Модули для умного дома своими руками

Как сделать умный дом своими руками: какие умные вещи и датчики вам понадобятся

Наверняка, уважаемые читатели, вас интересует вопрос — можно ли создать умный дом своими руками. Забежим в самый конец статьи и скажем сразу — можно, а если очень хочется, то и нужно. Ведь цена вопроса значительно снизилась. На рынке полно готовых систем, для которых вы можете докупать умные вещи, датчики. Планируя такой проект, вам надо будет решить на базе какой системы вы будете делать умный дом:

1. Xiaomi Smart Home Suite
2. Google Home
3. Amazone Echo
4. Ардуино
5. Zigbee

Системы «Умный дом» появились еще в прошлом столетии, но именно в наши дни они стали обретать все большую популярность.

Главная задача подобных систем – сделать жилище человека более комфортным и автоматизированным. Такие дома включают в себя умные вещи, устройства и датчики, которые делают за жильца самые привычные действия – включают свет, отопление, регулирует температуру внутри помещения и так далее.

И, если до недавних пор о подобных системах оставалось только мечтать, посмотрев какой-нибудь фантастический фильм, в котором герои посредством голоса отдают команды своему дому, то теперь эту мечту можно воплотить в жизнь, приложив немного усилий и денежных сбережений.

С чего все начиналось?

Умные дома, здания или транспортные средства в книгах авторов-фантастов появились еще в начале XX века, но, естественно, в те времена о создании столь грандиозного проекта и мечтать никто не мог. Идеи о создании дома, который будет во всем помогать своим хозяев, пришли американским ученым в 50-е годы прошлого века, когда активно стала появляться различная электроника. Ничего сверхнеобычного для нас, современных пользователей, носящих в кармане мобильный телефон, который в сотни раз мощнее любой вычислительной машины того времени. Однако в 1950-е годы это был действительно прорыв. В одну систему объединялись все электрические устройства в доме, а управлять ими можно с одного пульта, да еще и назначать какие-никакие режимы работы. Позволить такое удовольствие мог не каждый – инновации стоят дорого.

Позже, в тех же Соединенных Штатах, начали появляться целые здания, которые получали централизованное управление, но даже и их сегодня сложно назвать умным домом – уж все в них выглядело простым. И все же потенциал у умного дома был огромный, поэтому проекты активно поддерживались многими инвесторами. В 1978 году две американские компании разработали технологию, которая позволяла управлять различными устройствами посредством проводов. Однако основной «бум» интереса к подобным системам случился ближе к 90-м годам, когда десятки компаний стали работать над различными устройствами и пультами управления. Появлялись новые технологии передачи сигнала, способы взаимодействия между устройствами, да и интерес простых пользователей только рос.

Отметились и отечественные инженеры, разработав систему умного дома «СФИНКС», которая могла управляться посредством радиосигнала, да и довольно сильно походила на современные концепции. Особенностью «СФИНКС» стал центральный процессор, который дополняли пульты с поддержкой голосового управления и псевдосенсорными кнопками. Неплохо для 1987 года, правда?

Ну а сегодня похожими проектами регулярно отмечаются и компании-гиганты, и небольшие фирмы. Огромное число производителей разрабатывает оборудование для умного дома, чтобы любой желающий мог собрать систему своими руками. Высокая конкуренция в этом направлении рынка приводит к тому, что устройства для умного дома становятся дешевле, что позволяет даже среднестатистическому жителю осуществить мечту об жилище, с которым можно пообщаться.

Что входит в состав умного дома?

Итак, закончим с историей. Умный дом это, если очень коротко, система, включающая в себя набор устройств, управление которыми осуществляется с единого пульта. Какое бы умное название не носила система, представлена она довольно просто.

В состав умного дома входят, если не вдаваться в подробности:

• устройства, которыми нужно управлять (датчики освещения, системы безопасности, отопления, электропитания, умные розетки, умные чайники — в общем, все то, что нас окружает дома);
• устройства, умные вещи, которые управляют (пульты управления, системы связи).

Естественно, все это разбивается на подкатегории, причем довольно обширные, постоянно расширяющиеся ввиду технического прогресса, но при построении умного дома своими руками далеко не обо всем обязательно знать. Поэтому пройдемся по основному.

Начнем с устройств, которыми мы управляем. Сюда мы относим различные системы, которые присущи любому жилищу: освещение, отопление, электропитание, кондиционирование, безопасность. Чтобы автоматизировать все эти системы используются специальные датчики и прочие устройства, которые входят в готовые комплекты оборудования для умного дома или приобретаются отдельно, если система создается своими руками.

Что же можно включить в систему умного дома?

Очень часто автоматизируется освещение, для чего используются «умные» лампочки или розетки. Это не только удобно, так как позволяет удаленно включать/отключать свет или вовсе настроить работу в соответствии с каким-либо режимом, но и поможет сберечь семейный бюджет. Как правило, пользователи, которые создают своими руками умный дом, настраивают систему освещения таким образом, чтобы свет включался только в период времени, когда жилец находится в помещении. А если еще докупить датчик движения, то свет будет включаться только, когда человек присутствует в комнате.

Автоматизации часто подвергаются и системы отопления, что очень удобно для дач и загородных домов. Обычно для точности работы используются температурные датчики, которые, замерив температуру в помещении, передают информацию на центральные пульт управления, которой либо самостоятельно, либо согласно установке пользователя решает, нужно ли включать отопление. Не так часто, но в состав умного дома включают и системы кондиционирования и вентиляции. Управлению подвергаются как кондиционеры, так и окна, которые автоматически открываются, когда система решает, что пришла пора проветрить комнату.

В единую систему умного дома включаются и бытовые приборы. Так, при помощи одного пульта управления вы сможете переключить телеканал, и в то же время отключить электрический чайник. Довольно таки удобно, еще не встав с кровати, заставить удаленно кофеварку приготовить чашечку американо. Многие не на последнее место отодвигают безопасность жилища. Умный дом позволяет в единую систему объединить систему видеонаблюдения и пожарные оповещатели. Всю информацию касательно этих систем вы сможете получить в любом месте, если, конечно, пульт поддерживает дистанционную связь.

И это далеко не все системы, которые сегодня могут быть включены в умный дом, и возможности с каждым днем только расширяются. Умный дом действительно может избавить жильца от многих действий, которые отнимают драгоценное время.

Устройства и умные вещи

Теперь к устройствам, которые отвечают за управление системами. Здесь можно сделать две подкатегории:

• управление устройствами по отдельности;
• объединение их в одну систему.

В первом случае подразумевается использование в доме, к примеру, только умного освещение, управление которым будет производиться через пульт или смартфон, предназначенный специально для лампочек. Во втором же случае речь идет об умном доме, в состав которого входит сразу несколько систем или устройств. Чтобы ими было проще управлять, необходимы специальные пульты, к которым каждая система и подключаются.

Подобные пульты представляют собой устройства, часто с экраном, чтобы пользователь мог видеть состояние каждой системы и настраивать ее работу. Они устанавливаются в удобном месте дома, нередко дополняются небольшими пультами, к которым получает доступ каждый жилец.

Подключение систем к основному пульту, как правило, осуществляется посредством проводов, а вот для управления уже могут быть использованы беспроводные пульты, которые поддерживают радиосвязь, Bluetooth , Wi — Fi или что-то другое. Многие современные модели поддерживают управление через интернет, что позволяет, используя специальное приложение на ПК или смартфоне, например, отключить отопление дома, находясь в другом городе за тысячи километров.

Готовые решения и сборка своими руками

Умный дом сегодня интересен не только обычным людям, желающим сделать свое жилище более комфортным, но и энтузиастам, которым нравится сам процесс проектирования и создания столь современной системы. Немало существует ресурсов, на которых мастера-самоучки обсуждают, как лучше реализовать умное освещение или разработать защиту от протечек труб. Но ведь далеко не каждому интересно корпеть над созданием умного дома своими руками, правда? Вот как раз для нас, среднестатистических пользователей, умнейшие разработчики крупных компаний предлагают готовые решения (хабы), которых в наши дни немало.

Xiaomi Smart Home Suite

Китайская компания Xiaomi сегодня известна своими недорогими смартфонами, которые завоевывают бюджетный рынок благодаря высокому качеству и впечатляющим характеристикам. Однако фирма занимается не только изготовлением смартфонов – из-под ее крыла регулярно появляется масса необычных и инновационных устройств. К примеру, относительно недавно она представила собственное решение для домашней автоматизации – Smart Home Suite.

Сегодня этой системе далековато до того понятия, что мы подразумеваем под умным домом – все еще мало устройств могут быть интегрированы в нее. Несмотря на это, можно надеяться на то, что в ближайшее время список поддерживаемых устройств будет пополняться.

Сейчас в комплект поставки Smart Home Suite входит сам хаб, контроллер, датчики движения и открытия двери, а также универсальная кнопка. Smart Home Suite может управлять немалым числом устройств от Xiaomi и других производителей.

В качестве центрального устройства-хаба имеем довольно крупную «таблетку», которая подключается к сети электропитания. Есть поддержка управления со смартфона посредством специального приложения. Хаб может подключаться к сети интернет, что позволяет контролировать состояние устройств на расстоянии. Купив Smart Home Suite, вы сможете управлять телевизорами Mi TV , колонками, смарт-лампами, увлажнителями воздуха и другими приборами.

Smart Home Suite, который избавит от создания умного дома своими руками, обойдется примерно в 4000 рублей, что недорого, учитывая комплект поставки и возможности. И все же это устройство от Xiaomi далеко от понятия «умный дом», которое подразумевает более гибкие возможности. Smart Home Suite – это легкий способ автоматизировать работу электрических устройств в доме.

Источник

Умный дом: стартовый набор для начинающих

Содержание

Содержание

В экосистеме умного дома существуют десятки датчиков и актуаторов, отвечающих за безопасность, автоматизацию бытовой техники, освещения и поддержания климата. У нового пользователя возникает соблазн увешать квартиру датчиками, как новогоднюю елку игрушками. Цель статьи — выделить «основной состав» и рассмотреть аспекты его применения.

Какие бывают датчики

Датчики предназначены для преобразования физической величины в электрический сигнал. В результате мы можем измерить эту величину количественно (температура, влажность) или зафиксировать ее изменение (распознать движение). Ниже перечислены датчики, доступные в свободной продаже у большинства крупных игроков рынка:

• движения/присутствия;
• открытия окон/дверей;
• освещенности;
• параметров окружающей среды;
• протечки;
• задымления;
• разбития стекла;
• утечки газа;
• мониторинга качества воздуха;
• видеокамеры.

Какие бывают актуаторы

Под актуаторами понимают исполнительные устройства, генерирующие сигналы для воздействия на другие элементы умного дома. Это прямое воздействие либо сигналом (кнопка), либо посредством привода (электронный клапан). Исполнительным устройством может быть также и бытовой прибор, управляемый со смартфона, например, умный кондиционер. При этом можно управлять и обычным кондиционером, но уже с помощью умного пульта, который станет посредником между прибором и смартфоном. Задача в данном случае одна, а варианты решения разные. Отдельный класс устройств составляют интеллектуальные световые приборы. Про умный свет подробно рассказано в недавней статье.

Перечень умных исполнительных устройств:

• многофункциональная кнопка;
• выключатель;
• реле;
• розетка;
• световые приборы (лампа, цоколь, светильник, светодиодная лента);
• бытовая техника (холодильник, кондиционер, кофеварка и т. д.);
• инфракрасный пульт;
• электронный клапан;
• привод для штор.

Рассмотрим подробнее, какие устройства являются самыми необходимыми для построения базовой системы домашней автоматизации. Есть несколько вариантов готовых стартовых наборов от производителя.

Каждый из них не полностью закрывает минимальные потребности, будучи более ориентированным либо на безопасность, либо на удобство. Соберем комплект, удовлетворяющий обеим задачам.

Датчики движения

Старожилы умного дома, известные еще со времен первых пультовых охранных систем. Чаще всего встречаются пассивные инфракрасные датчики (PIR-сенсоры). Они содержат чувствительный пироэлектрический элемент, регистрирующий изменение инфракрасного излучения при движении объекта в зоне контроля. Радиус такой зоны составляет 4-8 метров, что позволяет охватить комнату одним датчиком. Стандартное расположение — верхний угол стены, противоположной входу в помещение.

Датчики движения настолько распространены, что являются, в том числе, частью других устройств, например, лампочек. Наиболее активно такие датчики используются именно в сценариях освещения: автоматическое включение и отключение света, исходя из активности в помещении. В плане интеграции с остальной системой умного дома нет проблем, поскольку представлено множество девайсов с различными интерфейсами. Эти датчики, имеющие большое количество сценариев применения, железно входят в основу умного дома.

Датчики открытия окон/дверей

Датчики открытия дверей и окон состоят из двух частей — геркона и магнита. Они устанавливаются на дверной коробке/оконной раме и створке, а при их разъединении происходит срабатывание датчика.

Простая и долговечная конструкция давно зарекомендовала данные сенсоры как неотъемлемую часть охранных систем. Также они широко используются в сценариях умного света. Умный дом сложно представить без этих устройств.

Датчики протечки воды

В большинстве своем работают за счет разницы электропроводности воздуха и воды. Когда вода попадает на один из контактов, расположенных на дне устройства, возникает сигнал. Датчики устанавливаются в непосредственной близости от вероятных источников протечки: под шлангом стиральной машины, рядом со стояками, раковиной, радиатором отопления. Также в случае, если есть небольшой уклон, удачной для монтажа будет самая низкая по уровню точка.

Чтобы система не только сигнализировала о происшествии, но и предотвращала его последствия, применяют устройства, перекрывающие подачу воды. Обычно это специальный электронный клапан, но есть и оригинальные воплощения китайской инженерной мысли в виде электропривода для рукоятки шарового крана.

С точки зрения интеграции в умный дом данная система не всегда удобна, поскольку идет как самостоятельный комплект. Проприетарный контроллер не подружится с общим шлюзом и останутся только варианты с работой через умную розетку или поддержкой голосового помощника. Поэтому в основной состав проходят только датчики, а актуаторы — в запасной.

Датчики задымления

По принципу действия аналогичны стандартным пожарным извещателям, которые в обязательном порядке устанавливаются в новых домах. При попадании частиц дыма в поле фотоприемника датчика, изменяется интенсивность излучения и происходит срабатывание. При этом активируется сирена, а если извещатель адресный, то он передает сигнал на пульт пожарной охраны. При наличии такого оборудования смысла в дополнительном датчике дыма нет. В обратном случае датчик обязателен.

Датчики утечки газа

Реагируют на повышение концентрации бытового газа в воздухе. Имеет смысл использовать при наличии газовой плиты и (или) колонки. Устанавливать такие датчики необходимо поблизости от газовых приборов.

Датчики температуры и влажности

Контроль параметров окружающей среды — еще одна важная функция умного дома. Хороший климат в доме полезен для здоровья семьи, питомцев и комнатных растений. Измерения температуры и влажности все чаще доступны в рамках одного устройства. Без этих датчиков невозможно представить умный дом. К ним добавляют атмосферное давление, но на этот показатель повлиять нельзя, поэтому он носит справочный характер. А двумя основными параметрами управлять можно и нужно.

Для этого мы пользуемся кондиционерами и увлажнителями воздуха. Это уже более дорогие аппараты по сравнению с датчиками, их можно рассмотреть для приобретения в долгосрочной перспективе. Они также бывают умными и помогают полностью автоматизировать процесс регулировки погоды в доме. В случае выхода температуры или влажности за пределы заданных порогов, включится соответствующий прибор. Он будет работать до достижения необходимых показателей.

Кстати, не забудьте про уход за климатической техникой. Про кондиционеры мы писали тут.

Определяемся с актуаторами

В качестве базовых исполнительных устройств предлагаем рассмотреть умные розетки, выключатели, кнопки и лампы.

Некоторые умные розетки позволяют не только управлять состоянием светильников и бытовых приборов, но и вести учет потребляемой мощности. Выключатели и кнопки также пригодятся для реализации сценариев освещения и включения/выключения техники.

Еще одна удобная вещь — умный инфракрасный пульт. Им можно заменить все остальные пульты для телевизора, кондиционера и т. п. Представьте, что вам теперь вообще не придется их искать!

Во всех наборах умного дома присутствует обязательный элемент — блок управления, он же шлюз или центр управления. Это «мозг» системы, который отвечает за управление всеми устройствами умного дома и выполнение сценариев автоматизации. Он принимает данные от датчиков и передает их на сервер производителя для обработки. Благодаря этому вы можете отслеживать эти данные в удобном формате — в приложении на мобильном устройстве, откуда можно в пару кликов передать команды для исполнительных устройств.

Шлюзы поддерживают различные протоколы беспроводной передачи данных, необходимых для обмена данными со всеми компонентами системы: Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, RF. Если устройств много, их объединяют в группы, для чего используются хабы.

Особняком стоят несколько облачных систем умного дома, не требующие управляющего блока. Это платформы Apple HomeKit, Google Home и Умный дом Яндекса. В таком случае команда из приложения улетает прямиком в облако, где обрабатывается при помощи библиотеки функций от производителя конкретного устройства. На примере Яндекса схематически это выглядит так:

Приложения для смартфонов

Каждый производитель имеет собственное приложение для управления умным домом. Все они умеют отображать список устройств, показания датчиков и передавать команды. Пример настройки Mi Home здесь, а Rubetek — здесь. С точки зрения поддержки сторонних вендоров хорошо себя зарекомендовал Mi Home.

Основная функция приложений — создать сценарии автоматизации для достижения заданных условий. Именно в них состоит главная «фишка» умного дома — автоматическое выполнение действий без участия человека. Есть и другая «фишка», о которой речь пойдет далее.

Будьте услышанным

Голосовое управление тесно интегрируется в умный дом. Все три рассмотренных выше разработчика облачных платформ развивают собственных голосовых помощников: Siri, Alexa и Алиса. На русском языке полноценно понимает только Алиса. Управление голосом выводит систему умного дома на совершенно иной уровень, но ему свойственны и некоторые недостатки.

По сравнению с приложениями производителей умных устройств голосовые помощники обладают более скромными возможностями по поддержке устройств и их функций. Список устройств, которые можно подружить с Mi Home, гораздо шире. Кроме того, Алиса пока не воспринимает все команды для устройств, доступных в приложении. Тем не менее, перечень будет расширяться, а удобство управления голосом нивелирует эти несовершенства.

Для того, чтобы Алиса увидела ваши девайсы, достаточно установить на смартфоне приложение Яндекс и перейти в меню «Устройства — Умный дом».

Далее необходимо выбрать производителя и на соответствующей вкладке объединить аккаунты, например, с Mi Home. После этого устройства будут отображены с доступными голосовыми командами.

Можно управлять отдельными устройствами и объединять их в группы. Для более комфортного общения с Алисой используйте умную колонку.

На видео демонстрируются несколько сценариев умного дома Xiaomi + Алиса.

Команда умного дома

Подведем итог в подборке минимального комплекта умных устройств:

• датчик движения;
• датчик открытия двери;
• датчик протечки воды;
• розетка;
• выключатель;
• кнопка;
• IR-пульт;
• лампа;
• шлюз;
• колонка с Алисой.

Если пока нет четкого понимания, какие сценарии будут использоваться, то можно взять все устройства в одном экземпляре. Одно из преимуществ системы — масштабируемость. Большинство датчиков работает от батареек и крепятся на 3М-скотч, поэтому добавить такие элементы не составит труда. Не забывайте предварительно почитать про совместимость оборудования и приложения или голосового помощника. Если вы планируете монтаж на этапе ремонта, то рассмотрите варианты с умными реле и заранее определите выводы питания под устройства умного дома.

Добавление в систему датчиков и актуаторов у всех производителей максимально упрощено и состоит из нескольких шагов:

1. Подключите устройство к сети электропитания (если требуется).
2. Инициируйте добавление устройства в приложении. Далее действуйте в соответствии с инструкциями приложения. Обычно достаточно несколько раз нажать кнопку на устройстве.
3. После сопряжения с устройством в приложении появится перечень доступных функций. Их можно использовать независимо либо включать в сценарии автоматизации совместно с другими элементами умного дома.

Умный дом — отдельная инженерная система, заслуживающая вдумчивого проектного подхода. В этом случае умные устройства станут вашими надежными помощниками по дому.

Источник