برنامه ریزی سیستم اتوماسیون خانگی DIY: 12 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

هدف از این دستورالعمل این نیست که به شما بگوید چگونه می توانید هر کاری را که دوست دارید خانه خود انجام دهید انجام دهید. در عوض برای تحقق یک ایده نوشته شده است اما با درک محدودیت ها (تکنولوژی ، هزینه ، زمان مورد نیاز ، ایمنی …) جنون را به سلامت عقل تبدیل کرده است.

بسیاری از راهنماها و مقالات بسیار خوب در وب وجود دارد که بسیاری از موارد را با جزئیات بسیار گسترده درک می کند. این آن چیزی نیست که ما می خواهیم. ما تصویر بزرگ را می خواهیم. مهارت های اولیه ای که می توانیم بیاموزیم یا بهبود دهیم ، کدامند؟ آنچه را که باید لمس کنیم

این شامل موارد اساسی مانند:

• اتوماسیون خانه چیست؟ ابتدا بررسی کنید که آیا واقعاً با انتظارات شما مطابقت دارد یا خیر.
• از کجا شروع کنم؟ بسیار آسان ، از جایی که هستید شروع کنید ، احتمالاً در خانه. آیا آن را از بیرون می شناسید؟
• چه می توانم بکنم؟ در مورد هر چیزی اما شما باید برنامه ریزی کنید و محدودیت های خود را بدانید. این شامل زنده ماندن (هر روز ، از جمله عصرها) می شود.
• قطعات این پازل چیست؟ پیچیده تر ، اشکال زیادی وجود دارد و از دست دادن برخی قطعات بسیار آسان است. ما سعی می کنیم عقل خود را حفظ کنیم
• چگونه آن را کنار هم قرار دهیم؟ این در حال مشخص شدن است ، ما در واقع آن را انجام می دهیم. H*ll بله!

همچنین ، این دستورالعمل اکنون از صفحه شخصی من نیز موجود است:

مرحله 1: اتوماسیون خانگی چیست؟

جستجوی گوگل "اتوماسیون خانگی" 33 میلیون نتیجه را نشان داد. این یا بیش از حد کافی است یا فقط بیش از حد.

اولین نتیجه ، مقاله ویکی پدیا (البته) ، بیان می کند:

"اتوماسیون خانه یا خانه هوشمند [1] (همچنین به عنوان domotics یا domotica شناخته می شود) گسترش مسکونی اتوماسیون ساختمان است و شامل کنترل و اتوماسیون روشنایی ، گرمایش (مانند ترموستات های هوشمند) ، تهویه ، تهویه مطبوع (HVAC) ، و امنیت ، و همچنین لوازم خانگی مانند ماشین لباسشویی/خشک کن ، اجاق گاز یا یخچال/فریزر که از WiFi برای نظارت از راه دور استفاده می کنند. سیستم های مدرن عموماً شامل سوئیچ ها و سنسورهایی هستند که به یک مرکز مرکزی متصل هستند و گاهی اوقات "دروازه" نامیده می شود که سیستم از آن کنترل می شود. با یک رابط کاربری که یا با پایانه نصب شده روی دیوار ، نرم افزار تلفن همراه ، رایانه لوحی یا رابط وب تعامل دارد ، اغلب اما نه همیشه از طریق خدمات ابری اینترنت."

چی میگه؟

• خانه هوشمند: آگاهی دادن به خانه از خود یا دادن توانایی انجام کارها.
• مسکونی: با تمرکز بر DIY ، این کار را در محل کار امتحان نکنید:) به نظر می رسد همان چیزی است که می خواهیم پوشش دهیم.
• اتوماسیون ساختمان: در واقع ، من به عنوان یک گیک تنبل ، می خواهم یک کامپیوتر آنچه را که نمی خواهم انجام دهد ، خودم بسازد. به طور معمول بررسی درب گاراژ ، روشن/خاموش کردن گرمایش و غیره. عالی!
• سوئیچ ها و سنسورها: مانند چشم ها و انگشتان خانه به این موضوع نگاه کنید ، بدون هر دو که کار چندانی نمی کند.
• مرکز مرکزی: بنابراین آن خانه هوشمند نیاز به مغز دارد؟ جالب هست. یک مغز برای اداره همه چیز این کنترل کننده خواهد بود
• تعامل: خانه می تواند زندگی خاص خود را داشته باشد ، اما ما می خواهیم بخشی از آن باشیم. آنجا محل ماست صبر کنید ، چگونه با یک خانه چت کنیم؟ اینها دستگاهها/گره ها هستند.
• سرویس های ابری اینترنت: من این را دوست ندارم ، بعضی از دستگاهها در جایی نباید از روشن بودن واشر من مطلع شوند. اما این شخصی است. فراموش نکنید "چیزی به نام ابر وجود ندارد ، رایانه شخص دیگری است". صبر کنید ، یک سرویس بسیار بیشتر از یک کامپیوتر است. مسافرت با هواپیما بیش از داشتن هواپیمای اختصاصی است. اما جنبه DIY از کمک/تقلب خارجی خودداری می کند.

بنابراین اگر خلاصه کنیم به این نتیجه می رسیم: من می خواهم صفحه ای بگذارم تا به لوازم خانگی ام دستور دهم آنچه را که می خواهم انجام دهند. تقریباً همان چیزی که انتظارش را داریم.

به عنوان یک یادآوری دوستانه ، ما قصد نداریم جنبه های فنی مانند پروتکل ها ، فروشندگان ، تامین کنندگان و موارد مشابه را پوشش دهیم. این یک پروژه DIY است. من به عنوان یک سرگرم کننده ، تمام جزئیات موارد تشکیل دهنده آن کهکشان را نمی دانم. دانستن خانه من جایی است که می خواهم شروع کنم. بنابراین ، من بیشتر در مورد تجربه شخصی خود به اشتراک می گذارم.

با این حال ، من به سادگی تمام راه حل های ارائه شده از بازار را نادیده می گیرم زیرا این چیزی نیست که ما می خواهیم. اگر می خواهید مفاهیم اولیه را مرور کنید ، این راهنما هنوز هم مفید خواهد بود.

توجه: ما به اندازه خانه شما اهمیت نمی دهیم. محدوده، آسمان است. بیشتر این مقاله با داشتن چند دستگاه روی میز من نوشته شده است.

مرحله 2: تصویر بزرگ

چک لیست:

• آیا قبلاً ایده هایی دارید؟
• مواردی را که می خواهید مدل کنید بنویسید: ساختمان ، طبقه ، اتاق ، سیستم ، لوازم…
• مواردی را که با آن احساس راحتی نمی کنید ذکر کنید: شاید می خواهید از تجهیزات امنیتی یا کنترل دسترسی صرف نظر کنید.
• اولویت ها را قرار دهید: برای DIY واقعی ، بیشتر اوقات تنها خواهید بود. روی دستاوردها تمرکز کنید.
• ارزیابی هزینه: آنچه را که فکر می کنید گران است یا ارزش آن را ندارد حذف کنید.
• ارزیابی مهارت ها: من در حال حاضر قادر به طراحی چیزی به صورت سه بعدی نیستم ، اما این همان مهارتی است که می خواهم کسب کنم.

اگر تا اینجا هستید ، اکنون باید تصور بسیار خوبی از آنچه می خواهید به آن برسید داشته باشید. برای این دستورالعمل ، من چیزهایی را در مورد تجربه خودم فرض می کنم:

• خانه تقریبا 15 اتاق دارد. این بسیار زیاد است تا "فقط کاری را شروع کنید".
• من روی گرمایش تمرکز می کنم: دما را کنترل کرده و گرمایش را روشن/خاموش کنید.
• من از کلونهای ارزان D1 Mini از Ali Express استفاده می کنم. چند ماه پیش من حتی آهن لحیم کاری نداشتم.
• من واقعاً می خواهم از آن استفاده کنم ، سعی می کنم به "محوطه های چاپ شده سه بعدی نصب شده در خانه" برسم. هنوز به دست نیامده است…
• یک بعد "پذیرش همسر" وجود دارد. این باید مفید و قابل استفاده باشد.

توجه داشته باشید که من در گذشته یک گاراژ درب بازکن بر اساس رزبری پای ، یک صفحه نمایش LCD ، یک جفت کلید و یک رله ایجاد کرده ام. برخی از کد پایتون آن را به هم می چسباند. تا حدی من علاقه مند هستم که این را در یک دستورالعمل معماری مناسب ادغام کنم. این بخشی از "پذیرش همسر" است ، اتوماسیون خانه باید از یک رابط واحد انجام شود.

مرحله 3: مدل سازی مکان خود

برخی نظریه ها

اتوماسیون خانه فرض می کند که یک کنترل کننده مجاز است از همه چیز مطلع باشد. همچنین سفارشات شما را به خانه ارسال می کند.

دستگاهها در سراسر محل پخش خواهند شد. بهتر است بدانید کجا می خواهید آنها باشند.

هنگامی که یک کنترلر هوشمند در محل داریم ، باید بتواند با دستگاه ها ارتباط برقرار کند.

وای فای یک راه طبیعی است حتی اگر چندان رایج نباشد. پروتکل های زیادی در اطراف انتخاب آن دشوار است.

سلب مسئولیت

بله این کار فنی می شود ، ببخشید من به هر حال می خواهم مطالب واقعی را نشان دهم ، بنابراین ما به اجزای فیزیکی و نرم افزاری نیاز داریم. مجدداً آنچه را که واقعاً از آن استفاده می کنم ذکر می کنم. با عرض پوزش راه های زیادی برای حل چنین موضوعاتی وجود دارد: -O

بردن آن به سطح بعدی

در حال حاضر روشهای زیادی برای برقراری ارتباط بین "کنترل کننده" و "گره" های مختلف وجود دارد. در مورد برنامه ریزی ، قبلاً نحوه عملکرد آن در خانه خود را مشخص کنید. تعریف رسانه ارتباطی به تعیین محل قرار دادن کنترلر و دستگاه ها کمک می کند.

• اتصالات بین کنترلر و دستگاه ها: بی سیم یا سیمی؟
• منبع تغذیه: شاید از پریز دیواری ، باتری یا شارژ خورشیدی؟
• مورد: آیا این یک آزمایش روی نیمکت شما ، سخت افزار آلفا است که در آن کابل ها می توانند در اطراف قرار گیرند یا می خواهید آن را در مبلمان/لوازم خانگی ادغام کنید؟

همانطور که در زیر توضیح داده شد ، برای نمونه ، از Homie-ESP8266 استفاده می کنیم. این یک سیستم عامل برای کنترلرهای ESP8266 است که از WiFi و MQTT استفاده می کنند. توسط نویسنده آن چنین توصیف شده است:

"یک نمونه از سخت افزار فیزیکی (Arduino ، ESP8266 …) دستگاه نامیده می شود. یک دستگاه دارای ویژگی های دستگاه است ، مانند IP محلی فعلی ، سیگنال Wi-Fi و غیره. یک دستگاه می تواند چندین گره را در معرض دید قرار دهد. به عنوان مثال ، یک دستگاه آب و هوا ممکن است یک گره دما و یک گره رطوبت را در معرض دید قرار دهد. یک گره می تواند دارای چندین ویژگی گره باشد. به عنوان مثال ، گره دما ممکن است یک درجه درجه حاوی درجه حرارت واقعی و یک ویژگی واحد را نشان دهد. خواص گره می تواند محدوده باشد. برای به عنوان مثال ، اگر یک نوار LED دارید ، می توانید یک ویژگی گره از 1 تا 10 داشته باشید تا LED ها را به طور مستقل کنترل کنید. ویژگی های گره می تواند قابل تنظیم باشد. به عنوان مثال ، شما نمی خواهید درصورتی که درجه درجه شما قابل تنظیم باشد یک سنسور دما: این بستگی به محیط دارد و تغییر آن منطقی نیست. با این حال ، شما می خواهید ویژگی درجه در صورت ترموستات قابل تنظیم باشد."

خلاصه

تو نیاز داری:

• یک کنترل کننده مرکزی ، میزبان سرور اتوماسیون خانگی شما. من از PiDome در Raspberry Pi استفاده می کنم.
• یک یا چند دستگاه برای نظارت و تعامل با خانه شما. من از D1 Mini و Homie استفاده می کنم.
• شبکه ای که همه اینها را به هم متصل می کند.
• تصمیم بگیرید که چگونه دستگاه ها (باتری ، آداپتور ، از دستگاه میزبان …) را تغذیه کنید. برای آزمایش یا از پورت USB کامپیوتر (و اشکال زدایی سریال) یا از شارژر تلفن استفاده می کنم.

مرحله 9: درباره کنترل…

قسمت سخت افزار

ما از Raspberry Pi استفاده می کنیم تا به عنوان ارباب خانه خود عمل کنیم. RPi مسئول موارد زیر خواهد بود:

• نگهداری اطلاعات مربوط به خانه
• تجمیع داده ها از دستگاه ها
• ارائه داده ها به کاربر
• ارسال سفارشات به دستگاه ها

از نظر سخت افزاری ، RPi به تنهایی برای انجام همه این کارها کافی است. تقریباً مستقل است و از زیرزمین شما با خوشحالی اجرا می شود (سلام! آیا این اولین مرکز داده خانگی شما در زیرزمین است ؟!:-D).

مقداری بسته (RPi ، منبع تغذیه ، کارت SD …) تهیه کنید و آماده باشید.

توجه در مورد WiFi: اجرای RPi از طریق WiFi امکان پذیر است ، اما اتصال آن به روتر خانگی با استفاده از کابل استاندارد RJ45 بسیار پایدارتر است.

توجه در مورد RPi Zero: انتخاب سخت افزار دقیق شما باید بستگی به خواسته شما داشته باشد. به نظر می رسد RPi Zero به اندازه RPi 3 برای این کار بسیار خوب است. Zero بسیار ارزان تر است ، اما برای انجام کار به قطعات کوچک بیشتری نیاز دارد. با این حال ، وقتی صحبت از دستگاه های جاسازی شده می شود ، بهترین انتخاب است. جدیدترین Raspberry Pi Zero W در حال حاضر حتی دارای WiFi و بلوتوث است!

قسمت نرم افزار

RPi به عنوان یک رایانه تک برد ، از نظر دیسک/پردازنده/رم کاملاً محدود است. برای این منظور ما به سیستم عامل های سبک وزن لینوکس متکی هستیم. برای این کار ، Raspbian احتمالاً بهترین انتخاب ما است زیرا نوعی سیستم عامل پیش فرض برای RPi است.

صحبت در مورد اتوماسیون خانه به این معنی است که شما به نرم افزار اضافی برای مدیریت دستگاه ها نیاز دارید. انتخاب من PiDome (بارگیری) است.

مرحله 10: درباره دستگاه ها

قسمت سخت افزار

مراحل زیر به Wemos D1 Mini (یا کلونهای ارزان تر:)) تکیه می کند. این میکرو کنترلرها بر اساس ماژول های ESP-8266 ساخته شده اند. این بسته بر روی یک برد کوچک (34.2 میلی متر * 25.6 میلی متر): WIFI ، CPU ، RAM ، فلش ، پین های دیجیتال و یک پین آنالوگ در بسته 10 گرمی. اگر به فضای فلش بیشتری نیاز دارید ، Wemos D1 Mini Pro را بررسی کنید. برای افزودن رله ، DHT22 ، دکمه ، صفحه OLED می توانید سپرهایی برای آن بخرید … یکی از آنها محافظ باتری است که به دستگاه اجازه می دهد تا به طور کامل بی سیم کار کند.

داشتن چند تخته نان کوچک بدون سیم لحیم و سیم های بلوز به نمونه اولیه خانه شما در آینده کمک می کند. اگر می خواهید قاب های سفارشی برای دستگاه های خود داشته باشید ، دانش در مورد طراحی سه بعدی و دسترسی به چاپگر سه بعدی سطح جذابیت شما را حتی بیشتر افزایش می دهد. اما اگر برخی سنسورها ، LED ها ، مقاومت ها ، خازن ها و غیره را دریافت نکنید ، اتوماسیون خانه چه می تواند باشد؟

من "دستگاه اداری" خود را در تصویر گنجانده ام ، این یک صفحه نان ساده + D1 Mini + DHT22 + صفحه OLED است. وسایل LED و IR در حال حاضر استفاده نشده است.

قسمت نرم افزار

از آنجا که ESP-8266 یک تراشه معمولی است ، طرح های زیادی برای آن پیدا خواهید کرد. من فقط تنبل هستم و از نرم افزار عالی Homie for ESP-8266 از ماروین راجر استفاده می کنم. با این حال این دستورالعمل راهنمای Homie نیست.

مرحله 11: محفظه دستگاه ها

محوطه ها چیزی هستند که شما انتظار دارید. قبلاً مواردی مانند تخته نان ، مقوا (مانند مدل آلفا Garage Opener) ، جعبه های دوچرخه سواری (گاراژ بازکن من در جعبه پیچ) ، جعبه های پروژه یا محفظه های چاپگر سه بعدی را ذکر کرده ام. طبق معمول محدودیت تخیل شماست.

به خاطر داشته باشید که باید در وسایل برقی که قصد استقرار آن را دارید متناسب باشید. مهم نیست که چقدر بزرگتر باشد ، کوچکتر به معنای عدم رفتن است.

اگر موارد محیطی مانند دما یا نور را زیر نظر دارید ، مطمئن شوید که آن را عاقلانه قرار دهید. قرار دادن سنسور در معرض نور مستقیم خورشید احتمالاً چیزی است که می خواهید با هر قیمتی از آن جلوگیری کنید. قرار دادن سنسور PIR همان داستان است ، مطمئن شوید که محدوده خوب است و هر آنچه که از آن انتظار دارید را پوشش می دهد.

مفروضات زیر بر اساس یک مانیتور مستقل ، باتری ، دما / رطوبت است.

یک دستگاه معمولی باید بسته بندی شود:

• میکروکنترلر ، برای نمونه های ما که D1 Mini است ، اندازه: 34.2 میلی متر * 25.6 میلی متر
• بین 0 و بسیاری از سنسورها ، بیایید یک DHT22 بگیریم: 27mm x 59mm x 13.5mm
• منبع تغذیه ، D1 Mini به 5 ولت نیاز دارد ، با استفاده از Battery Shield به نظر می رسد: 34.2 میلی متر * 25.6 میلی متر
• بسته باتری ، برای محافظ باتری ، نگاهی به بسته باتری لیتیوم 3.7 ولت می اندازیم: 40 میلی متر * 25 میلی متر * 6 میلی متر
• مقداری فضا برای سیم ها ، کلیدها ، LED ها … کافی است چند مجموعه از AliExpress (LED ها ، سیم های بلوز ، مقاومت ها) را بگیرید.

باز هم ، فقط راهی را انتخاب کنید که با آن احساس راحتی می کنید.

توجه به خودم: زمان یادگیری طراحی سه بعدی:-(

مرحله 12: کلمات پایانی

وقتی زمان نگارش این فصل پایانی فرا رسید ، من می پرسیدم "چه چیزی به دست آمده است؟".

پاسخ بسیار ساده است و موضوع را دنبال می کند: در وقت خود صرفه جویی کرده و برنامه ریزی کنید. این باعث می شود که کل پروژه بسیار سازگارتر باشد. اتوماسیون خانه به سادگی خرید یک پریز برق بی سیم در فروشگاه محلی نیست. این خیلی بیشتر است.

در این مرحله من هنوز در فکر این هستم که پس اندازها چیست. آیا واقعاً اهمیت می دهیم؟

این آموزنده بود؟ بسیار زیاد ، موفقیت به دست آمد!

لطفاً سایر دستورالعمل های من را بررسی کنید ، من قصد دارم موارد کاربردی تری بنویسم. من خیلی دوست داشتم برای نوشتن این یکی وقت بگذارم.