Напевно, шановні читачі, вас цікавить питання – чи можна створити розумний дім своїми руками. Забіжимо до кінця статті і скажемо відразу – можна, а якщо дуже хочеться, то і потрібно. Адже ціна питання значно знизилася. На ринку повно готових систем, для яких можна докупляти розумні речі, датчики. Плануючи такий проект, вам треба буде вирішити на базі якої системи ви робитимете розумний будинок:

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

Сьогодні цій системі далеко до того поняття, що ми маємо на увазі під розумним будинком - все ще мало пристроїв можуть бути інтегровані до неї. Незважаючи на це, можна сподіватися, що найближчим часом список підтримуваних пристроїв поповнюватиметься.

Зараз до комплекту поставки Smart Home Suite входить сам хаб, контролер, датчики руху та відкриття дверей, а також універсальна кнопка. Smart Home Suite може керувати чимало пристроїв від Xiaomi та інших виробників.

Як центральний пристрій-хаба маємо досить велику “таблетку”, яка підключається до мережі електроживлення. Є підтримка управління зі смартфона за допомогою спеціальної програми. Хаб може підключатися до Інтернету, що дозволяє контролювати стан пристроїв на відстані. Купивши Smart Home Suite, ви зможете керувати телевізорами Mi TV, колонками, смарт-лампами, зволожувачами повітря та іншими приладами.

Smart Home Suite, який позбавить створення розумного будинку своїми руками, обійдеться приблизно в 4000 рублів, що недорого, враховуючи комплект поставки і можливості. І все-таки цей пристрій від Xiaomi далекий від поняття «розумний дім», який передбачає більш гнучкі можливості. Smart Home Suite – це легкий спосіб автоматизувати роботу електричних пристроїв у будинку.

Де купити дешево?

А цей розумний гаджет вже розроблений пошуковим гігантом, який поки що в РФ особливої ​​популярності не набув, але все попереду. - це свого роду Google Assistant (той самий, що "ОК Google"), який отримав свій власний "будинок" у вигляді компактної Bluetooth-колонки. В цілому, це аналог Smart Home Suite від Xiaomi, тільки дорожчий і з великим потенціалом. Вміє практично те саме, але виділяється, звичайно ж, можливістю голосового пошуку.

Тепер вам не доведеться змушувати свій смартфон і Google Assistant знаходити найрізноманітнішу інформацію, починаючи від дня народження автора «Батьки та діти», закінчуючи питанням, скільки важить слон – просто сидячи на дивані, скажіть «ОК Google».

Google Home може керувати різними пристроями користувача, щоб той таким чином зробив своїми руками свій власний розумний будинок з більш кмітливим телевізором та системою відеоспостереження. Сумісних пристроїв вже сьогодні чимало (Android-смартфони, ТБ-приставки, деяка побутова техніка), а згодом їх ставатиме лише більше.

Крім того, Google Home, щоб дійсно бути схожим на розумний будинок, підтримує деякі цікаві сервіси. Так, ви зможете попросити у помічника, щоб він замовив вам додому їжі або забронював квиток на найближчий рейс, або надав прогноз погоди. Також Google Home адаптується під бажання та інтереси власника, запитуючи при першому налаштуванні інформацію про переваги та хобі.

Google Home, незважаючи на потенціал, сьогодні величезними можливостями похвалитися не може. Однак, свого користувача, та й не одного, вона вже знайшла. Обійдеться розумна колонка приблизно 130 доларів.

Ще одна нова розробка американської компанії, яка є повним аналогом Google Home. Тільки замість Google Assistant у Amazon Echo як голосовий помічник виступає «Alexa». На російському ринку, як завжди, девайс поки не поширений, але згодом ситуація має виправлятися. Amazon Echo може відтворювати вашу улюблену музику, його можна інтегрувати в систему розумного будинку, щоб згодом керувати різними приладами. Amazon Echo дуже простий у налаштуванні та управлінні, для чого використовується спеціальний додаток на смартфоні.

Зараз смарт-динамік має досить цікавий вигляд, але, як і попередники, обмежений у можливостях. Amazon Echo непогано розбирає команди користувача, завдяки співпраці з іншими компаніями може працювати з багатьма пристроями та системами розумного будинку. Щоправда, коштує Amazon Echo дорожче за найближчих конкурентів – 12500 рублів.

Розумний будинок на базі

Переходимо до рішень для створення розумного будинку своїми руками. , по суті, набір мережевих протоколів, які при створенні розумного будинку допомагають відмовитись від провідного підключення обладнання на користь бездротового. Багато компаній сьогодні працює з системами ZigBee, надаючи як комплекти обладнання, так і окремі пристрої для розумних будинків. У досить багато переваг, починаючи з вартості.

Обладнання для створення розумного будинку своїми руками обійдеться набагато дешевше, ніж готові системи від відомих компаній. дозволяє проявити свої таланти, розробивши самостійно схему розумного будинку, яку тільки вашій душі завгодно. Крім цього, система відрізняється низьким споживанням електроенергії, чого не скажеш багато інших. Енергоефективна робота компонентів можлива саме завдяки протоколу зв'язку, який нехай і повільний, але не потребує багато енергії.

Обладнання для систем, як уже було зазначено, розробляють різні компанії, тому проблем з пошуком контролерів і датчиків немає ніяких. Однак варто враховувати, що компоненти обладнання від різних компаній можуть бути несумісні, тому краще віддавати перевагу пристроям від одного виробника. Обладнання на побудову своїми руками розумного будинку на базі можна за відносно невеликі гроші придбати в улюблених китайських інтернет-магазинах.

Розумний будинок своїми руками на базі Arduino

Arduino, як і ZigBee, не є повноцінною системою «Розумний дім». Це засіб, який цей найрозумніший будинок допомагає збудувати. Ардуїно – це комплекс програмних та апаратних засобів, призначений для побудови простих автоматизованих систем і навіть роботехніки непрофесіоналами. До можливих проектів входять і розумні будинки. Апаратні засоби – набір плат, датчиків та пристроїв, тобто «залізо». Програмні засоби – забезпечення зв'язку апаратних засобів та управління ними.

Arduino має повністю відкриту архітектуру, що дозволяє з нею працювати всім охочим, тому ринок сьогодні завалений обладнанням для побудови розумного будинку своїми руками. При цьому купівля окремих компонентів обійдеться в рази дешевше, ніж придбання готового рішення. Знову ж таки, з Arduino вам відкриті величезні можливості для створення розумного будинку.

Для системи сьогодні можна знайти масу пристроїв і датчиків за дуже низькою ціною, але будьте готові до того, що доведеться подбати про підключення всіх цих пристроїв до єдиної мережі, та й з програмним кодом познайомитися потрібно буде. Загалом, любителі зробити щось розумне своїми руками, повозитися з платами та середовищем програмування залишаться задоволеними.

Де купити дешево?

Заміський котедж на стадії обробки, кабель вже розведений «під автоматизацію»

Ремонтно-будівельні роботи завжди повинні виконуватися з прив'язкою до майбутнього. Подальші плани з облаштування житла, вид і кількість устаткування, що використовується, можливість простої зміни параметрів приміщення через нові обставини (наприклад, народження дитини) – все це враховується заздалегідь, ще на стадії проекту, тим самим заощаджуючи час та кошти. Значно це стосується приватних заміських будинків.

"Розумний дім" - система інтелектуального управління, що об'єднує інженерні мережі та електроустаткування будинку. В останні роки системи «розумний дім» у всіх на слуху – під час проведення комунікацій у котеджі дедалі частіше власник розглядає можливість додати функції автоматизації. Це зручно, сучасно дозволяє економити енергоресурси і надає високий рівень безпеки. Проте впровадження такої системи не обмежується банальною покупкою та встановленням окремих інтелектуальних приладів. Чайник або тостер зі смарт-функціями гарні власними силами. Але йдеться про більше.

Проект «Розумний дім» для будинку чи великої квартири рекомендується робити на основі «провідної» системи домашньої автоматизації. Така система має на увазі наявність специфічної електропроводки, за допомогою якої всі інженерні системи, електроприлади, відеокамери, датчики з'єднуються в єдину мережу. Тому його успішна реалізація також має починатися та продумуватись у деталях ще на стадії будівництва чи капітального ремонту будівлі.

Це не означає, що розумну систему взагалі не можна встановити без штроблення стін у будинку з класичною електропроводкою. Для цього існують окремі інтелектуальні пристрої та бездротові рішення, що дозволяють з'єднати їх у єдину мережу, але при великій кількості пристроїв та великій площі їх розміщення бездротові рішення можуть працювати нестабільно. Функціонал такої «полегшеної» системи значно відставатиме від повноцінного «провідного» розумного будинку.

Що таке електромережа? У чому її переваги? Чи це насправді вигідно і що врахувати для найкращого результату?

Як виглядає електропроводка у системі «Розумний дім»?

Відразу варто зазначити, що для «Розумний дім» необхідний детальний проект – виконавча документація для монтажу кабелю, в якій зазначено розташування кабелю, зроблені схеми електричних щитів та «прив'язки» всіх елементів. Найчастіше при класичній електриці електромонтажник сам вирішує, як організувати електропроводку. У «Розумному домі» всі рішення приймаються на етапі проектування, а монтаж відбувається за проектом.

Проект «Розумного дому» містить повну робочу документацію для електромонтажу

З погляду електрозахисту проект «Розумного дому» має всі звичні атрибути сучасної класичної проводки: . Щодо з'єднання кінцевого обладнання з вимикачами, є один важливий нюанс. У простій електромережі будь-який прилад, скажімо, лампочка або їхня група безпосередньо підключені кабелем живлення до вимикача. Перериваючи або замикаючи ланцюг, він вмикає або вимикає світло. У складнішої реалізації може використовуватися кілька керуючих елементів для можливості відключення з різних місць. Але суть залишається незмінною. Один провід через вимикач (чи через кожен із них, якщо їх кілька) йде до лампочки.

Наочна вистава класичної схеми електрики

На відміну від цього у проекті «Розумного дому» система проводів передбачає використання двох типів ліній:

• силовий (220 Вольт для живлення електроустаткування);
• інформаційної (слаботочної).

Кожен із цих кабелів (один від приладу, а другий від вимикача) підключається до , у якому знаходяться модулі системи автоматизації. Сигнал від вимикача по слаботочному інформаційному дроту потрапляє на контролери, що розташовані в щитку. Вони обробляють цей сигнал і по другому силовому дроту подають живлення на електроустаткування. Таким чином, у «розумній» системі керування приладами відбувається опосередковано – через контролери. Їхню логіку роботи можна запрограмувати потрібним чином, наприклад, щоб включати освітлення відразу, із затримкою або сигналом з датчика. Так досягається необхідний рівень автоматизації.

У системі автоматизації навантаження підключаються не через вимикачі, а безпосередньо в щит

У чому вигоди та переваги інтелектуальної електропроводки?

Очевидною вигодою від використання такої проводки у проекті «Розумного дому» є можливість автоматизації та зручності управління будь-якою кількістю різноманітних приладів(Під приладами тут розуміємо світильники, AV-техніку тощо). Є ще дещо.

На перший погляд може здатися, що для реалізації проекту «Розумного дому» потрібно в кілька разів більше кабелю, ніж для класичної проводки. Але це не так з двох причин:

• слаботочний інформаційний кабель (шина) проходить через усі вимикачі будинку, з'єднуючи їх із модулями автоматики в щитку – таким чином, його довжина більше залежить від розмірів приміщення, ніж від кількості ламп, датчиків та інших приладів (але при вибраній топології типу «зірка») буде навпаки).
• силовий провід проходить від щитка до кожного приладу або їх групи, минаючи вимикачі, що відповідають за їх роботу, тому його довжина виявляється меншою за довжину такого ж кабелю при класичній розводці.

Таким чином, «розумна» електропроводка є цілком раціональним рішенням, що не вимагає необґрунтовано багато кабелів силового та інформаційного призначення. У певному сенсі вона простіше, оскільки відсутні «петлі» дроту живлення від щитка до вимикача, а потім до люстри чи інших приладів. Інформаційна шина одна для всіх пристроїв «Розумного будинку».

Залишається одне важливе питання, на яке потрібно відповісти, бажаючи створити свій проект «Розумного дому»: «Який вид інформаційного кабелю (шини) використовувати і якою буде геометрія його підключення до численних пристроїв?»

Вид та топологія інформаційної шини інтелектуальних систем

Основними в цьому питанні будуть два фактори, від яких і залежатиме, який саме тип шини закласти в проект, і якої конфігурації при його прокладці слід дотримуватися:

• На сьогоднішній день існує велика кількість виробників, які пропонують свої протоколи автоматизації. Creston, KNX, HDL, Teletask, Vantage – це далеко не повний перелік всього, що є на ринку «розумних» систем. Для інтернету, телебачення та телефонії використовують різні дроти, залежно від постачальника послуги та інших факторів. Подібним чином більшість протоколів автоматизації необхідний «свій» тип інформаційної шини, що має враховуватися ще стадії проекту.
• Як саме проляжуть дроти – топологія мережі – залежатиме від виду системи, що впроваджується. Існує поняття децентралізованих систем, кожен елемент яких для обробки сигналів, що надходять, має інтелектуальні функції. У такому «Розумному домі» немає необхідності спрямовувати потоки команд на центральний процесор. В іншому випадку сигнали з усіх вимикачів необхідно спочатку завести в «серце» системи, і тільки потім – на виконавчі пристрої.

У ряді ситуацій однаковий тип системи різних виробників (наприклад, децентралізованої від HDL і KNX) може мати однакову розведення кабелю. Що стосується застосування відкритих стандартів (наприклад, типу KNX), то тут зміна геометрії кабелю при використанні обладнання інших виробників не потребує.

Хоча все це має враховуватись ще на стадії створення проекту «Розумного дому», це не є обмеженням у використанні «гібридних» систем – коли застосовуються різні протоколи автоматизації чи обладнання різних виробників. Іноді це може бути найкращим рішенням для отримання максимальної ефективності. Просто все має бути передбачене наперед.

Протокол автоматизації KNX підтримує різні середовища передачі даних, включаючи IP та радіоканал. Але найчастіше застосовують спеціальну провідну шину, до якої і приєднують все обладнання. Геометрія підключення пристроїв може мати вигляд:

• лінії;
• дерева;
• зірки.

При цьому можливе поєднання цих типів. Один сегмент, який є найпростішим елементом топології, містить до 64 вузлів. Максимальна кількість сегментів, об'єднаних в одну лінію, становить чотири. До 15 ліній поєднуються в одну область. У свою чергу, до 15 областей можуть об'єднуватися на верхньому рівні системи. Таким чином, розмір системи обчислюється кількістю можливих пристроїв, що дорівнює: 64 вузли * 4 сегменти * 15 ліній * 15 областей = 57600 штук.

Що стосується розмірів приміщень, в яких може бути реалізований проект «Розумного будинку», вони можуть бути досить великими, оскільки інтелектуальне проведення KNX має максимальну відстань між екземплярами підключеного обладнання – до 700 м, а довжину кабелю в сегменті – до 1000 м.

Система «Розумний дім» має на увазі особливий раціональний варіант прокладання кабельних трас., при якому використовується проміжна ланка (між керуючим елементом та обладнанням) у вигляді логічних контролерів. Для підтримки роботи та ефективного функціонування такої мережі, залежно від необхідності, використовують інші пристрої. Способи прокладання проводки залежатимуть від постачальника протоколу автоматизації, його типу (централізований або децентралізований), необхідності використання обладнання інших виробників.

Щоб врахувати всі ці моменти та описати для себе концепцію майбутньої системи, краще обговорити ці питання з компанією — інтегратором Розумного будинку на ранньому етапі капітального ремонту або будівництва будинку. Тоді ваша будівля буде повністю готова для того, щоб не тільки стати «розумною» зараз, але й легко адаптуватися до умов, що змінюються, що вимагають додавання, видалення або зміни конфігурації інтелектуальних пристроїв.

Прийнято вважати, що концепція «Розумного дому» (від англійського smart house) бере свій початок у середині минулого століття, але через високу вартість реалізації подібні проекти не набули широкого поширення. Ситуація докорінно змінилася з розвитком електроніки і нині такі системи хоч усе ще не впроваджуються повсюдно, але й сприймаються як дивина. Пропонуємо розглянути, що є «Розумний дім», його коло завдань, а також можливість самостійної реалізації такого проекту.

Що таке система «Розумний дім»?

Під цим терміном мається на увазі програмно-апаратний комплекс, що дозволяє автоматизувати та спростити управління різними системами, а також іншим обладнанням будинку чи квартири.

Як приклад наведемо функції, які можуть бути покладені на "Smart house" (далі SH):

Управління системою освітлення, наприклад:

• включати світло сигналу датчика руху;
• імітація присутності господарів (періодично запалюється світло у різних кімнатах);
• зміна різних варіантів підсвічування інтер'єру;
• дистанційне керування світлом за допомогою планшета чи смартфона тощо.

Варіант функціонального набору охоронної системи:

• отримання SMS повідомлень у разі включення, відключення та спрацьовування системи;
• надсилання MMS повідомлень з відеокамер при надходженні сигналів від датчиків руху;
• можливість перегляду відео через Інтернет і т.д.

Система клімат-контролю:

• підтримка температури на заданому рівні, з можливістю встановлення дистанційно (наприклад, за допомогою смартфона);
• встановлення режиму максимальної економії за відсутності господарів тощо.

Це далеко не повний функціональний набір, він може бути розширений залежно від побажань та фінансових можливостей. Завдяки розвитку бездротових технологій масштабованість системи не потребує капітального ремонту.

Які мінуси має “Розумний Дім”:

• Будь-яка електроніка не застрахована від збоїв чи зависань. Потрібно бути готовим до того, що будь-якої миті знадобиться переналаштування окремих електронних систем та компонентів вручну;
• Дорожнеча. На ринку Росії та СНД виробники продають системи за мінімальною ціною від 2000 доларів до 5000, залежно від «начинки» та побажань замовника.

Як зробити будинок «Розумним»?

В ідеалі реалізація подібних рішень має вестися на етапі будівництва, але такий варіант через різні причини не є популярним серед забудовників. В результаті залишається два способи автоматизації:

1. Звернутися до профільної компанії, де на основі ТЗ замовника буде складено проект з його подальшою реалізацією. Мінімальна вартість такого рішення варіюється, як уже було сказано вище, в межах $2000-$5000, максимальна залежить від функціонального набору та обладнання, що використовується.
2. Самостійно розробити та впровадити систему «Розумний дім».

У першому випадку замовник отримує готове рішення під ключ. У другому, вартість реалізації можна суттєво скоротити, якщо не на порядок, то в кілька разів, особливо якщо використовувати для цієї мети платформу Ардуїно (про неї ми розповімо трохи нижче). Необхідно попередити, для реалізації проекту будуть потрібні навички програмування, але розробники постаралися максимально спростити це завдання.

Коротко про платформу

Основа платформи це плата з мікроконтролером (далі МК) та електронним обважуванням до нього. До контролера випускається безліч різних датчиків та плат розширення з тими чи іншими функціями.

Позначення:

1. Порт для перепрошивки (стандартний USB).
2. Кнопка апаратного скидання.
3. Сигнал опорної напруги.
4. Контакти цифрових сигналів.
5. Сигнал ТХ.
6. Сигнал РХ.
7. Порт для підключення зовнішнього програматора.
8. Контакти для аналогових сигналів
9. Підключення зовнішнього живлення.
10. +5 ст.
11. +3,3 ст.
12. Сигнал скидання.
13. Роз'єм для джерела живлення.
14. Мікроконтролер.

Особливість платформи у тому, що процес програмування МК максимально спрощений. Прошивка за допомогою вбудованої програми-завантажувача через порт USB, що є на платі. На випадок випадкового затирання цієї програми передбачена можливість перепрошивки стандартними програматорами.

Для програмування використовується безкоштовна оболонка (Arduino IDE), сумісна із найпоширенішими операційними системами (Windows, Linux, Mac OS). У цю оболонку входить текстовий редактор для написання програм, компілятор та бібліотеки. Як базова мова програмування використовується спрощений варіант С++. Більш повну інформацію про програмування МК можна отримати на сайті розробника та тематичних форумах. У цих джерелах можна дізнатися все про візуалізації управління системою.

Оболонка для програмування Ардуїно

Орієнтовна вартість оригінального базового модуля – $30 – $50 (залежно від модифікації), китайських аналогів – $10-$16.

Приклади плат розширення та датчиків

Наведемо короткий опис шилдів, які можуть знадобитися розробки власного проекту SH.

Модуль для підключення до локальної мережі або Інтернету за стандартним протоколом TCP/IP. Як основний елемент використовується контролер ENC28J60. Цей пристрій дозволяє організувати візуалізоване керування системою з веб-сайту.

Підключення мережевого модуля до Ардуїно

Модуль GPRS/GSM SIM900 дозволяє здійснювати керування системою за допомогою обміну даними через мережу будь-якого мобільного оператора. Для підключення до мережі використовується стандартна SIM-картка. Є можливість надсилання SMS та ММС повідомлень, у бібліотеці модуля реалізована підтримка інших функцій.

Реле електромеханічної дії на 10 А 250 В може використовуватися для управління освітленням або іншим відповідним навантаженням. При підключенні живлення вмикається світлодіод червоного кольору, якщо реле спрацьовує, додатково зелений індикатор. Сигнал можна подавати від цифрового виходу МК.

На жаль, при максимальному навантаженні або близькій до неї електромеханічні реле, через кілька тижнів роботи можуть почати залипати контакти, тому для управління роботою електрокотлів системи опалення вони не підходять. Але не варто засмучуватися, для платформи Ардуїно можна знайти модулі на всі випадки життя, в даній ситуації вирішити проблему можна за допомогою реле твердотільного, наприклад SSR-25DA.

Позначення:

1. GND на базовій платі.
2. До цифрового виходу, наприклад, D
3. Живлення від мережі 220 Ст.
4. Підключення навантаження.

Звернемо увагу, що даний модуль реалізований на симісторі, а для його стабільної роботи потрібно відведення тепла, тому рекомендуємо разом із модулем придбати і штатний радіатор.

Датчики

Тепер розглянемо кілька типів датчиків, які також можуть бути корисними для проекту, почнемо з ІЧ пристрою HC-SR501, що фіксує рухи.

Позначення:

1. Живлення від джерела в діапазоні 5-12 В (можна підключити до +5 на платі контролера).
2. Сигнал, що походить від датчика (підключається до будь-якого цифрового входу МК)
3. GND з'єднується із відповідним контактом базової плати.
4. Час затримки (утримання логічної одиниці на виході) – від 5 до 300 с.
5. Чутливість датчика (можна встановити від 3 до 7 метрів).
6. Перемикач у режим "Н" (при серії спрацьовувань встановлюється логічна одиниця).
7. Встановлення режиму L (при активації посилається одиночний імпульс).

Не менш корисним буде цифровий температурний датчик DS18B20 (виготовляється у герметичному та звичайному виконанні). Їхня особливість полягає в тому, що пристрої не вимагають калібрування і кожен з них має власний унікальний ідентифікатор. Тобто датчик передає дані температури та свій унікальний номер. Завдяки цьому на один шлейф можна встановити кілька датчиків і програмно обробляти інформацію, що надходить. Обмеження довжини сигнальних дротів – 50 метрів.

Завершуючи тему датчиків, наведемо модуль для вимірювання вологості, він може бути використаний як сигналізатор протікання води або для організації поливу кімнатних або тепличних рослин.

Позначення:

1. Цифровий вихід підключається до будь-якого відповідного роз'єму на базовій платі МК. Сигналізує про вологість, що відповідає порогу спрацьовування.
2. Аналоговий вихід інформує про поточну вологість.
3. Харчування +5 ст.
4. Управління порогом чутливості.

Ми привели лише три типові датчики сумісних із платформою, насправді їх значно більше. Ознайомитись із різноманітністю даної продукції можна на сайтах виробників.

Закінчивши з оглядом обладнання, перейдемо до проектування системи управління та автоматизації, почати потрібно з постановки завдання.

Визначення початкових умов

Насамперед необхідно визначитися з постановкою завдання, тобто з функціональністю системи. Припустимо, у нас є однокімнатна квартира, яку можна умовно поділити на такі зони:

• Тамбур.
• Передпокій.
• Туалет, поєднаний із ванною кімнатою.
• Кухня.
• Житлова кімната.

Завдання: автоматизувати керування освітленням, бойлером та системою вентиляції.

Поставимо завдання для кожної із зон.

Тамбур

У цьому випадку можна автоматично вмикати світло при наближенні до вхідних дверей. Тобто, знадобиться датчик руху. При цьому необхідно враховувати рівень освітленості, відповідно автоматика повинна спрацьовувати тільки в темний час доби. Для цього знадобиться датчик GY302 або аналогічний (в огляді ми не наводили його, але знайти опис не складе проблем). Увімкнення та вимкнення лампочки (через заданий у програмі час) можна довірити твердотільному малопотужному реле, наприклад G3MB-202P , розрахованого на струм навантаження 2 А.

Передпокій

Управління освітленням у цій зоні можна організувати за тим самим принципом, що у тамбурі. Можна відкрити світло під час відкриття вхідних дверей. Як датчик підійде типовий дверний геркон.

Туалет та ванна кімната

Увімкнення бойлера можна пов'язати з наявністю у квартирі господарів. Якщо нікого немає, автоматика примусово відключає нагрівач води за допомогою модуля SSR-25DA. Відстежувати температуру нагріву немає сенсу, оскільки дані пристрої самостійно відключаються при досягненні заданого порога. Світло і витяжка повинні включатися автоматично при вході людини в цю зону, і відключатися через певний час, якщо рух не виявляється.

Автоматизація кухні

Керування освітленням даної зони можна залишити ручним, але дублювати його автоматикою, що відключає світло, якщо рух не виявляється тривалий час. Під час роботи електро або газової плити повинна включатися витяжка та відключатися через деякий час після приготування їжі. Керувати роботою витяжки можна за допомогою термодатчика, який фіксує підвищення температури при включенні плити.

Житлова кімната

У цьому приміщенні керувати освітленням краще вручну, але можна реалізувати можливість автоматичного відключення світла за достатнього рівня освітленості.

Наведений приклад є досить умовним, оскільки алгоритм роботи Розумного будинку кожен розробляє залежно від особистих уподобань.

Особливості терморегуляції

На закінчення дамо кілька рекомендацій щодо управління опаленням. Слід враховувати більшу інерційність цієї системи. Велика ймовірність того, що керування за допомогою простого включення та відключення опалення, відповідно до заданого температурного діапазону, можуть створити досить дискомфортні умови. У цьому випадку слід використовувати алгоритм PID-регуляції, у мережі доступна бібліотека з його реалізацією для Ардуїно.

Не вдаючись до подробиць, можна описати роботу даного алгоритму таким чином:

• Проводиться аналіз між необхідною та поточною температурою у приміщенні, і за результатом встановлюється певна потужність опалювальної системи.
• Здійснюється облік постійних тепловтрат. Вони можуть залежати від температури вулиці або інших факторів. Тому при досягненні заданої температури опалення не відключається повністю, а знижується до рівня необхідного для компенсації тепловтрати.
• Останній чинник, що впливає роботу алгоритму, враховує інерційність системи опалення, що допускає вихід температури за встановлений діапазон.

Людина завжди прагне до удосконалення та модернізації свого житла. Саме розробка системи «розумний дім» дає можливість максимально автоматизувати всі можливі процеси, що відбуваються в ньому. За рахунок цього досягається комфорт та безпека квартири чи будинку. Тобто, розумний будинок - це багатофункціональний комплексний пристрій систем управління, який може працювати як в автономному (цілком автоматичному режимі), так і в ручному. Останнім часом цей комплекс пристроїв став все популярнішим, хоч і коштує досить дорого. Серцем будь-якого розумного будинку є так званий контролер, який і перетворює весь цей складний механізм на унікальну мережу і саме він відрізняє її від звичайної автоматики на основі електронних пристроїв.

З чого складається розумний будинок

На сьогоднішній день існує безліч модифікацій та конфігурацій системою управління розумним будинком, це залежить від того:

• Яких цілей хоче досягти господар житла;
• Матеріальні можливості;
• Розмірів та функціональності будинку.

У будь-якому разі основними складовими системи є:

1. Контролер виконує роль керівного та регулюючого механізму між модуляторами введення та виведення. Тобто основною сполучною частиною між керуючою людиною та потрібним процесом;
2. Системи розширення зв'язку, включає всілякі роутери, комутатори, GPS/GPRS модулі;
3. Прилади комутації електричного кола з їх допомогою відбувається увімкнення або вимкнення потрібного механізму або пристрою. Це реле, блоки живлення, різні димери;
4. Датчики та сенсори, а також вимірювальні прилади різного спрямування. Вони можуть вимірювати рух, температуру, насиченість світла, вологість тощо;
5. Елементи, рахунок яких, відбувається безпосереднє управління всією системою чи її частинами;
6. Механізми, що приводять у виконання сигнал від контролера, тобто перетворюють електричний сигнал у відповідний вибраний пристрій. Це двигуни вентиляції, ролети, клапани подачі води, освітлювальні прилади, обігрівальні елементи тощо.

Що являє собою контролер для управління

Серце цієї системи контролер не тільки керує всіма споживачами та приладами, що входять до системи розумного будинку, але ще й надсилає звіт господареві про те, в якому стані той чи інший прилад в даний момент. Він може бути запрограмований на виконання різних дій у потрібний проміжок часу або за затвердженим графіком включення. Вся система розумного будинку може працювати в автономному режимі, тобто без участі людини, зв'язок із нею відбувається декількома способами через:

• Комп'ютерну мережу;
• Мобільний телефон;
• По радіопередавач.

Вибір контролера необхідно виконувати залежно від архітектури системи управління. Тобто весь комплекс може бути:

Принцип роботи контролера

Основний принцип роботи всієї системи інтелектуального будинку базується на автоматизації та контролі всіх процесів, що відбуваються в ньому. Спочатку все управління налаштовується на самостійні включення та відключення тих чи інших механізмів, що спрощують життя людини в будинку. Контролер розумного будинку може виконувати і контролювати завдання які закладені у нього в програмі або раніше були виставлені користувачем. При цьому обов'язковий зворотний зв'язок між людиною керуючим будинком та контролером. Всі системи, зав'язані на роботі з контролером, мають один або групу датчиків, і тому користувачеві залишається вибрати тільки режим їх спрацьовування, або ж просто відключити їхню автоматичну роботу. А ось наскільки корисною є вся інформація, що подається з контролера, це вже питання. Так як частина їх може бути нецікава звичайному обивателю, що не вникає в деталі роботи системи. Тому під час налаштування та встановлення всієї системи розумного будинку, господар повинен вирішити, наскільки він буде автоматизований. Так як, наприклад, не всім потрібно знати тиск води в магістралі холодної води, або напруга в мережі.

Типи зв'язку систем

Зв'язок для управління цією досить складною системою є важливим компонентом. Існує кілька основних типів зв'язку:

• Бездротова локальна. Цей тип зв'язку має обмежений радіус дії і здійснюється за допомогою радіосигналу, Wi-Fi, або в крайньому випадку Bluetooth. Управління здійснюється з будь-якої точки приміщення або навіть прибудинкової території. Однак, якщо будинок багатоповерховий і ще виконаний з матеріалу, який виконує функцію, що екранує (обшитий залізом або навіть складається бетонних плит з арматурною ув'язкою), то встановлюються спеціальні, що підсилюють бездротовий сигнал, прилади або додаткові радіоточки;
• Віддалений бездротовий зв'язок. Вона можлива за умови підключення контролера розумного будинку до глобальних мереж або систем розширення зв'язку, які забезпечують постійний доступ до них. Це такі мережі, як GSM/GPRS, будь-який мобільний інтернет. Тобто навіть якщо відсутній інтернет можна відправити або отримає смс на телефон про стан тієї чи іншої системи керованої контролером. Основні пристрої зв'язку - це телефон (смартфон), планшет або ноутбук.
• Дротовий локальний. Це один із застарілих і виходять з ужитку способів, але все ж таки мають гарну надійність. Зв'язок відбувається по кабелю, кручений парі або електричної проводки. Будь-який центральний чи регіональний контролер розумного будинку має таке підключення. Розширення зв'язку та функції відбувається за допомогою комутатора, який створює кілька відгалужень. Управління здійснюється шляхом натискання кнопок на панелі управління, вона може бути сенсорною або механічною. Але іноді через комп'ютер можна виконувати з'єднання, але це не зовсім зручно втрачається мобільність в управлінні.
• Дротовий віддалений спосіб. Це досить дорогий спосіб, оскільки передбачає прокладання великої кількості кабельної продукції. І чим далі буде розташований блок керування тим проблемнішим є його зв'язок з контролером. Найчастіше такий метод зв'язку застосовується не для приватних а для державних організацій та структур для управління нескладними процесами корпусів будівель та прилеглої території. Для домашнього користування застосовується дуже рідко.

Тобто пристрої, за рахунок яких, і відбувається безпосереднє керування найчастіше йдуть у комплекті. Вони представляють собою графічні панелі керування з кнопковим або сенсорним впливом, також це можуть бути пульти дистанційного керування, налаштовані на радіочастоту передавача. Такі пристрої управління, як мобільні телефони, комп'ютери або планшети, природно, купуються окремо. Зв'язок через них і управління відбувається за допомогою спеціально розробленого програмного управління, яке забезпечує віддалений доступ за допомогою інтернету.

Основні варіанти конфігурацій

Постійно, прагнучи досконалості та автоматизації, людина винаходить все нові й нові механізми для цього. Також це прагнення спрямоване на зменшення габаритів пристроїв без втрат їх функціональних особливостей.

Для контролера керуючого механізмами так і для всієї системи розумний будинок є основні вимоги:

1. автоматизм;
2. самоконтроль;
3. чіткість управління, без помилок.

Варіанти конфігурації будь-якої такої системи залежать від багатьох факторів, про які вже говорилося вище, ось варіанти систем, які можуть підключатися до контролера:

1. Регулювання та управління освітленням як у самому приміщенні, так і на прибудинковій території, та у місцях архітектурних споруд;
2. Кліматичні установки (кондиціювання, вентиляція, обігрів);
3. Закривання та блокування дверей, воріт та вікон;
4. Аудіосистеми та телебачення, домашній кінотеатр;
5. Управління шторами, жалюзі та сонцезахисними ролетами;
6. Системою водопостачання;
7. Годування домашніх тварин та акваріумних рибок.

Тобто все полягає у бажанні клієнта та його матеріальних можливостей.

Поширені марки контролерів

Якість виконання команд та функціональність будь-якої системи інтелектуального будинку безпосередньо залежить від контролера та його виробника.

Овен

Цей контролер для розумного будинку модифікації ПЛК 100 є основним рішенням. Особливістю якого можна назвати застосування протоколу Modbus. Саме він виконує організацію обміну інформацією між каналами зв'язку. Розрахований контролер «Овен» для використання та створення автоматичних систем житлових будинків та котеджів з поверховістю не більше двох, вуличного освітлення, обігріву підлогового та пристроїв сигналізації. Логічний контролер пов'язаний з панеллю оператора та апаратом введення-виведення через інтерфейс RS-485. Програмування відбувається самим власником, якщо, звичайно, він має таке бажання. Меню складається із шести інформативних блоків управління, кожен з яких відповідає за певний сегмент. Є функція надсилання СМС за допомогою елемента GSM-контролера. Оповіщення відбувається у разі аварійних ситуацій енергопостачанням або несправності контурів живлення окремих ключових елементів системи «розумний будинок».

VeraEdge

Модель сімейства Vera відрізняється великим запасом довіри користувачів через застосування їх апаратури в даній галузі вже багато років. Основні переваги даної моделі:

• Висока продуктивність;
• Ергономіка;
• Компактність;
• Надійність.

Розробники застосували нову платформу, що дає високі показники продуктивності під назвою SoC, її частота становить 600 МГц, а оперативна пам'ять збільшена до 128 Мб. Основне нововведення реалізовано на чіпі Z-Wave Plus п'ятим поколінням даних мікросхем. Користувач одночасно може контролювати та керувати механізмами кількість яких доведено до 200 пристроїв. Обладнано контролером VeraEdge модулем зв'язку через Wi-Fi. Одним з недоліків які все ж таки є в будь-якій системі можна вважати відсутність інтегрованого блоку безперебійного живлення, який можна докупити і встановити додатково.

Arduino

Контролер Arduino пропонує досить незвичайне, але досить логічне рішення для керування розумним будинком. Деякі умільці з легкістю виконують підключення та встановлення своїми руками, це можливо через простоту роботи з ним. Логічний контролер має дуже малі габарити. І також у комплекті є датчики, сенсори, а також всілякі індикатори. Розробникам майже вдалося довести оптимізацію пристрою до досконалості. Всі датчики мають бездротовий зв'язок і відрізняються мінімальними похибками в роботі, а для керування служать блоки, які відрізняються незвичайним зовнішнім виглядом, із зручною та унікальною веб-сторінкою. Вона ж доступна і як мобільний додаток.

Siemens

Ці системи німецької якості застосовуються як для автоматизації систем у побуті, а й у виробництві, у промисловості. Контролер цієї компанії виражений лінійкою LOGO, що бере участь у створенні «розумного дому». Це традиційна двокомпонентна модель. Один, з яких, виконаний у вигляді клавіатури з дисплеєм і є системою введення-виведення, а другий дозволяє виконувати маніпуляції та підключення до контролера через зручний та надійний дротовий інтерфейс. Компанія пропонує також самостійну розробку певних режимів роботи, для чого додається спеціальна програма Soft Comfort. Коли LOGO використовується як центральний контролер, за допомогою нього можна створювати цілі алгоритми роботи схем. Постійно нові введення та модифікація підвищують експлуатаційні якості апарату.

Позитивні та негативні сторони контролерів

Безперечна перевага застосування контролерів для управління будинком або приміщенням спрямована на ефективне вирішення різноманітних завдань, а також на відтворення інтелектуальних здібностей, здавалося б, у найпростіших і найпростіших механізмів. Домовласники реально позбавляються багатьох рутинних дій. Однак, як і в кожної системи існують обов'язково недоліки. До них варто віднести:

1. складність підключення та введення в роботу;
2. дороге обслуговування та вартість всіх елементів системи.

Однак розвиток і технології не стоять на місці і колись системою «розумний будинок» буде обладнано кожну хату чи дачну ділянку, як буквально сторіччя тому не знала людина про електрику, а тепер вона існує у кожному будинку.

Вимикачі світла

Вимикач світла знайомий кожній людині, є простим, надійним геніальним винаходом. Вироби, що мають таку велику історію, важко вдосконалити, тим паче значно покращити його експлуатаційні якості. Але ось, прийшла епоха «розумних будинків», і вся побутова техніка переходить на новий, технічний рівень.

"Розумний" вимикач не відрізняється від "дурного", встановлюється в стандартну коробку. На цьому подібність закінчується, автоматичний вимикач підключений до системи розумний будинок і виконує широкий діапазон функцій. Подібно до димерів, регулює яскравість лампи. Може отримувати команди від дистанційних пультів. Дистанційний пульт управління за розмірами менше стільникового телефону, дає можливість керувати вісьмома вимикачами.

Середня вартість одного автоматичного вимикача та пульта становить 10-15 доларів. Основна відмінність від телевізійних пультів, робота яких заснована на передачі інфрачервоних променів, полягає в тому, що світлові пульти працюють в радіодіапазоні. Це дуже зручно, тому що немає потреби спрямовувати сигнал до приймача, він може бути невидимий або свідомо захований. Місце встановлення радіовимикача не впливає на якість його роботи.

Сучасні багатоканальні вимикачі керують освітлювальними приладами за допомогою команд стандарту Х10, при цьому патрони ламп комплектуються спеціальними перехідниками і можуть бути запрограмовані на роботу в режимі плавний пуск/стоп, тобто після включення лампа поступово набирає яскравість, що продовжує термін її служби та економить електроенергію .

Для підвищення комфорту випускаються універсальні, дистанційні пульти. Вони дозволяють керувати всім набором «розумної», побутової техніки (телевізор, програвач, чайник, музичний центр тощо). Вся ця техніка повинна бути підключена через прохідний електричний пристрій - релейний модуль.

Датчики руху

Датчик руху спрацьовує на будь-яке переміщення в секторі огляду і подає керуючий сигнал виконавчого механізму, це може бути освітлювальний прилад, звуковий сигнал і т.п. Дуже зручно встановити датчик руху для увімкнення вуличного освітлення. При вході у двір, заміського будинку, він увімкне вам світло, звичайний вимикач зазвичай встановлюється в коридорі і буває марним у таких випадках. Сучасні датчики руху, що комплектуються датчиком освітленості, це виключає включення освітлення в денний час.

В даний час, вартість датчиків руху значно знизилася і становить від п'ятнадцяти до сімдесяти доларів, всі заздрості від фірми виробника та технічних характеристик (величина сектора огляду та комплектація датчиком освітленості).

Датчики герконів, загазованості, дощу.

У «розумному будинку» знаходить застосування ще один вид датчиків – геркон (герметичний контакт), які працюють у парі з магнітом. При наближенні магнітної смужки відбувається замикання контактів датчика. Цей тип приладів застосовують контролю стану дверей, вікон тощо. У системі охоронної сигналізації геркони не замінні, хоча легко вигадати їм і інше призначення.

Застосовуються різноманітні датчики для контролю загоряння, принцип з роботи різноманітний, деякі спрацьовують від перегорання контрольного елемента, інші включаються при підвищенні температури, датчик задимленості подає сигнал при зменшенні яскравості інфрачервоного променя.

Датчики дощу застосовуються в системі поливу або як сигнальні у разі підтоплення. Широке застосування отримала модель - Mini-Clik, ціна приблизно вісімдесят доларів, робоча напруга 24 вольти. Гігроскопічна голівка є чутливим елементом. Від вологості збільшується у розмірах та включає контакти, при висиханні відбувається зворотне спрацьовування. Конструкція приладу дозволяє регулювати чутливість у широкому діапазоні.

Датчик загазованості реагує вміст повітря вуглеводнів і вуглекислого газу, сигнал подається, коли концентрація газів ще некритична. Керуючий сигнал може використовуватися для включення звукового або світлового сигналів або закривання крана на газопроводі, що подає. Вартість приладів такого типу (модель Cofem Keepergas Detector) становить приблизно вісімдесят доларів. Для правильної роботи датчик повинен розміщуватись, як рекомендує фірма виробник.

Автоматизація основних систем, суттєво підвищить комфорт та безпеку вашого будинку. Які саме пристрої мають бути автоматизовані визначати вам!