Planejando um sistema de automação residencial faça você mesmo: 12 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

O objetivo deste manual não é dizer como você pode fazer tudo o que gostaria que sua casa fizesse. Em vez disso, foi escrito para tornar uma ideia uma realidade, mas também para transformar a loucura em sanidade ao compreender os limites (tecnologia, custo, tempo necessário, segurança …).

Existem muitos guias e artigos muito bons na web para entender muitas coisas em detalhes muito abrangentes. Não é isso que queremos. Queremos o quadro geral. Quais são as habilidades básicas que podemos aprender ou melhorar. O que devemos tocar.

Isso cobre coisas básicas como:

• O que é automação residencial? Primeiro verifique se isso realmente corresponde às suas expectativas.
• Onde começar? Muito fácil, comece de onde você está, provavelmente em casa. Você sabe disso de dentro para fora?
• O que posso fazer? Sobre tudo, mas você precisa planejar e conhecer seus limites. Isso inclui permanecer vivo (funciona em qualquer dia, inclusive à noite).
• Quais são as peças desse quebra-cabeça? Mais complexo, são muitas formas e é muito fácil perder algumas peças. Tentaremos apenas manter nossa sanidade.
• Como fazer isso? Isso está ficando mais concreto, estamos realmente FAZENDO isso. H * ll sim!

Além disso, este instrutível agora também está disponível na minha página pessoal:

Etapa 1: O que é automação residencial?

Pesquisar "automação residencial" no Google retornou 33 milhões de resultados. Isso é mais do que suficiente ou é demais.

O primeiro resultado, artigo da Wikipedia (é claro), afirma:

"Domótica ou casa inteligente [1] (também conhecida como domótica ou domótica) é a extensão residencial da automação predial e envolve o controle e a automação da iluminação, aquecimento (como termostatos inteligentes), ventilação, ar condicionado (HVAC) e segurança, bem como eletrodomésticos, como lavadoras / secadoras, fornos ou geladeiras / freezers que usam Wi-Fi para monitoramento remoto. Os sistemas modernos geralmente consistem em interruptores e sensores conectados a um hub central, às vezes chamado de "gateway", a partir do qual o sistema é controlado com uma interface de usuário que interage com um terminal montado na parede, software de telefone móvel, computador tablet ou uma interface da web, muitas vezes, mas nem sempre, por meio de serviços em nuvem da Internet."

O que isso quer dizer?

• Casa inteligente: tornar a casa "consciente" de si mesma ou dar-lhe a capacidade de fazer coisas.
• Residencial: Ao focar em DIY, não tente fazer isso no trabalho:) Parece ser o que queremos abordar.
• Automação predial: Na verdade, como um geek preguiçoso, quero um computador para fazer o que eu mesmo não quero fazer. Normalmente, verificar a porta da garagem, ligar / desligar o aquecimento e assim por diante. Excelente!
• Interruptores e sensores: olhe para isso como os olhos e os dedos da casa, sem os dois, isso não adianta muito.
• Hub central: então aquela casa inteligente precisa de um cérebro? Interessante. Um cérebro para governar todas as coisas. Esse será o controlador.
• Interagido: A casa pode ter vida própria, mas queremos fazer parte dela. Esse é o nosso lugar. Espere, como bater um papo com uma casa? Esses são os dispositivos / nós.
• Serviços em nuvem da Internet: não gosto disso, alguma máquina em algum lugar não deveria saber que estou com a máquina de lavar ligada. Mas isso é pessoal. Não se esqueça "a nuvem não existe, é o computador de outra pessoa". Espere, um serviço é muito mais que um computador. Viajar de avião é mais do que ter seu próprio avião. No entanto, o aspecto DIY evitará ajuda externa / trapaça.

Então, se resumirmos, acabamos com: Quero colocar uma tela para ordenar que meus eletrodomésticos façam o que eu quero. Praticamente o que esperaríamos.

Como um lembrete amigável, não vamos cobrir aspectos técnicos como protocolos, fornecedores, fornecedores e similares. Este é um projeto DIY. Como hobby, não conheço todos os detalhes dos itens que compõem aquela galáxia. Conhecer minha casa é onde eu quero começar. Como tal, vou compartilhar principalmente sobre minha experiência pessoal.

No entanto, vou simplesmente ignorar todas as soluções em pacote do mercado, pois não é isso que queremos. Este guia ainda pode ser útil se você quiser apenas passar pelos conceitos básicos.

Nota: Não nos importamos com o tamanho da sua casa. O céu é o limite. A maior parte deste artigo foi escrita tendo alguns dispositivos na minha mesa.

Etapa 2: The Big Picture

Lista de controle:

• Você já tem alguma ideia?
• Liste o que você deseja modelar: edifício, andares, salas, sistemas, eletrodomésticos …
• Liste com o que você NÃO se sente confortável: Talvez você queira pular equipamentos de segurança ou controle de acesso.
• Coloque prioridades: para o verdadeiro faça-você-mesmo, você estará sozinho na maior parte do tempo. Concentre-se nas conquistas.
• Avalie o custo: elimine o que você acha que é caro demais ou não vale a pena.
• Avaliar habilidades: no momento, não consigo projetar nada em 3D, mas essa é uma habilidade que gostaria de adquirir.

Se você chegou até aqui, agora deve ter uma boa ideia do que deseja alcançar. Para este instrutível, assumirei coisas sobre minha própria experiência:

• Home tem cerca de 15 quartos. Isso é muito para "apenas começar algo".
• Vou me concentrar no aquecimento: monitorar a temperatura e ligar / desligar o aquecimento.
• Estou usando clones D1 Mini baratos da Ali Express. Alguns meses atrás, eu nem tinha um ferro de solda.
• Eu quero realmente usar isso, vou tentar chegar a "caixas impressas em 3D instaladas em casa". Ainda não alcançado …
• Existe alguma dimensão de "aceitação da esposa". Isso tem que ser útil E utilizável.

Observe que, no passado, criei um abridor de porta de garagem baseado em um Raspberry Pi, um display LCD, um par de interruptores e um relé. Algum código Python une isso. Até certo ponto, estou interessado em fundir isso neste instrutível para ter uma arquitetura adequada. Isso faz parte da "aceitação da esposa", a automação residencial deve ser feita a partir de uma única interface.

Etapa 3: modelando seu lugar

Alguma teoria

A automação residencial assume que existe um controlador com permissão para saber tudo. Ele também encaminhará seus pedidos para a casa.

Dispositivos serão espalhados por todo o lugar. É melhor saber onde você quer que eles estejam.

Assim que tivermos um controlador inteligente no local, ele deve ser capaz de se comunicar com os dispositivos.

O WiFi é o caminho natural a seguir, mesmo que não seja tão comum. Existem tantos protocolos que são difíceis de escolher.

Isenção de responsabilidade

Sim, isso está ficando técnico, desculpe. De qualquer forma, quero mostrar coisas reais, então precisamos de componentes físicos e de software. Novamente estou mencionando o que estou realmente usando. Desculpe, há tantas maneiras de resolver esses tópicos: -O

Levando isso para o próximo nível

Existem agora muitas maneiras de se comunicar entre o "controlador" e os diferentes "nós". Sobre planejamento, já defina como isso deve funcionar dentro de sua casa. Definir o meio de comunicação ajudará a definir onde colocar o controlador e os dispositivos.

• Conexões entre o controlador e os dispositivos: sem fio ou com fio?
• Fonte de alimentação: Da tomada de parede, alimentada por bateria ou carregada com energia solar, talvez?
• Caso: É um teste em sua bancada, hardware alfa onde os cabos podem ser colocados ou você deseja integrá-lo em móveis / eletrodomésticos?

Conforme explicado abaixo, para a amostra, usaremos Homie-ESP8266. Este é um firmware para controladores ESP8266 usando WiFi e MQTT. É descrito assim por seu autor:

"Uma instância de uma peça física de hardware (um Arduino, um ESP8266 …) é chamada de dispositivo. Um dispositivo tem propriedades de dispositivo, como o IP local atual, o sinal de Wi-Fi, etc. Um dispositivo pode expor vários nós. Por exemplo, um dispositivo meteorológico pode expor um nó de temperatura e um nó de umidade. Um nó pode ter várias propriedades de nó. O nó de temperatura pode, por exemplo, expor uma propriedade de graus contendo a temperatura real e uma propriedade de unidade. As propriedades do nó podem ser intervalos. Para Por exemplo, se você tem uma faixa de LED, você pode ter um led de propriedade de nó variando de 1 a 10, para controlar LEDs de forma independente. As propriedades de nó podem ser configuráveis. Por exemplo, você não quer que sua propriedade de graus seja configurável no caso de um sensor de temperatura: isso depende do ambiente e não faria sentido alterá-lo. No entanto, você vai querer que a propriedade graus seja configurável no caso de um termostato."

Resumo

Você precisa:

• Um controlador central, hospedando seu servidor de automação residencial. Vou usar PiDome em um Raspberry Pi.
• Um ou mais dispositivos para monitorar e interagir com sua casa. Vou usar D1 Mini e Homie.
• Uma rede para conectar tudo isso.
• Decida como alimentar dispositivos (bateria, adaptador, de um dispositivo host …). Para teste, estou usando a porta USB do computador (e depuração serial) ou um carregador de telefone.

Etapa 9: Sobre o controlador …

Parte de hardware

Usaremos um Raspberry Pi para atuar como nosso suserano doméstico. O RPi ficará encarregado de:

• Manter os dados sobre a casa
• Agregar os dados dos dispositivos
• Apresentando os dados ao usuário
• Envio de pedidos para os dispositivos

Do ponto de vista do hardware, o RPi sozinho é suficiente para fazer tudo isso. É quase autossuficiente e funcionará perfeitamente em seu porão (Ei! Esse é seu primeiro data center doméstico no porão ?!:-D).

Pegue um pacote (RPi, fonte de alimentação, cartão SD …) e pronto.

Nota sobre WiFi: É possível executar o RPi em WiFi, porém acho muito mais estável conectá-lo ao seu roteador doméstico usando um cabo RJ45 padrão.

Nota sobre RPi Zero: A escolha exata de hardware que você deve fazer depende do que você deseja. Um RPi Zero parece ser tão bom quanto um RPi 3 para este trabalho. O Zero é muito mais barato, mas requer muito mais peças pequenas para fazer o trabalho. No entanto, é a melhor escolha quando se trata de dispositivos incorporados. O mais recente Raspberry Pi Zero W agora vem com WiFi e Bluetooth!

Parte de software

O RPi sendo um computador de placa única, é bastante limitado em termos de disco / cpu / ram. Para este propósito, contamos com sistemas operacionais centrados em Linux leves. Para este trabalho, Raspbian é provavelmente nossa melhor escolha, pois é uma espécie de sistema operacional padrão para um RPi.

Falar sobre automação residencial significa que você precisa desse software extra para gerenciar os dispositivos. Minha escolha é PiDome (download).

Etapa 10: Sobre os dispositivos

Parte de hardware

As etapas a seguir contam com o Wemos D1 Mini (ou clones mais baratos:)). Esses microcontroladores são baseados em módulos ESP-8266. Inclui uma única placa pequena (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, pinos digitais e um pino analógico em um pacote de 10 gr. Se precisar de mais espaço flash, verifique Wemos D1 Mini Pro. Você pode comprar escudos para adicionar relés, DHT22, botão, tela OLED … Um deles é o escudo da bateria que permite que o dispositivo funcione totalmente sem fio.

Ter algumas mini placas de ensaio sem solda e fios de jumper ajudará a criar um protótipo de sua casa preparada para o futuro. Se você deseja capas personalizadas para seus dispositivos, o conhecimento sobre design 3D e acesso a uma impressora 3D aumentará seu nível de geekness ainda mais. Mas o que poderia ser automação residencial se você não tiver alguns sensores, LEDs, resistores, capacitores e assim por diante?

Eu incluí meu "dispositivo de escritório" na imagem, é uma placa de ensaio simples + D1 Mini + DHT22 + tela OLED. O LED e o IR estão sem uso no momento.

Parte de software

Como o ESP-8266 é um chip bastante comum, você encontrará muitos esboços para ele. Vou ser preguiçoso e usar o excelente software Homie para ESP-8266 de Marvin Roger. No entanto, este instrutivo não é um guia para Homie.

Etapa 11: Gabinete de dispositivos

Os gabinetes são o que você esperaria. Já mencionei coisas como protoboard, papelão (como meu modelo alfa do Garage Opener), caixas recicladas (meu abridor de garagem em uma caixa de rosca), caixas de projeto ou gabinetes de impressora 3D. Como de costume, o limite é sua imaginação.

Lembre-se de que você terá que ajustar os componentes eletrônicos que planeja implantar. Não importa o quão maior isso possa ser, menor significa que não vai.

Se você monitorar itens ambientais, como temperatura ou luz, certifique-se de posicioná-lo com cuidado. Colocar um sensor ao sol é provavelmente o que você deseja evitar a (quase) qualquer custo. Colocar um sensor PIR é a mesma história, certifique-se de que o alcance está correto e cobre tudo o que você espera.

As suposições abaixo são baseadas em um monitor independente de temperatura / umidade alimentado por bateria.

Um dispositivo típico terá que agrupar:

• Um microcontrolador, para nossos exemplos, é um D1 Mini, tamanho: 34,2 mm * 25,6 mm
• Entre 0 e muitos sensores, vamos pegar um DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Fonte de alimentação, o D1 Mini requer 5V, usando um protetor de bateria parece um plano: 34,2 mm * 25,6 mm
• Pacote de bateria, para a proteção da bateria, vamos dar uma olhada em um pacote de bateria de lítio 3,7v: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Algum espaço para fios, interruptores, LEDs … Basta pegar alguns sortimentos do AliExpress (LEDs, fios de jumper, resistores).

Mais uma vez, basta escolher a forma como se sente confortável.

Nota para mim mesmo: hora de aprender um pouco de design 3D:-(

Etapa 12: Palavras Finais

Quando chegou a hora de escrever este capítulo final, eu me perguntava "O que foi alcançado?".

A resposta é bem simples e segue o tópico: Economize tempo e planeje coisas. Isso tornará todo o projeto muito mais consistente. A automação residencial não é tão simples quanto comprar uma tomada elétrica sem fio em uma loja local. Isso é muito mais.

Nesta fase, ainda estou me perguntando quais são as economias. Nós realmente nos importamos?

Isso foi instrutivo? Bastante conquista adquirida!

Por favor, verifique meus outros instructables, estou planejando escrever alguns mais práticos. Eu gostei bastante de dedicar um tempo para escrever este.