definir el mitjà de comunicació ajudarà a definir on posar el controlador i els dispositius.

• Connexions entre el controlador i els dispositius: sense fils o per cable?
• Font d'alimentació: potser des de la presa de corrent, alimentada per bateria o carregada solar?
• Cas: és una prova al vostre banc, maquinari alfa on es poden col·locar cables o voleu integrar-lo als mobles / electrodomèstics?

Com s’explica a continuació, per a la mostra farem ús de Homie-ESP8266. Es tracta d’un firmware per als controladors ESP8266 que utilitzen WiFi i MQTT. El seu autor el descriu així:

"Una instància d'una peça física de maquinari (un Arduino, un ESP8266 …) s'anomena dispositiu. Un dispositiu té propietats del dispositiu, com ara l'IP local actual, el senyal Wi-Fi, etc. Un dispositiu pot exposar diversos nodes. Per a per exemple, un dispositiu meteorològic pot exposar un node de temperatura i un node d'humitat. Un node pot tenir diverses propietats de node. El node de temperatura, per exemple, pot exposar una propietat de graus que conté la temperatura real i una propietat d'unitat. Les propietats del node poden ser intervals. per exemple, si teniu una tira de LED, podeu tenir una propietat de node entre 1 i 10 per controlar els LED de forma independent. Les propietats del node es poden configurar. Per exemple, no voleu que es pugui configurar la vostra propietat de graus en cas de un sensor de temperatura: depèn de l’entorn i no tindria sentit canviar-lo. Tanmateix, voldreu configurar la propietat de graus en cas de termòstat."

Resum

Necessites:

• Un controlador central, que allotja el servidor de domòtica. Faré servir PiDome en un Raspberry Pi.
• Un o més dispositius per controlar i interactuar amb la vostra llar. Faré servir D1 Mini i Homie.
• Una xarxa per connectar-ho tot junt.
• Decidiu com alimentar els dispositius (bateria, adaptador, des d’un aparell amfitrió …). Per fer proves, estic fent servir el port USB de l'ordinador (i la depuració en sèrie) o un carregador de telèfon.

Pas 9: Quant al controlador …

Part de maquinari

Utilitzarem un Raspberry Pi per actuar com el nostre senyor domèstic. El RPi s’encarregarà de:

• Conservació de les dades sobre la llar
• Agregació de les dades dels dispositius
• Presentació de les dades a l'usuari
• Enviament de comandes als dispositius

Des del punt de vista del maquinari, el RPi només és suficient per fer tot això. És gairebé autònom i funcionarà feliçment des del soterrani (Ei! És el vostre primer centre de dades per a la llar al soterrani ?!:-D).

Obteniu un paquet (RPi, font d'alimentació, targeta SD …) i ja està.

Nota sobre WiFi: és possible executar el RPi per WiFi, tot i que em sembla molt més estable connectar-lo al vostre encaminador domèstic mitjançant un cable RJ45 estàndard.

Nota sobre RPi Zero: l'elecció exacta del maquinari que heu de fer depèn del que vulgueu. Un RPi Zero sembla ser tan bo com un RPi 3 per a aquesta feina. El Zero és molt més barat, però requereix més parts petites per fer la feina. No obstant això, és la millor opció pel que fa als dispositius incrustats. L’última versió de Raspberry Pi Zero W ara inclou fins i tot WiFi i Bluetooth.

Part del programari

Com que el RPi és un ordinador de placa única, és bastant limitat en termes de disc / cpu / ram. Per a aquest propòsit, confiem en sistemes operatius Linux lleugers. Per a aquesta feina, Raspbian és probablement la nostra millor opció, ja que és una mena de sistema operatiu predeterminat per a un RPi.

Parlar sobre domòtica significa que necessiteu aquest programari addicional per gestionar els dispositius. La meva opció és PiDome (descarregar).

Pas 10: Quant als dispositius

Part de maquinari

Els passos següents es basaran en Wemos D1 Mini (o clons més econòmics:)). Aquests microcontroladors es basen en mòduls ESP-8266. Això s’uneix en una sola placa petita (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, pins digitals i un pin analògic en un paquet de 10 gr. Si necessiteu més espai al flaix, consulteu Wemos D1 Mini Pro. Podeu comprar protectors per afegir relés, DHT22, botó, pantalla OLED … Un d’ells és la protecció de la bateria que permet que el dispositiu funcioni completament sense fils.

Disposar d’unes mini taules de connexió sense soldar i cables de pont ajudarà a prototipar la vostra llar a prova de futur. Si voleu fundes personalitzades per als vostres dispositius, el coneixement sobre el disseny 3D i l'accés a una impressora 3D augmentarà encara més el vostre nivell geekness. Però, què podria ser la domòtica si no obteniu cap sensor, LED, resistència, condensador, etc.

He inclòs el meu "dispositiu d'oficina" a la imatge, és una senzilla placa + D1 Mini + DHT22 + pantalla OLED. Actualment no s’utilitzen els materials LED i IR.

Part del programari

Com que l’ESP-8266 és un xip força comú, hi trobareu molts esbossos. Simplement seré mandrós i utilitzaré l’excel·lent programari Homie for ESP-8266 de Marvin Roger. Tanmateix, aquest instructiu no és una guia per a Homie.

Pas 11: Recinte de dispositius

Els recintes contenen allò que podríeu esperar. Ja he esmentat coses com taulers de cartró, cartró (com el meu model alfa Garage Opener), caixes ciclades (el meu obridor de garatges en una caixa de cargol), caixes per a projectes o recintes per a impressores 3D. Com és habitual, el límit és la vostra imaginació.

Tingueu en compte que haureu d’adaptar-vos a l’electrònica que teniu previst desplegar. Per més gran que sigui, més petit significa un "no go".

Si controleu elements ambientals com la temperatura o la llum, assegureu-vos de situar-lo amb prudència. Posar un sensor al sol és probablement el que voleu evitar (gairebé) a qualsevol cost. Col·locar un sensor PIR és la mateixa història, assegureu-vos que el rang estigui bé i que cobreixi el que espereu.

A continuació, els supòsits es basen en un monitor de temperatura / humitat independent, alimentat per bateria.

Un dispositiu típic haurà d'agrupar:

• Un microcontrolador, per als nostres exemples, és un D1 Mini, de mida: 34,2 mm * 25,6 mm
• Entre 0 i molts sensors, prenem un DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Font d’alimentació, el D1 Mini requereix 5V, amb un Battery Shield sembla un pla: 34,2 mm * 25,6 mm
• Bateria, per protegir la bateria, veurem una bateria de liti de 3,7 v: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Una mica d'espai per a cables, interruptors, LEDs … Simplement agafeu uns quants assortiments d'Aliexpress (LEDs, cables de pont, resistències).

Una vegada més, només heu de triar la manera com us sentiu còmodes.

Tingueu en compte: És hora d'aprendre un disseny 3D:-(

Pas 12: Paraules finals

Quan va arribar el moment d'escriure aquest capítol final, em preguntava "Què s'ha aconseguit?".

La resposta és bastant senzilla i segueix el tema: Estalvieu-vos una mica de temps i planifiqueu les coses. Això farà que tot el projecte sigui molt més coherent. La domòtica no és tan senzilla com comprar una presa de corrent sense fils a la botiga local. Això és molt més.

En aquesta etapa, encara em pregunto quins són els estalvis. De debò ens importa?

Va ser instructiu? Moltíssim, èxit assolit!

Si us plau, consulteu els meus altres instructibles, tinc previst escriure-ne d'altres de més pràctics. M’ha agradat bastant prendre temps per escriure aquest.