Planera ett DIY -hemautomationssystem: 12 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Syftet med denna instruerbara är inte att berätta hur du kan göra vad du vill att ditt hem ska göra. Istället har det skrivits för att göra en idé till verklighet men också förvandla galenskap till förnuft genom att förstå gränserna (teknik, kostnad, tid som krävs, säkerhet …).

Det finns många bra guider och artiklar på webben för att förstå många saker i mycket omfattande detaljer. Det här är inte vad vi vill. Vi vill ha helheten. Vilka grundläggande färdigheter kan vi lära oss eller förbättra. Vad vi ska röra vid.

Detta täcker grundläggande saker som:

• Vad är hemautomation? Kontrollera först om det verkligen matchar dina förväntningar.
• Var ska man börja? Ganska enkelt, börja där du är, förmodligen hemma. Vet du det inifrån och ut?
• Vad kan jag göra? Om allt annat än du behöver planera och känna till dina gränser. Detta inkluderar att hålla sig vid liv (fungerar alla dagar, inklusive kvällar).
• Vad är bitarna i detta pussel? Mer komplext, det finns många former och det är väldigt lätt att tappa några bitar. Vi försöker bara behålla vår förnuft.
• Hur sätter man ihop det? Det blir mer konkret, vi gör det faktiskt. H*ja ja!

Denna instruerbara är också nu tillgänglig från min personliga sida:

Steg 1: Vad är hemautomation?

Googling "hemautomation" gav 33 miljoner resultat. Detta är antingen mer än tillräckligt eller bara för mycket.

Det första resultatet, Wikipedia -artikeln (naturligtvis), säger:

"Hemautomation eller smarta hem [1] (även känt som domotics eller domotica) är en bostadsmässig förlängning av byggnadsautomation och innefattar kontroll och automatisering av belysning, uppvärmning (t.ex. smarta termostater), ventilation, luftkonditionering (HVAC) och säkerhet, liksom hushållsapparater som tvättmaskin/torktumlare, ugnar eller kylskåp/frysar som använder WiFi för fjärrövervakning. Moderna system består i allmänhet av strömbrytare och sensorer anslutna till ett centralt nav som ibland kallas en "gateway" från vilken systemet styrs. med ett användargränssnitt som interageras antingen med en väggmonterad terminal, mobiltelefonprogramvara, surfplatta eller ett webbgränssnitt, ofta men inte alltid via molntjänster på internet."

Vad står det?

• Smart hem: Att göra huset "medvetet" om sig själv eller ge det förmåga att göra saker.
• Bostad: Genom att fokusera på DIY, prova inte detta på jobbet:) Verkar vara vad vi vill täcka.
• Byggautomation: Som en lat nörd vill jag verkligen att en dator ska göra det jag inte vill göra själv. Kontrollerar vanligtvis garageporten, slår på/av värme och så vidare. Bra!
• Brytare och sensorer: Se det här som ögon och fingrar på hemmet, utan att båda inte gör så mycket.
• Central hub: Så det smarta hemmet behöver en hjärna? Intressant. En hjärna för att styra allt. Det blir kontrollen.
• Interagerat: Hemmet kan ha sitt eget liv men vi vill vara en del av det. Det är vår plats. Vänta, hur man chattar med ett hus? Det här är enheterna/noder.
• Internet molntjänster: Jag gillar inte det, någon maskin någonstans borde inte veta om att jag har tvättmaskinen på. Men det är personligt. Glöm inte "det finns inget som heter molnet, det är någon annans dator". Vänta, en tjänst är mycket mer än en dator. Att resa med flyg är mer än att ha ett eget plan. DIY -aspekten kommer dock att avstå från extern hjälp/fusk.

Så om vi sammanfattar slutar vi med: Jag vill sätta en skärm för att beordra mina hushållsapparater att göra vad jag vill. I stort sett vad vi skulle förvänta oss.

Som en vänlig påminnelse kommer vi inte att täcka tekniska aspekter som protokoll, leverantörer, leverantörer och liknande. Detta är ett DIY -projekt. Som jag själv är en hobbyist vet jag inte alla detaljer om föremålen som består av den galaxen. Att veta mitt hus är där jag vill börja. Som sådan delar jag mest om min personliga erfarenhet.

Men jag kommer helt enkelt att ignorera alla medföljande lösningar från marknaden eftersom detta inte är vad vi vill ha. Den här guiden kan fortfarande vara till nytta om du bara vill gå igenom grundläggande begrepp.

Obs: Vi bryr oss inte om storleken på ditt hem. Himlen är gränsen. Det mesta av denna artikel skrevs genom att ha några enheter på mitt skrivbord.

Steg 2: Den stora bilden

Checklista:

• Har du redan några idéer?
• Lista vad du vill modellera: Byggnad, golv, rum, system, apparater …
• Lista det du INTE känner dig bekväm med: Kanske vill du hoppa över säkerhetsutrustning eller åtkomstkontroll.
• Sätt prioriteringar: För äkta DIY kommer du att vara ensam för det mesta. Fokusera på prestationer.
• Utvärdera kostnad: Eliminera vad du tycker är för dyrt eller inte värt det.
• Utvärdera färdigheter: Jag kan för närvarande inte designa någonting i 3D, men det är fortfarande en färdighet jag skulle vilja förvärva.

Om du är så långt bör du nu ha en ganska bra uppfattning om vad du vill uppnå. För denna instruerbara antar jag saker om min egen erfarenhet:

• Home har ungefär 15 rum. Det är ganska mycket för att "bara börja något".
• Jag fokuserar på uppvärmning: övervaka temperaturen och slå på/av värme.
• Jag använder billiga D1 Mini -kloner från Ali Express. För några månader sedan hade jag inte ens ett lödkolv.
• Jag vill faktiskt använda det, jag ska försöka nå "3D -tryckta kapslingar installerade runt hemmet". Inte uppnått ännu …
• Det finns en viss dimension av "fru accept". Detta måste vara användbart OCH användbart.

Observera att jag tidigare har skapat en garageportöppnare baserad på en Raspberry Pi, en LCD -skärm, ett par växlar och ett relä. Några Python -koder limmar ihop det. Till viss del är jag intresserad av att slå ihop detta till detta instruerbara för att ha en ordentlig arkitektur. Det är en del av "frun acceptans", hemautomation bör göras från ett enda gränssnitt.

Steg 3: Modellera din plats

Lite teori

Hemautomation förutsätter att det finns en kontroller som får veta om allt. Det kommer också att vidarebefordra dina beställningar till hemmet.

Enheter kommer att spridas överallt. Vet bättre var du vill att de ska vara.

När vi väl har en smart controller på plats måste den kunna kommunicera med enheterna.

WiFi är det naturliga sättet att gå även om det inte är så vanligt. Det finns så många protokoll runt det svårt att välja.

varning

Ja det här börjar bli tekniskt, förlåt. Jag vill ändå visa faktiska saker, så vi behöver fysiska komponenter och programvarukomponenter. Återigen nämner jag vad jag faktiskt använder. Tyvärr finns det så många sätt att lösa sådana ämnen: -O

Ta det till nästa nivå

Det finns nu många sätt att kommunicera mellan "controller" och de olika "noder". Om planering, definiera redan hur det ska fungera i ditt hem. Att definiera kommunikationsmediet hjälper till att definiera var styrenheten och enheterna ska placeras.

• Anslutningar mellan styrenhet och enheter: Trådlös eller trådbunden?
• Strömförsörjning: Från vägguttaget, batteridriven eller soladlad kanske?
• Fall: Är det ett test på din bänk, alfa -hårdvara där kablar kan ligga eller vill du integrera det i möbler/apparater?

Som förklaras nedan kommer vi att använda Homie-ESP8266 för provet. Detta är en fast programvara för ESP8266 -kontroller som använder WiFi och MQTT. Det beskrivs så här av dess författare:

"En instans av en fysisk maskinvara (en Arduino, en ESP8266 …) kallas en enhet. En enhet har enhetsegenskaper, som den aktuella lokala IP-adressen, Wi-Fi-signalen, etc. En enhet kan exponera flera noder. För till exempel kan en väderanordning exponera en temperaturnod och en fuktighetsnod. En nod kan ha flera nodegenskaper. Temperaturnoden kan till exempel exponera en graderegenskap som innehåller den faktiska temperaturen och en enhetsegenskap. Nodegenskaper kan vara intervall. För till exempel, om du har en LED -remsa, kan du ha en nodegenskap ledd från 1 till 10, för att styra lysdioder oberoende av varandra. Nodegenskaper kan vara inställbara. Till exempel vill du inte att graderingsegenskapen ska kunna ställas in om en temperatursensor: detta beror på miljön och det skulle inte vara meningsfullt att ändra den. Du kommer dock att vilja att graderegenskapen kan ställas in vid en termostat."

Sammanfattning

Du behöver:

• En central controller som är värd för din hemautomationsserver. Jag använder PiDome på en Raspberry Pi.
• En eller flera enheter för att övervaka och interagera med ditt hem. Jag använder D1 Mini och Homie.
• Ett nätverk för att ansluta allt detta tillsammans.
• Bestäm hur du ska driva enheter (batteri, adapter, från en värdapparat …). För testning använder jag antingen datorns USB -port (och seriell felsökning) eller en telefonladdare.

Steg 9: Om styrenheten …

Hårdvara del

Vi kommer att använda en Raspberry Pi för att fungera som vår hemmaherre. RPi kommer att ansvara för:

• Håller data om hemmet
• Samla data från enheterna
• Presentation av data för användaren
• Skickar order till enheterna

Ur maskinvarusynpunkt räcker det med RPi ensam för att göra allt detta. Det är nästan fristående och kommer att springa glatt från din källare (Hej! Är det ditt första datacenter för hemmet någonsin i källaren ?!:-D).

Skaffa lite paket (RPi, strömförsörjning, SD -kort …) och du är klar.

Obs om WiFi: Det är möjligt att köra RPi över WiFi, men jag tycker att det är mycket mer stabilt att ansluta den till din hemrouter med en vanlig RJ45 -kabel.

Obs om RPi Zero: Det exakta hårdvaruvalet du måste göra beror på vad du vill ha. En RPi Zero verkar också vara ungefär lika bra som en RPi 3 för det här jobbet. Nollan är mycket billigare men kräver mer små delar för att få jobbet gjort. Det är dock det bästa valet när det gäller inbäddade enheter. Den senaste Raspberry Pi Zero W kommer nu till och med med WiFi och Bluetooth!

Programvara del

RPi är en en-board-dator, den är ganska begränsad när det gäller disk/cpu/ram. För detta ändamål förlitar vi oss på lätta Linux -centrerade operativsystem. För det här jobbet är Raspbian förmodligen vårt bästa val eftersom det är typ av standard -OS för en RPi.

Att tala om hemautomation innebär att du behöver den extra programvaran för att hantera enheterna. Mitt val är PiDome (nedladdning).

Steg 10: Om enheterna

Hårdvara del

Följande steg kommer att förlita sig på Wemos D1 Mini (eller billigare kloner:)). Dessa mikrokontroller är baserade på en ESP-8266-moduler. Detta buntar på en enda liten tavla (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, blixt, digitala stift och en analog stift i ett 10 gr paket. Om du behöver mer flashutrymme, kolla Wemos D1 Mini Pro. Du kan köpa skärmar för att lägga till reläer, DHT22, knapp, OLED -skärm … En av dem är batteriskyddet som gör att enheten kan köras helt trådlöst.

Att ha några mini -lödfria brödbrädor och bygelkablar hjälper dig att prototyper ditt framtida säkra hem. Om du vill ha anpassade fodral för dina enheter kommer kunskap om 3D -design och tillgång till en 3D -skrivare att öka din nördighetsnivå ytterligare. Men vad kan vara hemautomation om du inte får några sensorer, lysdioder, motstånd, kondensatorer och så vidare?

Jag har inkluderat min "kontorsenhet" på bilden, det är en enkel brödbräda + D1 Mini + DHT22 + OLED -skärm. LED- och IR -grejerna är för närvarande oanvända.

Programvara del

Eftersom ESP-8266 är ett ganska vanligt chip, hittar du massor av skisser för det. Jag är bara lat och använder den utmärkta Homie för ESP-8266-programvaran från Marvin Roger. Denna instruerbara är dock inte en guide till Homie.

Steg 11: Enhetshölje

Kapslingar handlar om vad du kan förvänta dig. Jag har redan nämnt saker som brödbräda, kartong (som min Garage Opener alfa-modell), upp-cyklade lådor (min Garageöppnare i en skruvlåda), projektlådor eller 3D-skrivarhöljen. Som vanligt är gränsen din fantasi.

Tänk på att du måste passa in i den elektronik du planerar att distribuera. Oavsett hur större det kan vara, betyder mindre att det inte går.

Om du övervakar miljöföremål som temperatur eller ljus, se till att placera det klokt. Att sätta en sensor i vanlig sol är förmodligen vad du vill förhindra till (nästan) till varje pris. Att placera en PIR -sensor är samma historia, se till att räckvidden är bra och att den täcker allt du förväntar dig.

Nedanstående antaganden är baserade på en fristående, batteridriven, temperatur / fuktighetsmonitor.

En typisk enhet måste buntas ihop:

• En mikrokontroller, för våra exempel är en D1 Mini, storlek: 34,2 mm * 25,6 mm
• Mellan 0 och många sensorer, låt oss ta en DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Strömförsörjning, D1 Mini kräver 5V, med hjälp av ett batteriskydd ser ut som en plan: 34,2 mm * 25,6 mm
• Batteri, för batteriskölden, vi kommer att titta på ett 3,7v litiumbatteri: 40mm * 25mm * 6mm
• Lite utrymme för ledningar, strömbrytare, lysdioder … Ta bara några sortiment från AliExpress (lysdioder, bygelkablar, motstånd).

Återigen, bara valde det sätt du känner dig bekväm med.

Notera till mig själv: Dags att lära mig lite 3D-design:-(

Steg 12: Slutord

När det var dags att skriva det här sista kapitlet undrade jag "Vad har uppnåtts?".

Svaret är ganska enkelt och följer ämnet: Spara tid och planera saker. Detta kommer att göra hela projektet mycket mer konsekvent. Hemautomation är inte lika enkelt som att köpa ett trådlöst eluttag i den lokala butiken. Det här är så mycket mer.

I detta skede undrar jag fortfarande vad som är besparingarna. Bryr vi oss verkligen?

Var detta lärorikt? Ganska mycket, prestation förvärvad!

Kontrollera mina andra instruktioner, jag planerar att skriva mer praktiska. Jag gillade att ta tid att skriva den här.