Умный дом на Arduino (Smart House)

Актуальность

В наше время наблюдается повышение интереса людей к установке в своих домах и квартирах систем умного дома или некоторых элементов домашней автоматизации. Умные дома позволяют освободиться от многих технических моментов бытовой жизни и сосредоточиться на других задачах, предоставив свободное время семье или отдыху. На рынке представлены готовые решения, однако не всегда такие системы подходят для реализации задач, подходящих конкретному потребителю системы «Умный дом».

Альтернативой готовых решений по автоматизации управления домом с использованием системы «Умный дом» для конкретного исполнителя может стать система, организованная на платформе Arduino.

В рамках данного проекта было рассмотрено создание устройства на платформе Arduino, максимально похожего на систему умного дома, с учетом большинства повседневных функций home automation (домашней автоматизации).

Цель

Разработать прототип системы «Умный дом» на базе Arduino и апробировать её на сконструированном макете дома.

Задачи

1. Собрать информацию из различных источников по данной теме для создания проекта.
2. Изучить особенности необходимых деталей для создания проекта.
3. Изучить особенности написания кода для платформы Arduino.
4. Создать макет дома.
5. Разработать и внедрить пробную систему «Умного дома» на базе Arduino в макет дома.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Плата

• Arduino Uno

Датчики

• Датчики температуры и влажности DHT11
• ИК-датчик движения HC-SR501
• УЗ-датчик расстояния HC-SR04
• Датчик пламени YG1006 (подключён к расширителю портов PCF8574)
• Датчик углекислого газа MQ-135 FC-22
• Датчик звука KY-038 (подключён к расширителю портов PCF8574)

Модули

• Пассивный пьезоэлектрический зуммер 5 В
• RFID-модуль RC522
• Модуль реле
• 8-разрядный расширитель портов PCF8574
• Модуль BLE Bluetooth HM-10

Светодиоды и дисплеи

• ЖК-дисплей 1602 с модулем I2C
• Светодиодная матрица 8×8 с драйвером MAX7219
• Светодиод зелёный и красный (подключён к расширителю портов PCF8574)
• Светодиодная лента 12В

Двигатели

• Серводвигатель TowerPro SG90 9G        

Питание

• Блок питания 12 В (для светодиодной ленты)

Описание

Автор изучил, исследовал и собрал информационный материал по теме проекта, разработал проект дома и создал его макет.

Данная работа включает в себя два раздела: теоретическую часть – изучение существующих систем умных домов, изучение основ языка программирования С++, инструментария среды Arduino IDE, особенностей необходимого оборудования (датчики, модули); и практическую часть – формулировка функций системы умного дома, написание кода, создание макета дома с интегрированной системой управления.  

Реализованы функции:

• Идентификация по карточке
• Автоматическое закрытие двери
• Визуализация текстовой информации на ЖК-дисплее
• Отображение информации на светодиодной матрице
• Управление системой «Умный дом» по Bluetooth
• Режим «Охрана» + «Сигнализация» при обнаружении движения внутри дома
• Автоматическое освещение
• Контроль пожарной безопасности

Для каждой функции системы «Умный дом» прописаны отдельные функции в коде.

Результаты работы/выводы

Получены навыки создания программного кода и сборки схем, освоена среда разработки Arduino.

Создана и апробирована на сконструированном макете дома пробная автоматизированная система на платформе Arduino с учётом большинства повседневных функций home automation (домашней автоматизации), максимально похожая на систему «Умный дом».

Перспективы использования результатов работы

Внедрение пробной системы «Умный дом» на базе Arduino на реальных объектах (частный дом, квартира в многоэтажном доме), расширение функций системы.