स्मार्ट घर के लिए सेंसर

हमने यहां घर के लिए एक नियंत्रण कैबिनेट बनाया, यहां एक नियंत्रक विकसित किया।

फोन से प्रकाश को चालू / बंद किया जा सकता है, पानी के रिसाव के बारे में सूचनाएं, पानी को शामिल करने के तार आ सकते हैं और भगवान को अभी भी पता है कि क्या है।

लेकिन यह पूरी प्रणाली एक स्मार्ट घर होने से बहुत दूर है, यह सिर्फ आपके हाथों और पैरों का विस्तार है, और इससे मदद केवल यह है कि आपको रोशनी बंद करने के लिए बिस्तर से बाहर निकलने की आवश्यकता नहीं है।

यह लेख आपके घर को स्मार्ट के करीब लाने के बारे में है, और आपने इसे सही माना - यह सेंसर का विकास है। ये आंखें, कान और आपके घर के लिए थोड़ा अधिक हैं। सेंसर से मिली जानकारी के आधार पर, स्वचालित स्क्रिप्ट लिखना संभव है जो घर को पुनर्जीवित करेगा और चुपचाप आपकी मदद करेगा और आपके जीवन को और अधिक आरामदायक बना देगा।

बाजार में अब इस तरह के उपकरणों की एक विस्तृत विविधता है, दोनों प्रख्यात निर्माताओं और अज्ञात मूल से। और यदि आप बहुत परेशान नहीं करते हैं, तो आप उनका उपयोग कर सकते हैं, लेकिन एक या, लेकिन कई भी हैं। सबसे पहले, उनमें से अधिकांश अपने मालिकाना प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं और केवल अपने हब के साथ काम करते हैं। और किसी भी समय इन हब के एपीआई बंद हो सकते हैं, और नियंत्रण केवल निर्माता के आवेदन (Google घोंसले से कहानी याद रखना) के माध्यम से संभव होगा, इसलिए आपका सभी स्वचालन एक बिंदु पर दुर्घटनाग्रस्त हो जाएगा।

दूसरा, सभी निर्माता, बिना किसी अपवाद के, किसी भी तरह से लाभ प्राप्त करने की कोशिश कर रहे हैं, और चूंकि यह एक बड़ी घटना नहीं है, इसलिए आपको बाहर निकलने की आवश्यकता है, इसलिए प्रत्येक सेंसर अपनी बैटरी के साथ अपने अलग मामले में बना है। और अब गिनती करते हैं, आपके पास प्रत्येक में 5 कमरे हैं, मैं एक तापमान, गति, प्रकाश और सीओ सेंसर रखना चाहूंगा। एक जटिल चटाई नहीं। गणना छत पर 20 बक्से तक ले जाती है। सबसे पहले, यह सुंदर नहीं है, और दूसरी बात, एक या दो साल में, इन सेंसरों में बैटर को एक सीढ़ी और एक पेचकश के साथ आधे दिन में बदलना आवश्यक होगा, सबसे अधिक संभावना है कि फास्टनरों के एक जोड़े को तोड़कर और टुकड़े टुकड़े पर एक-दो बार स्क्रू ड्रिवर को गिरा दिया जाए। हां, और तीसरा, जब कोई सेंसर एक-दो साल में टूट जाता है, तो आप उसे खरीद नहीं पाएंगे, और सबसे अधिक संभावना है कि पुराने हब नए सेंसर का समर्थन नहीं करेंगे (लाभ महत्वपूर्ण है) और आपको सभी सेंसर को बदलना होगा और उन्हें अपने में फिर से लगाना होगा। प्रणाली। किस तरीके से ओपनसोर्स से किसी चीज़ को देखना है, या इसे स्वयं करना है, कम से कम कोड हमेशा आपके साथ रहेगा। तो वर्णित के प्रकाश में, सेंसर के साथ इसके बॉक्स का विकास ऐसा ओवरकिल कार्य नहीं है।

इसलिए अपने सेंसर को विकसित करने में, मैंने ऊपर वर्णित 'लेकिन' से बचने की कोशिश की:

1. हम सभी सेंसरों को एक आवास में एकत्रित करते हैं
2. हम बिजली (खरोंच से निर्माण)
3. हम मानक प्रोटोकॉल के अनुसार इंटरफेस बनाते हैं

अब आइए आगे बढ़ते हैं कि ऐसे उपकरण को कैसे काम करना चाहिए।

दो संभावित विकल्प हैं, और वे इस बात पर निर्भर करते हैं कि किस उपकरण में पर्यावरण का उपयोग किया जाता है, केंद्रीय नियंत्रण के साथ एक सिस्टम में, एक वितरित प्रणाली में या सामान्य रूप से एक स्वतंत्र उपकरण के रूप में।

पहला विकल्प सरल है क्योंकि सेंसर से केवल कच्चे डेटा की आवश्यकता होती है, और फिर केंद्रीय नियंत्रक, जो डिवाइस से पूछताछ करता है, यह तय करता है कि उनके साथ क्या करना है, इस तरह के डिवाइस का एक उदाहरण एक कार्यालय धूम्रपान सेंसर है। उदाहरण के लिए, सेंसर से डेटा एक निश्चित सीमा से ऊपर आया, जबकि केंद्रीय नियंत्रक जानता है कि सशस्त्र मोड अब चालू है और तदनुसार अलार्म को उठाना आवश्यक है।

दूसरा विकल्प मानता है कि डिवाइस को स्वयं पता होना चाहिए कि वह किस मोड में है, सेंसर से कच्चे डेटा को बदलने में सक्षम हो, उपयोगकर्ता को सूचित करने के बारे में निर्णय ले। इस तरह के एक उपकरण के विकास, ज़ाहिर है, एक कार्यक्रम लिखने और प्रयोज्य कार्य करने के संदर्भ में अधिक प्रयास की आवश्यकता होती है।

मैंने मूल रूप से डिवाइस को दूसरे विकल्प के अनुसार बनाने की योजना बनाई है, और दो संचार चैनलों - mqtt और modbus को रखा है। WIFI के माध्यम से Mqtt तो घर के नियंत्रण प्रणाली से कनेक्ट करने के लिए RS-485 के माध्यम से चारों ओर खेलने के लिए और modbus।

WIFI के माध्यम से Mqtt ESP8266 लुआ पुस्तकालयों के लिए धन्यवाद करना मुश्किल नहीं है और एल्गोरिथ्म काफी मानक है:

1. पहली शुरुआत में या यदि आप WIFI से कनेक्ट नहीं हो सकते हैं, तो आपको ESP8266 से एक एक्सेस प्वाइंट बनाना होगा
2. WIFI मापदंडों और mqtt सर्वर मापदंडों के साथ उस पर एक छोटा सा वेब सर्वर तैनात करें (उदाहरण के लिए अमेज़न पर मुफ्त में किया जा सकता है)
3. ESP8266 मेमोरी में सभी दर्ज किए गए डेटा को सहेजें
4. रिबूट करने के बाद, घर वाईफ़ाई के माध्यम से mqtt से कनेक्ट करने का प्रयास करें

हालाँकि, जब सवाल डिवाइस को होम सिस्टम में मोडबस के माध्यम से एकीकृत करने पर उठता है, तो मैं सेंसर से कच्चे डेटा को याद करना शुरू कर दिया, और अंततः मैंने सभी कच्चे डेटा को मोडबस तालिका में भी डाल दिया। उदाहरण के लिए, यह मोशन सेंसर से एक अनावश्यक घटना प्रतीत होता है, जो कि निहत्थे मोड में है, यहां तक ​​कि सभी प्रकार के स्मार्ट होम फ़ंक्शन के लिए भी इसका उपयोग किया जा सकता है।

मोडबस तालिका इस प्रकार है:
एन प्रकार का वर्णन
0. -r - सेंसोर्टैग की स्थिति (1 - निष्क्रिय मोड / 2 - निष्क्रिय करने के लिए सुरक्षा / 3 - सुरक्षा मोड)
1. आर - अलार्म का बिटफील्ड कारण (बिट 1 - गैस / 2 - तापमान / 3 - गति)
2. -r - निष्क्रिय और संरक्षण राज्यों में गति का पता लगाने (0/1 - कोई प्रस्ताव / गति)
3. -आर - गैस सांद्रता (एडीसी से कच्चा मूल्य)
4. -r - C C में तापमान
5. -r - पूर्वनिर्मित प्रकाश मान (रात का कमरा <17 / अंधेरा कमरा <50 / धुंधलका <150 धूप <250)
6. -r - प्रकाश मान (adc से कच्चा मान)
7.r - इस जीवन चक्र में अलार्म घटना की संख्या
8. -आर - सेंसोर्टैग रीस्ट्स की संख्या
9. -आर - इस्तेमाल नहीं किया
10 -लेखक- अलार्म एक्टिवेशन (0 - स्विच टू आइडल / 1 - अलार्म स्विच)
11. -लेख- गति संवेदनशीलता (0 - 100%, 0 का अर्थ है - सबसे संवेदनशील)
12. -लेखक- गैस सांद्रता सीमा

इसके अलावा, हमेशा की तरह, यह बोर्ड और सॉफ्टवेयर के विकास के लिए आता है। और इस मामले में, बोर्ड का विकास मेरे लिए अधिक कठिन था, क्योंकि एक एनालॉग भाग (पावर, मोशन सेंसरों का बंधन और सीओ) है, जिसके साथ मैं बहुत अनुकूल नहीं हूं, और सॉफ्टवेयर के बारे में लिखने के लिए बहुत कुछ नहीं है, क्योंकि वहां सब कुछ वास्तव में सरल है। यानी न केवल साधारण, बल्कि मैंने एडीसी से रीडिंग पढ़ी, उन्हें परिवर्तित किया, उन्हें संसाधित किया (सभी चैनलों पर स्लाइडिंग विंडो विधि का उपयोग करके) और उन्हें एक तालिका में रखा। पीआईआर सेंसर से सिग्नल का तापमान मुआवजा बनाना बुरा नहीं होगा। गर्मियों में, जब कमरे का तापमान +30 डिग्री से ऊपर होता है, तो सेंसर की बहुत कमजोर प्रतिक्रिया होती है। इसलिए इस लेख में मैं स्वयं बोर्ड के विकास का वर्णन करना चाहूंगा और प्रयोज्यता पर थोड़ा ध्यान दूंगा।

चलो बोर्ड के साथ शुरू करते हैं, यहां आपको यह करने की आवश्यकता है:

1. एक माइक्रोकंट्रोलर और सेंसर चुनें (पीर सेंसर, प्रकाश, तापमान, सीओ)
2. modbus संचार के लिए rs-485 ड्राइवर चुनें
3. ESP8266 mqtt संचार के लिए (क्या चुनना है)
4. डिवाइस की स्थिति की कल्पना करने के लिए RGB LED का चयन करें
5. बिजली मॉड्यूल विकसित करना
6. एक सर्किट आरेख विकसित करें, नस्ल बनाएं और बोर्ड बनाएं

एक माइक्रोकंट्रोलर का चुनाव मुश्किल नहीं है, आपको बस बॉक्स को देवबोर्ड के साथ पहुंचने और एक बोर्ड प्राप्त करने की आवश्यकता है - यह करेगा। लेकिन गंभीरता से, मैं माइक्रोकंट्रोलर्स के कई परिवारों के ज्ञान का घमंड नहीं कर सकता, इसलिए मैं STM32, ATSAM और AVR से परिचित हूं। मैंने उत्तरार्द्ध को चुना, और केवल इसलिए कि मेरे पास सिर्फ अरुडिनो लियोनार्डो की जोड़ी थी और पुराने दिनों के एमके 2 को याद कर रही थी। मैं यह उल्लेख नहीं करूंगा कि AVR अपने पैरों को क्वार्ट्ज आवृत्ति पर खींचता है, जो मेरे लिए उपयोगी है, और इसमें बाह्य उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला है और बल्कि तेज ADC है, यह मेरे लिए बहुत अधिक महत्वपूर्ण है कि इसमें एक TQFP पैकेज है और मैं इसे अपने आप में मिलाप कर सकता हूं, बिना माइक्रोस्कोप के और टैम्बोराइन के साथ नृत्य कर सकता हूं। । यदि माइक्रोकंट्रोलर की पसंद दस मिनट का मामला है, तो सेंसर का चुनाव कोई मामूली बात नहीं है। हमें शुरू में यह सोचना चाहिए कि उन्हें कैसे जोड़ा जाए, उनके संकेतों को कैसे संसाधित किया जाए और वे एक-दूसरे को कैसे प्रभावित करेंगे। यदि कुछ सेंसरों को Arduino सेट से लिया जा सकता है और वे एक पैसा खर्च करते हैं, तो दूसरों के साथ, अधिक दुर्लभ, आप लंबे समय तक टिंकर कर सकते हैं और अधिक खर्च कर सकते हैं। इसके अलावा, सेंसर का चयन भी मेरे अतिरिक्त मानदंडों द्वारा सीमित था:

1. सेंसर को आप जैसे चाहें कनेक्ट कर सकते हैं, लेकिन I2C के माध्यम से नहीं। इस तरह से मेरे लिए यह काम नहीं किया कि मैं I2C को माइक्रोकंट्रोलर्स पर मज़बूती से लागू करने के लिए काम करूँ, जहाँ इस बस का समर्थन हार्डवेयर के रूप में आधा और सॉफ्टवेयर के रूप में आधा है (AVR के रूप में)। ऐसा हुआ कि यह काम करता है, यह एक महीने के लिए काम करता है, और फिर यह टूट जाता है, और कोई पुनर्प्राप्ति अनुक्रम मदद नहीं करता है, इसलिए यह संभव था कि एडीसी से जुड़े कई एनालॉग सेंसर का उपयोग करें और केवल तापमान के लिए एसपीआई का उपयोग करें (वैसे, दोस्ती मजबूत और विश्वसनीय है)।
2. वे काफी विश्वसनीय थे और सेवा जीवन के दौरान उन्होंने अपनी विशेषताओं को नहीं बदला (मैंने इसे 10 वर्षों के रूप में परिभाषित किया)
3. वे हमारे बाजार में उपलब्ध थे, ताकि मौसर के आदेशों के साथ गड़बड़ न करें, आदि।

सभी शोधों के परिणामस्वरूप, हमें यह सेट मिलता है:

1. पीर सेंसर - D203S
2. लाइट सेंसर - GL5516
3. तापमान संवेदक - LM95071
4. CO सेंसर - TGS5141

और अगर पहले तीन पदों के साथ, मुझे लगता है कि किसी के पास कोई सवाल नहीं होगा, तो अभी TGS5141 की आवश्यकता क्यों है स्पष्ट नहीं है। आप शायद कहते हैं - "इतनी महंगी चीज क्यों, क्योंकि MQ-7 प्रकार के arduino सेट से पेनी सीओ सेंसर हैं।" वास्तव में, मैंने उनके साथ प्रयोग किया, और परिणामस्वरूप मैंने उन्हें कई कारणों से मना कर दिया। सबसे पहले, यह एक उत्प्रेरक सेंसर है, और यह गर्म हो जाता है, जो डिवाइस के मामले में तापमान को बहुत प्रभावित करता है और पीआईआर सेंसर से संकेत के लिए तापमान मुआवजा की अनुमति नहीं देता है। दूसरे, एमक्यू -7 की संवेदनशीलता वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ देती है, यहां तक ​​कि कल्पना में यह 10 से 1000ppmm कहती है, लेकिन वास्तव में यह अभी भी दुखी है, साथ ही सेंसर से सेंसर तक कोई स्थिरता नहीं है। तीसरा, सेंसर का जीवन स्वयं स्पष्ट नहीं है, मेरा मानना ​​है कि इसकी विशेषताओं को वर्षों में ठीक से बदल जाएगा क्योंकि यह उत्प्रेरक है। और अब इलेक्ट्रोकेमिकल टीजीएस 5141 के फायदों के बारे में - यह गर्म नहीं होता है, संवेदनशीलता 0 ~ 5000 पीपीएम (एक रैखिक विशेषता के साथ), 10 साल की गारंटीकृत सेवा जीवन, छोटे आकार और कई अधिक प्लस हैं। मुझे लगता है कि चुनाव स्पष्ट है यदि आप वास्तव में एक सार्थक काम करना चाहते हैं, न कि एक तुच्छ शिल्प।

हमने एक माइक्रोकंट्रोलर, सेंसर को चुना, अब यह ध्यान रखने का समय है कि उपयोगकर्ता को यह कैसे बताना है कि हमने क्या इरादा किया है। जैसा कि मैंने पहले लिखा था, मेरे पास इसके लिए दो संचार चैनल हैं, rs-485 modbus और WIFI के माध्यम से mqtt। एक व्यक्तिगत उपकरण के रूप में मेरे सेंसरटार्ग का उपयोग करना क्या संभव बनाता है, और इसलिए, राज्य का संकेत है, किसी तरह, डिवाइस पर ही, उदाहरण के लिए, एल ई डी।

अवधारणा पर निर्णय लेने के बाद, आप बाकी तत्वों के आधार पर थोड़ा ध्यान दे सकते हैं। 485go ड्राइवर मैं ADM2587E का उपयोग करता हूं, चिप में न केवल ड्राइवर ही शामिल है, बल्कि RX, TX और DE पर ट्रांसफार्मर गैल्वेनिक अलगाव भी है, जो केवल कीमत में शून्य से कम है। हम WIFI के माध्यम से mqtt संचार के लिए ESP-07 का उपयोग करेंगे, यहाँ, मुझे लगता है, कोई टिप्पणी की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि केवल आलसी ने ESP8266 पर कुछ नहीं किया। मुझे विजुअल डिस्प्ले के साथ अधिक छेड़छाड़ करनी पड़ी, इसके लिए मैंने sk6812 RGBW LED का उपयोग करने का निर्णय लिया। जैसा कि यह AVR के साथ निकला, उन्हें प्रबंधित करना बहुत सरल नहीं है, उनका समय बहुत कठिन है, इसलिए मुझे कोडांतरक कोड के कुछ हिस्सों को जोड़ना पड़ा, जो मूल रूप से योजनाबद्ध नहीं था। लेकिन परिणाम खुद को सही ठहराता है, यह जानकारीपूर्ण और खूबसूरती से निकला, खासकर यदि आप इन एलईडी के साथ plexiglass अंगूठी के अंत में चमकते हैं। यह संकेत मुझे एक कर्मचारी ने सुझाया था जो पहले ही इस पर एक कुत्ता खा चुका था (साशा का धन्यवाद)।



चमक के साथ थोड़ा प्रयोग करने के बाद, यह स्पष्ट हो गया कि चमक का एक स्तर मेरा निर्णय नहीं है - यह दिन के दौरान देखना मुश्किल है, और रात में बहुत उज्ज्वल है। इसलिए, मुझे कमरे में प्रकाश व्यवस्था के आधार पर इन एल ई डी की चमक की चमक में बदलाव करना पड़ा। ठीक है, यह सब, आपने संकेत दिया है, आपने सोचा था, लेकिन नहीं, मेरे लिए सबसे कठिन बात उनके लिए चमक पैटर्न और समय का आविष्कार करना था।

मैं इस विकल्प पर रुक गया:

• नीली धीमी - निष्क्रिय, केवल वाईफाई पर संचार (मोडबस गायब)
• ब्लू फास्ट - निष्क्रिय से अलार्म मोड में स्विच, केवल वाईफाई पर संचार (मोडबस गायब)
• हरी धीमी - निष्क्रिय (modbus संचार ठीक है)
• ग्रीन फास्ट - निष्क्रिय से अलार्म मोड पर स्विच करें (modbus संचार ठीक है)
• लाल धीमी - अलार्म मोड
• लाल तेज - गति अलार्म
• पीला तेज - गैस अलार्म

हमने संकेत दिया, अगला भाग शक्ति है।

जैसा कि मैंने पहले कहा था, मेरे घर में एक कम वोल्टेज 24V है, इसलिए मॉड्यूल की शक्ति बस इतनी ही होगी। आगे देखते हुए, मैं कहता हूं कि पहला बोर्ड बनाने के बाद मुझे बहुत सारे पोषण को फिर से करना पड़ा। फिर मुझे विश्वास हो गया कि आपको स्टेप-डाउन कन्वर्टर्स पर विशेष रूप से चश्मा पढ़ने की जरूरत है, विशेष रूप से उन जगहों पर जहां वायरिंग की बारीकियों का वर्णन किया गया है। शोध के परिणामों के आधार पर, मैंने स्टेप-डाउन कनवर्टर MCP16311 पर रोक दिया और यह बहुत अचार वाला निकला, इसके बाद ही मैंने वास्तव में वही किया जो कल्पना में लिखा गया था - यह काम कर गया। लेकिन यह सबसे बड़ी समस्या नहीं थी, क्योंकि यह बाद में निकला, एल ई डी की चमक को बदलने के कारण एक छोटी सी बिजली की गिरावट हुई, जो कि D203S सेंसर से सिग्नल को खराब करने के लिए पर्याप्त होगा, सेंसर के ऑपरेटिंग सर्किट और चरण-डाउन कनवर्टर सर्किट में अतिरिक्त कैपेसिटर के साथ इस समस्या को दूर करना संभव था। Mqtt (ESP8266 के माध्यम से) का उपयोग करके सब कुछ डिबग करने के बाद, मैंने rs-485 को कनेक्ट किया और फिर से एक असफलता का मुझे इंतजार था, D203S सेंसर चैनल में opamp के आउटपुट पर मैंने फिर से कचरा देखा, और यह कचरा स्पष्ट रूप से rs-485 पर एक्सचेंज के अनुरूप था। सामान्य तौर पर, यह पूरे एनालॉग हिस्से के लिए एक अतिरिक्त एलडीओ कनवर्टर के साथ इसे पार करने के लिए निकला, और फिर खुशी आई।

और यदि आप सब कुछ एक साथ जोड़ते हैं, तो आपको निम्नलिखित चित्र मिलता है:



और अगर यह सब लिया और मिलाया जाता है, तो यह कुछ इस तरह दिखता है:



उन्होंने बोर्ड को मिलाया, मामले को मुद्रित किया, सब कुछ एक साथ रखा, इसे छत पर लटका दिया, डेटा सिस्टम में आ गया। तो आइए कल्पना करें कि आप इस डेटा को स्मार्ट होम सिस्टम में कैसे लागू कर सकते हैं, इसके अलावा, ज़ाहिर है कि आप टेलीग्राम के लिए अलार्म भेज सकते हैं। मैंने अभी तक कुछ भी नहीं किया है, सिवाय पहले बिंदु के, लेकिन मैंने निम्नलिखित स्क्रिप्ट फेंकी हैं:

• सीढ़ियों पर प्रकाश का समावेश, अगर यह प्रकाश चालू नहीं होता है, अगर किसी कमरे में गति दिखाई देती है, तो अभी अंधेरा है, प्लस समय
• पहली मंजिल के शटर का स्वचालित उद्घाटन, अगर वे बंद हैं, अगर यह पहले से ही सुबह है और दिन में पहली बार रहने वाले कमरे में आंदोलन का पता चला है
• वेंटिलेशन फ्लैप खोलना अगर सीओ की एकाग्रता किसी भी स्तर से अधिक है, और अगर सीओ का स्तर गिर गया है तो उन्हें बंद करना (वास्तव में एक चिमनी के साथ एक कमरे में)
• यदि तापमान एक निश्चित सीमा से अधिक हो गया है तो खुले वेंटिलेशन फ्लैप्स और तदनुसार उन्हें अन्यथा बंद कर दें
• पहली मंजिल के शटर के स्वचालित बंद होने पर शटर खुले रहते हैं और यदि गति सेंसरों ने रात में सड़क पर काम किया है और घर रात के पहरे पर है।

तो पूरक, हम घर होशियार कर देगा ...