Arduino — функциональный микропроцессор, на который возможно записать разнообразные программы. В каком-то смысле, Arduino — мозг робота, который получает данные, обрабатывает их, а затем координирует действия подключенного к нему устройства. Расскажем, как с помощью Arduino и подключенных к нему устройств можно создать систему умного дома.
Что можно делать на Arduino
Контроллер Arduino популярен среди любителей и профессионалов робототехники и электротехники. Объяснение тому — широкий набор инструментов и дополнений к плате, невысокая цена, наличие недорогих, но качественных аналогов.
Любопытный факт: микропроцессор прост в использовании. Часто именно с него детей начинают знакомить с робототехникой. Именно гибкость и простота в использовании сделали плату Arduino одной из самых популярных плат для реализации проектов разной сложности.
Например, можно создать программу, которая с помощью реле и датчиков движения включает кофеварку при приближении к кухне или открывает дверной замок. Кроме того, можно усложнить задачу и создать поделку на базе Arduino, подключив к ней сразу несколько датчиков: датчики движения, контроля углекислого газа, влажности.
Что такое система умного дома
Это автоматизированная система связанных между собой смарт-устройств в одном или нескольких помещениях. Устройств может быть от двух штук до нескольких десятков. Причем у каждого свои «обязанности»: одно следит за качеством воздуха, другое — следит за движением в комнате.
Данные с устройств фиксируются в режиме реального времени и даже могут передаваться на смартфон владельца при наличии соответствующих приложений.
Установка системы позволяет решить сразу несколько задач:
- увеличить срок эксплуатации техники. Каждое устройство сообщит, когда нужно заменить фильтр или почистить блок;
- согласовать работу техники в доме. Индикатор влажности фиксирует ее повышение и система включает обогреватель;
- экономит ресурсы и снижает коммунальные траты. Система получает данные с датчика движение и гасит свет, как только человек покидает комнату;
- минимизирует риск пожара, затопления, грабежа. Девайсы фиксируют любые изменения и мгновенно передают информацию хозяину дома.
Зачем создавать умный дом на базе Arduino
Создание проектов для умного дома на базе Arduino — увлекательный процесс, где можно объединить асинхронные между собой устройства. Конечно, потребуется время для изучения, нужное оборудование. Однако у умного дома с Arduino есть ряд практических преимуществ.
Экономия денег
При правильном расчете покупка платы может быть ниже, чем покупка готового хаба для управления устройствами умного дома. Например, в качестве базы рассмотрите плату Arduino Nano RP2040 Connect с вычислительной мощностью Raspberry Pi и возможностями работы по беспроводной связи. Однако помните, что функционал хаба на базе Arduino будет немного скромнее, чем у готовых устройств. Например, не будет динамика, микрофона и сенсорного дисплея.
Защита персональных данных
Предположим, вы не хотите, чтобы данные о жилище обрабатывались сторонней организацией, а также потенциально передавались рекламодателям. В этом случае «мозг» умного дома на базе Arduino подойдет для решения подобной задачи. Данные с устройств попадают на контроллер, где могут оставаться там или записываться на карту памяти. А доступ к информации есть только у вас.
Разнообразная экосистема
Функционал Arduino практически неограничен. Главное, найти или сконструировать нужное физическое оборудование, которое будет выполнять команды с микроконтроллера. Таким образом можно создавать нишевые и совершенно новые поделки на базе Arduino. Включайте воображение, находите нужные инструменты и дерзайте.
Работа с несколькими протоколами связи
Как большинство контроллеров умного дома, хаб на базе Arduino работает с несколькими технологиями. Например, с осветительной системой или системой контроля климата контроллер общается через сеть Zigbee, а при работе с бытовой техникой процессор подключается к устройствам через Wi-Fi или Bluetooth.
Как встроить Arduino в архитектуру умного дома
Сначала решите, какую роль хотите отвести контроллеру на базе Arduino. Будет ли он просто собирать данные или требуется их хранение, сколько устройств надо подключить? На основании ответов вы подберете нужную плату и комплектующие к ней. Существует несколько видов использования Arduino для системы умного дома.
Хаб на базе Arduino для общения умных устройств
Контроллер собирает информацию с подключенных устройств через определенный протокол связи. Затем полученная информация обрабатывается и передается другому подключенному девайсу. Учитывайте, что получать и передавать информацию хаб на базе Arduino может при наличии платы для соответствующего протокола. Например, SparkFun XBee Shield работает с модулями XBee и Zigbee. А Uno WiFi Rev 2 и Nano 33 IoT взаимодействуют с Wi-Fi и Bluetooth Low Energy (BLE).
Хаб на базе Arduino для регистрации и хранения данных
Формат использования удобен для сбора и записи данных об окружающей среде. С помощью них можно анализировать практически все изменения, которые фиксируют девайсы. Например, как менялась температура за неделю или месяц, как часто она понижалась, какой расход электроэнергии был в будний день. Эти данные, в свою очередь, помогают понять, как улучшить состояние дома.
Также передача и хранение информации на контроллере экономит память на устройствах. Для ее хранения доступны два способа: добавить к плате Arduino модуль карты памяти или передавать данные, например, по Wi-Fi/Bluetooth на телефон, компьютер или в облако.
Хаб на базе Arduino для автоматизации устройств
Предположим, в доме есть предметы, управление которыми вы бы хотели автоматизировать. Например, чтобы по будням в 7:00 шторы в спальне автоматически открывались, и в это же время на кухне включалась кофеварка. Конкретно для этого случая используйте плату с беспроводными возможностями, релейные модули, модуль часов. Модуль часов фиксирует информацию о времени, передает ее на плату, а затем контроллер передает сигнал на релейные модули, и те открывают шторы и включают кофеварку.
Какие устройства для умного дома можно сделать на базе Arduino
Контроллер уличного освещения
Плата Arduino используется как хаб для автоматизации устройств
Создатели проекта разработали систему, которая уменьшает расход света в дневное время, сокращая расход электроэнергии. По словам инженеров, для создания системы потребовалось шесть предметов: Arduino Uno или любая другая с аналоговым выводом, PIR-датчик движения, фоторезистор, резистор 10 КОм, релейный модуль, лампа.
Многофункциональная система безопасности с системой оповещения пользователя
Хаб на базе Arduino для общения умных устройств
Проект получился многоступенчатым. Разработчики создали собственную схему. Система контроля безопасностью жилища с отслеживанием нескольких параметров. Разработчики проекта добавили в нее следующие датчики: датчик газа MQ-2, датчик пламени и движения PIR. Затем систему оснастили ЖК-монитором и системой оповещения для пользователя. Система работает на плате Arduino UNO.
Система контроля за домашними животными с функцией кормления
Хаб на базе Arduino для общения умных устройств
Многоступенчатый, но полезный девайс на базе Arduino для владельцев животных. Устройство пригодится хозяевам на случай непродолжительных отъездов. Робот передвигается по дому, с помощью установленной камеры передает на смартфон видео с питомцем. Для удаленного управления девайсом разработано приложение: оно включает и выключает робота, задает параметры движения, при необходимости выдает лакомство животному.
Домашняя метеостанция с передачей данных на смартфон
Хаб на базе Arduino для регистрации и хранения данных
Метеостанция, благодаря которой можно следить за изменениями температуры и влажности в помещении. Для удобства показатели выводятся на экран смартфона с ОС Android.
Умная подсветка для лестницы
В проекте плата Arduino используется как хаб для автоматизации устройств
Простой, удобный, при этом стильный проект для любого помещения. Для изготовления подсветки инженеры предлагают использовать плату Arduino Nano / Arduino Uno / Arduino Mega, адресную ленту, датчики движения или расстояния, блок питания, включатель.
