Схема подключения умного дома: оборудования, системы, схемы, как сделать

Содержание

Общая схема подключения системы Умный дом

В данной статье мы рассказываем о том, как и какими проводами мы подключаем устройства к нашей системе Умный дом. Обладая этой информацией, Вы сможете самостоятельно, без помощи специалистов, внести корректировки в Ваш электропроект, чтобы в дальнейшем иметь возможность подключить нашу систему автоматизации.

Схема подключения умного дома отличается от классической схемы тем, что устройства здесь подключаются по типу «звезда». Важным моментом является обязательная маркировка каждого провода на обоих концах. Это необходимо для того, чтобы в дальнейшем не иметь проблем с подключением и не перепутать провода от управляемых устройств.

Общая схема подключения

На рисунке показана методика подключения устройств к умному дому по типу «звезда», где каждое устройство соединяется непосредственно с щитом автоматики.

Подключение системы освещения

Каждый выключатель своим индивидуальным кабелем (проводом) подключается непосредственно к щиту автоматики. Соединение от точки до точки по типу «звезда». Таким же образом подключается и каждый светильник – свой индивидуальный кабель (провод) к щиту автоматики.

Подключение электрических розеток

Каждая группа электрических розеток, которую мы собираемся автоматизировать, подключается индивидуальным кабелем (проводом) к щиту автоматики.

Подключение отопления

В системе умного отопления отдельным кабелем подключается датчик температуры и непосредственно исполнительный механизм (тёплый пол, котёл, сервопривод батареи).

Система управления кондиционерами

Каждый кондиционер подключается к щиту автоматики индивидуальным кабелем (проводом, линией). Соединение от точки до точки по типу «звезда».

Система защиты от протечки воды

Система защиты от протечки воды состоит из шарового крана с электроприводом и датчиков протечки воды. Здесь отдельным кабелем (проводом) к щиту автоматики подключается шаровый кран с электроприводом и, отдельно, каждый датчик протечки подключается собственным проводом к умному контроллеру.

Датчики движения, освещённости, пожара

Датчики выполняют задачу формирования сигнала (движение, пожар), а контроллер умного дома принимает и обрабатывает (включает свет, запускает сценарий) полученный сигнал. Каждый датчик подключается к щиту автоматики отдельным индивидуальным кабелем / проводом.
После того, как все провода проложены и сведены к месту расположения щита автоматики, Вы можете приступить к подключению системы «умный дом» к управляемым устройствам, используя вашу маркировку на проводах и типовой проект, который идет в составе каждого комплекта.

Просмотров: 5374 | Рейтинг: 4.5/4

Интересные материалы по теме:

что это такое, как работает голосовое управление

Автор Aluarius На чтение 11 мин. Просмотров 1.8k. Опубликовано 17.05.2020

Система умный дом – это комфорт в доме и спокойствие хозяев, полная автоматизация всех процессов и круглосуточный контроль ситуации в доме. Об умных домах разговоры ведутся около пары десятков лет, и сама технология перестала быть фантастической. В современной системе Умный дом установка предусматривает большое число устройств с обработкой и обменом данными. В статье рассмотрены основные недостатки, с которыми может столкнуться простой обыватель, преимущества системы и виды автоматизированных процессов.

Что такое «умный дом» с технологической точки зрения

Обычно технология умного дома предусматривает наличие множества единиц техники под общим контролем. Каждое устройство снабжено комплексом датчиков и сенсоров, компьютером и умеет обмениваться данными по сети. Автоматизированные процессы обеспечивают максимально эффективную степень работы домашней техники и делают ее умнее. Холодильники составляют меню из наличия продуктов, делают заказ по интернету, а через камеру робота-пылесоса просматривается, что делает кот или собака в ваше отсутствие.

Установка системы умный дом привлекает своим комфортом и современным наполнением жилья. Но у любой, даже хорошей вещи, есть свои преимущества и недостатки. Поэтому перед тем, как выбрать систему, стоит узнать поближе что это и как установить умный дом.

Преимущества и недостатки автоматизации домашних процессов

С точки зрения технологического преимущества, владелец дома получает:

Экономия

Оплата на коммунальные услуги при использовании умных инноваций снижается на 30% по отоплению и эксплуатационным характеристикам на 40% – по освещению. Также при возникновении форс-мажорной ситуации система среагирует максимально быстро, и ущерб будут минимальным. Техника работает на оптимальных настройках, поэтому срок ее службы увеличивается.

Безопасность

Умный Дом безопасность ставит на первое место. Система Умного Дома контролирует абсолютно все устройства в помещении, мониторит вход в жилье, и при любой тревожной ситуации автоматически блокирует источник опасности.

Комфорт

Алгоритм работы «умного дома» четко и отлажено следит за домом даже из другой страны мира. Достаточно включить смартфон или планшет для проверки через домашние видеокамеры. Дополнительно можно сменить параметры работы инженерных систем.

Приятное времяпровождение

Система мультирум обеспечит аудио и видео по всему дому. Причем следовать они будут за пользователем из комнаты в комнату. Особо интересны игровые консоли виртуальной реальности с эффектом присутствия.

Теперь взгляд с противоположной стороны с критикой и без оптимизма:

Установка умного дома предусматривает затраты на оборудование, монтаж и обслуживание. Но если смотреть дальше, то еще и расходы на ремонт дома, ведь все провода должны быть зашиты в стены, без следа вмешательства. Добавить к этому сумму модернизации системы всего дома, а не пару единиц техники, вырисовывается сумма, которую никакая экономия электроэнергии не отработает за пять лет. Но отрицать снижение стоимости компьютерных инноваций каждый год с грандиозной скоростью неразумно.
Второй недостаток – умный дом для квартиры не самый лучший вариант. Для подключения технологии в стенах меняется вся проводка, количество проводов на 20 кв. м может достигать до 200 м. Такое мероприятие сравнимо полноценному ремонту. Жить в квартире, опутанной проводами небезопасно.

Третий минус – обязательно технология умный дом в квартире предусматривает наличие дополнительного оборудования. Чтобы техника работала постоянно и без сюрпризов ставятся источники бесперебойного питания и стабилизаторы напряжения. Для поддержания работоспособности системы при отключении электроэнергии придется добавить резервный генератор на бензине или дизеле. Такие агрегаты требуют отдельного места расположения, которого в квартире часто не выделить.

Оптимально подходит система «умный дом» для загородного дома, а о размещении на этаже стоит сильно подумать прежде, чем принимать решение. Хотя нет ничего невозможного: многие компании сейчас имеют готовые коробочные решения под ключ для того, чтобы операция «умный дом интеграция в квартиру» прошло гладко, и подстраивают систему под особенности жилья. Это могут быть:

безопасность;
климат-контроль;
мультирум;
жизнеобеспечение.

В целом стоимость умной квартиры обходится ниже, чем аналогичная технология в частном доме, и ее популярность набирает обороты.

Какие системы можно установить в умный загородный дом

Дальше речь пойдет о том, что входит в систему Умный Дом для дачи. Возможности просто удивляют:

Безопасность и охранная функция

Для дома, где владелец не находится постоянно, эта функции имеет первостепенное значение. Камеры видеонаблюдения настраиваются на круглосуточную работу или активируются датчиком движения.

Дополнительно устанавливаются датчики открытия и закрытия, поэтому проникновение в дом или на территорию не останется незамеченным.

Реагирование системы при срабатывании датчика движения может быть:

Бесшумным – происходит вызов службы охраны.
Шумным – включается сирена, свет, открываются вольеры с собаками. Хозяин дома и охрана в обоих случаях получает сигнал о форс-мажоре.

Также устанавливается система отпугивания нежелательных гостей. Умный дом включит музыку, телевизор, откроет или закроет шторы, переключит свет в разных помещениях. Взломщикам просто нереально будет догадаться, есть ли кто-то на даче или нет.

В охранную систему включается пожарная безопасность. По периметру и в здании устанавливается сеть датчиков, срабатывающих при повышении температуры и появлении дыма. После сигнал перенаправляется владельцу и в пожарную часть. Если в доме предусмотрена система пожаротушения, происходит ее активация.

Примечание: все инженерные связи находятся под контролем «умного дома». Если он выявляет аварийную ситуацию в электропроводке, утечку в трубах, то немедленно отключает проблемное место и отправляет отчет владельцу.

Отопительная система и вентиляция

При знакомстве с технологией, как работает система умный дом, сразу бросаются в глаза плюсы при использовании ее в отоплении дома. Самое правильное решение – установка котла с функцией программирования. Выбор топлива – личные приоритеты хозяина. Автоматизированный котел поддерживает заданную температуру, реагирует на изменения t° снаружи и внутри помещений и корректирует свои действия исходя из полученных данных. Как правильно выбрать ИБП для котла, читайте здесь.

Можно подключить дистанционное управление, тогда Умный Дом на даче прогреет помещения перед приездом. Альтернативой котлу выступают пленки и панели с инфракрасным излучением. Разогрев помещений максимальный, а расход электроэнергии незначительный.

Система канализации и водоснабжение

Проблему с теплой водой при нормальном давлении в трубах решит функция «умный дом». Датчики контроля напора воды и поддержания нужной температуры в накопительной емкости обеспечивают бесперебойную подачу, экономят энергоресурсы.

При установке системы умный дом ванная комната всегда будет готова к использованию без неприятных сюрпризов. Канализация на даче зимой мерзнет, если ее нечасто эксплуатируют. Установка обогревающего кабеля, прокладки и датчика, которые активируются в холодное время года, избавят владельцев от этого нюанса.

Еще приятной фишкой будет установка умных розеток, крана, который наполняет ванную водой по голосовой команде.

Освещение внутреннее и внешнее

Объединенные в общую автоматизированную сеть осветительные приборы настраиваются на уровень яркости внутри и снаружи здания и самостоятельно регулируют интенсивность света с помощью детекторов.

Помимо этого, датчики для нежилых помещений и периметра участка программируются на запуск и выключение в определенное время с целью иллюминации.

Система электрического питания позаботится о непрерывной подаче стабильной электроэнергии, в том числе и с автономных источников бесперебойного питания. ИИ в энергоресурсах значительно снижает затраты на газ (20–35%), воду (15–25%), электроэнергию (30–38%).

Полив растений

Двор с газоном, цветами не обойдется без умного контроллера. Датчики постоянно отслеживают влажность почвы и температуру, активируют полив в случае надобности. Дополнительная установка функции «подогрев газона» не дает снегу скапливаться во дворе. К примеру, такая же функция есть для крыши, чтобы не засыпало осадками, не леденело.

Мониторинг всех систем, датчиков и сенсоров осуществляется по телефонной связи и локальной сети. Такая система связи осуществляет передачу информации и взаимодействие всех элементов умного дома.

Виды умных домов по основным признакам

Все системы Умный Дом по основному признаку делятся на следующие виды:

проводные;
беспроводные;
централизованные;
децентрализованные;
с открытым протоколом;
с закрытым протоколом .

Проводные системы автоматизации

В таких системах все устройства связываются одной проводной информационной шиной, которая передает сигналы-сообщения к исполнительной технике в главном щите. Для проводной шины подходят специальные кабеля, но иногда используют обычные витые.

Достоинства

Проводные сигналы всегда надежны и быстро выполняются. Провода осуществляют передачу команды стабильно, ведь они защищены от помех.
Дизайнерски оформленный интерфейс умного дома, элементы управления с улучшенными функциями по сравнению с беспроводной.
Комплексное управление Умный Дом позволяет легче интегрировать разнообразные подсистемы: климат-контроль, мультирум.
Не нуждается в поддержке устройств батарейками: все запитано от сети.
Пожарная безопасность умного дома: все выходы электросети слаботочные, пожаробезопасные.

Особенности монтажа

Монтаж выключателей и управляющей панели планируется, чтобы вывести наружу кабели, которых часто образуется целый пучок, но его становится не видно после установки щитка.
Щит внушительных размеров: от 0,6 м шириной до 0,8-1,5 м в высоту в зависимости от проекта.
Работы должны проводиться опытными специалистами, что избежать повреждений информационной шины.
На проект требуются деньги, время. Особенно в деревянных домах, ведь в срубах нужно заранее сделать пропилку.

Важно. Умный Дом по проводной технологии сделать можно только в начале ремонта. Поверх классической проводки монтаж не производится.

Беспроводная автоматизация

Элементы системы Умный дом взаимодействуют по радиоканалам, проводов нет. Панель управления умным домом может монтироваться на готовом объекте с классической проводкой. В каждом выключателе есть радиопередатчик для связи с остальной системой.

Достоинства

Не нужно ломать готовый ремонт. Любой датчик (работает от батареек) легко устанавливается в любом месте.
Нет лишних проводов, актуально для деревянных домов.
В ряде случаев в проекте нет надобности.
Стоимость подходит для любого кошелька.
Радиосвязь подвержена помехам, которые может излучать даже микроволновка.
Батарейки в радиодатчиках садятся в самый неподходящий момент. Замена должна проводиться по графику.
Для некоторых моделей радиодатчиков используется электросеть, не стоит забывать о нулевом проводе.
Нестабильный и ограниченный функционал, так как сложно заставить радиоканал работать идеально.
Если хакерам понадобится вывести из строя всю систему, достаточно заглушить сигнал и все может полететь.

Работа технологии строится на частоте 433 Мгц и 868Мгц (производители Jung, Gira). Беспроводные телефоны также работают на этой частоте, чем создают помехи радиосигнала. Производители Z-Wave, Vitrum, Zamel (Extra Free), iNels используют частоту 868 МГц, но с ней сложно на законодательном уровне, поэтому она не сильно распространена. Хорошо себя на рынке беспроводных умных технологий зарекомендовали компании Delumo, HDL, Berker, Ectostroy.

Централизованная система умного дома

Технология поддерживается проводными и беспроводными системами. Один центральный логический модуль-контроллер с множеством выходов программируется согласно объекту, на котором устанавливается. Программа управляет исполнительными устройствами, инженерными системами. С такими типами умных домов работают производители Ctestron, AMX, Evika, Z-wave, Bechoff, Ectostroy.

Особенности

В системе умный дом интерфейс дает возможность управления всеми единицами из одной точки.
Доступны сложные действия умных гаджетов: включение по таймеру, температуре воздуха или земли.
Если в программе случится сбой, перепрограммировать ее может создатель, другому айтишнику придется просто писать новую, а это дорогое удовольствие.
При выходе из строя контроллера перестанет работать вся система. Это главный недостаток, но обычно контроллеры очень надежные.
Стоимость значительная.

Децентрализованная автоматизация

При децентрализованной системе Умный Дом в каждое отдельное устройство устанавливается процессор с запрограммированной памятью. Если что-то выходит из строя, вся остальная система продолжает работать исправно. В Европе такой тип умных технологий самый популярный.

Особенности

Автономно работающие устройства.
Нет сложностей с обслуживанием.
Можно устанавливать дополнительный логический модуль для отдельных сценариев.
Ассортимент панелей управления.
Много ненадежных производителей, отчего есть риск выхода из строя некоторых устройств.

Толковыми компаниями в отрасли децентрализованных систем себя показали такие бренды: ABB, Jung, Gira, Berker, Bticino, Vimar, HDL и пр.

Системы с открытым протоколом

Протоколы Умного Дома – языки общения устройств между собой при использовании технологии. Самым популярным открытым протоколом считается KNX, и логотип компании на устройствах говорит о надежности и качестве.

Плюсы:

широкий выбор устройств известных производителей;
конкуренция в сегменте большая, что стимулирует производителей развиваться.

Минусы:

стоимость дороже, чем у систем с закрытым протоколом;
развитие есть, но оно не гибкое.

Системы с закрытым протоколом

Компании для удешевления стоимости оборудования создают устройства, работающие на внутреннем закрытом протоколе фирмы. Эти устройства уникальны, так как никто больше их не изготавливает.

Плюсы:

выбор различных готовых решений по оптимальным расценкам;
быстрое реагирование на изменения потребностей рынка.

Минусы:

зависимость от одного поставщика;
функции устройств часто более ограничены, чем у аналогов с открытым протоколом.

Известные производители Умный Дом с закрытым протоколом: HDL BUS PRO, Vimar By-Me, ABB free@home, Bticino, MY HOME и пр.

Как сделать Умный дом своими руками, читайте тут.

Стало понятно, система умный дом, что это – большая и сложная тема, одновременно интересная. Уже сейчас можно купить устройства системы умного дома, но чаще всего они предоставляют разрозненные задачи. Например, «умный дом ванная комната» может только вовремя нагреть воду, а голосовое управление умным домом подразумевать включение света в комнатах. Однако, Умный Дом – технология, которую впереди ждет развитие и которая точно будет в каждом доме.

Умный дом. Все начинается с проводов / Хабр

Вскоре после того как я автоматизировал освещение в деревне, мы приняли решение, что нужно сделать капитальный ремонт в московской квартире. Это был шанс реализовать свою мечту об “Умном доме”. Особого понимания, что должно быть в умном доме, у меня не было, поэтому я решил руководствоваться универсальным принципом:» Если вы не знаете с чего начать умный дом, начинайте с освещения”.

Ремонт начался достаточно спонтанно, и времени досконально изучать тему умных домов особо не было. Если бы мне пришлось делать все еще раз, я бы более внимательно изучил другие подходы, в частности, OpenHab и KNX, но особого времени на изучение не было, поэтому я решил использовать то, что уже изучил, и первая мысль была — использовать все тоже программируемое реле ПР110. В тот момент мне казалось, что его возможностей более чем достаточно, и единственное, что нужно — это подключить его к локальной сети, чтобы в перспективе можно было управлять светом с телефона и других устройств. К сожалению (или к счастью), простого решения подключить его в локальную сеть не нашлось, зато в линейке продукции ОВЕН был промышленный контроллер ПЛК110. Для его программирования нужно было изучать комплекс CoDeSys, но в нем тоже можно было программировать в визуально й среде в виде блоков, что в тот момент мне казалось очень удобным. Поэтому я остановился на нем.

Выбрав основу архитектуры, нужно было принимать решение, что делать с проводкой. Я — категорический противник беспроводных технологий, поэтому по-максимому все должно работать по проводам, а беспроводные технологии только как дополнение. Например, я сразу решил, что если я захочу поставить, например, датчики открытых окон, то их можно сделать беспроводными, так как они не оказывают критического влияния на работоспособность основных систем. Про беспроводные технологии — они тоже сейчас есть, я расскажу в следующих статьях.

Итак, я использовал подход коллекторной разводки, когда от каждого выключателя и от каждой лампы провода ведутся к единому щитку, где все коммутируемся. Для электрических розеток я решил, что коллекторная разводка — это слишком, и все розетки в каждой комнате объедены в единую цепь, и от них идет единый кабель в кладовку, где стоит электрический щиток. Это не позволяет выборочно обесточивать розетки, когда все уходят из дома, но я считаю это не очень нужным, а для контроля электроприборов у меня реализован другой подход — стоит датчик тока, измеряющий общий уровень нагрузки.

Когда я только приступал к строительству своего умного дома, я еще не был уверен до конца в успехе своей затеи, и поэтому от выключателей я решил вести не витую пару, что было бы и удобнее и достаточно, а медный провод сечением 1.5 кв. мм. в количестве 4 жилы на точку. Мои доводы в пользу медного провода, а не витой пары, были очень просты — если что, я всегда смогу сделать обычное электричество.

Кроме медного провода я провел, где только можно было придумать, витую пару: локальная сеть в каждой комнате, IPTV, куча резервов для подключения каких-нибудь датчиков и так далее. В итоге теперь у меня есть большое количество лишних витых пар там, где это не нужно, а там, где мне она потребовалось, нет ничего (но об этом позже).

Такой вот адский пучок проводов приходит в мой “коллектор”. Так он выглядел до того, как его убрали в кабель-каналы. Как показывают прикидки, на небольшую 2-х комнатную квартиру у меня в сумме ушло более километра различных проводов.

Пока полным ходом шел ремонт, нужно было подумать об электрическом щитке и контроллере. С контроллером вышла небольшая загвоздка — вначале я заказал контроллер с релейными выходами, что позволяло подключать нагрузку непосредственно к контроллеру, но потом, почитав что реле со временем могут выходить из строя (и тогда прийдется ремонтировать контроллер или менять его), я решил поставить промежуточные реле и заказал на замену контроллер с транзисторным выходами. Срок поставки нового контроллера занимал несколько недель, поэтому я решил поставить все тоже программируемое реле в качестве временного решения, а в будущем сделать из него бэкапный вариант, если с контроллером что-то случится.

Первая версия щитка: слева — силовая электрика, справа — низковольтная. Конфигурация еще буде меняться, и в правый щиток еще много чего добавится. Синий блок в левом щитке в среднем ряду — это промежуточные реле, на которые подается 24В с контроллера, и они уже коммутируют выходную нагрузку 220В. Они легко меняются, и у меня в щитке хранится несколько запасных.

Очень сложной задачей оказалось подобрать выключатели. Я решил не использовать сенсорные панели, а изначально хотелось использовать самые обычные выключатели. Ну, или почти самые обычные — для умного дома нужны выключатели без фиксации они же выключатели-кнопки. Как оказалось далеко не у всех производителей они есть или, точнее, не во всех сериях. Особенно в бюджетных сериях.

Я досконально изучил каталоги почти всех представленных в России производителей и стал разбираться в сериях лучше, чем многие продавцы-консультанты, а иногда, чем сами представители. 🙂 В результате выбор пал на серию выключателей Basic 55 компании ABB — в каждую комнату мы подобрали свою расцветку под цвет обоев. Конечно же оказалось, что большая часть моделей поставляется под заказ, поэтому временно были куплены турецкие кнопки… для звонка.

Временное решение. Конечно, можно было заменить в кнопке клавишу, поставив такую же от обычного выключателя, но внешний вид у ABB все-таки получше.

Когда приехали ABB-ые розетки и кнопки, получилось очень даже симпатично.

По каким-то причинам одну кнопку в заказе потеряли. Пришлось еще месяц жить с такой времянкой.

В серии Basic 55 у ABB не было 2-х клавишных кнопок (нужно сказать, что 2-х клавишные выключатели без фиксации есть мало у кого), которые нужны были для ванной и туалета. К счастью, решение нашлось очень быстро — разобрав старый выключатель Legrand, стоявший до ремонта, выяснилось, что он легко переделывается в выключатель без фиксации — достаточно вытащить из него пару пружинок. Так что, тут я отделался малой кровью.

Одна из смешных проблем с кнопками заключается в том, что у них нет подсветки (я сейчас уже не помню, но если у кого из производителей и были выключатели без фиксации с возможностью подсветки, то только в самых дорогих сериях, да и то, не уверен). Так как выключатели без фиксации, то понять, включен он или нет, нельзя, поэтому, например, не видно, есть ли кто в ванной или туалете, или нет. Теоретически, подсветку можно добавить, поставив светодиод, и поэкспериментировать, в планах это есть, но уже более года руки до этого не доходят….

История про выключатели будет неполной, если не упомянуть Aliexpress. У китайцев есть очень неплохие серии сенсорных выключателей, но, к сожалению, все они не имеют возможности внешнего управления (ну, или вернее сказать, те модели, которые я изучал такой возможности не имели).

Что бы я сделал, если бы начинал все сначала:

Обязательно подвел бы витую пару к счетчикам воды. Во-первых, это удобно — не лазить к ним, а посмотреть просто показатели на компьютере или телефоне. Во-вторых, это контроль от протечек, когда никого нет дома.
Возможность установки датчиков движения в туалете и ванной. Я вообще, не понимаю, как я умудрился об этом не подумать.
Отдельная подсветка в стенах для ночного освещения (это не совсем умный дом, но все же).
Датчик и витая пара во входной двери (об этом расскажу позже).
Сенсорные или многофункциональные панели вместо кнопок — реализация различных сценариев на кнопках возможна, но это не очень удобно.
Витая пара к выключателям вместо меди.
Интернет заводил бы сразу в единую точку, причем предусмотрел бы 2 линии. (Сейчас у меня идет линия к Wi-Fi роутеру в коридоре, а от него уже идет к центральному счету. В ряде случаев это неудобно).

Продолжение:

от хаба и до лампочки / Блог компании М.Видео-Эльдорадо / Хабр

ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi, Bluetooth — на какую технологию делать ставку? Кто из брендов выпускает наиболее практичные решения? Какие выбрать шлюз, датчики и на что смотреть тем, кто хочет все упростить?
Мы попросили Вадима Ерёмина, руководителя департамента «Гаджеты и инновации», рассказать о его опыте построения умного дома. Под катом только то, что было проверено на собственном опыте.

Но сначала несколько слов о протоколах и стандартах, а затем про производителей и конкретные модели.

Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave

На данный момент самые популярные устройства умного дома используют технологии Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee и Z-Wave. У каждой из технологий есть свои плюсы и минусы, и никто не запрещает использовать их вместе, компенсируя недостатки каждой. Но для разных задач и разных типов умных устройств используются разные технологии.

Например, в бытовой технике (телевизор, холодильник и кофеварка) обычно используют Wi-Fi или Bluetooth, которые также есть в любом телефоне. Причина — этой техникой пользуются, даже не имея полноценной системы умного дома. Для автоматизации освещения и климата больше подходят встраиваемые модули ZigBee или Z-Wave, так как они специально разработаны для интеграции с существующим световым и климатическим оборудованием. Но для их полноценной работы нужен специальный хаб.

Wi-Fi

Без Wi-Fi не обойтись в IP-камерах, телевизорах, аудио/медиа-плеерах и другой технике для передачи видеосигнала. Конечно, Wi-Fi может использоваться и в выключателях света, датчиках, термостатах, но отсутствие ретрансляции сигнала и высокое энергопотребление не позволяют делать на нем датчики, работающие годами. Каждый производитель для своего Wi-Fi-устройства, будь то умная лампочка, чайник, холодильник или робот-пылесос, выпускает свое собственное приложение, и нет единого стандарта, чтобы управлять всей техникой из одного приложения. Это не позволяет сделать умный дом только на Wi-Fi по-настоящему удобным.

Bluetooth

Актуальная версия Bluetooth Low Energy 4.2 имеет малое энергопотребление, благодаря этому работают крошечные беспроводные наушники, колонки и различные датчики на батарейках. Проблемы тут те же что и с Wi-Fi: отсутствие общего стандарта управления вынуждают каждого производителя делать свое собственное приложение, что неудобно для пользователя. Очень важная для умного дома технология Mesh (ячеистая сеть) появилась только в версии 5.0, которая еще мало где используется, но, возможно, будущее умных домов именно за Bluetooth LE 5.

ZigBee

ZigBee изначально разрабатывался для применения в сетях из датчиков, таких как счетчики электроэнергии, воды, газа, датчики температуры. Топология сети может быть разная, в том числе ячеистая (mesh). Это означает, что любой датчик видит все другие датчики и может передавать сигнал через них, т.е. использовать ретрансляцию, что сильно увеличивает надежность передачи. В 2007 году появился стандарт команд для управления умным домом, так называемый профиль «Домашней автоматизации». С ZigBee выпускают почти все устройства для создания домашней автоматизации: реле, диммеры, лампы, термостаты, замки, датчики. Но бытовых приборов типа холодильников и телевизоров с ZigBee вы не найдете. По сравнению с другими протоколами для умного дома у ZigBee-устройств самые привлекательные цены, однако отсутствие 100% совместимости между устройствами и хабами разных производителей не позволяет собрать умный дом только на ZigBee.

Z-Wave

Беспроводной протокол, разрабатываемый с 2001 года специально для домашней автоматизации. Главным его преимуществом является полная совместимость между устройствами разных производителей. Так датчик движения от Fibaro может управлять диммером Qubino, а вся автоматизация при этом базироваться на контроллере RaZberry от Z-Wave.Me. На данный момент продается более 3000 разных Z-Wave устройств, которые покрывают все нужды умного дома. Это самый популярный протокол для объектов площадью от 10 до 500 м². В Z-Wave, так же как и в ZigBee, используется топология mesh с поддержкой ретрансляции сигнала и автоматическим нахождением лучшего маршрута. Главный минус — цена. В среднем, стоимость устройства составляет 60-80 евро, что примерно вдвое выше, чем у аналогов с ZigBee.

Выбор устройств: личный опыт

Вадим Ерёмин, руководитель департамента «Гаджеты и инновации» в М.Видео-Эльдорадо

Перед выбором устройств нужно определиться с задачами, которые будет решать умный дом. Мне потребовалось в основном обезопасить и частично автоматизировать загородный дом. Вот на каких устройствах я остановился:

Наиболее простой гаджет, с которого я начал — умная лампочка. Поскольку потолочные светильники подключаются к электросети напрямую, достаточно вкрутить лампу в патрон.

Смарт-лампы позволяют регулировать яркость света, цвет и цветовую температуру. Благодаря светодиодам они невероятно энергоэффективны, а срок службы может превышать 10 лет.

Разумеется, лампы можно сделать ещё умнее. Например, вставив в цепь датчик движения.

Умный свет Rubetek RL-3103 1990р.

Примеры устройств:

Датчики температуры и влажности. Выезжая на дачу, проверяю температуру в доме и при необходимости могу задать нужные параметры. Дистанционное управление особенно удобно для поддержания минимального тепла, чтобы трубы зимой не промёрзли.

Включив этот датчик в схему умного дома, также можно автоматизировать запуск увлажнителя воздуха, кондиционера, обогревателя, мойки воздуха и прочей климатической техники.

Примеры устройств:

Датчик открытия дверей и окон. Конечно, безопасность превыше всего. Контактный сенсор, закрепил на оконные рамы и дверь. Хотя его главная задача — сообщать о несанкционированном проникновении, датчик пригодится, к примеру, чтобы дать команду на отключение кондиционера, когда открывают окно.

У нас на даче несколько датчиков на каждом этаже. Если кто-то попытается проникнуть в дом, я получу уведомление на смартфон. С него также удобно подключаться к камере слежения и активировать сигнализацию, чтобы спугнуть воров и подать знак соседям.

Smart home Perenio Датчик открытия дверей/окон (PECWS01) 1690р.

Примеры устройств:

Датчик дыма. Установил в гостиной с камином. Использую в паре с температурным датчиком. Он обеспечивает противопожарную безопасность, регистрируя задымление. В автономном режиме может выступать в роли пожарной сирены и кроме того, дать команду на отключение электроприборов при возгорании.
Smart home Perenio Датчик дыма (PECSS01) 2990р.

Примеры устройств:

Датчик протечки воды. Ему место в ванной, под мойкой на кухне, у стиральной машины или отопительной батареи — словом, везде, где может случиться протечка. Потоп — дело серьёзное, и эти датчики лучше всего устанавливать с электромагнитными кранами. В случае неприятности датчик скомандует крану перекрыть воду.

Примеры устройств:

Датчик движения. Регистрирует движение людей и животных по тепловым волнам. Не реагирует на собак и кошек. Устройство можно прикрутить на один саморез или приклеить к стене на двухстороннюю клейкую ленту. Одной батарейки хватает примерно на 2-3 года в зависимости от частоты срабатывания. Датчик настолько компактен, что почти незаметен в коридоре и санузле.
Smart home Hommyn Сенсор движения (MS-20-Z) 2390р.

Примеры устройств:

Задачи «умного дома» часто сводятся в к включению или отключению электроприборов — без умных розеток тут не обойтись. Они играют роль переходника от обычной комнатной розетки к прибору и не требуют монтажа.
Умная розетка TP-Link HS100

Функционал таких розеток довольно широкий. Так, Hommyn PL-20-W, Rubetek RE-3301 и TP-Link HS100 могут включать электроприборы по таймеру, например, во время действия самого выгодного тарифа. И, конечно же, собирают статистику по энергопотреблению.

А ещё можно использовать умное реле Rubetek RE-3312 — к нему можно подключить что угодно, от духовки до тёплого пола.

Есть еще приборы, встраиваемые в систему и без умных розеток. У нас на кухне несколько устройств из экосистемы Redmond на платформе Ready For Sky, в частности, смарт-чайник и мультиварка. Сварить кашу, не вылезая из кровати, или вскипятить чайник, не отрываясь от газонокосилки — проще простого.

А теперь самое важное

Производителей много, датчиков, розеток и лампочек — еще больше. Они все используют разные технологии, и, чтобы объединить их в одну систему, понадобится дополнительное устройство — шлюз. Он играет роль центра сети, собирает данные со всех датчиков, отправляет их в облако для доступа через смартфон, перенаправляет команды между устройствами.

Но есть и проблема. Единого стандарта для объединения разных устройств в одну систему не существует. Поэтому придётся либо остановиться на каком-то одном производителе с его экосистемой, либо строить умный дом с помощью IoT-роутера, который поддерживает сразу несколько протоколов: Wi Fi, Z-wave, Zigbee, Bluetooth — например, Rubetek CC1.

Голосовое управление устройствами. Достаточно сказать «включить свет» и свет включится, даже если вы находитесь на другом конце Земли

Чтобы не морочить себе голову протоколами и шлюзами, проще всего купить готовый комплект решений для умного дома. Например, комплект Perenio PEKIT01 включает в себя шлюз, датчик дыма, датчик открытия двери, датчик движения и датчик протечек. В набор Rubetek RK-3515 входит то же самое, кроме датчика движения. Hommyn Антипротечка Pro KS-32-WZ — это датчики протечек, электроприводные краны, реле и шлюз.

В планах у меня еще протестировать несколько умных устройств, возможно, самые перспективные появятся в нашем ассортименте.

Замок

Начал подбор простого варианта, чтобы легко устанавливать без апгрейда самой двери. Модель Danalock V3 ставится вместо барашка, т.е. с обратной стороны двери обычная личинка, при такой установке никто не догадается, что у вас умный замок. Замок поддерживает управление по Z-Wave и Bluetooth. Это позволяет давать временный доступ к замку вашим родственникам или друзьям. Кроме Danalock V3 я бы установил датчик открытия двери Fibaro Door Sensor 2, теперь при закрытии двери замок автоматически закрывается через пять секунд.

Электрокарнизы

Для управления мотором штор или жалюзи есть микромодули от Fibaro, Zipato и Qubino. Я рассматриваю обычный мотор с фазным управлением и выбрал бы модуль Qubino Shutter, потому что у него больше всего функций. Модуль измеряет энергопотребление и может автоматически определить крайние положения у жалюзи. Бонус — синхронизирую с будильников в смартфоне, чтобы сразу проснуться и петь).

DIY. Умный дом своими руками

Мы продолжаем цикл статей, которые помогут вам сделать выбор относительно того, каким образом вы хотите построить свой Умный дом. Если вы не совсем понимаете о чем речь, то советуем вам ознакомиться с первой статьей цикла, которая описывает наш взгляд на концепцию Умного дома. Что касается вариантов, из которых можно выбрать, то мы подробно разобрали самые популярные варианты создания умного дома в отдельной статье. А если вы все это уже читали, то тогда добро пожаловать в дивный новый мир самостоятельного создания собственных устройств для Умного дома, ведь DIY расшифровывается как «Do It Yourself», что в переводе означает «Сделай это сам».

Сама концепция DIY являет собой создание чего-то нового, ранее не существующего. С этого начинаются стартапы и новые, революционные продукты. С идеи, которая впоследствии воплощается в реально работающее устройство.

В разрезе Умного дома — это не только электронные компоненты, это напечатанные на 3D принтере детали и механизмы и многое другое. Причем даже если вы умеете работать только с деревом или металлом, то ничто не мешает вам придумать устройство для своего дома и сделать его в дальнейшем умным. Все довольно просто и чаще всего требуется просто собрать устройство по инструкции, и по ней же сделать определенные шаги по настройке. В целом это означает, что вам необходимо базовое умение так или иначе обращаться с паяльником (хотя и это не всегда необходимо) и обладать хотя бы минимальными навыками программирования (ну или просто понимать, как залить прошивку в контроллер, опять же — по инструкции).

А так как компоненты стоят феерически дешево, то конечная стоимость готового устройства получается настолько низкой, что если сравнивать с готовыми решениями — это окупает временные затраты (если вы конечно действительно получаете кайф от «ковыряния с железками»).

С учетом сложившейся практики, одними из самых популярных направлений DIY в сфере Умный дом, являются всего два:

BM8035 – строим Умный дом из комплекта модулей. Практические схемы

Третья часть обзора комплект модулей BM8035 для создания систем «Умный дом», управления отоплением, освещением, теплым полом. В этой части обзора рассматриваются практические схемы систем управления с использованием датчика протечки и запорного крана, электромеханического замка, шестизонного теплого пола.

https://masterkit.ru/blog/articles/bm8035-stroim-umnyj-dom-iz-komplekta-modulej-prakticheskie-skhemy

Продолжаем обзор комплекта модулей BM8035, предназначенного для создания систем удаленного управления устройствами, установленными в жилых домах и других объектах. Имеющее в своей основе одноплатный микрокомпьютер (MK) Orange PI One, устройство, совместно с облачным сервером, позволяет без труда реализовать полноценную систему Умный дом.

В предыдущих материалах были описаны технические особенности и основные возможности BM8035, а также подключение и настройка устройства в различных режимах работы.

Рассмотрим несколько практических схем подключения BM8035 при построении различных систем управления.

На приведенной ниже принципиальной схеме (рис.1) помимо стандартных (согласно описанию) подключений датчиков и реле управления освещением, реализовано управление приводом перекрытия воды, имеющего, в свою очередь, собственную схему управления. При поступлении на контакт PA0 сигнала с датчика протечки срабатывает реле K6, подключенное к контакту PG8. Контакты реле включают привод перекрытия воды на запирание. Если сигнал от датчика протечки перестает поступать, реле отпускает и привод включается на отпирание.

Также к контакту PA6 устройства подключено реле управления водонагревательным котлом, переведенного в режим внешнего управления, а контакту PC3 – реле, управляющее электромеханическим замком отпирания двери. Датчик открывания двери подсоединен к контакту PA7.

На следующем рисунке приведена монтажная схема возможного размещения BM8035, установленного в рекомендуемый корпус, в электрощите на DIN-рейке. Датчики и исполнительные реле подключаются по кабелю типа «витая пара».

Далее показана принципиальная схема терморегулятора на 6 зон теплого пола на основе модуля BM8035. Двенадцать датчиков температуры, по два на каждую зону, измеряют температуру воздуха и температуру на уровне пола. Датчики подключаются к контактам TS3, TS4 и TS5, соответствующие выводам +5V (питание), PA19 (данные) и GND (земля) BM8035. Контакты PA6, PA11, PA12, PA13, PA14 и PD14 подключены к реле управления зонами теплого пола.

На этом рисунке представлена возможная схема компоновки монтажного щита терморегулятора. Обратите внимание на то, что все датчики подключены к щиту собственными кабелями и соединяются вместе на контактах TS2-4.

На следующих фото показана практическая реализация электрощита с установленным на DIN-рейку модулем BM8035.

Технология домашней автоматизации Smart-Bus — Загрузить схемы

Общая схема системы	Подробная схема ZoneBeast 23	Полная схема системы домашней автоматизации

Идеи и схемы Hotel GRMS	Мультирумные сети	Контроллер управления списком воспроизведения

Схема Z-Audio	Схема управления мультимедиа и ИК с помощью ИК-макроса	Подключение последовательного порта для модуля RSIP

Подключение светодиодного драйвера (RGB)	Подключение HVAC	Топология GRMS гостиницы

Подключение демонстрационной платы гостиничной системы	G4 Подробные сведения о подключении системы упрощены	Типовая схема безопасности

Схема отеля	Схема установки	ZoneBeast 23 Диаграмма

Демонстрационная сумка Smart Hotel	Схема управления двигателем завесы V1.0	Схема беспроводного управления музыкой v2.0

Схема управления музыкой S-Bus v2.0

Настройка оборудования — IBM Developer

Домашняя автоматизация везде!

Но что такое домашняя автоматизация? Во время работы над этим проектом я узнал, что существует множество определений термина «Домашняя автоматизация».«Для меня это означает использование технологии Интернета вещей для удаленного управления задачами в моем доме, которые я обычно выполняю вручную.

Например, вместо того, чтобы подойти к лампе в гостиной, протянуть руку и включить ее, я могу включать и выключать свет из любого места, где есть контроль доступа, независимо от того, используется ли это панель где-нибудь в моем доме. или на моем компьютере, или на другом конце земного шара с помощью моего смартфона.

Это определение звучит аккуратно, но на практике система домашней автоматизации представляет собой сложную симфонию компонентов от разных производителей, которые должны быть скомпонованы для выполнения функций системы.Компоненты должны понимать общий набор протоколов — для этого проекта только один, кодирование OOK / ASK, использующее полосу частот 433,92 МГц — для того, чтобы ими можно было управлять, сообщать о состоянии и в целом быть частью системы домашней автоматизации в качестве целое.

Одна из основных претензий к текущей среде домашней автоматизации заключается в том, что различные устройства «фрагментированы». Обычно устройства от разных производителей и часто используют разные протоколы. Эти различия вызывают головную боль у системных интеграторов домашней автоматизации, которым приходится решать вопрос, как соединить эти фрагментированные компоненты вместе, чтобы обеспечить удобство работы домовладельцев.

Хотя я не буду вдаваться в подробности этого вопроса как таковой , вы должны знать, что при покупке устройств Интернета вещей они могут плохо работать вместе. Итак, я тщательно выбрал устройства для этого урока, потому что я тестировал их сам и знаю, что все они работают вместе. Обязательно внимательно следуйте инструкциям и, если вы не знаете, что делаете, не отклоняйтесь от моего списка деталей в этом руководстве.

В этом руководстве большинство основных разделов начинается с короткого видео (<7 минут), в котором я демонстрирую концепции устройств IoT.Текст раздела содержит подробные объяснения и рисунки, объясняющие концепции, которые я пытаюсь передать в этом разделе. Там, где это имеет смысл - и поэтому текст в разделе выглядит лучше - видео будет в конце раздела. Дело в том, что это руководство содержит текст, рисунки и видео, которые сплетены воедино, чтобы попытаться погрузить вас в технологию, чтобы у вас был лучший опыт обучения. Надеюсь, мне это удалось.

Что вы построите в этой серии

Вы создадите каркас системы дистанционного управления, а не полную систему домашней автоматизации.Но когда вы закончите проект, вы получите знания (и, надеюсь, стремление), чтобы продвинуться дальше, если захотите.

Созданный вами проект будет управлять набором устройств Интернета вещей, в том числе:

Умные розетки
Домашняя сигнализация

Вы будете управлять обоими этими IoT-устройствами со смартфона Android, работающего под управлением операционной системы Android (или через эмулятор Android, если у вас нет смартфона Android).

Оборудование

Аппаратные компоненты системы:

Raspberry Pi 3, Model B, v 1.2, который представляет собой компьютер Интернета вещей, который будет управлять устройствами, составляющими систему домашней автоматизации
Модули приемника и передатчика 433 МГц, которые принимают и передают сигналы в систему
Беспроводные электрические розетки, которые принимают сигналы включения / выключения в диапазоне 433 МГц и реагируют соответствующим образом
Беспроводная домашняя сигнализация с датчиками окон и дверей, которые контролируются и сообщают о состоянии с помощью сигналов в полосе частот 433 МГц

В этой части серии руководств вы настроите оборудование.

Программное обеспечение

Программные компоненты системы:

ОС Raspbian (выпуск Stretch), которая представляет собой операционную систему, работающую на вашем Raspberry Pi 3.
Различные утилиты для работы с Pi и модулями РЧ приемника и передатчика: Wiring Pi, библиотека с открытым исходным кодом, которая используется для доступа к контактам GPIO на Raspberry Pi. rc-switch — низкоуровневая библиотека C ++ для управления оборудованием 433 МГц, которое работает на различных платформах, включая Raspberry Pi. 433Utils, который использует rc-switch и wiringPi для связи с радиоприемником и передатчиком
Проект домашней автоматизации, представляющий собой высокоуровневый код, запускающий саму платформу домашней автоматизации.Вы напишете большую часть этого кода самостоятельно во второй части, но не волнуйтесь, я предоставил полное решение в GitHub, если вы застрянете (или просто захотите пропустить).
Android Studio. Хотя вы можете загрузить приложение для домашней автоматизации из магазина Google Play, вы также можете загрузить его исходный код с GitHub и загрузить его в Android Studio. Или, если у вас нет устройства Android, вы можете запустить код приложения в эмуляторе Android. В любом случае я познакомлю вас с исходным кодом, а Android Studio — это IDE, которую вы будете использовать.

Вы установите все программное обеспечение во второй части серии руководств (за исключением Raspbian Stretch, которую вы настроите позже в этой части серии).

IBM Cloud

И последнее (но не менее важное) — это служба IBM Cloud (платформа Watson IoT), которую вы будете использовать для безопасного подключения вашей платформы домашней автоматизации и различных подключенных к ней устройств («вещей») к Интернету.

Используя платформу Watson IoT, вы можете безопасно подключить Raspberry Pi к Интернету и управлять всем этим с помощью магии транспорта телеметрии очереди сообщений или MQTT (ладно, это не волшебство, но — это очень круто, и Стандарт ISO).

Я покажу вам, как определить ключ API, который нужен приложению Android, и идентификатор устройства для Raspberry Pi. Я также покажу вам, как подключить Raspberry Pi, на котором работает ваша система домашней автоматизации, к платформе Watson IoT. Затем я покажу вам, как управлять системой домашней автоматизации через приложение Android как с вашего устройства Android, так и из эмулятора Android.

Вы узнаете, как подключить систему домашней автоматизации через IBM Cloud к приложению Android в части 3 серии руководств.

Список запчастей

Я люблю проекты DIY, но нет ничего более раздражающего для меня, чем работа над действительно крутым проектом, только чтобы обнаружить на полпути, что автор не использовал части, изображенные на иллюстрациях, или, что еще хуже, использует части, которые больше недоступно!

Все части в этом списке легко доступны на Amazon.com, и я сам использовал их в этом проекте. Вы можете заменить детали, если у вас есть проблемы с их получением на Amazon, но постарайтесь как можно точнее придерживаться приведенного ниже списка деталей, иначе у вас могут возникнуть проблемы.

Ниже вы найдете таблицу, в которой вы найдете те же детали , которые я использую в проекте. И, как я уже сказал, все запчасти доступны на Amazon, поэтому вы сможете заказать их практически из любой точки мира.

Таблица 1. Список деталей

Окно AN


1	CanaKit Raspberry Pi 3 с блоком питания 2.5A Micro USB	43	Amazon.com
2 Датчик охранной сигнализации двери, DIY Беспроводная домашняя охранная сигнализация с 1 сиреной, 2 магнитными датчиками и 1 пультом дистанционного управления	30	Amazon.com
3	Etekcity Unify Made Модернизированный беспроводной пульт дистанционного управления Электрическая розетка (h2)	21	Amazon.com
4	Kuman 830 MB-102 Соединительные точки Макетная плата без пайки Плата расширения GPIO T 65-контактные кабельные перемычки, 40-контактный ленточный кабель Rainbow, сопротивление 100 шт. K73	13	Amazon.com
5	UCEC XY-MK-5V / XY-FST 433 МГц Связь модуля передатчика и приемника RF Комплект для Arduino / Arm / McU / Raspberry pi / Wireless DIY (6 штук)	11	Amazon.com
6	SanDisk 16 ГБ Мобильная карта флэш-памяти MicroSDHC класса 4 с адаптером	7	Amazon.com
7	(опционально) 433 МГц Антенна Дистанционное управление со спиральной спиральной пружиной для Arduino 9000 Raspberry	6	Amazon.com

Стоимость проекта (ориентировочная): 125 долларов США.

Обратите внимание на эти примечания о деталях в этом списке деталей:

Части 2 и 3 : Заказывать именно эти модели не обязательно (например, они могут быть недоступны или Amazon отсутствует на складе).Однако убедитесь, что все, что вы заказываете, использует кодирование OOK / ASK в полосе частот 433,92 МГц и имеет пульт дистанционного управления (чтобы вы могли фиксировать частотное кодирование и длину импульса, о чем я подробно расскажу в части 2 настоящего документа). серии).
Часть 4 : Вам не нужно использовать коммутационную доску. Если у вас уже есть перемычки «мама» / «папа», вы можете напрямую подключить контакты GPIO Raspberry Pi к макетной плате. Но коммутационная плата значительно упрощает работу с контактами GPIO на Pi, и вам в любом случае потребуются перемычки и макетная плата, так что комплект Кумана — отличное предложение.
Часть 5 : Если вы не заказываете комплект из 6 модулей приемника / передатчика, убедитесь, что вы заказываете не менее двух из них, потому что нет ничего более разочаровывающего, чем заказ одной из этих дешевых частей только для того, чтобы обнаружить, что у вас есть один из 1% или около того, это DOA. (К тому же у вас будут запасные части для всех других проектов DIY 433-MHz, которые вы захотите сделать, когда закончите эту серию!)
Part 6 : Вам не обязательно использовать бренд SanDisk (например, я с большим успехом использовал флэш-накопители Samsung micro SD), но карта действительно должна быть SD-картой micro или он не влезет в ваш Raspberry Pi! Привод также не обязательно должен быть 16 ГБ, но я рекомендую вам использовать карту не менее на 16 ГБ.И, , убедитесь, что ваша карта micro SD поставляется с адаптером .
Part 7 : Антенны для 433 МГц не являются обязательными, но я рекомендую вам заказать их и использовать одну в своем модуле передатчика, чтобы увеличить дальность действия на несколько метров. Вы увидите на иллюстрациях и видео, в которых я их использую.

И последнее замечание: я предполагаю, что у вас есть USB-клавиатура и мышь, а также внешний дисплей с разъемом HDMI. Эти компоненты понадобятся вам для работы с Raspberry Pi.Если нет, посмотрите это видео, в котором показано, как выполнить «безголовую» настройку вашего Raspberry Pi, что означает «вы управляете им по сети». Однако для вам понадобится кабель Ethernet для начальной установки .

Настройте Raspberry Pi 3

Теперь, когда у вас есть все необходимые детали, пора настроить Raspberry Pi 3, который будет управлять всеми устройствами в вашем доме.

Возьмите диск Micro SD на 16 ГБ (деталь № 6) и приготовьтесь установить (или flash ) образ ОС Raspbian на него.После этого вы вставите карту в слот micro SD на Pi, подключите внешний монитор, клавиатуру и мышь и загрузите Pi в первый раз.

Не любите скучный текст и снимки экрана? Я понял. Как насчет видео? Или почему бы не использовать их оба?

Если вы знакомы с записью образов ОС на носитель micro SD, вы можете пропустить этот раздел.

Для создания загрузочного образа ОС на карте micro SD вы воспользуетесь Etcher. Это очень просто и интуитивно понятно.Если вы хотите использовать другой инструмент, решать вам, но, следуя инструкциям ниже (и в следующем видео), я буду использовать Etcher.

Загрузить изображение Raspbian Stretch

Прежде чем вы сможете создать образ Raspbian на карте micro SD, вы должны загрузить образ на свой компьютер. Перейдите на страницу загрузок Raspbian и выберите RASPBIAN STRETCH WITH DESKTOP, что даст вам приятный графический интерфейс для работы после того, как ваш Raspberry Pi будет запущен и работает.

Изображение немного больше, чем образ «Lite», но графический интерфейс полностью оправдывает дополнительное время, необходимое для загрузки.

Загрузка изображения займет несколько минут даже при быстром подключении, так что наберитесь терпения. После завершения загрузки обязательно проверьте контрольную сумму SHA. На рисунке 1 показана контрольная сумма SHA-256 для образа Raspbian Stretch с рабочим столом.

Рисунок 1. Raspbian Stretch with Desktop страница загрузки

Чтобы проверить контрольную сумму в MacOS, откройте окно терминала, перейдите в каталог, в который вы загрузили образ, и выполните команду:
shasum -a 256 2017-11-29- распбиан-стрейч.молния

Вы увидите результат, аналогичный следующему:

 
 $ shasum -a 256 ~ / Downloads / 2017-11-29-raspbian-stretch.zip
 64c4103316efe2a85fd2814f2af16313abac7d4ad68e3d95ae6709e2e894cc1b /Users/sperry/Downloads/2017-11-29-raspbian-stretch.zip
 $

Показать ещеПоказать еще значок

Имя файла .zip, содержащего изображение, может отличаться от того, что вы видите (по мере выхода новых версий). Этот результат выглядит так на момент написания статьи.

Скопируйте контрольную сумму (длинное шестнадцатеричное число) в текстовый редактор. Теперь скопируйте и вставьте контрольную сумму со страницы загрузок Raspbian и сравните их. Если они не совпадают, файл не открывать! Вместо этого сначала попробуйте загрузить образ еще раз (возможно, он каким-то образом был поврежден во время процесса загрузки, что могло бы привести к несовпадению контрольных сумм).

Если это не помогло, перейдите на форум Raspberry Pi и найдите проблемы, связанные с Stretch (и отправьте сообщение, если вы не можете найти ничего, что могло бы вам помочь, но всегда сначала ищите).Как видно из этого сообщения, проблема не всегда связана с файлом.

Установить Etcher

После того, как вы загрузите образ на свой компьютер, вы будете готовы записать его на карту micro SD, которую вы будете использовать для загрузки Pi. Вы можете задаться вопросом, почему нельзя просто скопировать образ ОС на SD-карту, как любой другой файл. Что ж, вы, конечно, могли бы это сделать, но Пи не будет знать, что с ним делать, и вы будете смотреть на пустой экран (эй, а если это ваше дело, я не здесь, чтобы судить).

Но если ваша цель — заставить Pi загрузиться и запустить Raspbian, вам нужно будет прошить образ на карту таким образом, чтобы Pi мог правильно загрузиться. Вам нужна программа, которая может сделать карту micro SD загрузочной , и (как вы уже догадались) Etcher может это сделать.

Сначала перейдите на главную страницу Etcher и выберите загрузку, соответствующую вашей платформе. Я использую MacOS, поэтому выбираю Загрузить для MacOS .

После загрузки Etcher запустите установку для своей платформы.Для MacOS Etcher загружается в файле DMG. В Windows запустите программу установки (exe). В Linux распакуйте файл .zip.

Запустите Etcher

Теперь, когда Etcher установлен, пора его запустить. Прошивка образа загрузочного диска — это трехэтапный процесс. Сначала щелкните Выберите изображение , перейдите в папку, в которую вы загрузили изображение, выберите изображение и щелкните Открыть . Откроется пользовательский интерфейс Etcher.

Затем вставьте карту micro SD в SD-накопитель вашего компьютера (при необходимости используя адаптер) и запишите, как ОС вашего компьютера смонтировала накопитель.Затем нажмите Выбрать диск , чтобы выбрать SD-диск в качестве места назначения для загрузочного образа.

Наконец, нажмите Flash , и через несколько минут у вас будет загрузочный образ с загруженным Raspbian Stretch, готовым к работе.

Теперь, когда вы записали образ ОС Raspbian Strech на карту micro SD, вставьте его в слот для micro SD Pi, который расположен на нижней стороне платы, см. Рисунок 3 (помеченный как «Micro SD Card»).

Нижняя сторона Raspberry Pi 3, модель B

Карта micro SD подходит только для одной ориентации, поэтому, если у вас возникли проблемы с ее установкой, убедитесь, что контакты карты micro SD обращены к плате , как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Схема Raspberry Pi 3, модель B

Еще одно из длинного списка вещей, которые мне нравятся в Pi, — это то, что все маркировано. Так что, если вы не знаете, куда что-то подключить, скорее всего, на печатной плате Pi есть этикетка рядом с разъемом.

Карта Micro SD обычно легко вставляется на место, если она правильно ориентирована. Не пытайтесь установить карту принудительно, иначе вы можете повредить карту, Raspberry Pi или и то, и другое.

Raspberry Pi 3, модель B имеет 4 порта USB, порт HDMI и порт USB mini-B для подачи питания на Pi.Подключите USB-мышь, клавиатуру и монитор к портам USB и HDMI Pi. Затем подключите разъем USB mini-B адаптера питания Pi к порту PWR IN на Pi. См. Рис. 4. Подключите адаптер питания к электрической розетке, подходящей для блока питания, поставляемого с CanaKit (часть 1), и Pi должен загрузиться.

Когда Pi загружается, если Pi загружается правильно, вы увидите экран, похожий на этот:

Когда Pi завершит загрузку, он автоматически войдет в систему, и вы должны увидеть экран, подобный этому:

Не видите таких экранов? Я прошил образы дисков и попытался загрузить Pi, но увидел пустой экран, смотрящий на меня.В таком случае может быть неверно несколько вещей. Во-первых, убедитесь, что ваш монитор подключен правильно (со мной такое никогда не случалось). Затем убедитесь, что вы вставили карту micro SD до упора в слот .

Если и это не помогло, скорее всего, что-то пошло не так, когда вы прошили изображение. Попробуй еще раз прошить образ. Если это не сработает, убедитесь, что загруженный вами образ не поврежден (повреждение файла является одной из причин использования shasum для проверки контрольной суммы).

Прежде чем продолжить, вам следует изменить некоторые настройки по умолчанию. Чтобы получить доступ к настройкам Raspberry Pi, нажмите Raspberry в верхнем левом углу экрана и выберите Preferences > Raspberry Pi Configuration , и вы увидите диалоговое окно, подобное рис. 7.

Безопасность на Пи, правда?

Да. Я считаю Raspberry Pi серьезной вычислительной платформой. Я долгое время был разработчиком, и Pi намного мощнее многих компьютеров, которые я использовал за свою карьеру, и к нему следует относиться соответственно.Вы же не оставили бы безопасность на вашем компьютере разработчика полностью открытой, не так ли?

Уважайте Пи, молодой падаван. Сделайте это безопасным.

Я рекомендую вам принять следующие меры безопасности (см. Рисунок 7):

Измените пароль по умолчанию.
Отключить автоматический вход.
Включить SSH.
Рис. 7. Диалог настройки Raspberry Pi

Изменить пароль по умолчанию . Чтобы изменить пароль по умолчанию ( raspberry , если вам интересно), нажмите кнопку Изменить пароль .Затем в появившемся диалоговом окне введите новый пароль, подтвердите его и щелкните OK . В следующий раз, когда вы перезапустите свой Pi, вам нужно будет войти в систему, поэтому убедитесь и выберите пароль, который вы запомните (да, я знаю, но я должен был это сказать).

Отключить автоматический вход . Когда установлен флажок «Автоматический вход», каждый раз, когда вы запускаете Pi, вы будете входить в систему как пользователь pi . Я стараюсь много работать со своим Pi по сети (вместо того, чтобы сидеть перед ним), поэтому очень часто я включаю его и ухожу.Если был включен автоматический вход, любой мог подойти и использовать мой Pi. Чтобы предотвратить эту проблему безопасности, снимите флажок Как текущий пользователь рядом с Автоматический вход .

Включить SSH . По умолчанию на вашем Pi отключен SSH. Я рекомендую вам включить доступ по SSH. Мне очень нравится иметь возможность использовать свой Pi из любой точки дома (и я думаю, что вы тоже это сделаете). Щелкните вкладку Interfaces и выберите Enabled рядом с SSH .

Подключите Pi к сети

Наконец, ваш Pi должен будет иметь возможность подключаться к вашей сети.Если вы используете порт Ethernet, вы можете пропустить этот шаг. В любом случае, знаете ли вы, что Raspberry Pi 3 имеет встроенный Wi-Fi? Чтобы включить Wi-Fi, щелкните значок Сеть в правом верхнем углу экрана и выберите сеть, к которой вы хотите подключиться.

Введите общий ключ вашей сети Wi-Fi и нажмите ОК .

Теперь ваш Pi настроен и защищен, и он может подключаться к Интернету, что потребуется для частей 2 и 3 этой серии.

Подключите Raspberry Pi 3 к макетной плате

Итак, вы заказали все детали из списка и настроили свой Raspberry Pi. На этом этапе вам может быть интересно, как именно вы собираетесь построить эту систему домашней автоматизации. Я имею в виду, куда деваются модули приемника и передатчика? Как они получают власть? Как они отправляют и получают сигналы на Pi?

Ответ — использовать макетную плату.

Если вы похожи на меня, на этом этапе вы хотите что-то построить.Что ж, тебе повезло. Я собрал видео, в котором показано, как построить простую светодиодную схему, чтобы вы могли познакомиться с макетной платой и ее использованием, прежде чем приступить к остальной части проекта.

Зачем нужна макетная плата?

Макетная плата, подобная той, что показана на рисунке 9, представляет собой специально сконструированную печатную плату, которая позволяет быстро создавать прототипы электронных схем.

Рис. 9. Макетная плата

Для создания схем вставьте перемычки в отверстия макетной платы, чтобы выполнить соединения (см. Рисунок 10).

Рис. 10. Перемычки

Внутри отверстия макета соединены очень специфическим (и последовательным) способом. Благодаря способу расположения соединений на макетной плате вы знаете, какие отверстия на макетной плате подключены, а какие нет, что позволяет легко изменять поток тока в цепи.

На рисунке 11 вы можете увидеть два типа отверстий: вертикально соединенные группы из 5 отверстий, в которых компоненты схемы соединяются друг с другом, и горизонтально соединенные отверстия, называемые направляющими .Направляющие — это отверстия, которые соединяются горизонтально вверху и внизу макета. По шинам вы будете подавать напряжение и заземлять свои цепи (как в «шинах питания»).

Рис. 11. Внутренние соединения макета

Установите модуль коммутации

Это не плата расширения Kuman!

Хорошо, знаю, знаю. В разделе «Список деталей» я начал разглагольствовать об авторах, которые используют в своих иллюстрациях разные части, нежели в проекте.Позволь мне объяснить. Я использую действительно классную программу под названием Fritzing, чтобы рисовать иллюстрации печатных плат, а у них не было платы расширения Kuman.

Итак, плата расширения — это плата расширения — это плата расширения. Это довольно простое оборудование. Если вам станет легче, вы можете заказать плату расширения Adafruit на Amazon.

Теперь, когда вы увидели, как устроена макетная плата, пора установить модуль расширения (часть 4). Модуль расширения имеет два ряда по 20 контактов в каждом.Выровняйте модуль расширения так, чтобы каждый набор горизонтальных штырей попал в щель в середине платы, как показано здесь:

Подключите рельсы макета

Не все направляющие макета соединены друг с другом. Это сделано для того, чтобы на макетную плату можно было подавать различные источники питания для более сложных схем.

Для наших целей мы будем использовать источник питания +5 В, который идет от Pi, для питания модулей приемника и передатчика, поэтому все шины можно соединить друг с другом.Когда все рельсы соединены друг с другом, это будет выглядеть примерно так:

Теперь все рельсы макета соединены. Я обычно использую белые провода для обозначения питания ( VCC или + ) и черные для обозначения земли ( GND или - ). Вам не нужно использовать черные и белые перемычки, вы можете использовать любые цвета, которые захотите. Но имейте в виду, что по мере того, как ваши схемы становятся более сложными, использование согласованной идиомы цветового кодирования помогает быстрее диагностировать проблемы.

Настройка приемника и передатчика 433 МГц

Последний шаг в этой части серии руководств — настройка аппаратных устройств 433 МГц. Эти устройства используют полосу частот ISM между 433,05 и 434,79 МГц с центральной частотой 433,92 МГц, как определено в Электронном кодексе федеральных правил, раздел 47, часть 15, подраздел C, параграф 15.231 (я не придумываю это). .

Около 433 МГц оборудования

Оборудование, предназначенное для работы в этой полосе частот, есть повсюду.Диапазон 433 МГц — от автомобильных пультов дистанционного управления и систем сигнализации до электрических розеток и домашних метеостанций — изобилует продуктами, которыми вы можете управлять, если знаете как.

Обязательное предупреждение

В соответствии со спецификацией вам разрешено передавать в диапазоне 433 МГц, если сигнал соответствует этим условиям:

Не непрерывно
Он не может передавать более 5 секунд после активации
Регулярное управление устройством не планируется (регулярные запланированные передачи для опроса статуса разрешены)
Не превышает 2 секунд в час

Существуют также ограничения мощности сигнала и т. Д.и т. д. и т. д. По сути, я просто пытаюсь сказать: «Не делайте глупостей, например, модифицируйте свое 433-МГц оборудование, чтобы создать свою собственную пиратскую радиостанцию для вещания в диапазоне 433 МГц, и все будет в порядке. . »

Как это работает?

Аппаратное обеспечение, которое мы используем в этом руководстве, использует методику, при которой амплитуда передачи (сила сигнала несущей) изменяется для кодирования информации в двоичной форме. Этот метод называется амплитудной манипуляцией (сокращенно ASK), где сигнал «1» — это большая амплитуда, а сигнал «0» — более низкая амплитуда.

Некоторые устройства с частотой 433 МГц используют технику под названием On-Off Keying (OOK), которая является вариантом ASK. При использовании метода OOK устройство передает большую амплитуду, представляющую «1», но не передает сигнал несущей вообще, чтобы представлять «0», таким образом экономя энергию по сравнению с устройством ASK, которое все еще должно потреблять ток, чтобы отправить « 0 ”сигнал.

Еще не спите? Без проблем. Просто помните, в конце концов, это все нули и единицы. И у вас будет программное обеспечение, которое поможет кодировать и декодировать сигналы от оборудования, которое вы будете использовать для создания проекта.Но вам придется подождать до второй части для создания программного обеспечения (поверьте мне, оно того стоит).

Если вы заказали комплект из 6 модулей приемника и передатчика (Часть 5), то на самом деле будет 12 позиций: 6 приемников и 6 передатчиков. Приемник и передатчик выглядят по-разному, поэтому их нужно различать. На рисунке 13 показано, как они выглядят.

Рис. 13. Модули приемника и отправителя 433 МГц и их распиновка

Настройка модуля приемника 433 МГц

Сначала установите модуль приемника.Поместите его на макетную плату на расстоянии нескольких отверстий от правого края макета, например:

Обойдя макетную плату по часовой стрелке от верхнего левого угла, выполните следующие действия, чтобы выполнить подключение схемы с помощью перемычек из комплекта платы расширения (Часть 4):

Подключите вывод 5V платы расширения Pi к положительной (+) шине
Подключите контакт GND платы расширения Pi к отрицательной (-) шине
Подключите контакт GND модуля приемника к отрицательной (-) шине
Подключите вывод VCC модуля приемника к положительной (+) шине
Подключите контакт данных модуля приемника (рядом с контактом GND) к контакту № 27 GPIO на плате расширения

Когда вы закончите, соединения должны выглядеть следующим образом:

Настройка модуля передатчика 433 МГц

Поместите модуль передатчика на макетную плату между модулем приемника и платой расширения Pi, как показано ниже:

Зачем настраивать оборудование именно так?

Я не мог решить, какой модуль должен быть рядом с платой расширения, поэтому подбросил монетку.Я не шучу. Взаимное расположение передатчика и приемника не влияет на их функцию в проекте. Передатчик может работать там, где находится приемник, а — наоборот, , если они правильно подключены.

Двигаясь справа налево от модуля передатчика, выполните следующие действия, чтобы выполнить подключения цепи с помощью перемычек из комплекта платы расширения (Часть 4):

Подключите контакт GND модуля передатчика к отрицательной (-) шине
Подключите вывод VCC модуля передатчика к положительной (+) шине
Подключите контакт данных модуля приемника к контакту № 4 GPIO платы расширения

Вот как он выглядел, когда я закончил проект, включая футляр для моего Raspberry Pi (который я заказал, как вы уже догадались, на Amazon.com).

Смущает предыдущий раздел? Может видео поможет. В видео ниже я покажу вам, как все подключить.

Заключение к Части 1

Все оборудование для вашей системы домашней автоматизации подключено и готово к работе. Может показаться, что это не так уж и много, потому что вы еще ничего не видите, но поверьте мне, вы проделали большую работу. Аппаратная часть настройки завершена. Остальное будет сделано с помощью программного обеспечения.

Тебе нужен перерыв? Или вы готовы заняться Частью 2, где вы настраиваете системное программное обеспечение для вашей системы домашней автоматизации.

Благодарности

Автор использовал принципиальные схемы этих компонентов Fritzing, чтобы создать свои собственные принципиальные схемы для этого руководства:

Основы сети умного дома

Сегодня почти каждый дом или небольшой домашний офис имеет домашнюю сеть и выход в Интернет.

Текущая домашняя сеть позволяет использовать несколько устройств, например ПК, планшеты и т. Д. Для подключения друг к другу, а также для подключения к Интернету.

Сегодня в большинстве домашних сетей используется сочетание Ethernet и Wi-Fi , технологии беспроводной сети и сетевого протокола TCP / IP .

Устройства

Smart Home будут подключаться либо напрямую к существующей домашней сети, либо косвенно через концентратор или шлюз (Zwave и Zigbee). См. Основы домашней автоматизации.

Современные домашние сети — основы TCP / IP

Современные домашние сети, соединяющие ваш планшет, ПК и смартфон с Интернетом, основаны на протоколе TCP / IP .

В большинстве домов эта сеть уже есть.

Следующее руководство поможет вам понять, построить и расширить домашнюю сеть TCP / IP.

Домашние сети используют TPC / IP, и хотя вам не обязательно быть экспертом по TPC / IP, вы должны хотя бы понимать основы, в частности адресацию устройств и распределение адресов.

Вы также столкнетесь с проблемами сети, поэтому знание инструментов устранения неполадок, таких как команда ping, будет очень полезным.

Сети домашней автоматизации — Z-Wave, Zigbee

Устройства умного дома — это почти все беспроводные устройства. Первоначальным требованием к этим устройствам было маломощных устройств , что означало, что беспроводная технология Wi-FI, которая используется в сетях на основе TCP / IP , не считалась подходящей.

Таким образом, были разработаны первые устройства домашней автоматизации с использованием беспроводных технологий Z-Wave или Zigbee .

Основным преимуществом этих технологий является маломощный , и на них не так сильно влияет планировка здания, что обеспечивает лучшее покрытие.

Поскольку эти технологии не используют WI-FI или TCP / IP , у них нет IP-адресов.

Это означает, что не может подключить устройство Zigbee или Z-Wave напрямую к сети на основе WI-FI или TCP / IP.

Однако, чтобы действительно быть умными, устройства в идеале должны управляться через Интернет.

Что, в свою очередь, означает, что им нужно будет подключиться к сети TCP / IP.

Следовательно, для многих сетей домашней автоматизации потребуется какая-либо форма концентратора или шлюза для подключения их к существующей Wi-Fi или проводной сети, и они будут выглядеть так, как показано на схеме ниже:

Умные устройства также будут иметь множество адресов в зависимости от используемого протокола.

Сети Zigbee и Z-Wave не имеют IP-адресов , но используют свою структуру адресов .

См. Адресацию Zwave и адресацию Zigbee

и руководство по интеллектуальным концентраторам и шлюзам

Примечание : Термины «концентратор» и «шлюз» взаимозаменяемы в сетях умного дома. Посмотреть, что такое концентратор

Подключение к Интернету

Почти все домашние сети будут подключены к Интернету.

Сети будущего и резюме

Многие новые интеллектуальные устройства теперь используют Wi_fi (например, Sonoff) и поэтому могут напрямую подключаться к существующей домашней сети Wi-Fi.

Однако из-за раннего внедрения Z-wave и Zigbee существует множество устройств типов , которые в настоящее время доступны только для Z-wave или Zigbee.

Быстрый поиск на Amazon показал около 7000 страниц для Zigbee и 56000 страниц для Z-Wave.

Кажется, Z-Wave из-за своей простой конструкции доминирует, но есть много крупных игроков, поддерживающих Zigbee (например, Филлипс Хью).

Кроме того, существуют проприетарные сети и протоколы домашней автоматизации, такие как Mi Home (UK).

Лично я думаю, что Wi-Fi будет доминировать в будущем с Z-Wave и Zigbee, используемыми в специальных или устаревших средах, и где важны низкое энергопотребление и дальность действия.

Однако говорить об этом еще рано. Если вы покупаете интеллектуальные устройства, постарайтесь придерживаться одного стандарта, который обычно означает одного поставщика.

Тест по сетям для умного дома

Информация

Quick Quiz, чтобы проверить свои знания концепций и технологий домашних сетей.

Вы уже прошли тест раньше. Следовательно, вы не можете запустить его снова.

Вы должны войти в систему или зарегистрироваться, чтобы начать викторину.

Вы должны пройти следующую викторину, чтобы начать эту викторину:

0 из 5 вопросов ответил правильно

Ваше время:

Прошло времени

Вы набрали 0 из 0 очков, (0)

Средний балл
Ваша оценка

Связанные руководства и ресурсы

Дайте мне знать, если вы нашли его полезным

[Всего: 19 Среднее: 4]