Planlegger et DIY hjemmeautomatiseringssystem: 12 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Hensikten med denne instruksen er ikke å fortelle deg hvordan du kan gjøre hva du vil at hjemmet ditt skal gjøre. I stedet er det skrevet for å gjøre en idé til virkelighet, men også gjøre galskap til fornuft ved å forstå grensene (teknologi, kostnad, nødvendig tid, sikkerhet …).

Det er mange veldig gode guider og artikler på nettet for å forstå mange ting i svært omfattende detaljer. Dette er ikke det vi ønsker. Vi ønsker det store bildet. Hva er de grunnleggende ferdighetene vi kan lære eller forbedre. Hva vi bør ta på.

Dette dekker grunnleggende ting som:

• Hva er hjemmeautomatisering? Sjekk først om det faktisk samsvarer med dine forventninger.
• Hvor skal jeg starte? Ganske enkelt, begynn der du er, sannsynligvis hjemme. Vet du det ut og inn?
• Hva kan jeg gjøre? Omtrent alt annet enn du trenger å planlegge og kjenne dine grenser. Dette inkluderer å holde seg i live (fungerer alle dager, inkludert kvelder).
• Hva er brikkene i dette puslespillet? Mer kompleks, det er mange former, og det er veldig lett å miste noen stykker. Vi skal prøve å beholde vår fornuft.
• Hvordan sette det sammen? Det blir mer konkret, vi GJØR det faktisk. H*ll ja!

Denne instruksen er nå også tilgjengelig fra min personlige side:

Trinn 1: Hva er hjemmeautomatisering?

Googling "hjemmeautomatisering" ga 33 millioner resultater. Dette er enten mer enn nok eller bare for mye.

Det første resultatet, Wikipedia -artikkelen (selvfølgelig), sier:

"Hjemmeautomatisering eller smart hjem [1] (også kjent som domotikk eller domotica) er en forlengelse av bygningsautomatisering og innebærer kontroll og automatisering av belysning, oppvarming (for eksempel smarte termostater), ventilasjon, klimaanlegg (HVAC) og sikkerhet, så vel som husholdningsapparater som vaskemaskin/tørketrommel, ovn eller kjøleskap/fryser som bruker WiFi for fjernovervåking. Moderne systemer består vanligvis av brytere og sensorer koblet til et sentralt knutepunkt, noen ganger kalt en "gateway" som systemet styres fra. med et brukergrensesnitt som samhandles enten med en veggmontert terminal, mobiltelefonprogramvare, nettbrett eller et nettgrensesnitt, ofte men ikke alltid via internettsky-tjenester."

Hva står det?

• Smart hjem: Å gjøre huset "bevisst" på seg selv eller gi det evne til å gjøre ting.
• Bolig: Ved å fokusere på DIY, ikke prøv dette på jobben:) Ser ut til å være det vi ønsker å dekke.
• Bygningsautomatisering: Faktisk, som en lat nerd, vil jeg at en datamaskin skal lage det jeg ikke vil gjøre selv. Vanligvis sjekke garasjeporten, slå varme på/av og så videre. Flott!
• Brytere og sensorer: Se på dette som øyne og fingre i hjemmet, uten at begge deler ikke vil gjøre mye.
• Sentralt knutepunkt: Så det smarte hjemmet trenger en hjerne? Interessant. En hjerne for å styre alle ting. Det blir kontrolleren.
• Samhandlet: Hjemmet kan ha sitt eget liv, men vi vil være en del av det. Det er stedet vårt. Vent, hvordan kan jeg chatte med et hus? Dette er enhetene/nodene.
• Internett -skytjenester: Jeg liker ikke det. En eller annen maskin burde ikke vite om jeg har vaskemaskinen på. Men det er personlig. Ikke glem "det er ikke noe som heter skyen, det er andres datamaskin". Vent, en tjeneste er mye mer enn en datamaskin. Å reise med fly er mer enn å ha sitt eget fly. Imidlertid vil DIY -aspektet avstå fra ekstern hjelp/juks.

Så hvis vi oppsummerer ender vi med: Jeg vil sette en skjerm for å bestille husholdningsapparater til å gjøre det jeg vil. Stort sett det vi ville forvente.

Som en vennlig påminnelse kommer vi ikke til å dekke tekniske aspekter som protokoller, leverandører, leverandører og lignende. Dette er et DIY -prosjekt. Som selv en hobbyist vet jeg ikke alle detaljene om elementene som består av galaksen. Å kjenne huset mitt er der jeg vil begynne. Som sådan vil jeg dele mest om min personlige erfaring.

Imidlertid vil jeg bare ignorere alle medfølgende løsninger fra markedet, da dette ikke er det vi ønsker. Denne guiden kan fortsatt være nyttig hvis du bare vil gå gjennom grunnleggende konsepter.

Merk: Vi bryr oss ikke om størrelsen på hjemmet ditt. Himmelen er grensen. Det meste av denne artikkelen ble skrevet ved å ha noen få enheter på skrivebordet mitt.

Trinn 2: Det store bildet

Sjekkliste:

• Har du allerede noen ideer?
• Skriv ut hva du vil modellere: Bygning, gulv, rom, systemer, apparater …
• Skriv opp det du IKKE føler deg komfortabel med: Kanskje du vil hoppe over sikkerhetsutstyr eller tilgangskontroll.
• Sett prioriteringer: For ekte DIY vil du være alene mesteparten av tiden. Fokuser på prestasjoner.
• Evaluer kostnad: Eliminer det du synes er for dyrt eller ikke verdt det.
• Evaluer ferdigheter: Jeg kan for tiden ikke designe noe i 3D, men det er fortsatt en ferdighet jeg vil tilegne meg.

Hvis du er så langt, bør du nå ha en ganske god ide om hva du vil oppnå. For denne instruerbare vil jeg anta ting om min egen erfaring:

• Home har omtrent 15 rom. Det er ganske mye for å "bare starte noe".
• Jeg vil fokusere på oppvarming: overvåke temperaturen og slå varme på/av.
• Jeg bruker billige D1 Mini -kloner fra Ali Express. For noen måneder siden hadde jeg ikke et loddejern.
• Jeg vil faktisk bruke det, jeg skal prøve å nå "3D -trykte skap installert rundt i hjemmet". Ikke oppnådd ennå …
• Det er en viss dimensjon av "kona aksept". Dette må være nyttig OG brukbart.

Vær oppmerksom på at jeg tidligere har laget en garasjeportåpner basert på en Raspberry Pi, en LCD -skjerm, et par brytere og et relé. Noen Python -kode limer det sammen. Til en viss grad er jeg interessert i å slå dette sammen til dette instruerbare for å ha en skikkelig arkitektur. Det er en del av "kona aksept", hjemmeautomatisering bør gjøres fra ett enkelt grensesnitt.

Trinn 3: Modellering av stedet ditt

Noe teori

Hjemmeautomatisering forutsetter at det er en kontroller som får vite om alt. Det vil også videresende bestillingene dine til hjemmet.

Enheter vil bli spredt overalt. Bedre å vite hvor du vil at de skal være.

Når vi har en smart kontroller på plass, må den kunne kommunisere med enhetene.

WiFi er den naturlige veien å gå selv om det ikke er så vanlig. Det er så mange protokoller rundt det er vanskelig å velge.

Ansvarsfraskrivelse

Ja, dette begynner å bli teknisk, beklager. Jeg vil uansett vise faktiske ting, så vi trenger fysiske komponenter og programvarekomponenter. Igjen nevner jeg hva jeg faktisk bruker. Beklager, det er så mange måter å løse slike emner på: -O

Tar det til neste nivå

Det er nå mange måter å kommunisere mellom "kontrolleren" og de forskjellige "nodene". Om planlegging, definer allerede hvordan det skal fungere i hjemmet ditt. Å definere kommunikasjonsmediet vil hjelpe til med å definere hvor kontrolleren og enhetene skal plasseres.

• Tilkoblinger mellom kontrolleren og enheter: Trådløs eller kablet?
• Strømforsyning: Fra stikkontakt, batteridrevet eller solar ladet kanskje?
• Case: Er det en test på benken din, alfa -maskinvare hvor kabler kan ligge rundt, eller vil du integrere den i møbler/apparater?

Som forklart nedenfor, for prøven, bruker vi Homie-ESP8266. Dette er en fastvare for ESP8266 -kontrollere som bruker WiFi og MQTT. Det beskrives slik av forfatteren:

"En forekomst av en fysisk maskinvare (en Arduino, en ESP8266 …) kalles en enhet. En enhet har enhetsegenskaper, som den nåværende lokale IP-en, Wi-Fi-signalet, etc. En enhet kan avsløre flere noder. For for eksempel kan en værenhet avsløre en temperaturnode og en fuktighetsnode. En node kan ha flere nodeegenskaper. Temperaturnoden kan for eksempel eksponere en graderegenskap som inneholder den faktiske temperaturen, og en enhetseiendom. Nodegenskaper kan være områder. For for eksempel, hvis du har en LED -stripe, kan du ha en node -egenskap ledd fra 1 til 10, for å kontrollere lysdioder uavhengig. en temperatursensor: dette avhenger av miljøet, og det ville ikke være fornuftig å endre det. Du vil imidlertid at graderegenskapen skal være innstillbar i tilfelle en termostat."

Sammendrag

Du trenger:

• En sentral kontroller, som er vert for din hjemmeautomatiseringsserver. Jeg bruker PiDome på en Raspberry Pi.
• En eller flere enheter for å overvåke og samhandle med hjemmet ditt. Jeg bruker D1 Mini og Homie.
• Et nettverk for å koble alt sammen.
• Bestem hvordan du skal drive enheter (batteri, adapter, fra et vertsapparat …). For testing bruker jeg enten datamaskinens USB -port (og seriell feilsøking) eller en telefonlader.

Trinn 9: Om kontrolleren …

Maskinvare del

Vi bruker en Raspberry Pi til å fungere som vår overherre. RPi vil ha ansvaret for:

• Holder dataene om hjemmet
• Samler data fra enhetene
• Presentere dataene for brukeren
• Sender bestillinger til enhetene

Fra et maskinvareperspektiv er RPi alene nok til å gjøre alt det. Den er nesten selvstendig og vil løpe lykkelig fra kjelleren din (Hei! Er det ditt første datasenter i kjelleren ?!:-D).

Få en pakke (RPi, strømforsyning, SD -kort …) og du er klar.

Merknad om WiFi: Det er mulig å kjøre RPi over WiFi, men jeg synes det er langt mer stabilt å koble den til hjemmeruteren din ved hjelp av standard RJ45 -kabel.

Merknad om RPi Zero: Det nøyaktige maskinvarevalget du må gjøre avhenger av hva du vil. En RPi Zero ser også ut til å være ganske så god som en RPi 3 for denne jobben. Zero er mye billigere, men krever flere små deler for å få jobben gjort. Det er imidlertid det beste valget når det gjelder innebygde enheter. Den siste Raspberry Pi Zero W kommer nå til og med med WiFi og Bluetooth!

Programvare del

RPi er en enkeltkort-datamaskin, og den er ganske begrenset når det gjelder disk/cpu/ram. For dette formålet stoler vi på lette Linux -sentriske operativsystemer. For denne jobben er Raspbian sannsynligvis vårt beste valg, ettersom det er en slags standard -operativsystem for en RPi.

Å snakke om hjemmeautomatisering betyr at du trenger den ekstra programvaren for å administrere enhetene. Mitt valg er PiDome (nedlasting).

Trinn 10: Om enhetene

Maskinvare del

Følgende trinn vil stole på Wemos D1 Mini (eller billigere kloner:)). Disse mikrokontrollerne er basert på en ESP-8266-moduler. Dette bunter på et enkelt lite brett (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, digitale pinner og en analog pinne i en pakke på 10 gr. Hvis du trenger mer flash -plass, sjekk Wemos D1 Mini Pro. Du kan kjøpe skjold for å legge til reléer, DHT22, knapp, OLED -skjerm … En av dem er batteriskjoldet som lar enheten kjøre helt trådløst.

Å ha noen få minilodderløse brødbrett og hoppetråder vil hjelpe til med å prototype ditt fremtidssikrede hjem. Hvis du vil ha egendefinerte etuier for enhetene dine, vil kunnskap om 3D -design og tilgang til en 3D -skriver øke nørdighetsnivået ditt ytterligere. Men hva kan være hjemmeautomatisering hvis du ikke får noen sensorer, lysdioder, motstander, kondensatorer og så videre?

Jeg har tatt med min "kontorenhet" på bildet, det er et enkelt brødbrett + D1 Mini + DHT22 + OLED -skjerm. LED- og IR -tingene er for øyeblikket ubrukte.

Programvare del

Siden ESP-8266 er en ganske vanlig brikke, finner du mange skisser for den. Jeg vil bare være lat og bruke den utmerkede Homie for ESP-8266-programvaren fra Marvin Roger. Denne instruksen er imidlertid ikke en guide til Homie.

Trinn 11: Enhetsvedlegg

Vedlegg handler om hva du kan forvente. Jeg har allerede nevnt ting som brødbrett, papp (som min Garage Opener alfa-modell), oppsyklede esker (min Garage Opener i en skruekasse), prosjektbokser eller 3D-skriverkapslinger. Som vanlig er grensen din fantasi.

Husk at du må passe inn elektronikken du planlegger å distribuere. Uansett hvor større det kan være, betyr mindre et nei -gå.

Hvis du overvåker miljøelementer som temperatur eller lys, må du plassere det klokt. Å sette en sensor i vanlig sol er sannsynligvis det du vil forhindre til (nesten) enhver pris. Å plassere en PIR -sensor er den samme historien, sørg for at rekkevidden er fin og at den dekker det du forventer.

Forutsetningene nedenfor er basert på en frittstående, batteridrevet, temperatur / fuktighetsmonitor.

En typisk enhet må samle:

• En mikrokontroller, for våre eksempler som er en D1 Mini, størrelse: 34,2 mm * 25,6 mm
• Mellom 0 og mange sensorer, la oss ta en DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Strømforsyning, D1 Mini krever 5V, ved hjelp av et batteriskjerm ser ut som en plan: 34,2 mm * 25,6 mm
• Batteripakke, for batteriskjoldet, ser vi på et 3,7v litiumbatteri: 40mm * 25mm * 6mm
• Litt plass til ledninger, brytere, lysdioder … Bare ta et par utvalg fra AliExpress (lysdioder, jumperledninger, motstander).

Igjen, bare velg måten du føler deg komfortabel med.

Merk til meg selv: På tide å lære litt 3D-design:-(

Trinn 12: Siste ord

Da det var på tide å skrive dette siste kapitlet, lurte jeg på "Hva har blitt oppnådd?".

Svaret er ganske enkelt og følger temaet: Spar deg tid og planlegg ting. Dette vil gjøre hele prosjektet mye mer konsistent. Hjemmeautomatisering er ikke så enkelt som å kjøpe en trådløs stikkontakt i den lokale butikken. Dette er så mye mer.

På dette stadiet lurer jeg fortsatt på hva som er besparelsene. Bryr vi oss egentlig?

Var dette lærerikt? Ganske mye, prestasjon ervervet!

Vennligst sjekk mine andre instrukser, jeg planlegger å skrive mer praktiske. Jeg likte godt å ta meg tid til å skrive denne.