Thể loại: Bài viết nổi bật » Tự động hóa nhà
Số lượt xem: 56774
Bình luận về bài viết: 6
Sử dụng Raspberry Pi cho Tự động hóa gia đình
Khoảng hai năm trước, Raspberry Pi Foundation đã ra mắt một thiết bị khá thú vị - một máy tính bảng đơn, kích thước lớn hơn một chút so với thẻ nhựa ngân hàng với mức giá rất hấp dẫn. Sự mới lạ ngay lập tức đã trở nên phổ biến rộng rãi, dòng đơn đặt hàng trước cho nó kéo dài trong vài tháng.
Raspberry Pi đã được trình bày theo hai cấp độ trang trí: mô hình Nhà A và mô hình Ăn Bặt. Cả hai phiên bản đều được trang bị bộ vi xử lý Broadcom BCM2835 ARM11 với tần số xung nhịp 700 MHz và mô-đun RAM 256 MB / 512 MB. Model "A" được trang bị một cổng USB 2.0, model "B" - với hai cổng. Mô hình BẠC có một cổng Ethernet. Bộ xử lý BCM2835 cũng bao gồm lõi đồ họa. Đầu ra video được thực hiện thông qua đầu nối RCA tổng hợp hoặc qua giao diện HDMI kỹ thuật số.
Hệ thống tệp, hình ảnh hạt nhân và tệp người dùng được đặt trên thẻ nhớ SD, MMC hoặc SDIO. Tính năng hấp dẫn nhất của Raspberry Pi là mức tiêu thụ điện năng thấp (5V / 700mA), sự hiện diện của các cổng I / O GPIO với giao diện I2C, SPI, UART, cũng như khả năng hoạt động từ xa qua Ethernet.
Hiện tại, chỉ có mô hình B BNG được phát hành với 512 MB RAM và hỗ trợ Ethernet. Ngoài ra, một phiên bản mới đã xuất hiện, khác với phiên bản trước đó, B B BẠCH trong cách sắp xếp các thành phần nhỏ gọn hơn, sự hiện diện của 4 cổng USB, tăng số lượng cổng I / O GPIO và không có đầu ra video tổng hợp. Sự xuất hiện của mô hình "B" và mô hình mới của máy tính Raspberry Pi được hiển thị trong Hình. 1
Hình. 1
Tại sao tôi có thể sử dụng một thiết bị như vậy? Trước hết, cần lưu ý rằng Raspberry Pi, mặc dù không mạnh lắm, nhưng đồng thời là một máy tính hoàn chỉnh. Bằng cách kết nối màn hình, bàn phím, chuột với nó và cài đặt bất kỳ bộ phân phối nào của hệ điều hành Linux, nó có thể được sử dụng như một máy tính để bàn để giải quyết các tác vụ không đòi hỏi tài nguyên tính toán mạnh mẽ.
Raspberry Pi khá phù hợp để sử dụng như một máy chủ phương tiện gia đình, máy chủ lưu trữ, bộ não của robot hoặc máy móc, máy chủ tự động hóa gia đình (hoặc cái gọi là "ngôi nhà thông minh").
Sự xuất hiện của Raspberry Pi ngay lập tức gây xôn xao xung quanh thiết bị này. Khi niềm đam mê dịu xuống một chút, và anh ta xuất hiện trên bán miễn phí với một chi phí phù hợp, tôi quyết định tìm hiểu về máy tính mini này tốt hơn. Đối với tôi, Raspberry Pi chủ yếu được quan tâm từ quan điểm sử dụng nó trong hệ thống tự động hóa gia đình, ý tưởng đã "chín" trong một thời gian dài và cần phải thực hiện thực tế.
Tôi sử dụng thuật ngữ tự động hóa gia đình trực tuyến vì tôi không thích biểu thức của nhà thông minh. Không, không có gì sai với thuật ngữ thông minh nhà thông minh, nhưng gần đây khái niệm này đã rất sai lầm.
Một ngôi nhà thông minh là một hệ thống nhiều mạch điện tử phức tạp, ngoài việc thực hiện các tình huống khác nhau do người dùng chỉ định, có thể đưa ra các quyết định khác nhau tùy thuộc vào tình huống khẩn cấp cụ thể. Nói cách khác, đó là một hệ thống tư duy của người Viking (tất nhiên, ở cấp độ máy). Và gần đây, tôi đã gọi bất cứ thứ gì về nhà thông minh, ví dụ như Báo động GSM, cảm biến rò rỉ nước, điều khiển ánh sáng bằng cảm biến chuyển động, v.v. Vâng, đây là tất cả các thành phần riêng biệt của một ngôi nhà thông minh, nhưng không phải là một ngôi nhà thông minh nói chung.
Vì vậy, chúng tôi sẽ xem xét cấu trúc xây dựng một hệ thống tự động hóa gia đình bằng Raspberry Pi (Hình 2).
Hình. 2Cấu trúc xây dựng hệ thống tự động hóa gia đình bằng Raspberry Pi (bấm vào hình để phóng to)
Hệ thống tự động hóa gia đình bao gồm một máy chủ trung tâm được kết nối qua giao diện RS485 với các bộ điều khiển được cài đặt trong mỗi phòng, và lần lượt, các thiết bị điều khiển, giám sát, quy định và bảo vệ khác nhau được kết nối với bộ điều khiển.
Ưu điểm của kiến trúc mạng như vậy là không cần phải kéo dây từ mỗi thiết bị đến máy chủ mà phải kết nối các bộ điều khiển được kết nối với một cáp UTP - một cặp dây được sử dụng cho giao diện RS485 và các cặp còn lại được sử dụng để cấp nguồn cho bộ điều khiển và cảm biến. Ngoài ra, logic công việc được hình thành để sự thất bại của bất kỳ bộ điều khiển hoặc thậm chí máy chủ trung tâm sẽ không ảnh hưởng đến hiệu suất của phần còn lại của hệ thống.
Raspberry Pi được sử dụng làm máy chủ trung tâm của hệ thống tự động hóa gia đình. Nó có một máy chủ Web được cài đặt, qua đó người dùng từ bất kỳ thiết bị liên lạc nào (điện thoại thông minh, máy tính xách tay, máy tính bảng) thông qua trình duyệt có thể nhận thông tin về tất cả các quy trình diễn ra trong nhà và theo đó, quản lý chúng. Truy cập vào máy chủ Web bằng cách nhập thông tin đăng nhập và mật khẩu có thể được lấy từ mạng cục bộ gia đình và từ Internet thông qua bộ định tuyến Wi-Fi.
Cổng nối tiếp UART Raspberry Pi thông qua một thiết bị phù hợp thông qua giao diện RS485 kết nối các bộ điều khiển với một bộ đầu vào / đầu ra khác nhau. Ngoài ra, modem GSM có thể được kết nối với RS485 để truy cập hệ thống thông qua mạng điện thoại di động hoặc điện thoại cố định trong trường hợp không có cách nào để truy cập Internet tại điểm đặt người dùng. Truy cập vào hệ thống trong trường hợp này cũng được thực hiện bằng cách nhập mật khẩu.
Một thiết bị khác trên mạng RS485 là mô-đun radio. Mục đích của nó là liên kết với hệ thống tự động hóa chung của tất cả các cảm biến vô tuyến và điều khiển từ xa vô tuyến.
Hiện tại, phiên bản đầu tiên của hệ thống tự động hóa gia đình sử dụng Raspberry Pi đã được phát triển. Ngoài máy chủ trung tâm, nó bao gồm một số loại bộ điều khiển có giao diện RS485 để liên lạc với máy chủ:
-
Bộ điều khiển nhiệt độ và độ ẩm tám kênh. Bộ điều khiển cho phép bạn thu thập các bài đọc nhiệt độ và độ ẩm từ một cảm biến DHT22 và bảy cảm biến DHT11;
-
Bộ điều chỉnh nhiệt độ bốn kênh (bộ điều chỉnh nhiệt). Bộ điều khiển có thể điều khiển 4 tải cả ở chế độ thủ công và theo các thông số nhiệt độ đã đặt. Nhập giá trị nhiệt độ có thể cả trực tiếp trên bộ điều khiển và từ xa thông qua giao diện web. Các chế độ của loại điều khiển kênh trực tiếp và đảo ngược cho phép bạn sử dụng bộ điều khiển cho cả điều khiển sưởi và làm mát;
-
Mô-đun radio được sử dụng để mô phỏng các điều khiển từ xa và thu thập thông tin từ các cảm biến vô tuyến. Cho phép bạn mô phỏng tối đa 5 điều khiển từ xa và nhận dữ liệu từ 10 cảm biến vô tuyến;
-
Bộ điều khiển vạn năng. Nó có 4 đầu vào và đầu ra độc lập và hai đầu vào để kết nối cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 và DHT22.
Ở đó, bạn cũng sẽ tìm thấy các liên kết đến mô tả cài đặt phần mềm cho Raspberry Pi, cũng như các tài liệu mô tả công nghệ sản xuất của các bộ điều khiển, được mô tả ở trên. Tôi muốn lưu ý rằng dự án này hoàn toàn phi lợi nhuận, với các nguồn mở cho các giải pháp mạch và phần mềm và với sự hỗ trợ kỹ thuật trên diễn đàn.
Mikhail Tikhonchuk
31.10.2014
Xem thêm về chủ đề này:Sự khác nhau giữa bảng pi pi và Raspberry pi, mua gì?
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: