Проекты для умного дома на базе ардуино

Краткое резюме

В этой статье мы с вами рассмотрели только небольшую часть огромного ассортимента всевозможных устройств, расширяющих функциональность ардуино. Платы расширения позволяют сосредоточиться на самом главном – логике вашей программы. Создатели шилдов предусмотрели правильный и надежный монтаж, необходимый режим питания. Все, что вам остается, это найти нужную плату, используя заветное английское слово shield, подключить ее  к ардуино и загрузить скетч. Обычно любое программирование шилда заключается в выполнении простых действий по переименованию внутренних переменных уже готовой программы. В итоге мы получаем удобство в использовании и подключении, а также быстроту сборки готовых устройств или прототипов.

Минусом использования плат расширения можно назвать их стоимость и возможный потери эффективности из-за универсальности шилдов, лежащей в их природе. Для вашей узкой задачи или конечного устройства все функции шилда могут быть не нужны. В таком случае стоит использовать шилд только на этапе макетирования и тестирования, а при создании финального варианта своего устройства задуматься о замене конструкцией с собственной схемой и типом компоновки. Решать вам, все возможности для правильного выбора у вас есть.

Возможный функционал и постановка требований к системе

Прежде чем перейти к части проектирования, вначале нужно описать для себя, что требуется от конкретной системы.

Комплекс будет устанавливаться в небольшом доме (даче), находящемся достаточно далеко от жилья и средств коммуникации. Отопление в нем выполнено на основе электрических тэнов, что тоже накладывает свои ограничения. Дом посещается редко в холодную часть года, но отопление вымерзать не должно. Экономия при отсутствии людей обязательна. Последнее касается и случайно забытых включенными осветительных приборов — они должны сами отключаться.

Также важным фактором, требующим неустанного контроля, служит охрана дома. Любым образом человек должен узнать о попадании в дом посторонних.

Так как приезд осуществляется в темное время суток, любой хозяин желает, чтобы ему подсветили момент открывания дверей и перемещения по двору. Что нужно учесть в проектировании системы. Итак, в комплексе:

  • Выявление прохода через калитку участка, для подсветки пути при необходимости.
  • Определение открытия входной двери в дом.
  • Управление системой отопления. В отсутствие хозяев держать температуру не ниже 5 ℃, чтобы не вымерзла вода. По полученной команде удаленно прогреть помещение до +20 градусов.
  • Сообщать владельцу о перебоях энергоснабжения, чтобы не размораживался холодильник.
  • Включение света в кладовке, когда ее дверь кто-то открыл.
  • Все перечисленное получить при минимальных денежных затратах.
  • Отключение всей электрики и переход дома в режим экономии энергии. При этом холодильник продолжает работать.

Существует много проектов умного дома на Ардуино, но под описанные возможности они слишком дороги. Проще собрать аналогичную систему самостоятельно.

GSM модуль

В качестве модуля обмена информацией через сотовые сети связи, в проекте умного дома на Ардуино, используется GSM SIM900. Выбран шилд по причине его аналогичности питания 5 В, для совместного подключения с микроконтроллером к резерву.

Обмен информацией между GSM900 и Arduino выполняется по последовательному порту. В схеме, аппаратный D0 занят реле экономии, D1 отоплением. Будет использоваться программный порт на цифровых пинах 7 и 8. Питание с Ардуино раздельно, электрическая взаимосвязь выполняется через GND модема и аналогичную линию микроконтроллера.

Запуск аппарата будет производиться программно. Для чего в GSM900 запаивается перемычка R13 и пин D9 модема соединяется с D13 Ардуино.

Обратите внимание, что соединение коммутирующих линий TX-RX выполняется перекрестно. Скетч включения GSM SIM900:

Скетч включения GSM SIM900:

Интерфейс с человеком

Самое главное для любого компьютера – обеспечивать интерфейс с человеком. Здесь есть целый комплекс шилдов, от экрана с несколькими управляющими клавишами до системы распознавания голоса. Последняя представлена ниже:
EasyVR Shield 3.0

Среди функций шилда не только контроль произносимого человеком, но и воспроизведение определенного текста, записанного в память устройства. Очень удобная возможность для организации своеобразного голосового диалога с Ардуино.

Конечно, говорить мало, нужно еще и видеть, что происходит. Здесь поможет LCD Keypad shield – шилд, обладающий двухстрочным экраном на 16 символов в каждой строке. Кроме отображения информации на его плате расположено несколько клавиш, позволяющих отдавать команды их нажатием контроллеру.
LCD Keyboard Shield

Конечно, эта модель не единственная. В ее классе множество устройств. Для конкретно названой, из технических данных можно сообщить, что она использует для своей работы множество портов Ардуино. Распиновка платы с описанием входов:

Используемая библиотека для работы с дисплеем – LiquidCrystal.

Составление проекта Arduino

  • Крыльцо. Здесь необходимо сделать включение света при приближении хозяина к дому в тёмное время суток. Также необходимо сделать автоматическое включение света при открывании входной двери при выходе из дома.
  • Прихожая. Автоматическое включение света при наступлении тёмного времени суток и обнаружения движения. В ночное время включаться должна маломощная лампочка, чтобы резким светом не будить других проживающих.
  • Санузел. Нагревание воды в бойлере происходит в зависимости от того, обнаруживает ли автоматика нахождение в доме хозяина. Сам бойлер снабжён внутренним выключателем электричества — при достижении водой предельной температуры он отключается. Когда заходит человек в санузел, то необходимо автоматически включать вытяжку и свет.
  • Кухня. Свет на кухне включается и выключается вручную. Но имеется возможность выключения света при фиксации длительного отсутствия движения. При готовке пищи автоматически включается вытяжка.
  • Комната. В комнате, как и на кухне свет включается вручную, но при фиксации отсутствия движения есть возможность автоматического выключения света.

Отопительные приборы и рекуперация воздуха. Отопительные приборы работают на поддержание заданной температуры в доме. При фиксации отсутствия хозяина, минимальная поддерживаемая температура снижается на определённое количество градусов. Как только происходит фиксация присутствия хозяина в доме, автоматически нижний порог переключается в нормальный режим поддержки температуры. Рекуперация воздуха происходит при фиксации присутствия хозяина, но не реже чем 10 минут в час.

Особенности использования ряда аппаратных частей

Учитывая, что совестимые с Arduino компоненты выпускаются большим количеством производителей, а сама Arduino не может контролировать продукцию, пользователь сталкивается с вероятностью приобретения компонента, который будет работать, мягко говоря, некорректно. В целом такая ситуация уже существует в сегменте создания персональных компьютеров. Очень давно компания IBM сделала архитектуру своих персональных компьютеров открытой, по причине чего совместимые компьютеры стали производить различные компании.

В то же время качество деталей и степень совместимости упали. В противовес этому можно назвать политику компании Apple, которая существенно ограничила число разработчиков, получивших доступ к ее архитектуре.

Пользователи отметили следующие особенности в работе ряда компонентов Adruino.

  • На ряде микропроцессорных решений Arduino при осуществлении замыкания реле, что к ним подключены, ломается порт типа COM. По этой причине микроконтроллер не может осуществить загрузку скетча. При старте этой процедуры оборудование уходит на перезагрузку. Самое интересно, что реле издает щелчок, COM-порт выключается, а скетч не загружается.
  • На случай сбоя в деятельности микроконтроллера или же возникновения кодовой ошибки лучше использовать хорошо замкнутые реле, к которым подключены последовательно выключатели ручного типа.
  • Датчик закрывания дверей может иногда срабатывать ложно. По этой причине скетч создается так, дабы система осуществляла нужное действие при получении пары-тройки сигналов сразу.
  • Для устройства, которое отвечает за противопожарную сигнализацию, лучше всего использовать дымовой датчик, а не огневой. У последнего существует недостаток – он обнаруживает огонь не далее, чем на расстоянии тридцати сантиметров от себя.

  • Температурный датчик модели DHT11, который идет в так называемом стандартном наборе, выдает серьезную погрешность на уровне два-три градуса. В постройке лучше использовать модель DHT22, которая существенно точнее. А за окном лучше использовать DHT21. Он может работать даже при минусовой температуре и устойчив к повреждениям механического типа.
  • Чтобы настроить управление процессами с помощью хлопков, ряд пользователей по незнанию вместо микрофона берет звуковой детектор, где присутствует настройка порога ручного типа. Для таких целей это устройство не подойдет по причине того, что оно имеет сравнительно небольшой радиус действия. Да и датчик осуществляет передачу сигналов небольшими по времени импульсами. При наличии большого по размеру скетча, обработка которого занимает время, микроконтроллер просто не фиксирует сигналы.

Электроэнергия

Система контролирует напряжение в электросети и текущую потребляемую мощность квартиры. В случае пропадания или выхода за установленные пределы величины сетевого напряжения, система посылает тревожные СМС на телефон владельца квартиры. Также СМС посылаются и в случае превышения предельной установленной мощности потребления квартирой.

Контроль электроэнергии осуществляется при помощи специализированного модуля PZEM-004T, который обеспечивает хорошую точность измерения параметров электропитания (напряжение, ток, потребляемая мощность). Чуть больше возможностей модуля PZEM-004T реализовано в проекте «Котельная», части проекта «Умная дача» (сохранение статистики электропотребления, вывод графиков и т. д.).

Платы дополнения (шилды)

Для расширения вспомогательного функционала используются дополнительные платы – шилды. Ниже приведен список самых интересных:

  • LCD Shield определяет метеорологические показатели в помещениях: влажность, скорость ветра, температуру.
  • Motor Shield обеспечивает управление скоростью и оборотами моторов. Есть модели с поддержкой нескольких приводов.
  • Data Logging Shield предназначена для записи и хранения информации до 32 Gb.
  • Relay Shield самая востребованная в системах Smart Homе, рассчитана на обслуживание приборов мощностью 1 КВт.
  • Ethernet Shield от Ардуино обеспечивает независимость Умного дома от ПК, настраивает интернет-связь.
  • Wi-fi Shield нужен для передачи шифрованных данных между Arduino и устройствами.
  • Energy Shield позволяет разнообразить источники питания для подключения проекта.
  • GPRS Shield используется для связи Умного дома с телефоном владельца.

Сеть

Не оставлен без внимания и вопрос внешних коммуникаций. Шилды этого типа зачастую поставляются вместе с разъемами чтения SD-card.

Самым простым из существующих на текущий момент считается W5100, более продвинутый – W5500. Последний обладает лучшей оптимизацией в плане быстродействия и энергосбережения. Основное предназначение обоих – связь посредством кабельных UDP сетей по протоколу TCP/IP.
W5100 и W5500

Есть у этих плат и младший брат для соединения с Arduino NANO. Но он изготавливается в виде модуля, а не шилда, и лишен разъема для SD-card.
Модуль LAN

Не забыты и беспроводные коммуникации по WIFI. К примеру, ниже представлен официальный шилд, использующий 802.11b/g соединения.

Как видно по фотографии, на схеме кроме разъема для SD-карт присутствует и мини-USB, через который можно производить обновление ПО самого устройства, в основе своей – микроконтроллера связи.
WIFI Shield

Советы и рекомендации

Приобретая базовый набор Starter Kit, вы должны понимать, что такая платформа будет включать минимальный функционал, а используемые в ней датчики могут работать с определенной погрешностью. Специалисты рекомендуют сразу же заменить имеющийся в базовом наборе температурный датчик на продвинутую модель dht 22, которая обеспечивает максимально качественные данные по температуре в помещении.

В отдельных случаях могут отмечаться проблемы с открытым COM-портом, который отвечает за загрузку программного обеспечения и подключение различных исполнительных устройств. Чтобы избежать подобных сложностей, можем порекомендовать вам связываться с микропроцессорными палатами Arduino по беспроводной технологии или интернет, минуя такой COM-порт.

Используемые датчики закрытия дверей и окон иногда могут получать ложные сигналы срабатывания. Чтобы избежать подобных неприятностей, рекомендуется управляющий блок настроить таким образом, чтобы действие система проводила при получении подряд нескольких сигналов по открытию и закрытию дверей и окон.

В базовом комплекте система противопожарной сигнализации оснащается лишь датчиком дыма, поэтому дополнительно рекомендуется приобрести датчик огня, который способен регистрировать возгорание на удалении не более 30 сантиметров.

Система автоматизации от компании Arduino хоть и не является самой качественной и функциональной, но благодаря простоте своей работы, надежности и доступной стоимости используемых компонентов получила популярность на отечественном рынке. Научившись создавать базовые Arduino проекты «Умный дом», вы сможете в последующем значительно расширить функционал управляющих комплексов и будете создавать универсальные в использовании и эффективные платформы, контролирующие все домашние процессы.

Этапы создания

Следует сказать, что этапы создания системы «умного дома» с привлечением специалистов или же своими руками будут одинаковыми. Правда, в последнем случае готовый вариант в целом обойдется существенно дешевле, чем если привлекать специалистов, которых на рынке и так не хватает. По этой причине зарплаты у них будут соответствующими, а значит, если вы не хотите тратить лишние средства, то можно обойтись собственными силами. Итак, начнем с комплектующих для этой системы, если вы решили все-таки создавать ее самостоятельно.

Комплектация

Если говорить о комплектации системы, то технология будет включать в себя следующий набор компонентов:

  • датчик движения;
  • датчик температуры и влажности;
  • датчик освещенности;
  • пара температурных датчиков с маркировкой DS18B20;
  • Ethernet-модуль марки ENC28J60;
  • микрофон;
  • переключатель язычкового типа;
  • реле;
  • кабель типа «витая пара»;
  • кабель категории Ethernet;
  • резистор, имеющий сопротивление 4,7 килоома;
  • микропроцессорная плата Arduino.

Алгоритм подключения

Следует сказать, что умный дом должен быть оснащен исключительно светодиодными лампочками, так как обычные варианты просто могут не выдержать большого напряжения. Когда проект будет готов, а все нужные запчасти уже приобретены, следует начать подключение датчиков и контроллеров. Делать это необходимо исключительно по схеме, созданной ранее. Контакты необходимо полностью заизолировать.

Если говорить кратко, то поэтапно алгоритм подключения будет выглядеть таким образом:

  • установка кода;
  • настройка приложения для ПК или мобильного;
  • портовая переадресация;
  • осуществление тестирования ПО и датчиков;
  • устранение неисправностей, если они были выявлены при тестировании.

Итак, начнем с установки кода.

Сначала пользователю следует написать ПО в Arduino IDE. В нем представлены:

  • текстовый редактор;
  • создатель проектов;
  • программа для компиляции;
  • препроцессор;
  • инструмент для загрузки ПО в мини-процессор Arduino.

Следует сказать, что существуют версии ПО для основных компьютерных ОС – Windows, Linux, Mac OS X. Если говорить об используемом языке программирования, то речь идет о C++ с рядом упрощений. Программы, написанные пользователями для Arduino, обычно называют скетчами. Ряд функций система создает автоматически и пользователю не нужно разбираться в их написании, прописывая список обычных действий. Также нет необходимости вносить файлы заголовочного типа обычных библиотек. Но пользовательские вставлять необходимо.

Добавлять библиотеки в проектный IDE-менеджер можно различными методами. В виде исходников, прописанных на С++, идет добавление в отдельную директорию на рабочей директории IDE-оболочки. Теперь имена необходимых библиотек появляются в определенном IDE-меню. Те, что вы отметите, войдут в компиляционный список. В IDE существует малое количество настроек, а задавать тонкости компилятора вообще нет возможности. Это сделано для того, чтобы несведущий человек не натворил каких-либо ошибок.

Если вы скачали библиотеку, то ее необходимо распаковать и просто вставить в IDE. В программном тексте есть комментарии, которые поясняют принцип ее работы. Следует отметить, что все приложения на Arduino работают по одной технологии: пользователь шлет запрос на процессор, а он, в свою очередь, осуществляет загрузку нужного кода на экран устройства. Когда человек нажимает клавишу Refresh, то микроконтроллер отсылает информацию. С каждой из страниц с определенным обозначением идет программный код, что будет отображаться на экране.

Следующий комплекс действий заключается в установке клиента на персональный компьютер или смартфон. Скачать его можно в интернете, в Google Play Market или из другого источника. Для того чтобы сделать это, необходимо открыть файл на телефоне, который вы скачали, после чего щелкнуть по нему и в появившемся окне нажать на клавишу «Установить». При этом следует знать, что для этого должна быть активирована опция, позволяющая осуществлять установку программ не из сервиса Google Play. Чтобы включить эту опцию, необходимо войти в раздел настроек и выбрать там пункт «Безопасность». Именно так и необходимо активировать соответствующую опцию. Когда установка завершится, то можно будет осуществить активацию приложения и настроить его.

Подключение реле к Ардуино

Рассмотрим одноканальный модуль реле. Он имеет всего 3 контакта, подключаются они к Ардуино Uno следующим образом: GND – GND, VCC – +5V, In – 3. Вход реле – инвертирован, так что высокий уровень на In выключает катушку, а низкий – включает.

Светодиоды нужны для индикации – при загорании красного LED1 подается напряжение на реле, при загорании зеленого LED2 происходит замыкание. Когда включается микроконтроллер, транзистор закрыт. Для его открытия на базу нужен минус, подается при помощи функции digitalWrite(pin, LOW);. Транзистор открывается, протекает ток через цепь, реле срабатывает. Чтобы его выключить, на базу подается плюс при помощи digitalWrite(pin, HIGH);.

Схема подключения лампы и внешний вид макета представлены на рисунках.

О том, как можно писать скетч для реле в ардуино мы уже писали ранее.

Популярные модели контроллеров

Несколько популярных моделей контроллеров умного дома.

Овен

Контроллеры Овен ОВЕН ПЛК100/150/154 работают на протоколе Modbus и поддерживает от двух до четырёх каналов связи. Этого достаточно для двухэтажного дома. Кроме базовых параметров, устройство контролирует подогрев пола, освещение на улице и охранную систему.

Имеет веб-интерфейс RS-485. Он состоит из шести блоков управления, с помощью которых можно запрограммировать систему «умный дом» под свои нужды. GSM-модуль присылает на телефон отчёты и экстренные смс-сообщения об аварийных происшествиях, поломках датчиков.

VeraEdge

Связь проходит по протоколу Z-Wave, поддерживается Wi-Fi. Разработчики использовали новую платформу SoC, её частота работы — 600 МГц. Оперативная память — 128 Мб. Это гарантирует высокую производительность контроллера. Можно одновременно регулировать до 200 приборов, даже находясь вне дома.

Один из недостатков — отсутствие встроенного блока бесперебойного питания. Но его можно купить отдельно.

Arduino

В комплектацию контроллера входят датчики, сенсоры и сигнализирующие индикаторы. Управление осуществляется с помощью специальной программы, которую нужно установить на компьютер или телефон. Благодаря понятному веб-интерфейсу, настроить устройство сможет каждый. Обеспечивается беспроводная связь с системой «умный дом», есть хороший сигнал.

Siemens

Контроллер актуален для дома и промышленных предприятий, он состоит из двух основных компонентов. Первый компонент — клавиатура и дисплей, отвечающие за ввод и вывод данных. Второй же необходим для подключения к сети и осуществления дальнейшего контроля через качественный проводной интерфейс.

Поддерживает ПО Soft Comfort, благодаря которому легко создавать индивидуальные сценарии и целые алгоритмы работы. Система периодически обновляется и становится более простой в использовании.

Визуализация «умного дома» и расширение возможностей на Ардуино

Безусловно, для визуализации процессов «умного» дома можно было бы использовать ЖК-дисплей, любые цифровые табло. Но всё-таки, для «умного» дома это не является хорошим решением.

Для визуализации процессов и состояний автоматики на платформе Arduino лучше всего использовать отдельный сервер обработки состояний. Этот сервер может быть реализован на программной технологии Node.js, позволяющей реализовать любой сервер, в том числе и для обработки состояний платы Arduino.

Node.js используется для решения задач Интернета вещей, поэтому для визуализации автоматики «умного» дома он точно подойдёт. Достаточно создать сервер и обработчик на языке JavaScript, и можно будет отображать результат в браузере компьютера или планшета.

Микрокомпьютер одноплатный Raspberry Pi

В качестве «железа» сервера можно использовать микрокомпьютер Raspberry Pi или обычный стационарный компьютер или ноутбук. При этом расширяются возможности самой системы автоматизации.

Если на плате Arduino ограниченный объём физической памяти, то на сервере этот объём ничем не ограничен. Саму программу сервера можно написать так, что она будет полностью управлять платформой Arduino.

Например, можно расширить функционал нашего «умного» дома и приблизить его к умному дому без кавычек. Есть возможность написать такой алгоритм, который будет вести статистику нахождения хозяина в доме и его возвращение домой. Если хозяин обычно возвращается домой в районе 17:30, то за час можно включить бойлер для нагрева воды. Также, ориентируясь на это время, можно заранее включить отопительные приборы, чтобы возвращение было уже в тёплый дом, а не в тот, где температура ниже на 10 градусов из-за экономии электричества в отсутствии хозяев. Программа может понять когда хозяева обычно ложатся спать и заранее переставать греть воду, так как ею уже никто не будет пользоваться до утра. И таких нюансов может быть множество. Именно внешний компьютер может дать продвинутые «мозги» контроллеру на Arduino, который превратится больше в исполнительный механизм.

Передача данных от Ардуино

Сначала мы заставим нашу ардуину передавать данные на отдельный сайт, который будет изображать данные, полученные с датчиков ардуино. Для этого прекрасно подойдет сайт для интернет вещей — dweet.io

Это сайт может отображать график изменения температуры, света, влажности, все что имеет изменение по времени.

Попробуем на него передавать данные изменения температуры нашей комнаты.

Можно обойтись без создания собственного ключа, и в коде (где нужно вставить ключ), можно записать все что угодно и сайт все равно вам выведет на экран график изменения отправленных данных по времени. Но для того, чтобы в дальнейшем создать сеть онлайн устройств, придется более серьезно отнестись к данному сайту.

На главной странице можно посмотреть возможные варианты работы данного сайта

Также создать свой аккаунт и сеть ключей для разных устройств, чтобы вы могли не беспокоится за безопасность данных и могли из любого устройства узнать, что происходит в вашем доме.

Особенности взаимодействия модулей через порты

Все модули, которые будут подключены к плате, имеют как минимум три выхода. Два из них – провода питания, т.е. “земля”, а также напряжение 5 или 3.3 В. Третий провод является логическим. По нему идет передача данных к порту. Для подключения модулей используют специальные сгруппированные по 3 штуки провода, которые иногда называют джамперами.

Так как на моделях Arduino обычно всего 1 порт с напряжением и 1-2 порта с “землей”, то для того, чтобы подключить несколько устройств нужно будет либо спаивать провода, либо использовать макетные платы (breadboard).

К макетной плате можно подключать не только питание и порты платы Arduino, но и другие элементы, такие как, например, сопротивление, регистры и т.д.

Пайка более надежна и применяется в устройствах, которые подвержены физическому воздействию, например, платы управления роботами и квадрокоптерами. Для умного дома лучше использовать макетные платы, так как это проще и при установке, и при удалении модуля.

У некоторых моделей (например, Arduino Zero и MKR1000) рабочее напряжение составляет 3.3 В, поэтому если на порты подать большее значения, то возможно повреждение платы. Вся информация по питанию доступна в технической документации к устройству.

Задача

Обеспечение основных функций «умного дома» для городской квартиры: управление работой отопления, управление двумя санузлами (обогрев полов, освещение, вентиляция, защита от протечек и т. д.), отопление «зимнего сада» на балконе, слежение за температурой и влажностью воздуха на улице, слежение за уровнем напряжения в электросети и потребляемой квартирой мощностью, контроль открытия и закрытия входной двери, посылка тревожных и информационных СМС на телефон владельца квартиры и т. д.

Пояснение. Это не какой-то особый концептуальный проект, а один из множества возможных вариантов «умного дома», построенного на основе технологий AMS. Весь его функционал определяется потребностями конкретного хозяина квартиры и в другом случае мог бы быть совершенно иным.

Простые проекты Ардуино

Давайте начнем наш обзор с традиционно самых простых, но очень важных проектов, включающих в себя минимальное количество элементов: светодиоды, резисторы и, конечно же, плату ардуино. Все примеры рассчитаны на использование Arduino Uno, но с минимальными изменениями будут работать на любой плате: от Nano и Mega до Pro, Leonardo и даже LilyPad.

Проект с мигающим светодиодом – маячок

Все без исключения учебники и пособия для начинающих по ардуино стартуют с примера мигания светодиодом. Этому есть две причины: такие проекты требуют минимального программирования и их можно запустить даже без сборки электронной схемы – уж что-что, а светодиод есть на любой плате ардуино. Поэтому и мы не станем исключением – давайте начнем с маячка.

Нам понадобится:

  • Плата Ардуино Uno, Nano или Mega со встроенным светодиодом, подключенным к 13 пину.
  • И все.

Что должно получиться в итоге:

Светодиод мигает – включается и выключается через равные промежутки времени (по умолчанию – 1 сек). Скорость включения и выключения можно настраивать.

Схема проекта

Схема проекта довольно проста:  нам нужен только контроллер ардуино со встроенным светодиодом, подсоединенным к пину 13. Именно этим светодиодом мы и будем мигать. Подойдут любые популярные платы: Uno, Nano, Mega и другие.

Подсоединяем Arduino к компьютеру, убеждаемся, что плата ожила и замигала загрузочными огоньками. Во многих платах «мигающий» скетч уже записан в микроконтроллер, поэтому светодиод может начать мигать сразу после включения.

С помощью такого простого проекта маячка вы можете быстро проверить работоспособность платы: подключите ее к компьютеру, залейте скетч и по миганию светодиода сразу станет понятно – работает плата или нет.

Программирование в проекте Ардуино

Если в вашей плате нет загруженного скетча маячка – не беда. Можно легко загрузить уже готовый пример, доступный в среде программирования Ардуино.

Открываем программу Arduino IDE, убеждаемся, что выбран нужный порт.


Проверка порта Ардуино – выбираем порт с максимальным номером

Затем открываем уже готовый скетч Blink – он находится в списке встроенных примеров. Откройте меню Файл, найдите подпункт с примерами, затем Basics и выберите файл Blink.


Открываем пример Blink в Ардуино IDE

В открытом окне отобразится исходный код программы (скетча), который вам нужно будет загрузить в контроллер. Для этого просто нажимаем на кнопку со стрелочкой.


Кнопки компиляции и загрузки скетча
Информация в Arduino IDE – Загрузка завершена

Ждем немного (внизу можно отследить процесс загрузки) – и все. Плата опять подмигнет несколькими светодиодами, а затем один из светодиодов начнет свой размеренный цикл включений и выключений. Можно вас поздравить с первым загруженным проектом!

Проект маячка со светодиодом и макетной платой

В этом проекте мы создадим мигающий светодиод – подключим его с помощью проводов, резистора и макетной платы к ардуино. Сам скетч и логика работы останутся таким же – светодиод включается и выключается.

Графическое изображение схемы подключения доступно на следующем рисунке:

Другие идеи проектов со светодиодами:

  • Мигалка (мигаем двумя свтодиодами разных цветов)
  • Светофор
  • Светомузыка
  • Сонный маячок
  • Маячок – сигнализация
  • Азбука Морзе

Подробное описание схемы подключения и логики работы программы можно найти в отдельной статье, посвященной проектам со светодиодами.

Принцип работы

Многие из нас слышали о системах автоматизации, но при этом мало кто имеет правильное представление о работе таких многочисленных датчиков и контроллеров. Подобные приспособления при условии их правильного планирования могут контролировать работу всей техники в доме, безопасность, инженерные коммуникации и так далее. Причём в каждом конкретном случае функционал такой системы жизнеобеспечения будет существенно различаться в зависимости от конкретных требований домовладельца.

Если до недавнего прошлого подобные системы имели высокую стоимость, что объяснялось сложностью технологии и необходимостью использования специальных микропроцессоров и программного обеспечения для управления, то сегодня на платформе Arduino можно с легкостью выполнить такие простейшие системы жизнеобеспечения, которые будут иметь расширенный функционал.

Составляющие платформы

Стандартный Умный дом включает следующие составляющие:

  1. Сенсорная часть, которая включает различные датчики, способные реагировать на температуру, влажность, движение или различные иные события.
  2. Исполнительная часть, то есть устройства, которыми пользователи или сама система может управлять, отправляя на них соответствующие команды по включению или выключению. К такой исполнительной части относятся различные реле, электромоторы, устройства управления воздухоочистителями и так далее.
  3. Микропроцессор — это «головной мозг,” который согласовывает и координирует работу всех компонентов.

Программное обеспечение представляет собой набор инструкций и простейших приложений, с помощью которых пользователь может настраивать программу самостоятельно или же загружать уже готовые предустановки и сценарии.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Руландия
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector