Умный дом на Raspberry Pi своими руками. Сборка корпусных элементов

Умный дом на Raspberry Pi своими руками

Сейчас невозможно игнорировать нововведения и современные технологии, прочно укоренившиеся в нашей жизни: мобильную связь, интернет, компьютерные приборы и дома, в которых каждый бытовой процесс контролируется с планшета или телефона. Такие дома называют «Умными домами». Это жилища, в котором вы сможете контролировать всё: от включения света или отопления щелчком пальцев до активации систем имитации присутствия, которые будут помогать держать ваш дом в безопасности, пока в нём никого нет.

Такие жилища основываются на датчиках и контроллерах, которые реагируют на тепловую энергию, шум и движения. Простейшие из таких датчиков мы можете увидеть в крупных торговых центрах, в которых двери открываются автоматически, как только вы к ним подходите. Не можете поверить, что такая система может быть неотъемлемой частью вашей жизни? Придется.

Если вы хотите минимизировать прилагаемые усилия при выполнении бытовых занятий, таких как стирка, готовка или уборка, проект «Умный дом» просто создан для вас.

Проект «Умный дом»

Концепция работы «Умного дома»

Конечно, для каждого автоматизированного и автоматического оборудования должна быть программа. Именно от неё будет зависеть успешность вашего «Умного дома». Такие программы адаптации оборудования требуют некоторых знаний и опыта в сферах программирования и электроники. Однако если вы новичок в этом, малознакомы с программированием и не обладаете необходимым опытом работы с электроникой, мы рекомендуем вам использовать программы, максимально адаптированные для начинающих пользователей.

Создание «Умного дома» без собственных усилий подразумевает собой крупные вложения средств, которые на данный момент может позволить себе далеко не каждый. Но если понять концепцию работы устройств, можно с лёгкостью собрать такой своими руками.

Raspberry Pi или автоматизация «Умного дома»

Raspberry Pi - компания, создавшая миникомпьютер Raspberry. Это устройство максимально упрощает автоматизацию «Умного дома» и обладает крайне привлекательной ценой по сравнению с конкурентами, имеющими менее качественное оборудование.

Изначально было придумано 2 комплектации мини-компьютера Raspberry Pi:

• модель А;
• модель В.

Внешний вид Raspberry Pi model B (с установленной flash-картой)

Обе версии работают на основе процессора ARM11 с тактовой частотой 700 МГц, но имеют различную память. Как правило, модель B обладает количеством оперативной памяти, в 2 раза превышающей модель А. Следовательно, А - 256 Мб, а В - 512 Мб. Поэтому модель А не была снята с международного производства, так как обладала ещё одним весомым преимуществом. В ней присутствовала поддержка порта Ethernet, позволяющая выход в интернет. Также компания Raspberry Pi не остановилась на достигнутом и позже выпустила обновлённую версию модели В. Улучшенный вариант обладал более компактным дизайном, а также включал в себя 4 USB-порта, что в 2 раза превышает их количество в предшествующей модели.

Данный девайс прекрасно найдёт себя в вашей разработке проекта «Умный дом». За относительно невысокую стоимость этот компьютер Raspberry Pi может выполнять самые разнообразные задачи, связанные с автоматизацией проекта «Умный дом».

Мини-компьютер Raspberry может управлять , которое облегчит автоматизацию вашего дома или квартиры. С помощью платы RaZberry от фирмы Z-Wave ваш мини-компьютер воистину станет мозгом для всей вашей системы. Z-Wave являет собой стандарт беспроводной автоматизации. Он не требует проведения дополнительных проводов или ремонтных работ, что в лучшую сторону сказывается на экономике вашего проекта. Также Wave невероятно прост в установке. Это позволяет самостоятельно справиться с задачей даже новичку в сфере электроники. Появилась нехватка производительности? Не беспокойтесь, производительность Z-Wave можно наращивать благодаря установке дополнительных устройств, как и в обычном компьютере. Смена комплектующих или их апгрейд послужит улучшению работы устройства. Также Wave регулярно проводит доступные тренинги и обучения для опытных монтажников по темам установки и адаптации под определённые системы Z-Wave.

Контроллер Z-Wave Fibaro Home Center 2

Если вы не уверены в своих возможностях, или же вам не хватает опыта, компания Z-Wave готова предоставить полный спектр услуг по установке, либо же настройке оборудования Z-Wave по всей территории России. Также вы всегда можете воспользоваться их доступной базой знаний или задать интересующие вас вопросы на сайте технической поддержки.

Также с помощью системы Raspberry Pi вы можете соорудить из обычной веб-камеры и одноплатного компьютера собственную настоящую систему видеонаблюдения и наблюдать за любым объектом через интернет, где бы ни находилась ваша камера.

При этом вам не обязательно просматривать или проверять видеонаблюдение ежеминутно. По окончании рабочего дня вы можете спокойно просмотреть основные события, произошедшие за день и увиденные вашей камерой.

С помощью системы Raspberry Pi и веб-камеры можно вести видеонаблюдение

«Умный дом» является сложной системой, которая, помимо выполнения указаний, заданных вами в программе, может выполнять действия, полностью опираясь на оригинальность той или иной ситуации. В ином понимании это «умная» система, способная самостоятельно найти выход из ситуаций, основываясь на происходящем.

Создать такой домик не составит труда при выделении должного количества времени. Вы получите несоизмеримую пользу от своих нововведений. До конца разобравшись в строении и автоматике вашего творения, вы сможете экономить огромное количество времени и средств с помощью контроля даже самых минимальных лишних выбросов электроэнергии или тепла.

Сделать свой дом максимально удобным, приспособить его под свой образ жизни теперь стало возможным с помощью «Умных домов» и мини-компьютеров Raspberry Pi.

Отличается не только широчайшим спектром применения, но и поддержкой устройств сторонних разработчиков, значительно расширяющих функциональность платы. Сегодня мы рассмотрим простейший способ научить работать Raspberry Pi с сенсорным экраном. А на выходе получим крошечный планшет с настольной операционной системой.

Какие есть экраны для Raspberry Pi

Есть как минимум три возможности подключить экран:

1. Display-порт в виде зажимного разъёма на фронтальной поверхности.
2. HDMI-разъём.
3. Пины GPIO - разъёма универсального ввода-вывода.

Все они позволяют подключать к Raspberry Pi экраны с тачскрином.

Через дисплейный разъём работают некоторые стандартные LCD-панели (для разработчиков и встраиваемых устройств). Есть и оригинальный 7-дюймовый экран , устанавливаемый с обратной стороны Raspberry. К сожалению, этот вариант очень дорогой, зато для его запуска не требуется ничего. Просто скачать систему и вставить флешку с ней. В обычном Raspbian (Debian для Raspberry Pi) обеспечивается нативная поддержка этой железки.

Более доступным вариантом, особенно в странах СНГ, где доставка из Великобритании убивает всю прелесть «Малинки», стали экраны компании WaveShare, работающие через GPIO . Почему? Это позволяет реализовать поддержку экрана в любых вариантах NIX-систем для Raspberry Pi с любыми версиями платы (для Raspberry Pi 2 и 3 используется один дистрибутив, для первой ревизии - отдельный) и упростить настройку и отладку полученной системы. К тому же они всегда есть в наличии и стоят всего 23 доллара .

Как подключить

Нет ничего проще: нужно всё распаковать, а потом подключить экран к GPIO-разъёмам Raspberry Pi. Не потребуется даже считать пины - просто совместите платы так, чтобы экран был ровно над основной платой.

Как настроить

Есть два метода: скачать готовый дистрибутив или настроить систему самостоятельно. Первый потребует перейти на официальную страницу проекта . Затем выбрать подходящий дистрибутив, скачать и записать его на флешку. Вставили, подключили питание - наслаждаемся работой. К сожалению, в данном случае придётся довольствоваться устаревшей версией операционной системы.

Второй способ подойдёт уже знакомым с Linux пользователям и сначала потребует установить в систему драйверы, а затем перевести работу компьютера на резистивный дисплей. С инструкцией можно ознакомиться на официальном сайте . Кстати, по этой же технологии можно подключить аналогичный экран стороннего производителя.

К сожалению, ни тот ни другой способ не заставит работать одновременно и экран, подключённый через GPIO, и HDMI-порт. Реализовать трансляцию на телевизор или монитор можно уже внутри системы, подключая монитор в качестве дополнительного экрана.

В интернете есть схема металлоискателя clone-pi,но это требует подключение дисплея,а еще где то нужно еще и взять. В данной статье рассмотрим схему металлоискателя клон-пи своими руками с индикацией на светодиодах . Основным достоинством «Клон ПИ В» являются : его уменьшенное энергопотребление до 120 мА при максимальной громкости и при полном срабатывании всей шкалы светодиодов.

Схема устройства:

Печатная плата и прошивка от DexAlex-скачать

При прошивке контроллера, биты конфигурации нужно расставить следующим образом:

Сборка металлоискателя Clone PI W своими руками

Сборку металлоискателя, следует начать с выбора варианта печатной платы. Так как они имеют небольшие различия и в используемых компонентах. Мы рекомендуем выбрать версию от DexAlex , его вариант разведения этого и других металлоискателей, себя отлично зарекомендовали.

Затем закупаем детали. Следует уделить внимания следующим компонентам: конденсаторы лучше использовать керамические, а еще лучше пленочные, это положительно скажется на стабильности работы. Построечный резистор, должен быть хорошего качества и многооборотным, однооборотные дешевые подстоечники тут непригодны! TL431 и резисторы в ее обвязке, также заслуживают повышенного внимания и должны быть 100% качества.

Травим и собираем печатную плату, прошиваем микроконтроллер и запускаем металлоискатель. Для питания металлоискателя Клон ПИ В можно использовать 8 пальчиковых батареек, или 12 аккумулятор. «Крона» не подайдет! Также при первых включениях металлоискателя и его настройке необходимо использовать новые батарейки или полностью заряженный аккумулятор. По цепи питания, рекомендуется использовать защитный диод от «переполюсовки», и предохранитель, это поможет защитить ваш металлоискатель, от вашей же неосторожности, особенно на этапах его сборки и тестирования!

Если у вас металлоискатель сразу не заработал, то в поиске неисправностей, вам может помочь карта напряжений -скачать .

Изготовление катушки для металлоискателя Clone PI W

Стандартную катушку для металлоискателя Клон ПИ В можно изготовить, намотав на оправку диаметром 19-20 см, 25 витков, проводом 0,7-0,8 мм диаметром. Можно увеличивать диаметр катушки, это положительно скажется на глубине обнаружения, но тогда следует уменьшать количество витков. При диаметре катушки больше 28-30 см, начнет убывать чувствительность к небольшим предметам, это также следует учесть.

Инструкция по управленим металлоискателем Clone PI W

Управление металлоискателем Клон ПИ В , осуществляется при помощи 6 кнопок. Кнопки имеют следующие назначения:

• S1 «Barrier-«/»Guard interval-«
• S2 «Barrier+»/»Guard interval+»
• S3 «Volume-«/»Up min-«
• S4 «Volume+»/»Up min+»
• S5 Функция пока не присвоена
• S6 «Zero» (0)
• S5 + S6 «Режим настроек»/»Выход из режима настроек»

Признаком нахождения в режиме настроек (т.е. там, где можно настроить защитный интервал и минимально допустимое напряжение питания) является свечение последнего светодиода (VD13).

Защитный интервал индицируется очень приблизительно, количество горящих слева светодиодов надо умножать на 8. После выключение питания металлоискателя, значение не сохраняется!

Минимально допустимое напряжение индицируется с шагом 0,5 вольта, от 7,5 до 11 вольт. Значение по умолчанию - 8 вольт. Значение сохраняется. Если напряжение питания уменьшается ниже заданного значения, прибор продолжает работать, но раз в 15 секунд выдаёт двойной низкий звук.

Настройка металлоискателя Clone PI W

Металлоискатель Clone PI W не нуждается в сложных настройках. Вся настройка сводится к следующему: Включаем металлоискатель подальше от металлических предметов, и дожидаемся пока пройдет вся шкала светодиодов. Затем подносим эталонный металлический предмет (например монетку) и проверяем чувствительность металлоискателя. Затем подкручиваем подстроечный резистор, перезагружаем металлоискатель и снова проверяем чувствительность. Повторяем манипуляцию до тех пор, пока не добьемся лучшего результата!

После того как вы закончили подстройку, в металлоискателе вы также при помощи кнопок управления, можете отрегулировать громкость и чувствительность металлоискателя. Чем выше Barrier (Диапазон регулирования 0 – 10) тем меньше чувствительность. Порог опускаем до тех пор, пока не появляются ложные срабатывания, при поднятой в воздух катушке металлоискателя. Для нормально собранного и настроенного металлоискателя нормальным порогом является 3-5.

Также следует помнить, что в области катушки, при включении и перезагрузке металлоискателя, недолжно находится металлических предметов, иначе металлоискатель потеряет часть чувствительности!

На этом настройка металлоискателя завершена, и можно приступать к поискам!

Благодаря широкому ассортименту дополнительных модулей миниатюрный компьютер Raspberry Pi наилучшим образом подходит для любителей сборки недорогих систем умного дома (Smart Home) своими руками.

В качестве операционной системы можно использовать Raspbian, основанную на ядре Linux, вместе с такими расширениями, как Pimatic. Еще проще собрать «умный дом» можно с помощью комплексных программно-аппаратных решений на «открытой платформе», например openHAB, Fhem, SHC (SmartHome Control) или wiButler.

Модули Smart Home для Raspberry Pi

Построение системы «умный дом» на Raspberry Pi имеет смысл только тогда, когда с ее помощью можно управлять различными устройствами, а для этого необходимы соответствующие модули.

Так как Raspberry Pi - это популярный продукт для любителей мастерить, в продаже имеется огромный выбор модулей для Smart Home. Мы покажем вам некоторые из самых интересных.

433 МГц - приемник и передатчик для Raspberry Pi

Частота 433 МГц часто используется в компонентах доступных систем Smart Home, например, переключателях и термостатах радиаторов отопления, которые можно найти в строительных магазинах.

Такие передатчики и приемники идеально подходят для установки в систему «умный дом», построенную на Raspberry Pi. Бандл из этих двух модулей можно легко приобрести примерно за 600 рублей.

Модуль камеры для Raspberry Pi

С подключенным модулем камеры Raspberry Pi можно использовать в качестве системы видеонаблюдения.

Камера совместима с операционной системой Raspbian, она способна записывать видео в разрешении Full HD и делать 5-мегапиксельные фотографии.

Этот модуль доступен как с инфракрасным фильтром, так и без него по цене от 2000 рублей.

Датчик движения для Raspberry Pi

Если вы хотите, чтобы лампы освещения и другие электронные устройства (например, камера) включалось при появлении движения в какой-то области вашего дома, понадобится датчик движения, подключенный к системе умного дома.

Особенно привлекательным по цене является упаковка из пяти «пироэлектрических инфракрасных PIR датчиков движения».

Этот пакет вы можете приобрести всего за 480 рублей.

Датчик влажности и температуры воздуха для Raspberry Pi

Функционал метеостанции относится к базовому для Smart Home. Получать и обрабатывать метеоданные с помощью Raspberry Pi очень легко. Вам понадобится всего лишь один дешевый датчик, который вы подключите к мини-компьютеру: идеально подойдет DHT11, который стоит менее чем 600 рублей.

Модуль Enocean для Rapsberry Pi

Enocean - это беспроводная технология, которая обходится без источника питания. Суть вот в чем: энергия, необходимая для совершения того или иного действия, возникает из-за изменения состояния (нажатие на кнопку, разница температур, появление солнечного света, дуновение ветра и т. д.).

Соответственно, часто сопутствующими модулями являются переключатели или датчики температуры.

Чтобы управлять устройствами с помощью технологии Enocean через Rapsberry Pi, вам понадобится подходящий модуль, приобрести который можно всего за 3600 рублей.

Пожарная сигнализация для Raspberry Pi

Часто система умного дома используется для повышения уровня домашнего комфорта, но одной из важных функций может стать и защита жилища. Помимо охранной сигнализации и камер видеонаблюдения можно установить датчики дыма и протечки воды.

С помощью датчика дыма, который стоит всего 500 рублей, вы построите собственную пожарную сигнализацию. Однако при конструировании такой важной охранной части «умного дома» вы должны дважды проверять надежность работы системы.

Модуль Homematic для Rapsberry Pi

Homematic является одной из самых популярных систем Smart Home в Европе. Для взаимодействия всех ее компонент, как правило, необходим центральный модуль управления CCU2 (MATIC Home Gateway).

Теперь вы можете соединить соответствующий модуль беспроводной связи с Raspberry. Один из таких, от компании ELV, стоит около 1700 рублей.

С представленными в этой статье модулями вы сможете построить весьма многофункциональную систему Smart Home. Однако, для Rapsberry Pi существуют еще множество других модулей, например, для работы с беспроводными стандартами Z-Wave и Zigbee.

Фото: компании-производители, CHIP.de