Planlægning af et DIY hjemmeautomatiseringssystem: 12 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Formålet med denne instruktive er ikke at fortælle dig, hvordan du kan gøre, hvad du gerne vil have, at dit hjem skal gøre. I stedet er det blevet skrevet for at gøre en idé til virkelighed, men også gøre vanvid til fornuft ved at forstå grænserne (teknologi, omkostninger, krævet tid, sikkerhed …).

Der er mange meget gode guider og artikler på nettet for at forstå mange ting i meget omfattende detaljer. Det er ikke det, vi ønsker. Vi vil have det store billede. Hvad er de grundlæggende færdigheder, vi kan lære eller forbedre. Hvad vi skal røre ved.

Dette dækker grundlæggende ting som:

• Hvad er hjemmeautomatisering? Kontroller først, om det rent faktisk matcher dine forventninger.
• Hvor skal man starte? Ret let, start hvor du er, sandsynligvis derhjemme. Kender du det indefra og ud?
• Hvad kan jeg gøre? Om alt andet end du skal planlægge og kende dine grænser. Dette inkluderer at forblive i live (fungerer alle dage, inklusive aftener).
• Hvad er brikkerne i dette puslespil? Mere kompleks, der er mange former, og det er meget let at miste nogle stykker. Vi vil bare prøve at beholde vores fornuft.
• Hvordan sætter man det sammen? Det bliver mere konkret, vi GØR det faktisk. H*ll ja!

Denne instruktør er også nu også tilgængelig fra min personlige side:

Trin 1: Hvad er hjemmeautomatisering?

Googling "hjemmeautomatisering" gav 33 millioner resultater. Dette er enten mere end nok eller bare for meget.

Det første resultat, Wikipedia -artikel (selvfølgelig), siger:

"Hjemmeautomatisering eller smart home [1] (også kendt som domotics eller domotica) er en boligudvidelse af bygningsautomatisering og involverer styring og automatisering af belysning, varme (såsom smarte termostater), ventilation, aircondition (HVAC) og sikkerhed, samt husholdningsapparater såsom vaskemaskine/tørretumbler, ovne eller køleskabe/frysere, der bruger WiFi til fjernovervågning. Moderne systemer består generelt af kontakter og sensorer, der er tilsluttet en central hub, der undertiden kaldes en "gateway", hvorfra systemet styres med en brugergrænseflade, der interageres enten med en vægmonteret terminal, mobiltelefonsoftware, tabletcomputer eller en webgrænseflade, ofte men ikke altid via internetsky-tjenester."

Hvad står der?

• Smart hjem: At gøre huset”opmærksom” på sig selv eller give det mulighed for at gøre ting.
• Bolig: Ved ikke at fokusere på gør -det -selv, prøv ikke dette på jobbet:) Synes at være det, vi gerne vil dække.
• Bygningsautomatisering: Jeg vil faktisk som en doven nørd have en computer til at lave det, jeg ikke selv vil gøre. Kontrollerer typisk garageporten, tænder/slukker varme og så videre. Store!
• Afbrydere og sensorer: Se på dette som øjne og fingre i hjemmet, uden at begge ikke gør meget.
• Central hub: Så det smarte hjem har brug for en hjerne? Interessant. En hjerne til at styre alle ting. Det er controlleren.
• Interageret: Hjemmet kan have sit eget liv, men vi vil være en del af det. Det er vores sted. Vent, hvordan kan man chatte med et hus? Dette er enheder/noder.
• Internet cloud -tjenester: Det kan jeg ikke lide, en eller anden maskine burde et eller andet sted ikke vide om jeg har vaskemaskinen på. Men det er personligt. Glem ikke "der er ikke sådan noget som skyen, det er en andens computer". Vent, en service er meget mere end en computer. At rejse med fly er mere end at have sit eget fly. DIY -aspektet afholder dog ekstern hjælp/snyd.

Så hvis vi opsummerer, ender vi med: Jeg vil sætte en skærm til at bestille mine husholdningsapparater til at gøre, hvad jeg vil. Stort set hvad vi ville forvente.

Som en venlig påmindelse kommer vi ikke til at dække tekniske aspekter som protokoller, leverandører, leverandører og lignende. Dette er et DIY -projekt. Som jeg selv er en hobbyist, kender jeg ikke alle detaljer om de ting, der sammensætter den galakse. At kende mit hus er der, hvor jeg vil starte. Som sådan vil jeg mest dele om min personlige oplevelse.

Men jeg vil simpelthen ignorere alle bundtede løsninger fra markedet, da det ikke er det, vi ønsker. Denne vejledning kan stadig være praktisk, hvis du bare vil gennemgå grundlæggende begreber.

Bemærk: Vi er ligeglade med størrelsen på dit hjem. Himlen er grænsen. Det meste af denne artikel blev skrevet ved at have et par enheder på mit skrivebord.

Trin 2: Det store billede

Tjekliste:

• Har du allerede nogle ideer?
• Angiv, hvad du vil modellere: Bygning, gulve, værelser, systemer, apparater …
• Angiv, hvad du IKKE føler dig tryg ved: Måske vil du springe over sikkerhedsudstyr eller adgangskontrol.
• Sæt prioriteter: For ægte DIY er du det meste af tiden alene. Fokus på præstationer.
• Evaluer omkostninger: Fjern, hvad du synes er for dyrt eller ikke det værd.
• Evaluer færdigheder: Jeg kan i øjeblikket ikke designe noget i 3D, men det er stadig en færdighed, jeg gerne vil tilegne mig.

Hvis du er så langt, skal du nu have en ret god idé om, hvad du vil opnå. For denne instruerbare vil jeg antage ting om min egen oplevelse:

• Hjemmet har cirka 15 værelser. Det er ret meget for "bare at starte noget".
• Jeg vil fokusere på opvarmning: overvåge temperaturen og tænde/slukke for varme.
• Jeg bruger billige D1 Mini -kloner fra Ali Express. For et par måneder siden havde jeg endda ikke et loddejern.
• Jeg vil faktisk bruge det, jeg vil forsøge at nå til "3D -printede kabinetter installeret rundt i hjemmet". Endnu ikke opnået…
• Der er en vis dimension af "kone accept". Dette skal være nyttigt OG brugbart.

Bemærk, at jeg tidligere har oprettet en garageportåbner baseret på en Raspberry Pi, et LCD -display, et par kontakter og et relæ. Nogle Python -kode limer det sammen. Til en vis grad er jeg interesseret i at fusionere dette til dette instruerbare for at have en ordentlig arkitektur. Det er en del af "kone accept", hjemmeautomatisering bør udføres fra en enkelt grænseflade.

Trin 3: Modellering af dit sted

Noget teori

Hjemmeautomatisering forudsætter, at der er en controller, der må vide om alt. Det videresender også dine ordrer til hjemmet.

Enheder vil blive spredt overalt. Bedre ved, hvor du vil have dem til at være.

Når vi har en smart controller på stedet, skal den kunne kommunikere med enhederne.

WiFi er den naturlige vej at gå, selvom det ikke er så almindeligt. Der er så mange protokoller omkring det svært at vælge.

Ansvarsfraskrivelse

Ja det er ved at blive teknisk, beklager. Jeg vil alligevel vise faktiske ting, så vi har brug for fysiske komponenter og softwarekomponenter. Igen nævner jeg, hvad jeg faktisk bruger. Beklager, der er så mange måder derude til at løse sådanne emner: -O

At tage det til det næste niveau

Der er nu mange måder at kommunikere mellem "controller" og de forskellige "noder". Angående planlægning, definer allerede, hvordan det skal fungere i dit hjem. At definere kommunikationsmediet vil hjælpe med at definere, hvor controller og enheder skal placeres.

• Forbindelser mellem controller og enheder: Trådløs eller kablet?
• Strømforsyning: Fra stikkontakt, batteridrevet eller solopladet måske?
• Case: Er det en test på din bænk, alfa -hardware, hvor kabler kan ligge rundt, eller vil du integrere den i møbler/apparater?

Som forklaret herunder vil vi i eksemplet bruge Homie-ESP8266. Dette er en firmware til ESP8266 -controllere, der bruger WiFi og MQTT. Det beskrives sådan af dens forfatter:

"En forekomst af et fysisk stykke hardware (en Arduino, en ESP8266 …) kaldes en enhed. En enhed har enhedsegenskaber, f.eks. Den aktuelle lokale IP, Wi-Fi-signalet osv. En enhed kan udsætte flere noder. For f.eks. kan en vejrindretning eksponere en temperaturknude og en fugtighedsknude. En knude kan have flere knudeegenskaber. Temperaturknudepunktet kan f.eks. eksponere en graderegenskab, der indeholder den faktiske temperatur, og en enhedsejendom. Nodeegenskaber kan være områder. For for eksempel, hvis du har en LED -strimmel, kan du have en node -egenskab, der ligger i området fra 1 til 10, for at styre LED'er uafhængigt. en temperatursensor: dette afhænger af miljøet, og det ville ikke være fornuftigt at ændre det. Du vil dog have graderegenskaben til at kunne indstilles i tilfælde af en termostat."

Resumé

Du mangler:

• Én central controller, der er vært for din hjemmeautomatiseringsserver. Jeg vil bruge PiDome på en Raspberry Pi.
• En eller flere enheder til at overvåge og interagere med dit hjem. Jeg vil bruge D1 Mini og Homie.
• Et netværk til at forbinde alt det sammen.
• Beslut, hvordan du tænder for enheder (batteri, adapter, fra et værtsapparat …). Til test bruger jeg enten computerens USB -port (og seriel fejlfinding) eller en telefonoplader.

Trin 9: Om controlleren …

Hardware del

Vi vil bruge en Raspberry Pi til at fungere som vores hjemlige herre. RPi har ansvaret for:

• Opbevaring af data om hjemmet
• Saml data fra enhederne
• Præsentation af dataene for brugeren
• Sender ordrer til enhederne

Fra et hardware synspunkt er RPi alene nok til at gøre alt det. Det er næsten selvstændigt og løber lykkeligt fra din kælder (Hey! Er det dit første datacenter i hjemmet nogensinde i kælderen ?!:-D).

Få et bundt (RPi, strømforsyning, SD -kort …), og du er klar.

Bemærk om WiFi: Det er muligt at køre RPi over WiFi, men jeg finder det langt mere stabilt at forbinde det til din hjemmrouter ved hjælp af et standard RJ45 -kabel.

Bemærk om RPi Zero: Det nøjagtige hardware -valg, du skal foretage, afhænger af, hvad du vil have. En RPi Zero ser også ud til at være stort set lige så god som en RPi 3 til dette job. Zero er meget billigere, men kræver flere små dele for at få arbejdet udført. Det er dog det bedste valg, når det kommer til integrerede enheder. Den seneste Raspberry Pi Zero W kommer nu endda med WiFi og Bluetooth!

Software del

RPi'en er en enkelt-bordcomputer, den er ret begrænset med hensyn til disk/cpu/ram. Til dette formål er vi afhængige af lette Linux -centrerede operativsystemer. Til dette job er Raspbian sandsynligvis vores bedste valg, da det er en slags standard -OS til en RPi.

At tale om hjemmeautomatisering betyder, at du har brug for den ekstra software til at styre enhederne. Mit valg er PiDome (download).

Trin 10: Om enhederne

Hardware del

Følgende trin vil stole på Wemos D1 Mini (eller billigere kloner:)). Disse mikrokontroller er baseret på et ESP-8266 moduler. Dette bundter på et enkelt lille bræt (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, digitale stifter og en analog pin i en 10 gr pakke. Hvis du har brug for mere flashplads, skal du kontrollere Wemos D1 Mini Pro. Du kan købe skjold for at tilføje relæer, DHT22, knap, OLED -skærm … En af dem er batteriskærmen, som gør det muligt for enheden at køre helt trådløst.

At have et par mini -loddefrie brødbrætter og jumperwires hjælper med at prototype dit fremtidssikrede hjem. Hvis du vil have brugerdefinerede sager til dine enheder, vil viden om 3D -design og adgang til en 3D -printer øge dit nørdhedsniveau yderligere. Men hvad kan være hjemmeautomatisering, hvis du ikke får nogle sensorer, lysdioder, modstande, kondensatorer og så videre?

Jeg har inkluderet min "kontor -enhed" på billedet, det er et simpelt brødbræt + D1 Mini + DHT22 + OLED -skærm. LED- og IR -tingene er i øjeblikket ubrugte.

Software del

Da ESP-8266 er en temmelig almindelig chip, finder du masser af skitser til den. Jeg vil bare være doven og bruge den fremragende Homie til ESP-8266 software fra Marvin Roger. Denne instruktive er dog ikke en guide til Homie.

Trin 11: Enhedskabinet

Vedlæg handler om, hvad du ville forvente. Jeg har allerede nævnt ting som brødbræt, pap (som min Garage Opener alpha-model), op-cyklede kasser (min Garage Opener i en skruekasse), projektkasser eller 3D-printerkabinetter. Som sædvanlig er grænsen din fantasi.

Husk, at du skal passe ind i den elektronik, du planlægger at implementere. Uanset hvor større det kan være, betyder mindre et no -go.

Hvis du overvåger miljøelementer som temperatur eller lys, skal du sørge for at placere det klogt. At sætte en sensor i almindelig sol er sandsynligvis det, du vil forhindre for (næsten) enhver pris. Placering af en PIR -sensor er den samme historie, sørg for, at rækkevidden er fin, og at den dækker alt, hvad du forventer, at den skal.

Nedenstående antagelser er baseret på en selvstændig, batteridrevet, temperatur / fugtighedsmonitor.

En typisk enhed skal samle:

• En mikrokontroller, for vores eksempler, der er en D1 Mini, størrelse: 34,2 mm * 25,6 mm
• Mellem 0 og mange sensorer, lad os tage en DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Strømforsyning, D1 Mini kræver 5V, ved hjælp af et batteriskærm ligner en plan: 34,2 mm * 25,6 mm
• Batteripakke, til batteriskærmen ser vi på et 3,7v litiumbatteri: 40mm * 25mm * 6mm
• Noget plads til ledninger, kontakter, lysdioder … Bare tag et par sortiment fra AliExpress (lysdioder, jumperledninger, modstande).

Igen, vælg bare den måde, du føler dig tryg ved.

Bemærk til mig selv: Tid til at lære noget 3D-design:-(

Trin 12: Afsluttende ord

Da det blev tid til at skrive dette sidste kapitel, spekulerede jeg på "Hvad er opnået?".

Svaret er ret enkelt og følger emnet: Spar dig selv lidt tid og planlæg ting. Dette vil gøre hele projektet meget mere konsekvent. Hjemmeautomatisering er ikke så enkelt som at købe en trådløs stikkontakt i den lokale butik. Dette er så meget mere.

På dette tidspunkt undrer jeg mig stadig over, hvad der er besparelserne. Er vi virkelig ligeglade?

Var dette lærerigt? Ganske meget, opnået præstation!

Tjek venligst mine andre instruktioner, jeg planlægger at skrive mere praktiske. Jeg kunne godt lide at tage tid til at skrive denne.