Умный дом. Умный свет

Актуальность

Под понятием «Умный дом» подразумевается система автоматизации, состоящая из набора подсистем: управления освещением, шторами, системой безопасности, защитой от протечек, климат-контролем, аудио- и видеосистемами и т. д.

Освещение в настоящее время получило новый виток развития в связи с интеграцией в технологии умного дома.

Имеющиеся подсистемы освещения умного дома имеют высокую цену и избыточный функционал. Поэтому было принято решение разработать систему освещения со следующим функционалом:

голосовое управление;

наличие световых эффектов;

смена уровня освещения.

Цель

Разработка системы освещения комнаты с голосовым автоматическим управлением.

Задачи

1. Изучить плату Arduino.
2. Проанализировать существующие решения.
3. Определить требования к устройству.
4. Подобрать ПО и комплектующие.
5. Разработать схему устройства.
6. Написать код работы устройства.
7. Собрать прототип устройства.
8. Смоделировать и распечатать корпус устройства, разработать его компоновку.
9. Протестировать прототип.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Компьютер
• Arduino UNO R3
• Elechouse Voice Recognition Module v3.1
• Светодиодная лента SMD 5050, 150 Led, IP33, 12V, Standart, RGB
• Блок питания ZA-150-12 (12V,150W, 12.5A, IP20)
• Транзистор IRF3205

Описание

Рис. 6. Общая схема подключения

a — аналоговые выходы;

b — цифровые входы/выходы;

c — elechouse Voice Recognition Module v3.1;

d — блок питания;

e — светодиодная лента;

f — транзистор;

g — заземление;

h — выход 5 вольт напряжения;

I — вход 12 вольт напряжения.

После разработки схемы устройства был написан и загружен код его работы, собран прототип, смоделирован и распечатан корпус, разработана его компоновка, осуществлено тестирование.

Описание принципа работы устройства

Светодиодная лента и Arduino питаются от источника 12V, а голосовой модуль – от Arduino (5V). Модуль распознавания голоса подсоединён к цифровым входам/выходам и работает постоянно. После произнесения идентификатора устройства оно начинает обрабатывать последующие голосовые команды. Регулирование яркости RGB светодиодной ленты достигается за счёт транзисторов, которые подсоединяются к аналоговым выходам и работы с ШИМ-сигналами. Изменение цвета достигается за счёт наложения каждого из трёх цветов в разных пропорциях, а изменение интенсивности моргания – за счёт изменения задержки включения и выключения светодиодов.

Результаты работы/выводы

1. Проанализированы существующие решения.
2. Подобраны ПО и комплектующие.
3. Разработана общая схема подключения устройства.
4. Написан код управления для платы устройства.
5. Смоделирован корпус устройства.
6. Собран и протестирован прототип устройства.

Тестирование показало, что прототип обеспечивает заявленную функциональность при минимальной стоимости.

Перспективы использования результатов работы

К перспективам развития проекта надо отнести разработку возможности

• установки будильника;
• указания даты и времени;
• планирования события, о котором поступит напоминание до его начала за установленное время;
• добавления настраиваемых характеристик под пользователя (например, имени, идентифицирующего устройства).

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА

Мнение автора

«Для меня наиболее ценным было очное общение с экспертами в процессе защиты проекта на Открытой городской научно-практической конференции, а также знакомство с проектными работами других участников»