Arduino для моделирования домашнего контроля приборами с использованием Интернета
Cassimiro Daniel, Ramos Batista
Автор перевода: Каховский Д.А.
Реферат
В запрограммированном обитаемом доме можно установить автоматические задачи, которые необходимо сделать по расписанию в режиме реального времени с помощью Интернета. В этой работе мы использовали Arduino, который имеет доступен через Интернет и посылает команды, которые в тестовом режиме переключают светодиоды. Arduino является свободной платформой разработки и имеет множество компонентов и инструментов совместимых с ним. С помощью этого микроконтроллера мы достигли более быстрого и безопасного соединения между устройством и Arduino, где устройство может представлять собой смартфон, планшет или компьютер, обеспечивая доступ к Интернету.
Ключевые слова
Arduino, Автоматизация Дома, Доступность.
1. Введение
В настоящее время на рынке появляется огромное количество новых технологий. В области жилищного строительства можно отметить новый виток развития - домашняя автоматизация. Это новая тенденция, которая в данный момент имеет высокую скорость развития. Она позволяет управлять электрическими устройствами в комнатах дома в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Эта технология становится распространенной и присутствует во многих современных домах. Но все системы умных домов имеют большую стоимость, поэтому мы используем Arduino для построения дешевой системы.
"Автоматизированный дом" это термин, который может относиться к двум различным типам технологии: умные дома или запрограммированные дома. Оба они могут быть реализованы в том же жилом помещении. Пример автоматизированного дома показан на рисунке 1.
В умных домах движениях жителей и изменения в окружающей среде обнаруживаются датчиками. Таким образом, они могут включить свет или переключить прибор в зависимости от показателей датчиков. Эта возможность очень важна для людей с ограниченными возможностями. Но здесь мы ориентируемся на запрограммированных домах. В них пользователи могут установить задачи, которые будут осуществляться по расписанию. Эти задачи могут быть установлены в режиме реального времени, используя Интернет.
Рисунок 1 - Прототип дома
2. Arduino
Arduino представляет собой плату с контактами, к которым можно подключать различные модули расширения, датчики и т.д. Внешний вид платформы представлен на рисунке 2. Эти компоненты имеют свои задачи и управляются под контролем программы, написанной на языке под названием Arduino. В качестве примера, в доме, можно установить Arduino, которая будет контролировать элементы дома с помощью датчиков и кабелей. Эти элементы могут управлять питанием приборов, таких как кондиционер, телевизор и стиральная машина. Таким образом, можно контролировать все приборы в помещении, если все они подключены к Arduino.
Рисунок 2 - Внешний вид Arduino Uno
Arduino имеет аппаратное обеспечение, которое также является открытым. Таким образом, под многие проекты строят свои Arduino с различными конфигурациями.
Для получения полной документации смотри http://arduino.cc ,который является лишь одним из различных сайтов о Arduino. На этом сайте вы найдете документы с полными аппаратными схемами платформы.
3. Быстрое и безопасное подключение
В нашей работе мы использовали соединение между PHP и Arduino. Пользователь получает доступ к сайту в Интернете, который контролирует светодиоды, установленные на макетной плате. Веб-страницы были разработаны с использованием HTML и CSS, и они предлагают интуитивно понятный графический интерфейс пользователя. Функциональность страницы управления была запрограммирована в PHP код, который взаимодействует с Arduino очень простым способом: код просто посылает переменную, содержащую состояние светодиодов.
Что касается безопасности: во-первых, пользователь должен зарегистрировать имя пользователя и пароль. Оба должны быть введены правильно на начальной странице PHP, и это единственный способ получить доступ к странице управления. На странице управления находится изображение дома, где светодиоды отображены соответствующими кнопками формы. При нажатии на любую из них с помощью мыши, светодиод изменит свой статус, как на веб-странице, так и в доме.
4. Материалы и методы
Во-первых, вся система была реализована только для одного светодиода, который на самом деле представляет собой определенное устройство (выключатель, бытовую технику и т.п.) После этого, был построен макет жилого дома с несколькими комнатами и несколькими светодиодами. Arduino и исходные коды были адаптированы новой конфигурации дома. Далее, управление светодиодами было организовано с помощью удаленного подключения. Наконец, мы организовали доступ через Интернет.
Для реального автоматизированного дома, Arduino не должен быть выключен, если пользователь хочет иметь контроль над техникой в любое время. Если он все же выключен, пользователь не в состоянии переключить состояние светодиодов, даже если он находится в доме.
Процедура цикла работает следующим образом: контроллер продолжает ждать действий пользователя через веб-страницу контроля доступа. При нажатии на любую выбранную иконку с левой кнопкой мыши, пользователь переключает соответствующий прибор в доме. После этого Arduino возвращается в состояние ожидания.
5.Результат
Наши результаты представляют собой полный перечень возможных ресурсов для читателей, которые хотят построить себе систему на Arduino для управления техникой в доме через Интернет. Ресурсы: техническое руководство, коды в PHP, CSS и SQL для доступа и управления страницами, и код для Arduino. Все они содержатся на сайте www.danielcassimiro.net, который также будет иметь ссылки на наши частные домашние страницы.
Сайт также содержит видео, в котором показано, как управлять доступом к веб-страницам. На видео представлена возможность переключения состояния диодов при переключении соответствующих кнопок на сайте управления.
Пособие состоит из 5 разделов:
1)Настройка светодиодов и реле
2)Программирование
3)Программирование Arduino
4)Страница управления
5)Помощь
В руководстве мы объясним весь проект шаг за шагом, таким образом, чтобы любой человек с базовыми знаниями языков программирования сможет воспроизвести все в реальном доме.
6.Вывод
Наша работа представила большие преимущества в работе с Arduino - платформа проста в обращении и имеет низкую стоимость. Arduino может использоваться в любых конфигурациях как умного, так и программируемого дома.
Для умного дома возможности, предлагаемые Arduino, кажутся неограниченными: мы можем регулировать температуру воздушного кондиционирования или переключать каналы на телевизоре с помощью инфракрасного света и много других возможностей.
Что касается низкой стоимости - в этом проекте мы затратили всего 100$. Что несравнимо низко для подобных устройств.
Это может быть мотивацией для студентов, которые готовы разрабатывать будущие проекты. Наша работа является вводной, и это стимулирует читателей к дальнейшим разработкам.
Источник: http://www.danielcassimiro.net/wp-content/uploads/2014/08/Relatorio_Final.pdf
Перевод на русский: Каховский Д.А.