Умный дом своими руками комплектуется по модулям, каждый из которых подключается к автоматике. Управление пространством дома из любой комнаты и через интернет осуществляется просто и безопасно. Бюджетный вариант автоматики справится с основными задачами по созданию комфорта. Существуют готовые решения по автоматизации оборудования. Одним из них является модульная система на Arduino. Она позволяет подобрать оборудование по собственному усмотрению и установить нужное ПО.
С чего начать?
Основным звеном, которое будет управлять всей системой, является компьютер. Он будет являться сервером нашей системы умного дома. В процессор необходимо подключить специальную плату, на которую будет установлено программное обеспечение. Оптимально решение — приобрести плату Arduino, а на компьютер установить одноименную среду разработки.
Готовые продукты данного производителя по назначению можно разделить на 2 категории — платы Arduino и шилды. Плата представляет собой специальный модуль, главным элементом которого является контроллер. На контроллер записываются необходимые программы для управления умным домом. Шилд — дополнительная плата, которая расширяет возможности. В ней содержится та или иная периферия, которая управляет контроллером. Шилд нужно одевать на контроллер сверху.
Важно: Для каждого модуля плата расширения приобретается отдельно.
Существует стартовый набор Arduino, в котором содержится наиболее часто применяемые компоненты. В комплекте имеется руководство, позволяющее реализовать своими руками 15 автоматизированных проектов. Программный продукт совмещается с Windows, Linux и Mac OS X. Для программирования микроконтроллера используется специальный язык Arduino.
Автоматизация системы отопления
Автоматизации подлежит, как электрическое, таки и централизованное (газовое) отопление. Умный дом своими руками реализовать достаточно сложно. Необходимы знания по электрике и физике. Стандартная отопительная система состоит из котла (газового, электрического, реже твердотопливного), трубопроводов — прямого и обратки. Оборудование подключается к датчикам, информация с которых будет считывать контроллер. Для подключения «умного» отопления понадобится:
- контроллер Arduino;
- модуль расширения Arduino;
- термопара, которая выполняет замер дымовых газов;
- блоки реле — 4 штуки (по 2 на активатор и насос);
- дисплей и переходники к нему;
- водяной термометр цифровой.
Собирается схема на основе вышеуказанных компонентов, готовая плата устанавливается в процессор компьютера. Описание, как собрать Arduino, можно наглядно посмотреть на видео. Для последующей сборки создается проект печатной платы в программе Fritzing, на нее в среде программы устанавливают нужные компоненты. Плата проходит тестирование на работоспособность с помощью ПО. Затем посредством среды разработки Arduino записывается программный код на собранный контроллер.
Важно: В процессе сборки необходимо соблюдать пропорции платы. Технические параметры модулей подбираются строго по схеме.
Код подбирается с учетом подключаемых модулей и возможностей умного дома. Одна схема способна реализовать несколько сложных решений по автоматизации отопления умного дома. Существует множество учебников, позволяющих запрограммировать самостоятельно нужные опции в модуле. Контроллер позволяет менять параметры системы на ходу посредством программирования. Система будет считывать показания датчиков и управлять работой котла.
«Умный» водопровод
Задача умного дома — бесперебойная поставка холодной воды и управление горячей. Автономная система водообеспечения состоит из резервуара, в котором будет накапливаться и храниться вода, и насоса. Бак должен быть рассчитан на суточную норму. Насос закачивает воду из источника, набираться она может в емкость самотеком. Чтобы не было переливов, устанавливают запорные клапаны. Когда количество воды достигнет в баке нужного уровня, залив воды в него прекратится.
Вода из хранилища перекачивается по трубам насосной станцией. Когда открывается кран, давление внутри труб снижается, установка начинает работать. Когда кран закрыт, давление, наоборот, повышается, станция отключается. На водопровод устанавливают фильтры глубокой очистки, на канализацию — многоступенчатые, которые позволяют стоки использовать вновь, например, для полива.
Горячее водоснабжение реализуется с использованием солнечных батарей. Вода нагревается и накапливается в специальном резервуаре. Бак оснащают качественной теплоизоляцией для предотвращения быстрого остывания. В комплект к такому подогреву устанавливают газовое или электрическое оборудование для нагрева воды. Водонагреватель включают, когда нагрев солнечной батареей неэффективен либо исчерпан запас горячей воды. Такая реализация «умного» водопровода позволяет экономить затраты на ее подогрев.
«Умный» полив эффективен на больших участках. Он позволяет снизить затраты и сэкономить время на выполнение орошения. Насосы по команде, отосланной с компьютера, начинают подавать воду по системе трубопроводов. Распрыскивание воды может быть организовано по кругу либо точечно. Все зависит от конструкции установленных форсунок. Они скрываются в зелени растений либо траве и начинают орошать при подаче воды. Система орошения программируется по зонам: одни поливают часто, другие — раз в день либо еженедельно.
В местах разветвления труб устанавливают электромагнитные клапаны, которые препятствуют подачу воды в чужую зону. Клапан открывается только при подаче команды с компьютера. Только тогда в этой зоне будет осуществлен полив. В местах, где требуется необильный полив, устанавливают капельную систему орошения. Здесь главная задача — рассчитать частоту полива так, чтобы растениям было достаточно воды и не было застоя. Накопительный бак устанавливают на возвышенности. Вода поступает по трубам самотеком и попадает в почву через механические дозаторы.
Автоматизированный учет потребления ресурсов
Система «умного» учета реализуется с помощью специальных приборов учета газа, света и воды. Традиционные устройства технически не способны передавать информацию самостоятельно для дальнейших расчетов. На выходах приборов устанавливают клеммы с импульсным выходом. С импульсных выходов счетчиков информация передается в контроллер. Контроллер передает данные в концентратор, где происходит расшифровка импульсов, а затем ПО.
Дальнейший расчет выполняется специальными программами, например, создается таблица расчетов в Excel. Большинство ПО умеет не только рассчитывать стоимость затрат по услугам, но и планировать их на заданный период. Система может подключаться к банку и производить платежи без участия хозяев. Также она сопоставляет соответствие расхода лимитам и корректирует работу оборудования.
Управления мультимедийными устройствами и безопасностью
Система умного дома может управлять работой аудио- и видеопроигрывателей, телевизоров и прочей техники не только из одной комнаты, но и с улицы. Сигнал передается либо по кабельной системе, предварительно установленной в стене, либо по беспроводным сетям. К системе можно подключать дополнительно любое мультимедийное оборудование по Wi-Fi либо Bluetooth. Каждый член семьи в своей комнате будет слушать свой контент и смотреть любое видео без привязки к другим жильцам. Дистанционно либо при помощи панели настраивается одновременно работа нескольких каналов.
Система настраивается так, что при переходе из одной комнаты в другую звук с видео «следует» за человеком. Таким же способом можно настроить работу видеонаблюдения. При переходе из одной комнаты в другую можно следить за происходящим в доме и на улице. Такой симбиоз двух систем необходим, когда в доме есть маленькие дети.
«Умная» акустика может оповещать жильцов о чрезвычайных событиях, например, при утечке воды либо отключении света, показывает по видео, где находятся дети. Мультимедийный комплекс легко подключается к интернету для просмотра домочадцами контента онлайн. Подключение «умного» мультимедийного модуля не является обязательным.
Система безопасности собирается согласно схеме. В процессе сборки учитывают, что несанкционированно ее можно отключить только после разборки корпуса самой платы. Для оповещения используются пожарные извещатели. Для отключения системы рекомендуется устанавливать магнитные выключатели. Они устойчивы к загрязнениям, менее поддаются повреждениям и деформации.
