תכנון מערכת אוטומציה ביתית DIY: 12 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מטרתו של הוראה זו היא לא לספר לך כיצד תוכל לעשות כל מה שתרצה שהבית שלך יעשה. במקום זה נכתב להפוך רעיון למציאות אך גם להפוך את הטירוף לשפיות על ידי הבנת הגבולות (טכנולוגיה, עלות, זמן נדרש, בטיחות …).

יש הרבה מדריכים ומאמרים טובים מאוד באינטרנט כדי להבין דברים רבים בפרטים נרחבים מאוד. זה לא מה שאנחנו רוצים. אנחנו רוצים את התמונה הגדולה. מהן הכישורים הבסיסיים שאנו יכולים ללמוד או לשפר. במה עלינו לגעת.

זה מכסה דברים בסיסיים כמו:

• מהי אוטומציה ביתית? בדוק תחילה אם זה אכן תואם את הציפיות שלך.
• איפה להתחיל? די קל, התחל היכן שאתה נמצא, כנראה בבית. אתה מכיר את זה מבפנים?
• מה אני יכול לעשות? על כל דבר חוץ אתה צריך לתכנן ולדעת את הגבולות שלך. זה כולל להישאר בחיים (עובד בכל יום, כולל ערבים).
• מה החלקים של הפאזל הזה? יותר מורכב, יש צורות רבות וקל מאוד לאבד חלקים. ננסה פשוט לשמור על השפיות שלנו.
• איך אפשר לחבר את זה? זה נהיה יותר קונקרטי, אנחנו בעצם עושים את זה. H*ll כן!

כמו כן, ההנחיה הזו זמינה כעת גם מהדף האישי שלי:

שלב 1: מהי אוטומציה ביתית?

חיפוש בגוגל "אוטומציה ביתית" השיב 33 מיליון תוצאות. זה או יותר ממספיק או פשוט יותר מדי.

התוצאה הראשונה, מאמר בויקיפדיה (כמובן), קובעת:

"אוטומציה ביתית או בית חכם [1] (המכונה גם domotics או domotica) היא הרחבה למגורים של אוטומציה של בניינים והיא כוללת שליטה ואוטומציה של תאורה, חימום (כגון תרמוסטטים חכמים), אוורור, מיזוג אוויר (HVAC), וכן אבטחה, כמו גם מכשירי חשמל ביתיים כגון מכונת כביסה/מייבשים, תנורים או מקררים/מקפיאים המשתמשים ב- WiFi לניטור מרחוק. מערכות מודרניות מורכבות בדרך כלל ממתגים וחיישנים המחוברים לרכזת מרכזית המכונה לפעמים "שער" שממנו נשלטת המערכת. עם ממשק משתמש שעושה אינטראקציה או עם מסוף צמוד לקיר, תוכנת טלפון נייד, מחשב לוח או ממשק אינטרנט, לעתים קרובות אך לא תמיד באמצעות שירותי ענן אינטרנט ".

מה זה אומר?

• בית חכם: להפוך את הבית למודע לעצמו או לתת לו יכולת לעשות דברים.
• מגורים: על ידי התמקדות ב- DIY, אל תנסה את זה בעבודה:) נראה שזה מה שאנחנו רוצים לכסות.
• אוטומציה של בניין: אכן, בתור חנון עצלן, אני רוצה שמחשב יעשה את מה שאני לא רוצה לעשות בעצמי. בדרך כלל בדיקת דלת המוסך, הפעלה/כיבוי של חימום וכן הלאה. גדול!
• מתגים וחיישנים: תראו את זה כמו עיניים ואצבעות של הבית, בלי שניהם זה לא יעשה הרבה.
• מרכז מרכזי: אז הבית החכם הזה צריך מוח? מעניין. מוח אחד שישלוט בכל הדברים. זה יהיה הבקר.
• אינטראקציה: לבית יכולים להיות חיים משלו אך אנו רוצים להיות חלק ממנו. זה המקום שלנו. רגע, איך לשוחח עם בית? אלה המכשירים/הצמתים.
• שירותי ענן באינטרנט: אני לא אוהב את זה, מכונה כלשהי איפשהו לא צריכה לדעת על מכונת הכביסה. אבל זה אישי. אל תשכח "אין דבר כזה ענן, זה המחשב של מישהו אחר". רגע, שירות הוא הרבה יותר מאשר מחשב. נסיעה במטוס היא יותר מאשר בעל מטוס משלו. עם זאת ההיבט של DIY ימנע עזרה/רמאות חיצונית.

אז אם נסכם אנחנו בסופו של דבר: אני רוצה לשים מסך כדי להזמין את מכשירי החשמל הביתי שלי לעשות מה שאני רוצה. פחות או יותר למה שהיינו מצפים.

כתזכורת ידידותית, אנחנו לא הולכים לכסות היבטים טכניים כמו פרוטוקולים, ספקים, ספקים וכדומה. זהו פרויקט DIY. בתור עצמי חובב, אני לא יודע את כל הפרטים של הפריטים שמרכיבים את הגלקסיה ההיא. הכרת הבית שלי היא המקום בו אני רוצה להתחיל. ככזה אשתף בעיקר את החוויה האישית שלי.

עם זאת אני פשוט אתעלם מכל הפתרונות המצורפים מהשוק מכיוון שזה לא מה שאנחנו רוצים. מדריך זה עדיין עשוי להועיל אם אתה רק רוצה לעבור על מושגים בסיסיים.

הערה: לא אכפת לנו מהגודל של הבית שלך. השמים הם הגבול. רוב המאמר הזה נכתב על ידי כמה מכשירים על השולחן שלי.

שלב 2: התמונה הגדולה

צ'ק ליסט:

• יש לכם כבר כמה רעיונות?
• ציין את מה שאתה רוצה לדגמן: בניין, רצפות, חדרים, מערכות, מכשירים …
• רשמו את מה שאינכם מרגישים בנוח: אולי תרצו לדלג על ציוד אבטחה או על בקרת גישה.
• שים סדרי עדיפויות: עבור DIY אמיתי, אתה תהיה לבד רוב הזמן. התמקדו בהישגים.
• הערך עלות: סלק את מה שלדעתך יקר מדי או לא שווה את זה.
• להעריך כישורים: כרגע אני לא מצליח לעצב שום דבר בתלת מימד, עדיין זו מיומנות שהייתי רוצה לרכוש.

אם אתה עד כאן, אמור להיות לך מושג די טוב לגבי מה שאתה רוצה להשיג. לצורך ההנחיה הזו אני מניח דברים לגבי הניסיון שלי:

• הבית כולל בערך 15 חדרים. זה די הרבה כדי "פשוט להתחיל משהו".
• אתמקד בחימום: עקוב אחר הטמפרטורה והפעל/כבה את החימום.
• אני משתמש בשבטי D1 מיני זולים של עלי אקספרס. לפני מספר חודשים אפילו לא היה לי מגהץ.
• אני רוצה להשתמש בזה למעשה, אנסה להגיע אל "מארזים מודפסים בתלת מימד המותקנים ברחבי הבית". עדיין לא הושג…
• יש מימד כלשהו של "קבלת אישה". זה חייב להיות שימושי ושמיש.

שים לב שכבר יצרתי פותחן דלתות מוסך המבוסס על פטל פטל, צג LCD, זוג מתגים וממסר. כמה קוד פייתון מדביק את זה. במידה מסוימת אני מעוניין למזג את זה למאמר זה כדי לקבל ארכיטקטורה מתאימה. זה חלק מ"קבלת אישה ", יש לבצע אוטומציה ביתית מממשק אחד.

שלב 3: דוגמנות המקום שלך

קצת תיאוריה

אוטומציה ביתית מניחה שיש בקר רשאי לדעת על הכל. היא גם תעביר את ההזמנות שלך עד הבית.

מכשירים יופצו בכל מקום. עדיף שתדע איפה אתה רוצה שהם יהיו.

ברגע שיש לנו בקר חכם במקום, הוא חייב להיות מסוגל לתקשר עם המכשירים.

WiFi היא הדרך הטבעית ללכת גם אם היא לא כל כך נפוצה. יש כל כך הרבה פרוטוקולים מסביב שקשה לבחור.

כתב ויתור

כן זה נהיה טכני, מצטער. אני בכל מקרה רוצה להציג דברים אמיתיים, אז אנחנו צריכים רכיבים פיזיים ותוכנות. שוב אני מזכיר במה אני משתמש. מצטער שיש כל כך הרבה דרכים לפתור נושאים כאלה: -O

לקחת את זה לשלב הבא

כיום ישנן דרכים רבות לתקשר בין "בקר" לבין "הצמתים" השונים. בנוגע לתכנון, הגדר כבר כיצד זה אמור לפעול בתוך הבית שלך. הגדרת אמצעי התקשורת תעזור להגדיר היכן לשים בקר והתקנים.

• חיבורים בין בקר למכשירים: אלחוטי או קווי?
• ספק כוח: משקע בקיר, מופעל באמצעות סוללה או טעון סולארית אולי?
• מקרה: האם זה מבחן על הספסל שלך, חומרת אלפא שבה הכבלים יכולים להניח או שאתה רוצה לשלב אותו ברהיטים/מכשירים?

כפי שהוסבר להלן, עבור המדגם, נשתמש ב- Homie-ESP8266. זוהי קושחה לבקרי ESP8266 המשתמשים ב- WiFi ו- MQTT. הוא מתואר כך על ידי יוצרו:

"מופע של פיסת חומרה פיזית (Arduino, ESP8266 …) נקרא מכשיר. למכשיר יש מאפייני התקן, כמו ה- IP המקומי הנוכחי, אות ה- Wi-Fi וכו '. מכשיר יכול לחשוף מספר צמתים. עבור לדוגמה, מכשיר מזג אוויר עשוי לחשוף צומת טמפרטורה וצומת לחות. צומת יכול להיות בעל תכונות צומת מרובות. צומת הטמפרטורה עשוי למשל לחשוף מאפיין מעלות המכיל את הטמפרטורה בפועל ומאפיין יחידה. מאפייני צומת יכולים להיות טווחים. עבור לדוגמא, אם יש לך רצועת LED, תוכל לקבל מאפיין צומת הנע בין 1 ל -10, כדי לשלוט בנורות נוריות באופן עצמאי. ניתן להגדיר מאפייני צומת. לדוגמה, אינך רוצה שתאפיין את נכס התארים שלך במקרה של חיישן טמפרטורה: הדבר תלוי בסביבה ולא יהיה הגיוני לשנות אותו. עם זאת, תרצה שתאפיין את מאפייני התארים במקרה של תרמוסטט."

סיכום

אתה צריך:

• בקר מרכזי אחד, המארח את שרת האוטומציה הביתית שלך. אשתמש ב- PiDome ב- Raspberry Pi.
• מכשיר אחד או יותר לניטור ואינטראקציה עם הבית שלך. אני אשתמש ב- D1 Mini ו- Homie.
• רשת לחיבור כל זה יחד.
• החליט כיצד להפעיל מכשירים (סוללה, מתאם, ממכשיר מארח …). לבדיקה אני משתמש ביציאת USB של המחשב (ובאגים סדרתיים) או במטען טלפוני.

שלב 9: אודות הבקר …

חלק חומרה

אנו נשתמש ב- Raspberry Pi כדי לשמש כבעל הבית שלנו. ה- RPi יהיה אחראי על:

• החזקת הנתונים אודות הבית
• צבירת הנתונים מהמכשירים
• הצגת הנתונים בפני המשתמש
• שליחת הזמנות למכשירים

מבחינת חומרה, ה- RPi לבדו מספיק בכדי לעשות את כל זה. הוא כמעט עצמאי וירץ באושר מהמרתף שלך (היי! האם זהו מרכז הנתונים הביתי הראשון שלך במרתף ?!:-D).

קנה חבילה (RPi, ספק כוח, כרטיס SD …) ואתה מוכן.

הערה לגבי WiFi: אפשר להריץ את ה- RPi באמצעות WiFi, אולם אני מוצא הרבה יותר יציב לחבר אותו לנתב הביתי שלך באמצעות כבל RJ45 רגיל.

הערה לגבי RPi Zero: בחירת החומרה המדויקת שעליך לבצע תלויה במה שאתה רוצה. נראה שגם RPi Zero פחות או יותר טוב כמו RPi 3 לתפקיד זה. האפס הוא הרבה יותר זול אך דורש הרבה יותר חלקים קטנים כדי לבצע את העבודה. עם זאת היא הבחירה הטובה ביותר בכל הנוגע למכשירים מוטבעים. ה- Raspberry Pi Zero W האחרון מגיע אפילו עם WiFi ו- Bluetooth!

חלק בתוכנה

RPi הוא מחשב לוח אחד, הוא מוגבל למדי מבחינת דיסק/מעבד/ראם. למטרה זו אנו מסתמכים על מערכות הפעלה קלות לינוקס. עבור עבודה זו, Raspbian היא כנראה הבחירה הטובה ביותר שלנו מכיוון שהיא סוג של מערכת ההפעלה המוגדרת כברירת מחדל עבור RPi.

אם אתה מדבר על אוטומציה ביתית פירושו שאתה צריך תוכנה נוספת לניהול המכשירים. הבחירה שלי היא PiDome (הורדה).

שלב 10: אודות המכשירים

חלק חומרה

השלבים הבאים יסתמכו על Wemos D1 Mini (או שיבוטים זולים יותר:)). בקרי מיקרו אלה מבוססים על מודולי ESP-8266. חבילות אלה על לוח קטן אחד (34.2 מ"מ * 25.6 מ"מ): WIFI, מעבד, זיכרון RAM, פלאש, סיכות דיגיטליות וסיכה אנלוגית בחבילה של 10 גרם. אם אתה צריך יותר שטח פלאש, בדוק את Wemos D1 Mini Pro. אתה יכול לקנות מגנים כדי להוסיף ממסרים, DHT22, כפתור, מסך OLED … אחד מהם הוא מגן הסוללה המאפשר למכשיר לפעול אלחוטית לחלוטין.

לאחר כמה לוחות לחם קטנים וחוטים מגשרים יעזרו לאב -טיפוס לבית הוכחה עתידית שלכם. אם אתה רוצה מארזים מותאמים אישית למכשירים שלך, ידע על עיצוב תלת מימד וגישה למדפסת תלת מימד יעלה את רמת החנונות שלך עוד יותר. אבל מה יכול להיות אוטומציה ביתית אם לא תקבל כמה חיישנים, נוריות LED, נגדים, קבלים וכן הלאה?

צירפתי את "מכשיר המשרד" שלי בתמונה, זה לוח פשוט + D1 מיני + DHT22 + מסך OLED. חומרי ה- LED וה- IR אינם בשימוש כרגע.

חלק בתוכנה

מכיוון ש- ESP-8266 הוא שבב די נפוץ, תוכלו למצוא שפע של סקיצות עבורו. אני פשוט אתעצל ואשתמש בתוכנת Homie המעולה ל- ESP-8266 של מרווין רוג'ר. אולם הוראה זו אינה מדריך להומי.

שלב 11: מארז מכשירים

המארזים עוסקים במה שאתה מצפה. כבר הזכרתי דברים כמו קרש לחם, קרטון (כמו דגם ה- Garage Opener alpha שלי), קופסאות בעלות אופניים (פותחן המוסך שלי בארגז בורג), קופסאות פרויקטים או מארזי מדפסות תלת מימד. כרגיל הגבול הוא הדמיון שלך.

זכור כי יהיה עליך להתאים את מוצרי האלקטרוניקה שאתה מתכנן לפרוס. לא משנה כמה זה יכול להיות גדול יותר, קטן יותר פירושו אי אפשר ללכת.

אם אתה עוקב אחר פריטים סביבתיים כמו טמפרטורה או אור, הקפד למקם אותו בחוכמה. הכנסת חיישן לשמש רגילה היא כנראה מה שאתה רוצה למנוע בכל מחיר (כמעט). הצבת חיישן PIR היא אותו סיפור, וודא שהטווח בסדר וכי הוא מכסה את כל מה שאתה מצפה ממנו.

ההנחות להלן מבוססות על צג עצמאי, המונע על ידי סוללה, טמפרטורה / לחות.

מכשיר טיפוסי יצטרך לאגד:

• מיקרו -בקר, לדוגמאות שלנו הוא D1 מיני, גודל: 34.2 מ"מ * 25.6 מ"מ
• בין 0 לחיישנים רבים, ניקח DHT22: 27mm x 59mm x 13.5mm
• ספק כוח, ה- D1 Mini דורש 5V, שימוש במגן סוללה נראה כמו תוכנית: 34.2 מ"מ * 25.6 מ"מ
• מארז סוללה, למגן הסוללה, נסתכל על סוללת ליתיום 3.7v: 40 מ"מ * 25 מ"מ * 6 מ"מ
• קצת מקום לחוטים, מתגים, נוריות … פשוט קח כמה מבחר מ- AliExpress (נוריות, חוטי מגשר, נגדים).

שוב, פשוט בחר את הדרך שבה אתה מרגיש בנוח.

הערה לעצמי: הגיע הזמן ללמוד קצת עיצוב 3D:-(

שלב 12: מילים אחרונות

כשהגיע הזמן לכתוב את הפרק האחרון תהיתי "מה הושג?".

התשובה די פשוטה ועוקבת אחר הנושא: חסוך לעצמך זמן ותכנן דברים. זה יהפוך את כל הפרויקט לעקבי הרבה יותר. אוטומציה ביתית אינה פשוטה כמו רכישת שקע חשמל אלחוטי בחנות המקומית. זה הרבה יותר.

בשלב זה אני עדיין תוהה מה החיסכון. האם באמת אכפת לנו?

זה היה מלמד? לא מעט, הישג נרכש!

אנא בדוק את שאר ההוראות שלי, אני מתכנן לכתוב מעשיות יותר. די אהבתי לקחת זמן לכתוב את זה.