Как сделать умный дом своими руками: схема и описание

smart-home Учет энергии

Как сделать умный дом

На данный момент доступно множество вариантов реализации системы «Умный дом» в своём жилище. Существует достаточное количество подходов к её созданию – от дорогих и сложных, для внедрения которых требуется обращение к специалистам, до наборов готовых решений, доступных для настройки каждому. Помимо этого при желании можно найти пошаговые руководства, позволяющие спроектировать такую систему самому практически с нуля на базе отдельных элементов. Рассмотрим варианты внедрения уже существующих проектов «Умный дом» и способы настройки своими руками.

умный_дом

Что такое «Умный дом»

Современные технологии позволяют передать выполнение рутинных действий технике, что делает жизнь намного удобнее. Все чаще люди оборудуют свое жилище полезной системой «Умный дом», помогающей автоматически создавать комфортные температурные условия, следить за освещением, настроить выполнение различных команд в нужное время и управлять техникой на расстоянии. Наличие такой системы может повысить безопасность, так как она способна просигнализировать о возникновении аварийной ситуации и даже выполнить какие-либо действия по её устранению.

Что входит в состав «Умного дома»

В состав комплекса входит набор самых разных устройств, каждое из которых несёт свою функцию. Их можно разбить на группы в зависимости от назначения.

  • Устройства, с помощью которых система получает команды.

Сюда входят мобильные телефоны с установленными приложениями, колонки, принимающие команды, сенсорные панели, персональные компьютеры, с помощью которых также может осуществляться управление.

  • Устройства, обеспечивающие работу системы.

В эту группу можно включить блоки питания, контроллеры, выполняющие вычисления, датчики, отслеживающие выполнение команд, мультирумы, распространяющие настройки и команды по удалённым друг от друга зонам, и прочие устройства, отвечающие за слаженную работу комплекса.

  • Устройства, выполняющие команды.

Сюда относится разнообразная «умная» техника, получающая команды согласно программе и выполняющая их. Розетки, способные включать и отключать устройства, светильники, кофеварки и т.д.

Работа всех этих устройств настраивается пользователем в зависимости от его потребностей. Выполняемый набор функций может быть очень широк: управление освещением, температурой, электроэнергией, системами мультимедиа и прочими.

Особенности реализации «Умного дома»: схемы

Рассмотрим работу системы на следующем примере.

схема_умный_дом

Как видно из схемы выше, система может включать в себя управление множеством элементов – от отопления до видеонаблюдения и объединять с этой целью различные устройства (IP камеры, умные розетки, выключатели и т.д.). Передача команд от пользователя может осуществляться с помощью приложения смартфона, сенсорных панелей в доме или обычного ПК. Обработка команд и хранение информации происходит на специальных серверах, для удалённого доступа используются облачные технологии. За отслеживание текущего состояния системы и контроль исполнения команд отвечают датчики, а мультирумы служат для распределения аудио- и видеосигналов, а также различных настроек на несколько активных зон – это могут быть разные комнаты в квартире или территория за пределами дома.

схема_умный-дом

Связь элементов структуры может быть построена через последовательное соединение, также используется древовидная структура, иногда проектирование системы ведётся по схеме «Звезда» или применяются комбинированные варианты.

Оборудование «Умного дома», на которое стоит обратить внимание

Приведём примеры некоторых «умных» устройств, которые могут быть успешно интегрированы в систему умного дома.

Светильник HIPER IoT DL221

светильник

Особенностями являются возможность регулировки яркости, настройки таймеров и сохранения комфортных режимов эксплуатации для разных пользователей.Оснащён качественными светодиодами, сенсорным управлением. Может регулироваться угол наклона.Камера HIPER IoT Cam F1 поддерживает облачные технологии, способна работать 8 суток в режиме записи, также в камере реализованы ночной и охранный режимы. Может крепиться к потолку или стене.

Читайте также:  Счетчик электроэнергии – какой лучше для квартиры

Умная сирена c метеостанцией HIPER IoT A1

Датчик позволяет контролировать микроклимат в помещении, может осуществляться управление кондиционером. Может использоваться для оповещения как сирена. Сохраняется история случаев срабатывания.

Умная розетка HIPER IoT P01

Поддерживает облачные технологии, может использоваться для удаленного включения и выключения приборов, поддерживает голосовых помощников – Алису и Google Home. Возможна настройка работы по расписанию. В случае отключения электроэнергии все настройки сохраняются.

Умный сетевой фильтр HIPER IoT PS44

Поддерживает голосовых помощников – Алису и Google Home. Оснащён евророзетками (4 шт) и USB-портами (также 4 шт). Розетки можно включать отдельно друг от друга по расписанию. Предусмотрена защита от короткого замыкания.Фильтр изготовлен из качественного негорючего пластика. При отключении электроэнергии настройки не сбрасываются.

Готовые решения и сборка своими руками

Как сделать «Умный дом» самостоятельно? На данный момент существует большой выбор вариантов построения системы – различные крупные компании выпускают новинки и предлагают свои решения и устройства. Рассмотрим несколько вариантов воплощения этой концепции.

Google Home

Компания Google много лет занимается разработками идеи умного дома и имеет семейство продуктов, на основе которых строится система управления.

Колонка Google Home

Колонка Google Home

Выполняемый колонкой набор функций очень широк: с её помощью можно составить план на день, послушать новости, воспользоваться поисковой системой или поиграть в игры. Она осуществляет управление музыкой, радио, будильниками, таймерами и напоминаниями, позволяет передавать сообщения на все устройства сети. Но русифицировать её придётся самостоятельно, инструкцию можно найти в интернете. Google Home также поддерживает IFTTT, позволяющий связать в систему различные устройства.

Устройство Home Hub

Центр управления, представляющий собой колонку для общения с голосовым помощником Assistant, дополненную экраном. Устройство не оснащено камерой в целях повышения чувства комфорта и безопасности пользователей. Имеется ночной режим – устройство может передавать команды, понижающие яркость света, температуру в доме и закрывающие замки. Есть возможность управлять функциями удалённо через приложение Google Home.

Умный дом на базе ZigBee

Самостоятельно наладку системы «Умного дома» можно сделать и при помощи ZigBee. Это стандарт беспроводной связи, с помощью которого взаимодействуют все приборы в доме или квартире. ZigBee выпускается множество устройств: умные розетки, лампочки, диммеры, датчики движения, разнообразные контрольные сенсоры. Лидером среди компаний-производителей устройств, поддерживающих стандарт ZigBee является китайская компания Xiaomi.

Работа системы ZigBee осуществляется при помощи устройств следующего типа:

  • Координаторы, управляющие действиями системы и обеспечивающие безопасность процессов.
  • Маршрутизаторы, работающие постоянно и отвечающие за работу устройств в спящем режиме. Также они отвечают за восстановление в случае неисправностей. Соединяются с координатором, маршрутизаторами, а также периферийными устройствами и оборудованием для передачи информации.
  • Конечные устройства, отвечающие за отправку и получение данных. Соединяются с координатором и маршрутизаторами, а также связаны с сенсорами и механизмами, отвечающими за выполнение команд.

Популярные датчики для Arduino

ардуино

Arduino – плата с программируемым микроконтроллером, с помощью которой можно легко создавать средства автоматизации или робототехники. Рассмотрим наиболее популярные датчики, подключаемые к ней.

  • Датчик препятствия

Состоит из фотодиода и светодиода, излучающих и принимающих сигналы в инфракрасном спектре.

  • Датчик расстояния

Датчик HC SR04 состоит из приемника и излучателя ультразувуковых волн.

  • Датчики атмосферного давления

Распространённые датчики BMP180, BMP280, BME280 могут быть использованы в электронных барометрах.

  • Датчик движения

Самым распространенным является модуль HC SR501, особенность которого – способность регулировать скорость срабатывания и время задержки ответного сигнала.

  • Датчик освещенности.

Популярен за счёт простоты и надёжности.

  • Датчик протечки
Читайте также:  Как выбрать двухтарифные счетчики – критерии выбора

Модуль состоит из датчика и компаратора.На плате компаратора имеется резистор, регулирующий чувствительность датчика.

  • Датчик влажности

Состоит из электродов и компаратора. Может быть использован для определения влажности почвы в системах автополива.

Особенности монтажа, подключения и настройки системы

Для осуществления связи между элементами системы существует два основных варианта: с помощью прокладки кабелей или беспроводным способом. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки.

Для монтажа системы, требующей соединения элементов проводами, нужно больше времени, к тому же реализация такого способа подключения может повлечь существенные финансовые затраты, если окажется, что для этого необходимо изменить планировку дома. Но в то же время преимуществом является быстрота выполнения команд, надежность и безопасность – такая система намного лучше защищена от злоумышленников.

По сравнению с первым вариантом беспроводное соединение – это бюджетный и простой в исполнении способ связи между элементами комплекса «умный дом». Он не потребует составления сложных чертежей или глобальных изменений в планировке. Минусом системы может стать её потенциальная уязвимость.

После подключения системы можно настроить работу её компонентов в приложении в соответствии со своими потребностями – отдавать голосовые команды (например, Яндекс предлагает систему «Умный дом», где управление может осуществляться передачей голосовых команд через виртуального помощника – Алису), управлять системой из приложения или настроить автоматические сценарии работы.

Облачные системы для управления устройствами

С помощью применения облачных технологий возможно осуществление удаленного доступа к системе.
При применении облачных вычислений в системах умного дома возможны два варианта. В первом варианте функция управления устройствами осуществляется облаком (и все вычисления происходят там же), благодаря этому не требуется установка контроллера, а управление может происходить откуда угодно, если есть доступ к сети.Второй случай отличается тем, что контроллер расположен в доме, а через облако осуществляется только управление.Так или иначе, облачные системы снижают требования к характеристикам контроллера, что снижает стоимость системы в целом и делает её доступнее.

Пример реализации метеостанции

метеостанция_умный_дом

Для получения комплексной информации о погоде и формирования команд на основе этих данных в систему «Умный дом» часто включаются метеостанции. Метеостанция представляет из себя систему датчиков и модуль для обработки получаемой с них информации.Метеостанция может быть выполнена как контроллер, к которому можно подключить различные датчики, может представлять собой набор сенсоров или поставляться в виде готового устройства. В своей конструкции они могут иметь флюгер или иметь корпус без подвижных элементов.Профессиональные метеостанции, как правило, оснащаются большим количеством датчиков, способных определять, помимо температуры, влажности и атмосферного давления множество других параметров, таких как:расположение солнца; степень освещенности; скорость и направление ветра.

Автоматизация откатных ворот

Для автоматизации откатных ворот также существуют различные способы, перечислим некоторые из них.

  • С использованием брелка-передатчика и контроллера Sonoff dc

Преимущества способа в простоте установки и надёжности.

Потребуются пульт управления, брелок и контроллер Sonoff dc.

  • С использованием Raspberry Pi в качестве контроллера

В качестве контроллера может быть использована любая Raspberry Pi.

  • С использованием модуля ввода-вывода «НЕВОТОН»

Управление в этом случае может осуществляться дистанционно с использованием мобильного устройства с помощью модуля NEVOTON IOM-5.4.1-WF и контроллера системы «Умного дома».

Заключение

Существует множество различных по сложности и стоимости систем управления домом. Можно долго составлять описания их преимуществ и недостатков, отличий и сходств, но все эти системы объединяет то, что они направлены на облегчение жизни, повышение безопасности и удобства. Эти системы способны автоматизировать часть повседневных действий, предупредить об аварийных ситуациях и неполадках, обеспечить безопасность ребёнка, если он остаётся ненадолго один. У этих систем много преимуществ, а выбрать подходящую можно, исходя из своих потребностей и воспользовавшись советами и описаниями их особенностей.

Оцените статью
Сам себе электрик
Добавить комментарий

Adblock
detector