تخطيط نظام أتمتة المنزل DIY: 12 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

الغرض من هذا الدليل ليس إخبارك كيف يمكنك القيام بكل ما تريد أن يفعله منزلك. بدلاً من ذلك ، تمت كتابته لجعل الفكرة حقيقة واقعة ولكن أيضًا لتحويل الجنون إلى عقلانية من خلال فهم الحدود (التكنولوجيا ، التكلفة ، الوقت المطلوب ، الأمان …).

هناك الكثير من الأدلة والمقالات الجيدة جدًا على الويب لفهم أشياء كثيرة بتفاصيل شاملة للغاية. ليس هذا ما نريد. نريد الصورة الكبيرة. ما هي المهارات الأساسية التي يمكننا تعلمها أو تحسينها. ما يجب أن نلمسه.

يغطي هذا أشياء أساسية مثل:

• ما هي أتمتة المنزل؟ تحقق أولاً مما إذا كان هذا يطابق بالفعل توقعاتك.
• من أين أبدا؟ سهل جدًا ، ابدأ من مكانك ، ربما في المنزل. هل تعرف ذلك من الداخل الى الخارج؟
• ماذا بإمكاني أن أفعل؟ حول أي شيء ولكنك تحتاج إلى التخطيط ومعرفة حدودك. وهذا يشمل البقاء على قيد الحياة (يعمل في أي يوم ، بما في ذلك المساء).
• ما هي قطع هذا اللغز؟ أكثر تعقيدًا ، هناك العديد من الأشكال ومن السهل جدًا فقد بعض القطع. سنحاول فقط الحفاظ على سلامة عقلنا.
• كيف نجمع ذلك؟ أصبح هذا الأمر أكثر واقعية ، ونحن في الواقع نقوم به. H * ليرة لبنانية نعم!

أيضًا ، هذا التوجيه متاح الآن أيضًا من صفحتي الشخصية:

الخطوة 1: ما هي أتمتة المنزل؟

أسفر البحث عن "أتمتة المنزل" في Google عن 33 مليون نتيجة. هذا إما أكثر من كافٍ أو أكثر من اللازم.

النتيجة الأولى ، مقالة ويكيبيديا (بالطبع) ، تنص على:

"أتمتة المنزل أو المنزل الذكي [1] (المعروف أيضًا باسم domotics أو domotica) هو امتداد سكني لأتمتة المباني ويتضمن التحكم وأتمتة الإضاءة والتدفئة (مثل منظمات الحرارة الذكية) والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) و الأمان ، بالإضافة إلى الأجهزة المنزلية مثل الغسالة / المجففات والأفران أو الثلاجات / المجمدات التي تستخدم WiFi للمراقبة عن بُعد. تتكون الأنظمة الحديثة بشكل عام من مفاتيح وأجهزة استشعار متصلة بمحور مركزي يُطلق عليه أحيانًا "بوابة" يتم التحكم من خلالها في النظام بواجهة مستخدم تتفاعل إما مع محطة طرفية مثبتة على الحائط أو برنامج هاتف محمول أو كمبيوتر لوحي أو واجهة ويب ، غالبًا ولكن ليس دائمًا عبر الخدمات السحابية للإنترنت."

ماذا يقول؟

• المنزل الذكي: جعل المنزل "مدركًا" لنفسه أو منحه القدرة على فعل الأشياء.
• سكني: من خلال التركيز على DIY ، لا تحاول ذلك في العمل:) يبدو أنه ما نريد تغطيته.
• أتمتة البناء: في الواقع ، بصفتي مهووسًا كسولًا ، أريد أن يصنع الكمبيوتر ما لا أريد أن أفعله بنفسي. عادةً ما يتم فحص باب الجراج وتشغيل / إيقاف التدفئة وما إلى ذلك. رائعة!
• المفاتيح والمستشعرات: انظر إلى هذا مثل عيون وأصابع المنزل ، فبدون كلاهما لن يفيدك كثيرًا.
• المحور المركزي: إذن هذا المنزل الذكي يحتاج إلى دماغ؟ مثير للإعجاب. عقل واحد يحكم كل شيء. سيكون هذا هو جهاز التحكم.
• متفاعل: يمكن للمنزل أن يكون له حياته الخاصة ولكننا نريد أن نكون جزءًا منه. هذا مكاننا. انتظر كيف تتحدث مع منزل؟ هذه هي الأجهزة / العقد.
• الخدمات السحابية للإنترنت: لا أحب ذلك ، بعض الأجهزة في مكان ما لا يجب أن تعرف عني عندي الغسالة. لكن هذا شخصي. لا تنس "لا يوجد شيء مثل السحابة ، إنها كمبيوتر شخص آخر". انتظر ، الخدمة هي أكثر من جهاز كمبيوتر. السفر بالطائرة هو أكثر من مجرد امتلاك طائرته الخاصة. ومع ذلك ، فإن جانب DIY سيمتنع عن المساعدة الخارجية / الغش.

لذلك إذا قمنا بالتلخيص ، فقد انتهى الأمر بـ: أريد أن أضع شاشة لأطلب من أجهزتي المنزلية أن تفعل ما أريد. إلى حد كبير ما كنا نتوقعه.

كتذكير ودي ، لن نغطي الجوانب التقنية مثل البروتوكولات والموردين والموردين وما شابه. هذا هو مشروع DIY. بصفتي هاويًا ، لا أعرف كل تفاصيل العناصر المكونة لتلك المجرة. معرفة منزلي هو المكان الذي أريد أن أبدأ فيه. على هذا النحو سأشارك في الغالب حول تجربتي الشخصية.

ومع ذلك ، سأتجاهل ببساطة جميع الحلول المجمعة من السوق لأن هذا ليس ما نريده. قد يظل هذا الدليل مفيدًا إذا كنت تريد فقط استعراض المفاهيم الأساسية.

ملاحظة: نحن لا نهتم بحجم منزلك. السماء هي الحد. تمت كتابة معظم هذه المقالة من خلال وجود عدد قليل من الأجهزة على مكتبي.

الخطوة الثانية: الصورة الكبيرة

قائمة تدقيق:

• هل لديك بالفعل بعض الأفكار؟
• ضع قائمة بما تريد تصميمه: مبنى ، أرضيات ، غرف ، أنظمة ، أجهزة …
• ضع قائمة بما لا تشعر بالراحة تجاهه: ربما تريد تخطي معدات الأمان أو التحكم في الوصول.
• ضع الأولويات: بالنسبة إلى الأعمال اليدوية الحقيقية ، ستكون وحيدًا في معظم الأوقات. ركز على الإنجازات.
• تقييم التكلفة: تخلص من ما تعتقد أنه باهظ التكلفة أو لا يستحق ذلك.
• تقييم المهارات: لا يمكنني حاليًا تصميم أي شيء ثلاثي الأبعاد ، ولا تزال هذه مهارة أرغب في اكتسابها.

إذا كنت في هذا الحد ، يجب أن يكون لديك الآن فكرة جيدة عما تريد تحقيقه. بالنسبة إلى هذا التوجيه ، سأفترض أشياء تتعلق بتجربتي الخاصة:

• المنزل لديه ما يقرب من 15 غرفة. هذا كثير جدًا "لبدء شيء ما".
• سأركز على التدفئة: مراقبة درجة الحرارة وتشغيل / إيقاف التسخين.
• أنا أستخدم استنساخ D1 Mini رخيص من Ali Express. قبل بضعة أشهر لم يكن لدي حتى مكواة لحام.
• أريد أن أستخدم ذلك بالفعل ، سأحاول الوصول إلى "مرفقات مطبوعة ثلاثية الأبعاد مثبتة حول المنزل". لم تتحقق بعد …
• هناك بعض أبعاد "قبول الزوجة". يجب أن يكون هذا مفيدًا وقابلًا للاستخدام.

لاحظ أنني قمت في الماضي بإنشاء Garage Door Opener استنادًا إلى Raspberry Pi وشاشة LCD وزوج من المفاتيح ومرحل. بعض رموز Python تلصق ذلك معًا. إلى حد ما ، أنا مهتم بدمج هذا في هذه التعليمات للحصول على بنية مناسبة. هذا جزء من "قبول الزوجة" ، يجب أن تتم أتمتة المنزل من واجهة واحدة.

الخطوة 3: نمذجة مكانك

بعض النظريات

تفترض أتمتة المنزل أن هناك وحدة تحكم مسموح لها بمعرفة كل شيء. كما سترسل طلباتك إلى المنزل.

ستنتشر الأجهزة في كل مكان. من الأفضل أن تعرف أين تريدهم أن يكونوا.

بمجرد أن يكون لدينا وحدة تحكم ذكية في المكان ، يجب أن تكون قادرة على الاتصال بالأجهزة.

WiFi هي الطريقة الطبيعية للذهاب حتى لو لم تكن شائعة جدًا. هناك الكثير من البروتوكولات التي يصعب اختيارها.

تنصل

نعم ، هذا أصبح تقنيًا ، آسف. أريد على أي حال إظهار الأشياء الفعلية ، لذلك نحن بحاجة إلى مكونات مادية وبرمجية. مرة أخرى أذكر ما أستخدمه بالفعل. آسف ، هناك العديد من الطرق لحل مثل هذه المواضيع: -O

أخذ ذلك إلى المستوى التالي

توجد الآن طرق عديدة للتواصل بين "وحدة التحكم" و "العقد" المختلفة. حول التخطيط ، حدد بالفعل كيف يجب أن يعمل ذلك داخل منزلك. سيساعد تحديد وسيط الاتصال في تحديد مكان وضع وحدة التحكم والأجهزة.

• التوصيلات بين أجهزة التحكم والأجهزة: لاسلكية أم سلكية؟
• مزود الطاقة: من مقبس الحائط ، يعمل بالبطارية أو مشحون بالطاقة الشمسية ربما؟
• الحالة: هل هو اختبار على مقعدك ، جهاز ألفا حيث يمكن وضع الكابلات حوله أو هل تريد دمجه في الأثاث / الأجهزة؟

كما هو موضح أدناه ، بالنسبة للعينة ، سنستخدم Homie-ESP8266. هذا برنامج ثابت لوحدات التحكم ESP8266 باستخدام WiFi و MQTT. وصفه مؤلفه بهذا الشكل:

"يُطلق على مثيل لقطعة مادية من الأجهزة (Arduino ، و ESP8266 …) جهازًا. يحتوي الجهاز على خصائص الجهاز ، مثل عنوان IP المحلي الحالي ، وإشارة Wi-Fi ، وما إلى ذلك. يمكن للجهاز الكشف عن عدة عقد. بالنسبة إلى على سبيل المثال ، قد يعرض جهاز الطقس عقدة درجة الحرارة وعقدة الرطوبة. يمكن أن يكون للعقدة خصائص متعددة للعقد. قد تعرض عقدة درجة الحرارة على سبيل المثال خاصية الدرجات التي تحتوي على درجة الحرارة الفعلية وخاصية الوحدة. يمكن أن تكون خصائص العقدة نطاقات. بالنسبة إلى على سبيل المثال ، إذا كان لديك شريط LED ، فيمكنك الحصول على خاصية عقدة تتراوح من 1 إلى 10 ، للتحكم في مصابيح LED بشكل مستقل. يمكن ضبط خصائص العقدة. على سبيل المثال ، لا تريد أن تكون خاصية درجاتك قابلة للتعيين في حالة مستشعر درجة الحرارة: يعتمد هذا على البيئة ولن يكون من المنطقي تغييرها. ومع ذلك ، سترغب في ضبط خاصية الدرجات في حالة وجود منظم حرارة ".

ملخص

انت تحتاج:

• وحدة تحكم مركزية واحدة ، تستضيف خادم التشغيل الآلي للمنزل. سأستخدم PiDome على Raspberry Pi.
• جهاز واحد أو أكثر لمراقبة منزلك والتفاعل معه. سأستخدم D1 Mini و Homie.
• شبكة لربط كل ذلك معًا.
• قرر كيفية تشغيل الأجهزة (البطارية ، المحول ، من جهاز مضيف …). للاختبار ، أستخدم إما منفذ USB بجهاز الكمبيوتر (وتصحيح الأخطاء التسلسلي) أو شاحن الهاتف.

الخطوة 9: حول وحدة التحكم …

جزء الأجهزة

سنستخدم Raspberry Pi ليكون بمثابة منزلنا الرئيسي. سيكون RPi مسؤولاً عن:

• الاحتفاظ بالبيانات عن المنزل
• تجميع البيانات من الأجهزة
• تقديم البيانات للمستخدم
• إرسال الطلبات للأجهزة

من وجهة نظر الأجهزة ، فإن RPi وحده يكفي للقيام بكل ذلك. إنه مكتفي ذاتيًا تقريبًا وسيعمل بسعادة من الطابق السفلي (مرحبًا! هل هذا هو أول مركز بيانات منزلي على الإطلاق في الطابق السفلي ؟!:-D).

احصل على بعض الحزم (RPi ، مزود الطاقة ، بطاقة SD …) وستكون جاهزًا.

ملاحظة حول WiFi: من الممكن تشغيل RPi عبر WiFi ، لكنني أجد أنه من الأكثر ثباتًا توصيله بجهاز التوجيه المنزلي الخاص بك باستخدام كابل RJ45 القياسي.

ملاحظة حول RPi Zero: يعتمد اختيار الجهاز الدقيق الذي يتعين عليك القيام به على ما تريده. يبدو أن RPi Zero جيد أيضًا مثل RPi 3 لهذه الوظيفة. يعد Zero أرخص بكثير ولكنه يتطلب أجزاء صغيرة أكثر لإنجاز المهمة. ومع ذلك ، فهو الخيار الأفضل عندما يتعلق الأمر بالأجهزة المدمجة. أحدث Raspberry Pi Zero W الآن يأتي مع WiFi و Bluetooth!

جزء البرنامج

نظرًا لكون RPi جهاز كمبيوتر أحادي اللوحة ، فهو محدود للغاية من حيث القرص / وحدة المعالجة المركزية / ذاكرة الوصول العشوائي. لهذا الغرض ، نعتمد على أنظمة تشغيل مركزية خفيفة الوزن من Linux. بالنسبة لهذه الوظيفة ، ربما يكون Raspbian هو أفضل خيار لنا لأنه نوع من نظام التشغيل الافتراضي لـ RPi.

الحديث عن أتمتة المنزل يعني أنك بحاجة إلى هذا البرنامج الإضافي لإدارة الأجهزة. خياري هو PiDome (تنزيل).

الخطوة 10: حول الأجهزة

جزء الأجهزة

ستعتمد الخطوات التالية على Wemos D1 Mini (أو نسخ أرخص:)). تعتمد وحدات التحكم الصغيرة هذه على وحدات ESP-8266. هذه الحزم على لوحة صغيرة واحدة (34.2 مم * 25.6 مم): WIFI ، وحدة المعالجة المركزية ، ذاكرة الوصول العشوائي ، فلاش ، دبابيس رقمية ودبوس تمثيلي في حزمة 10 جرام. إذا كنت بحاجة إلى المزيد من مساحة الفلاش ، فتحقق من Wemos D1 Mini Pro. يمكنك شراء دروع لإضافة مرحلات ، DHT22 ، زر ، شاشة OLED … أحدها هو درع البطارية الذي يسمح للجهاز بالعمل لاسلكيًا تمامًا.

سيساعد وجود عدد قليل من ألواح التجارب الصغيرة غير القابلة للحام وأسلاك التوصيل في إنشاء نموذج أولي لمنزلك الدليل المستقبلي. إذا كنت تريد حالات مخصصة لأجهزتك ، فإن المعرفة حول التصميم ثلاثي الأبعاد والوصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد ستزيد من مستوى معرفتك بشكل أكبر. ولكن ما الذي يمكن أن يكون أتمتة المنزل إذا لم تحصل على بعض المستشعرات ومصابيح LED والمقاومات والمكثفات وما إلى ذلك؟

لقد قمت بتضمين "جهاز المكتب" في الصورة ، إنها لوحة توصيل بسيطة + D1 Mini + DHT22 + شاشة OLED. عناصر LED و IR غير مستخدمة حاليًا.

جزء البرنامج

نظرًا لأن ESP-8266 عبارة عن شريحة شائعة جدًا ، فستجد الكثير من الرسومات لها. سأكون كسولًا وأستخدم برنامج Homie الممتاز لـ ESP-8266 من Marvin Roger. لكن هذا التوجيه ليس دليلاً لـ Homie.

الخطوة 11: ضميمة الأجهزة

المرفقات تدور حول ما تتوقعه. لقد ذكرت بالفعل أشياء مثل اللوح ، والورق المقوى (مثل نموذج Garage Opener alpha الخاص بي) ، والصناديق التي تم تدويرها (فتحت المرآب في صندوق لولبي) ، وصناديق المشاريع أو حاويات الطابعة ثلاثية الأبعاد. كالعادة الحد هو خيالك.

ضع في اعتبارك أنه سيتعين عليك احتواء الإلكترونيات التي تخطط لنشرها. بغض النظر عن حجم ذلك ، فإن الحجم الأصغر يعني عدم الاستخدام.

إذا كنت تراقب العناصر البيئية مثل درجة الحرارة أو الضوء ، فتأكد من وضعها بحكمة. ربما يكون وضع جهاز استشعار في الشمس العادية هو ما تريد منعه بأي تكلفة (تقريبًا). إن وضع مستشعر PIR هو نفس القصة ، تأكد من أن النطاق جيد وأنه يغطي كل ما تتوقعه.

تستند الافتراضات أدناه إلى جهاز مراقبة درجة الحرارة / الرطوبة مستقل يعمل بالبطارية.

يجب أن يجمع الجهاز النموذجي ما يلي:

• متحكم ، لأمثلة لدينا D1 Mini ، الحجم: 34.2 مم * 25.6 مم
• بين 0 والعديد من المستشعرات ، لنأخذ DHT22: 27 مم × 59 مم × 13.5 مم
• مزود الطاقة ، D1 Mini يتطلب 5 فولت ، يبدو استخدام Battery Shield كخطة: 34.2 مم * 25.6 مم
• حزمة البطارية ، لدرع البطارية ، سنلقي نظرة على حزمة بطارية ليثيوم 3.7 فولت: 40 مم * 25 مم * 6 مم
• بعض المساحة للأسلاك والمفاتيح ومصابيح LED … ما عليك سوى الحصول على عدد قليل من التشكيلات من AliExpress (مصابيح LED وأسلاك توصيل ومقاومات).

مرة أخرى ، اختر الطريقة التي تشعر بالراحة معها.

ملاحظة لنفسي: حان الوقت لتعلم بعض التصميم ثلاثي الأبعاد:-(

الخطوة 12: الكلمات النهائية

عندما حان الوقت لكتابة هذا الفصل الأخير كنت أتساءل "ما الذي تم تحقيقه؟".

الإجابة بسيطة جدًا وتتبع الموضوع: وفر على نفسك بعض الوقت وخطط للأشياء. هذا سيجعل المشروع بأكمله أكثر اتساقًا. أتمتة المنزل ليست بسيطة مثل شراء مقبس طاقة لاسلكي من المتجر المحلي. هذا أكثر من ذلك بكثير.

في هذه المرحلة ما زلت أتساءل ما هي المدخرات. هل حقا نهتم؟

هل كان هذا مفيدًا؟ الكثير ، تم تحقيق الإنجاز!

يرجى التحقق من التعليمات الأخرى الخاصة بي ، فأنا أخطط لكتابة المزيد من التعليمات العملية. لقد أحببت قضاء بعض الوقت في كتابة هذا.