Как сделать умный дом своими руками arduino, knx

В фильмах часто демонстрируется жилое помещение, которое как будто живет своей жизнью. Лампочки загораются по мановению руки, открываются шторы, после определенного слова играет музыка. Все это оборудования является интеллектуальной домашней системой, и мы предлагаем рассмотреть, как сделать умный дом своими руками, что для этого нужно, а также какова схема такой системы.

Умный дом – что это

Умный дом – это домашняя автоматика, которая является жилым расширением автоматизации зданий. Главная автоматизация может включать централизованное управление освещением, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), бытовую технику, открывать замки ворот, дверей, GSM и других систем, чтобы обеспечить улучшенное удобство, комфорт, энергоэффективность и безопасность. Нужно отметить, что для некоторых категорий населения (пожилых людей, инвалидов) это мероприятие может стать необходимым.

Фото — Умный дом идеи распределения

Содержание дома напрямую зависит от потребностей хозяев. Несмотря на все рекламные компании, безопасность систем значительно преувеличена. Осуществляется сильная нагрузка на электрощиток, это может быть опасно, если в квартире слабая разводка. Кулаков советует для начала поменять полностью проводку.

Фото — Простой умный дом

С новейшим внедрением в нашу жизнь SMART технологий, многие уже не представляют свою жизнь без автоматических установок, программного оборудования, нам необходим беспроводной интернет, бытовые приборы.

Домашняя автоматика относится к использованию компьютерных и информационных технологий для управления бытовой техникой и их функциями. Она может варьироваться от простого дистанционного управления освещением до сложных сетей на базе компьютера/микро-контроллера с разной степенью интеллекта и автоматизации. Домашняя автоматика преимущественно должна быть максимально простой.

Фото — Умный дверной замок

Достоинства использования «умного дома» в квартире на базе PIC или WAVE:

1. Экономичный расход времени на ежедневную настройку разнообразных механизмов, прием звонков, рассылку почты;
2. Использование газообразных или жидких топливных материалов, а позже использование электричества, позволило увеличить автоматизацию в системах отопления, уменьшая рабочую силу, необходимую, для ручной дозаправки обогревателя и печи.
3. Развитие термостатов позволило настроить более автоматизированное управление отопление, а позже охлаждение;
4. Так часто осуществляется охрана промышленных объектов, жилых помещений;
5. По мере увеличения числа управляемых устройств в доме поднимается их взаимосвязь. Например, печь может отправлять уведомления, когда он нуждается в чистке, или холодильник, когда он нуждается в обслуживании.
6. В простых установках, smart может включать свет, когда человек входит в комнату. Также в зависимости от времени суток, телевизор может настраиваться на нужные каналы, выставлять температуру воздуха, освещение.

Умный дом может предоставить интерфейс-доступ к бытовой технике или автоматизации, чтобы обеспечить контроль и мониторинг на Вашем смартфоне, через сервер, мини Smart для iPhone, iPod touch, а также при помощи переносного компьютера (необходим специальный soft: AVR Studio).

Фото — Контроль дома через планшет

Видео: система Schneider Electric умного дома

Элементы умного дома

Элементы домашней автоматизации включают в себя датчики (например, температуры, дневного света или обнаружения движения), контроллеры и приводы, таких как моторизованные клапаны, выключатели, двигатели и другие.

Фото — Схема управления дома

ОВК

Это отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, ОВК может контролировать температуру и влажность, к примеру, термостат интернет-контроля позволяет домовладельцу удаленно управлять системами отопления и кондиционирования воздуха здания, система может автоматически открывать и закрывать окна, включать радиаторы и котлы, теплый пол.

Освещение

Эти механизмы управления освещением могут быть использованы для управления бытового света, техники. Также сюда можно отнести систему естественного освещения, работу жалюзи или штор.

Фото — Схема умного дома

Аудио-визуальная

Эта категория включает в себя аудио-, видеосигналы для безопасности. Сюда входят:

• Эффект присутствия дистанционного управления (Это самая современная технология, которая применяется для увеличения безопасности). Заключается в зажигании света, музыкальном сопровождении.
• Имитация присутствия
• Регулирование температуры
• Регулировка яркости (электросветильники, уличное освещение)
• Безопасность (сигнализация, жалюзи).

Как сделать умный дом

Интеллектуальную систему можно сделать своими руками, самый бюджетный вариант – это настройка контроля освещения в доме или включения компьютера.

Фото — Вариант управления умным домом

Чтобы сделать лампу, которая будет «сама» загораться, к ней понадобится подключить специальное оборудование. Есть несколько вариантов решения это задачи:

1. Установить акустическое реле (1 или x10-wire);
2. Присоединить диммер;
3. Подключить датчик движения.

Проще всего работать с датчиком. Его продажа осуществляется в любом интернет-магазине, можно купить канальный прибор, можно разработать свой собственный по своим параметрам. Единственное замечание, нельзя устанавливать с таким прибором лампу накаливания, она может не выдержать нагрузки и взорваться, лучше работать со светодиодной.

Фото — Концепция умного дома

Еще один «умный» бесшумный вариант – это диммер. Здесь Вам понадобится прикоснуться к лампе, в зависимости от количества прикосновений, говорящий прибор будет менять яркость. Это очень удобно использовать на лампе в спальне, детской.

Чтобы настроить контроль и регулирование температуры, нам понадобится многоканальная система. Центральная схема контроля температуры и влажности состоит из:

• Датчиков (ds1820), которые измеряют физическое состояние жидкости, воздуха.
• Контроллеров (rfm12), которые могут быть простыми физическими компонентами и сложными устройствами специального назначения или встроенных компьютеров.
• Приводов люнекса, которые реагируют на сигналы контроллеров.

Самый современный способ – это купить все составляющие умного дома, провода, термостаты. После установить приборы в каждой комнате, по терморегулятору на радиатор и один на котел. Также понадобится управляемый блок, или «мозг» всей системы. Его рекомендуется смонтировать на входной трубе отопления.

Фото — Система умного дома

Наиболее просто осуществляется монтаж системы видеонаблюдения и сигнализации. Принципиальные положения установки систем безопасности:

1. Нужно подключить датчики на окнах, дверных проемах, там электрика будет самой продуктивной;
2. Сложнее всего подбирается плата, от неё зависит контроллер умного дома, работа посредственных деталей, уровень сигналов;
3. Многие специалисты считают, что монтировать индикаторы нужно на уровне пола. Где-то см 20 от плинтуса, это повышает эффективность;
4. Желательно установить постоянный мониторинг, установить цифровую систему контакта со службой охраны. Часто ответственными хозяевами устанавливается специальная программа к себе на персональный компьютер, которая позволяет контролировать работу системы из любой точки, где есть интернет (так советует поступить Елена Тесля и её книга: «Умный дом: как сделать своими руками», также там есть и другие решения). Можно подключить sms-оповещения.

Умный дом – это очень удобный способ сделать свою жизнь проще, часто целая система покупается полностью (Arduino, KNX, Linux).

Стоимость каждой системы индивидуальна. Самые популярные марки следующие: beckhoff, gira, lpt, redeye, Smart Switch IOT screen, teleco. Мы рекомендуем, перед тем, как построить такое жилье, посоветоваться со специалистами, они помогут вычислить уровень нагрузки, рассчитать потребляемую мощность.

Фото — Управление светом через телефон

Чтобы почерпнуть идеи, можно пролистать В.Н.Гололобов «Умный дом» своими руками, DJVU или PDF, бесплатно посмотреть у нас фото и видео- инструкции, прочитать советы известных мастеров.

Проект Умного Дома

В предыдущей статье я писал о том, зачем нужен проект системы. Точнее, каких проблем мы избежим, заранее разработав его. Проект необходим, если мы хотим получить нормальную рабочую систему. Чтобы через 5, 10 и 20 лет специалист мог посмотреть проект и понять, что как сделано, и как можно починить или модернизировать систему. Или вообще заменить всё оборудование системы на другое не трогая кабели в стенах.

Рассмотрим, как сделать грамотный проект системы Умный Дом, чтобы было по всем правилам.

Важно понимать, что полноценный проект включает в себя не только элементы автоматики, но и электроснабжение и слаботочные системы, даже то, что Умный Дом в данной задаче не затрагивает. Очень сложно разносить отдельно Умный Дом и электрику, это приводит к лишним щитам и непродуманности некоторых решений. То есть, выполнение полного проекта всех кабелей квартиры или дома, силовых и слаботочных, без деления сфер ответственности сильно уменьшает объём сложностей при реализации и дальнейшем обслуживании систем.

Инженерный проект и дизайн-проект

Важно разделять инженерный проект и дизайн-проект. В дизайн-проекте указаны расстановка осветительных приборов, розеток и выключателей, они продумываются в соответствии с планом интерьера и расстановкой мебели.

Вот дизайн-проект, который нам нужен, с расстановкой всех элементов:

На плане обозначены все светильники и все выключатели. Группы пронумерованы, чтобы удобнее было с ними работать. Если количества элементов не превышают 15-20, то можно использовать абсолютную нумерацию, когда их становится больше, то удобнее нумеровать как номер_помещения.номер_группы, чтобы удобнее было определять, в какой комнате находится элемент. Например С5.1 — свет №1 в комнате №5. На чертеже выше нумерация такая, что выключатель и светильник с одинаковым номером соответствуют друг другу. Это неудобно, так как появляются выключатели с одинаковым номером. Точнее, была бы у нас классическая электрика, было бы не важно, так как кабель от выключателя идёт на лампочку. А в умном доме кабели от выключателей идут в щит, хотелось бы, чтобы по номеру на кабеле в щите можно было определить точно конкретный выключатель. Поэтому в проектах систем Умный Дом номера выключателей не повторяются. А одинаковые номера лампочек означают, что все лампочки подключены к одному кабелю, то есть, включаются и выключаются только одновременно. На плане выше у входа выключатель «выключить весь свет в квартире».

Зачастую заказчик говорит, что проект электрики у него уже есть, имея в виду вот этот план расстановки элементов. На самом деле, план электрики — это схемы монтажа кабелей и схема электрощита. Это как раз то, что входит в инженерный проект.

Если бы никакого Умного Дома в квартире не было, то опытный электрик по дизайн-проекту мог бы сделать монтаж кабелей, но при желании добавить какие-то элементы автоматики надо, чтобы проект кабелей выполнялся специалистом именно в этой теме.

Из важных для выполнения инженерного проекта страниц дизайн-проекта есть также план электрических тёплых полов и расстановка радиаторов, а также план сантехники для обозначения датчиков протечки воды и кранов перекрывания воды.

Проект кабельных трасс

Итак, инженерный проект. На каждом листе проекта разные разделы: освещение, выключатели, розетки, датчики движения, датчики дыма, моторизированные шторы и так далее.

Стоит быть готовым к тому, что для современной электрики и автоматики щиты всегда требуются достаточно крупные.

На схеме выше мы видим, что розетки распределяются по группам, к каждой группе идёт отдельный кабель. Толстой линией обозначаются жгуты кабеля — чтобы не рисовать много параллельных линий, рисуется один жгут. Здесь в проекте не указаны все размерные привязки, но чаще бывает, что в инженерном проекте они указываются, чтобы при монтаже не смотреть дизайн-проект.

Далее делаем план разводки кабелей на освещение:

От щита ведём кабели на все группы света, чётко нумеруя кабели.

Далее идут схемы монтажа кабельных трасс по всем разделам проектирования: выключатели, датчики движения, датчики дыма, датчики протечки воды и краны перекрывания стояка, динамики аудиосистемы, интернет-розетки, тёплый пол, радиаторы.

Щиты и схемы

После всего этого переходим к щитам электрики и автоматики. Начинаем с их расположения:

Наполнение щита автоматики:

Третья рейка снизу — это контроллер Beckhoff и модули расширения контроллера. Под ним блоки питания и клеммы для подключения слаботочных линий. Внизу аккумуляторы резервного питания. Справа GSM модем. Много реле.

Для всех систем структура элементов в щите разная. Например, при контроллере Wirenboard или Larnitech в щите будет много модулей, подключаемых к контролеру по шине, со встроенными реле.

Пример слаботочного шкафа:

Цоколевка контроллера. По ней видно, что подключается на каждый вход/выход контроллера. Вот цоколёвка для модулей Beckhoff:

И ещё важная схема — схемы подключение элементов. Как подключается к контроллеру каждый элемент: выключатель, датчики разных типов, свет, шторы и прочее.

Вот структурная схема соединения электрощитов для большого дома:

Такие структурные схемы есть для большинства слаботочных систем (компьютерная сеть, домофон, домашний кинотеатр). Вот схема монтажа кабелей на калитке для простой системы с электромагнитным замком:

Вот схема кабелей спутникового телевидения:

Ну и типовые схемы подключения элементов: датчиков разных типов, кранов, карнизов.

Проект достаточен для полного монтажа всех кабелей, сборки щитов, подключения всех датчиков и приводов.

Я считаю, что проекты электрики, автоматики Умный Дом и слаботочных систем неразрывны, в идеальном варианте они должны выполняться одним проектировщиком, тогда строителям будет удобно по ним работать. За исключением каких-то специализированных систем вроде молниезащиты. Поэтому в проектах я, как правило, выполняю схемы вообще всех кабелей.

Спецификация оборудования

Последний этап проектирования — спецификация оборудования. То есть, подсчёт всего оборудования, которое используется в проекте.

В столь нелюбимых мной официальных проектах спецификация оборудования вставляется таблицей прямо в общий PDF файл, так что с ней потом крайне неудобно работать. Я делаю спецификацию в Excel.

Здесь при закупке оборудования будет легко менять что-то, выделять позиции, добавлять цены. Я часто пишу к позициям комментарии о том, где это можно купить, какова стоимость (чтобы заранее по спецификации видеть, что сколько может стоить), какой запас предусмотреть, зачем нужна эта позиция.

Всё это входит в стандартный проект кабельных сетей. Этого достаточно, в сочетании с дизайн-проектом, для монтажа кабелей, сборки щитов и подключения элементов. Есть более простой формат «мини-проект», который отличается отсутствуем схем монтажа кабелей, все остальные разделы проекта остаются. Мини-проект выполняется быстрее, стоит дешевле, но требует от монтажников согласовывать все места установки элементов отдельно.

86,359 просмотров всего, 52 просмотров сегодня