Проекты

«Умный» дом на микроконтроллере Arduino UNO

Цель работы − создание макета «умного» дома, имеющего низкую стоимость и способного быть общераспространённым

Направление работы: Приборостроение, Электроника
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1530 «Школа Ломоносова»
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 9 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 4−5 апреля 2018 г.

Руководитель работы: Дятлов А.А.

В своём проекте автор принял решение создать прототип «умного» дома из дешёвых и доступных материалов. Системы такого рода в данный момент имеют большую стоимость, и многие не могут позволить себе их приобретение. Но с помощью «умного» дома можно облегчить и автоматизировать множество вещей. Поэтому автор сделал аналог таких систем из микроконтроллера Arduino UNO и датчиков. Программа автора, которую называют «скетч», написана на Arduino IDE. По сути, это облегчённый язык C++. С помощью написанного скетча и схемы из датчиков, микроконтроллера, мотора и сервопривода автор создал макет, который можно использовать в любом доме.

Цель

Целью работы явилось создание макета «умного» дома, имеющего низкую стоимость и способного быть общераспространённым.

Несмотря на различия всех моделей «умного» дома, они устроены одинаково. У каждого «умного» дома есть микроконтроллер, датчики и исполнители, которые выполняют алгоритм микроконтроллера. Датчики получают данные и отдают их микроконтроллеру, а он, в свою очередь, в зависимости от данных и алгоритма даёт команды. В качестве языка микроконтроллера можно использовать популярную систему Arduino. IDE, − это упрощённый язык программирования C++. Датчики и многое другое можно недорого купить в Китае и с их помощью создать практически что угодно, в том числе и «умный» дом. Среди множества доступных микроконтроллеров автор нашёл один из самых распространённых и универсальных – Arduino UNO R3.

Для своей модели «умного» дома автор приобрёл все датчики в интернет-магазинах, изучил работоспособность каждого из них и алгоритм работы с ними. Всё это автор проделал с помощью Breadboard, микроконтроллера Arduino UNO R3, резисторов и проводов папа-папа.

Далее потребовалось создать общий алгоритм и соединить все части в один скетч. В ходе этого процесса пришлось решить несколько проблем (например, команда «delay» в одной из частей останавливала всю программу). Всё эти манипуляции автор выполнял не используя паяльник, а помещая на Breadboard.

Затем автор создал 3D-модель, распечатал её на 3D-принтере и смонтировал всю систему «умного» дома.

Результат

Созданные части программы действительно автоматизируют некоторые бытовые задачи, а сама система имеет низкую стоимость. Микроконтроллеры Arduino фактически наделены безграничными возможностями, но для их использования необходимо большее количество датчиков и различных устройств. Также для увеличения количества функций можно применять Arduino MEGA, который имеет ещё большее количество входов, и, соответственно, больший потенциал.

В будущем автор планирует освоить Raspberry Pi, который обладает более обширным потенциалом, при этом является более сложным в исполнении, так как считается практически полноценным компьютером, а не микроконтроллером.