Умный дом на arduino. Умный дом на базе Arduino и Raspberry Pi: создание автоматизированной системы управления

Как создать умный дом своими руками с помощью Arduino и Raspberry Pi. Какие компоненты потребуются для автоматизации. Как настроить взаимодействие устройств в системе умного дома. Какие возможности дает такая система.

Компоненты системы умного дома на базе Arduino и Raspberry Pi

Для создания базовой системы умного дома на основе Arduino и Raspberry Pi потребуются следующие компоненты:

• Arduino UNO — микроконтроллер для сбора данных с датчиков и управления устройствами
• Raspberry Pi (модель 2B или новее) — центральный контроллер системы
• Макетная плата и соединительные провода
• Датчики:
  • Датчик движения PIR
  • Датчик освещенности (фоторезистор)
  • Датчик температуры и влажности DHT11/DHT22
• Реле для управления электроприборами
• Контактор и автоматический выключатель для силовой части

Такой набор позволит реализовать базовый функционал умного дома — управление освещением, климат-контроль, мониторинг присутствия и безопасность.

Архитектура системы умного дома на Arduino и Raspberry Pi

Общая архитектура системы выглядит следующим образом:

1. Arduino UNO собирает данные с подключенных датчиков и управляет исполнительными устройствами в каждой комнате
2. Raspberry Pi выступает в роли центрального контроллера, который:
   • Собирает данные со всех Arduino по протоколу I2C
   • Обрабатывает полученную информацию
   • Отправляет команды на Arduino для управления устройствами
   • Предоставляет пользовательский интерфейс для мониторинга и управления
3. Пользователь взаимодействует с системой через веб-интерфейс или мобильное приложение

Такая архитектура позволяет масштабировать систему, добавляя новые устройства и датчики по мере необходимости.

Настройка взаимодействия Arduino и Raspberry Pi

Для обмена данными между Arduino и Raspberry Pi используется протокол I2C. Настройка взаимодействия включает следующие шаги:

1. Подключение Arduino к Raspberry Pi по шине I2C (пины SDA и SCL)
2. Настройка Arduino в качестве I2C-ведомого устройства с уникальным адресом
3. Написание скетча для Arduino, который будет отправлять данные с датчиков и принимать команды
4. Написание программы на Python для Raspberry Pi для опроса Arduino и отправки команд

Пример кода для Arduino:

#include <Wire.h>

#define I2C_SLAVE_ADDRESS 0x08

void setup() {
  Wire.begin(I2C_SLAVE_ADDRESS);
  Wire.onReceive(receiveEvent);
  Wire.onRequest(requestEvent);
}

void loop() {
  // Чтение данных с датчиков
}

void receiveEvent(int howMany) {
  // Обработка команд от Raspberry Pi
}

void requestEvent() {
  // Отправка данных на Raspberry Pi
}
 

Такая схема позволяет организовать двустороннюю связь между устройствами.

Функциональные возможности умного дома на Arduino и Raspberry Pi

Система умного дома на базе Arduino и Raspberry Pi может обеспечивать следующий функционал:

• Автоматическое управление освещением на основе данных датчиков движения и освещенности
• Климат-контроль с поддержанием заданной температуры и влажности
• Мониторинг энергопотребления и оптимизация расходов
• Система безопасности с оповещением о несанкционированном доступе
• Удаленное управление бытовыми приборами
• Сбор статистики и построение графиков для анализа

Возможности системы могут расширяться за счет добавления новых датчиков и устройств.

Программное обеспечение для управления умным домом

Для управления системой умного дома на Raspberry Pi можно использовать различные программные решения:

• Home Assistant — открытая платформа домашней автоматизации
• OpenHAB — гибкая система для интеграции различных устройств
• Node-RED — визуальный инструмент для создания логики умного дома
• Custom-решение на Python с веб-интерфейсом

Выбор конкретного решения зависит от требуемого функционала и навыков разработчика. Для начала рекомендуется использовать готовые платформы вроде Home Assistant.

Преимущества умного дома на Arduino и Raspberry Pi

Создание умного дома на базе Arduino и Raspberry Pi имеет ряд преимуществ:

• Низкая стоимость компонентов по сравнению с готовыми решениями
• Гибкость и возможность кастомизации под свои нужды
• Открытость платформы и большое сообщество разработчиков
• Возможность постепенного наращивания функционала
• Образовательный аспект — изучение основ электроники и программирования

При этом такое решение требует определенных навыков и времени на реализацию.

Практические рекомендации по созданию умного дома на Arduino и Raspberry Pi

При разработке системы умного дома на Arduino и Raspberry Pi следует учитывать ряд практических моментов:

• Начинайте с простых сценариев и постепенно усложняйте систему
• Используйте стабилизированное питание для надежной работы устройств
• Обеспечьте резервное копирование конфигурации системы
• Уделите внимание безопасности — используйте шифрование и сложные пароли
• Документируйте архитектуру системы и внесенные изменения
• Регулярно обновляйте программное обеспечение

Следование этим рекомендациям поможет создать надежную и функциональную систему умного дома.

Типовые сценарии использования умного дома

Рассмотрим несколько типовых сценариев использования умного дома на базе Arduino и Raspberry Pi:

1. Автоматическое включение света при входе в комнату:
   • Датчик движения фиксирует присутствие человека
   • Arduino отправляет сигнал на Raspberry Pi
   • Raspberry Pi дает команду включить освещение
   • Arduino активирует реле, включающее свет
2. Поддержание заданной температуры:
   • Датчик температуры передает текущее значение на Arduino
   • Arduino отправляет данные на Raspberry Pi
   • Raspberry Pi сравнивает значение с заданным и принимает решение
   • При необходимости отправляется команда на включение/выключение кондиционера
3. Уведомление о протечке воды:
   • Датчик влажности фиксирует повышенный уровень влаги
   • Arduino передает данные на Raspberry Pi
   • Raspberry Pi отправляет уведомление пользователю
   • При необходимости активируется клапан перекрытия воды

Эти сценарии демонстрируют взаимодействие различных компонентов системы для решения практических задач.

Создание умного дома на базе Arduino (Виктор Петин)

1 427 ₽

973 ₽

+ до 214 баллов

Бонусная программа

Итоговая сумма бонусов может отличаться от указанной, если к заказу будут применены скидки.

Буду ждать

Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.

Нет в наличии в магазинах сети

Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.

С появлением интернета вещей отношения умного дома с владельцем переходят на новый уровень – теперь контроллер, управляющий жилищем, может в любой момент связаться с хозяином и получить от него новое задание. Специальное приложение для Android или iOS позволит вам управлять своим домом с экрана смартфона из соседней комнаты или с другого континента.

Взаимодействовать с техникой будущего и разрабатывать новые способы применения интернета вещей научит вас эта книга – в ней есть всё, что нужно для творчества. Эта книга познакомит вас с основами создания и отладки проектов по автоматизации дома на основе контроллеров Arduino и NodeMCU.

Описание

Характеристики

С появлением интернета вещей отношения умного дома с владельцем переходят на новый уровень – теперь контроллер, управляющий жилищем, может в любой момент связаться с хозяином и получить от него новое задание. Специальное приложение для Android или iOS позволит вам управлять своим домом с экрана смартфона из соседней комнаты или с другого континента. Взаимодействовать с техникой будущего и разрабатывать новые способы применения интернета вещей научит вас эта книга – в ней есть всё, что нужно для творчества. Эта книга познакомит вас с основами создания и отладки проектов по автоматизации дома на основе контроллеров Arduino и NodeMCU.

ДМК Пресс

На товар пока нет отзывов

Поделитесь своим мнением раньше всех

Как получить бонусы за отзыв о товаре

1

Сделайте заказ в интернет-магазине

2

Напишите развёрнутый отзыв от 300 символов только на то, что вы купили

3

Дождитесь, пока отзыв опубликуют.

Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя. Можно писать неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в первой десятке.

Правила начисления бонусов

Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя. Можно писать неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в первой десятке.

Правила начисления бонусов

Книга «Создание умного дома на базе Arduino» есть в наличии в интернет-магазине «Читай-город» по привлекательной цене. Если вы находитесь в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Казани, Екатеринбурге, Ростове-на-Дону или любом другом регионе России, вы можете оформить заказ на книгу Виктор Петин «Создание умного дома на базе Arduino» и выбрать удобный способ его получения: самовывоз, доставка курьером или отправка почтой.

Чтобы покупать книги вам было ещё приятнее, мы регулярно проводим акции и конкурсы.

Запрашиваемая страница не найдена!

Информационная страница не найдена!

Доставка по Москве

Курьер: Бесплатно для заказов стоимостью более 2000 р.

Пункт самовывоза: Бесплатно для заказов стоимостью более 1000 р.

Для заказов на сумму менее 1000 р — бесплатный самовывоз с нашего склада м. Молодежная

Доставка по Подмосковью

Доставка до пунктов выдачи СДЕК, Boxberry, PickPoint –  от 240 р.

Доставка в регионы России

Доставка до пунктов выдачи СДЕК, Boxberry, PickPoint – от 300 р.

Оплата при получении наличными или картой (вышлем товар без предоплаты!)

ПОДРОБНЕЕ

Вся наша продукция проходит жесткий контроль и сертифицирована в соответствии с нормативными документами.

Игрушки изготавливаются на ведущих фабриках Китая и поставляются проверенными поставщиками.

При необходимости мы можем приложить копию сертификата к вашему заказу или выслать на электронную почту.

Наш магазин уже много лет сотрудничает с крупным оптовым складом в Москве. Продукция прибывает в Россию большими грузовыми контейнерами, разгружается на современный отапливаемый склад, где хранится до дальнейшей сортировки и отгрузки конечному потребителю.

Именно поэтому мы можем позволить себе отгружать товары по низким ценам и радовать большим ассортиментом цветов и моделей. А также для нас не составит труда собрать вам заказ с большим количеством позиций. Все артикулы товара поступают на склад в количестве более 200 штук каждый!

Прекрасная новость для оптовых покупателей! 

Оформите заказ и менеджер пересчитает размер скидки конкретно на ваши товары. Цены в нашем интернет-магазине рассчитываются в зависимости от количества приобретаемого товара. 

Выгодно для родительских комитетов — закажите подарки на весь класс и получите их по наименьшей цене в кратчайшие сроки!

Наша компания работает только с проверенными поставщиками и адекватными службами доставки.  

Каждый товар помимо индивидуальной упаковки также упакован в сейф пакет или транспортировочную коробку.

С заказом Вы получаете кассовый чек и накладную в которых прописана цена каждой позиции, итоговая стоимость, а так же стоимость доставки.

Заказ игрушек по интернету это всегда определенный риск, ведь никогда не знаешь насколько фото и описание соответствуют действительности. Мы избавили Вас от ненужных волнений — приходите в нашу игротеку и самостоятельно убедитесь в качестве предлагаемых нами товаров!

Музей Головоломок на Горбушке — это место с особой атмосферой, где одинаково интересно и взрослым и детям. Приезжайте и попробуйте собрать головоломки из ассортимента 3D Crystall Puzzle, поразитесь качеству материалов и проработанности деталей серии интерьерного конструктора DIY House. 

Музей Головоломок — это место где можно и нужно трогать игрушки руками.

Приезжайте чтобы попробовать что-то новое и приятно провести время. Наши менеджеры всегда с удовольствием помогут, подскажут и направят.

Так же при желании вы можете приобрести понравившуюся модель прямо в Музее Головоломок (ассортимент и цены могут отличаться от представленных на сайте) или же сделайте заказ на нашем сайте и курьер привезет все к вам домой.

Адрес Музея Головоломок: м. Багратионовская, последний вагон из центра, на улице сразу налево, метров через 200 по переходу на светофоре прямо, за проходной завода «Рубин» налево в арку во внутренний дворик ТЦ, по большой диагональной «зебре»-переходу войти в главный вход, прямо по лестнице на второй этаж, прямо до упора и Вы на месте павильон  F2-033

Управление умным домом с помощью Raspberry Pi и Arduino UNO

• Идентификатор корпуса: 212440346

  title={Умный дом с помощью Raspberry Pi \& Arduino UNO},
  автор = {Хамид Хуссейн Хадван и Ю. П. Редди},
  год = {2016}
} 

• Х. Х. Хадван, Ю. К. Редди
• Опубликовано в 2016 г.
• Информатика

В этой статье представлена ​​гибкая и недорогая система контроля и мониторинга дома с использованием сети на базе Raspberry Pi и микроконтроллера Arduino. Интерфейс между точкой доступа и коммутаторами с IP-подключением для доступа к устройствам и устройствам и удаленного управления ими будет осуществляться с помощью приложения для смартфона на базе Android или серверного компьютера. Этот коммутационный узел подключен к электрическим устройствам, которые могут управляться с помощью датчика и дистанционно управляться через… 

Дешевое Bluetooth-решение для домашних устройств с интеллектуальным управлением

Создана система на основе Bluetooth для подключения различных домашних устройств к мобильным устройствам, таким как смартфоны и планшеты, что позволит пользователям управлять своими домашними устройствами со своих мобильных телефонов.

Домашняя автоматизация с использованием бытовых электроприборов общего назначения с Raspberry Pi и коммерческим смартфоном

• И. Ашраф, М. Умер, Г. Чой

• Информатика

  PloS one

• 2020

В этом исследовании представлены проектирование и внедрение системы домашней автоматизации, которая фокусируется на использовании обычных электроприборов для дистанционного управления с использованием Raspberry Pi и релейных цепей и…

Эффективная домашняя автоматизация с использованием Android и встроенной системы

• Асмаа Ю. М. Хашем, Ф. А. Осман, Мостафа А. Р. Элтохи, Айл С. Габ Аллах

• Информатика

• 2020

Экономичная система домашней автоматизации, которая содержит комбинацию смартфона или планшета Android или Предлагается ноутбук и встроенная система, включающая плату Arduino Due, модуль Ethernet Shield и релейную схему.

Контроллер на основе приложений Android для кондиционеров

• Розелин К. Кастродес, Эмми Джилл Дж. Фуна, Херми Несса Г. Лим, Х.Л.П. Анджелия, Н. Линсанган

• Компьютерные науки Humanoid, Nanotechnology, Information Technology, Communication and Control, Environment and Management (HNICEM)

• 2020

Это исследование посвящено реализации NodeMCU ESP8266-12E, платы для разработки микроконтроллеров с возможностями Wi-Fi, специально разработанной для IoT -приложения и твердотельное реле (SSR) в качестве инициирующего компонента устройства.

Система мониторинга домашней безопасности на основе IoT Raspberry Pi

• И. Г. М. Н. Деснанджайя, И. Н. Арсана

• Информатика

• 2021
• 2021

Окончательный результат исследования системы домашней безопасности на базе Raspberry для создания системы мониторинга домашней безопасности Pi на телеграфный мессенджер, способный следить за безопасностью дома от грабителей или злоумышленников, уведомлять о температуре в доме и обнаруживать дым или газ.

Переносной узел датчика влажности и температуры для контроля микроклимата в помещении

В этом исследовании проектируется, разрабатывается и демонстрируется работа портативной сенсорной системы для внутренней среды, которая подключается к пользовательскому интерфейсу на основе смартфона для мониторинга влажности и температуры и потребляет менее 0,53958 Вт для работы, что позволяет достичь низкого -целевая стоимость.

Приложение обнаружения объекта на зеркале для умного дома методом нечеткой логики с использованием микроконтроллера Raspberry PI

В это время зеркало используется для просмотра объектов, которые не видны глазу, но могут использоваться как вспомогательный инструмент при предоставлении информации , который должен определять расстояние до объектов, которые…

Системы и технологии для умных домов/смартфонов: исследование и сравнение

• К. Карими, С. Крит

• Компьютерные науки

  ICEMIS ’18

• 2018

9 обзор систем Smart Home 2018

4 9 которые уже реализованы, и сравниваются сведения о датчиках, микроконтроллерах, коммуникативных протоколах и системах, которые широко используются при реализации Умного дома.

Интеллектуальное измерительное устройство для системы HVAC

• М. И. Н. Маароф, Г. Чала, Х. Хусейн, Амир Ашраф Абд Рахман

• Инженерное дело

• 2018

Можно сделать вывод, что интеллектуальное измерительное устройство может помочь импровизировать систему мониторинга кондиционирования воздуха. энергопотребление и может быть удобным гаджетом для всех пользователей, позволяющим самостоятельно оценивать энергопотребление.

Система интеллектуального обнаружения и контроля электроэнергии для экономии потребления электроэнергии

Система интеллектуального обнаружения и контроля электроэнергии (Sisdece) названа эталоном управления электроэнергией в Politeknik Negeri Medan (POLMED), и ожидается значительное сокращение счетов за электроэнергию.

ПОКАЗАНЫ 1-5 ИЗ 5 ССЫЛОК

Недорогая энергоэффективная система домашней автоматизации на базе Arduino/Android с интеллектуальным планированием задач

• Ким Барака, Марк Гобрил, Сами Малек, Р. Кандж, А. Кайсси

• Информатика

  2013 Пятая международная конференция по вычислительному интеллекту, системам связи и сетям

• 2013

Представленный алгоритм планирования является эвристикой для задачи планирования с ограниченными ресурсами (RCPSP) с гибридной целевой функцией, объединяющей выравнивание ресурсов и взвешенное завершение соображения времени.

Raspberry Pi в качестве веб-узла датчиков для домашней автоматизации

Проектирование системы беспроводной сети датчиков с использованием Raspberry Pi и Arduino для приложений мониторинга окружающей среды

• Sheikh Ferdoush, Xinrong Li

• Информатика

  FNC/MobiSPC

• 2014

Руководство по датчику движения PIR для продуктов Adafruit

19 UNO

19 [ 5 ] . Руководство по датчику движения PIR для продуктов Adafruit. [ 6 ] . Руководство по продукту DHT 11

• Недорогая энергосберегающая система домашней автоматизации на базе Arduino/Android с интеллектуальным планированием задач», Пятая международная конференция по вычислительному интеллекту, системам связи и сетям

• 2013

Проект «Умный дом» — домашняя автоматизация с помощью Raspberry Pi и Arduino

 

У кого еще есть время, чтобы встать и включить выключатели для освещения и вентиляторов? Всего несколько устройств и протоколов передачи вместе могут дать вам дом, который кажется прямо из научно-фантастического фильма — умный автоматизированный дом. Замечательно, правда? Не будем терять время и начнем проект! Домашняя автоматизация с устройствами Raspberry Pi и Arduino.

 

 

Требуемые устройства

Давайте начнем собирать аппаратные материалы, необходимые для создания автоматизированного дома:

1. Arduino UNO
2. Raspberry Pi 2 Model B или последняя версия
3. Провода-перемычки
4. Макет
5. Светозависимые резисторы
6. Пассивный датчик движения
7. Реле
8. Контактор Siemens (3TF32 00-0AP0)
9. Миниатюрный автоматический выключатель (1P C16A)

 

Общая конфигурация

Теперь, когда у нас есть необходимые устройства, важно сначала понять основы.

Поток связи будет осуществляться следующим образом:

 

Комнатные устройства—>

Arduino UNO—>

Малиновый пи

 

Это показывает, что Raspberry Pi будет использоваться в качестве основного устройства. Он запросит информацию, собранную Arduino UNO с каждого устройства, расположенного в разных комнатах. Если есть 3 комнаты, будут использоваться 3 Arduino UNO. Связь между Arduino UNO и Raspberry Pi для создания автоматизированного дома будет осуществляться по протоколу I2C. К Arduino UNO также можно было бы подключить один датчик PassiveIR (для обнаружения присутствия человека в комнате), LDR (для определения интенсивности света возле окна комнаты) и один датчик температуры (LM35 для измерения температуры в помещении)

Обзор схемы

Здесь у нас есть принципиальная схема того, как каждое устройство должно быть подключено к Arduino UNO и, наконец, к плате Raspberry Pi, чтобы завершить схему для данной комнаты. Вы можете обратиться к схеме и подключить свои устройства в соответствии со схемой. Если вы хотите использовать более 1 Arduino для комнаты, вы можете использовать полосу I2C.

Теперь, когда у вас есть Arduino UNO и Raspberry Pi для вашего автоматизированного дома, давайте начнем с программирования программного обеспечения.

 

Программирование

Поскольку в нашем проекте используются Raspberry Pi и Arduino UNO, нам потребуется Visual Studio 2015 с C#, загруженный вместе с Windows Universal XAML.

Наше программное обеспечение охватывает следующие пункты:

1. Протокол связи Raspberry Pi 2 и Arduino
2. Структура класса, которая позволяет Raspberry Pi поддерживать такие сложные устройства и помещения
3. Интерфейс пользователя

 

См. следующие схемы для понимания протокол , определенный для этого проекта:

(«X» — случайное значение или «0», которым можно пренебречь при общении) он охватывает весь дом, его структура ООП требует следующей конфигурации класса:

 

 

Дом основного класса состоит из нескольких объектов комнаты в виде списка. Домашний класс предоставляет статический метод для загрузки и сохранения домашнего объекта на Pi. Следовательно, комната состоит из устройств в виде списка и структур датчиков для объединения всех датчиков в 1. Наконец, устройства содержат сведения о них и их функциях, чтобы включать и выключать их с помощью I2C. Объект комнаты содержит все данные датчика, а также время от времени обновляет их, используя режим I2C 0.9.0017

 

Наконец, после настройки протокола и класса необходимо спроектировать пользовательский интерфейс программного обеспечения. Вы можете создать свой пользовательский интерфейс по своему выбору. В конечном счете, с небольшими настройками вашего программного обеспечения вы можете управлять устройствами напрямую с помощью этого Raspberry Pi 2. И вот оно! Теперь ваш дом полностью автоматизирован.

 

Конечный продукт, т. е. результат проекта «Умный дом»

Теперь у вас есть полностью автоматизированная домашняя настройка с использованием Arduino UNO и Raspberry Pi 2.

Вы можете использовать следующий код Arduino для программирования: https://create.arduino.cc/projecthub/code_files/35547/download

 

Дайте нам знать, что вы думаете о проекте умного дома «Домашняя автоматизация с использованием Raspberry Pi и Arduino» в разделе комментариев ниже.