Maison intelligente basée sur des contrôleurs Arduino : conception et organisation d'un espace contrôlé

Le développement d'outils d'automatisation a conduit à la création de systèmes complexes qui améliorent la qualité de la vie humaine.De nombreux fabricants renommés d'environnements électroniques et logiciels proposent des solutions standard prêtes à l'emploi pour divers objets.

Même un utilisateur inexpérimenté peut développer des projets indépendants et assembler une « maison intelligente » à l'aide d'Arduino en fonction de ses besoins. L’essentiel est de comprendre les bases et de ne pas avoir peur d’expérimenter.

Dans cet article, nous examinerons le principe de création et les principales fonctions d'une maison automatisée basée sur des appareils Arduino. Nous considérerons également les types de cartes utilisées et les principaux modules du système.

Création de systèmes sur la plateforme Arduino

Arduino est une plateforme de développement d'appareils électroniques à commande automatique, semi-automatique ou manuelle. Il est réalisé selon le principe d'un designer avec des règles d'interaction entre les éléments clairement définies. Le système est ouvert, ce qui permet à des fabricants tiers de participer à son développement.

Classique «Maison intelligente» se compose de blocs automatisés qui remplissent les fonctions suivantes :

• collecter les informations nécessaires grâce à des capteurs ;
• analyser les données et prendre des décisions à l'aide d'un microprocesseur programmable ;
• mettre en œuvre les décisions prises en envoyant des commandes à divers appareils.

La plate-forme Arduino est bonne précisément parce qu'elle n'est pas verrouillée par un fabricant spécifique, mais permet au consommateur de choisir les composants qui lui conviennent. Leur sélection est immense, vous pouvez donc réaliser presque toutes les idées.

Nous vous recommandons de consulter le meilleur appareils intelligents pour la maison.

Pour apprendre à travailler avec Arduino, vous pouvez acheter un kit de démarrage sur le site Web du fabricant. La connaissance de l'anglais technique est requise, puisque la documentation n'est pas russifiée

Outre la variété des appareils connectés, l’environnement de programmation implémenté en C++ ajoute de la variété. L'utilisateur peut non seulement utiliser les bibliothèques créées, mais également programmer la réaction des composants du système aux événements émergents.

Éléments principaux du tableau

L'élément principal d'une « maison intelligente » est une ou plusieurs cartes centrales (mères). Ils sont responsables de l'interaction de tous les éléments. Ce n'est qu'après avoir identifié les tâches à résoudre que vous pourrez commencer à sélectionner le nœud principal du système.

La carte mère combine les éléments suivants :

• Microcontrôleur (processeur). Son objectif principal est de produire et de mesurer la tension dans les ports dans la plage de 0 à 5 ou de 0 à 3,3 V, de stocker des données et d'effectuer des calculs.
• Programmeur (toutes les cartes ne l'ont pas). À l'aide de cet appareil, un programme est écrit dans la mémoire du microcontrôleur, selon lequel la « maison intelligente » fonctionnera. Il se connecte à un ordinateur, une tablette, un smartphone ou un autre appareil via une interface USB.
• Régulateur de tension. Un appareil de 5 volts est nécessaire pour alimenter l'ensemble du système.

Plusieurs modèles de cartes sont produits sous la marque Arduino.Ils diffèrent les uns des autres par leur facteur de forme (taille), le nombre de ports et la capacité de mémoire. C'est en fonction de ces indicateurs qu'il vous faut choisir un appareil adapté.

Il est préférable d'acheter des cartes et des blindages Arduino auprès du fabricant, car ils sont de meilleure qualité que les appareils compatibles produits en Chine.

Il existe deux types de ports :

• numérique, qui sont marqués au tableau avec des lettres "d";
• analogique, qui sont marqués de la lettre "un".

Grâce à eux, le microcontrôleur communique avec les appareils connectés. N'importe quel port peut fonctionner à la fois pour recevoir un signal et pour l'envoyer. Les ports numériques marqués « pwm » sont destinés à l'entrée et à la sortie d'un signal PWM (modulation de largeur d'impulsion).

Par conséquent, avant d'acheter une carte, il est nécessaire d'estimer au moins approximativement le niveau de sa charge sur divers appareils. Cela vous permettra de déterminer le nombre requis de ports de tous types.

Il faut comprendre que le système de maison intelligente ne doit pas nécessairement être connecté à une unité de contrôle basée sur une seule carte mère. Les fonctions telles que par exemple l'allumage de l'éclairage artificiel dans la zone en fonction de l'heure de la journée et le maintien d'une réserve d'eau dans le réservoir de stockage sont indépendantes les unes des autres.

Du point de vue de la fiabilité du système électronique, il est préférable de séparer les tâches non liées en différents blocs, ce que le concept Arduino facilite la mise en œuvre. Si vous combinez plusieurs appareils en un seul endroit, le microprocesseur peut surchauffer, provoquer des conflits de bibliothèques de logiciels et des difficultés à rechercher et à éliminer les défauts logiciels et matériels.

La connexion de nombreux types d'appareils différents à une seule carte est généralement utilisée en robotique, où la compacité est importante. Pour une « maison intelligente », il est préférable d’utiliser sa propre base pour chaque tâche

Chaque microprocesseur est équipé de trois types de mémoire :

• Mémoire flash. Mémoire principale où est stocké le code du programme de gestion du système. Une petite partie (3 à 12 %) est occupée par un programme de démarrage intégré.
• SRAM. RAM, où sont stockées les données temporaires nécessaires à l'exécution du programme. Il présente une vitesse de fonctionnement élevée.
• EEPROM Mémoire plus lente où les données peuvent également être stockées.

La principale différence entre les types de mémoire pour le stockage des données est que lorsque l'alimentation est coupée, les informations enregistrées dans la SRAM sont perdues mais restent dans l'EEPROM. Mais le type non volatile présente également un inconvénient : un nombre limité de cycles d'écriture. C'est quelque chose à garder à l'esprit lors de la création de vos propres applications.

Contrairement à l'utilisation d'Arduino en robotique, la plupart des tâches de la maison intelligente ne nécessitent pas beaucoup de mémoire, ni pour les programmes ni pour le stockage des informations.

Types de cartes pour assembler une maison intelligente

Examinons les principaux types de cartes les plus souvent utilisées lors de l'assemblage de systèmes de maison intelligente.

Vue #1 – Arduino Uno et ses dérivés

Les cartes les plus couramment utilisées dans les systèmes de maison intelligente sont Arduino Uno et Arduino Nano. Ils disposent de fonctionnalités suffisantes pour résoudre les problèmes typiques.

Avoir des cartes pleine longueur alimentées de 7 à 12 volts offre de nombreux avantages. Tout d'abord, c'est la possibilité d'un fonctionnement autonome à long terme à partir de piles standards ou de batteries rechargeables.

Principaux paramètres de l'Arduino Uno Rev3 :

• processeur : ATMega328P (8 bits, 16 MHz) ;
• nombre de ports numériques : 14 ;
• dont avec fonction PWM : 6 ;
• nombre de ports analogiques : 6 ;
• mémoire flash : 32 Ko ;
• SRAM : 2 Ko ;
• EEPROM : 1 Ko.

Il n'y a pas si longtemps, une modification a été publiée : Uno Wi-Fi, qui contient un module ESP8266 intégré qui vous permet d'échanger des informations avec d'autres appareils utilisant la norme 802.11 b/g/n.

La différence entre l'Arduino Nano et son homologue plus grand est qu'il ne possède pas sa propre prise d'alimentation 12 V. Ceci est fait pour obtenir une taille d'appareil plus petite, ce qui lui permet d'être facilement caché dans un petit espace. À ces fins également, la connexion USB standard est remplacée par une puce avec un câble mini-USB. Arduino Nano dispose de 2 ports analogiques supplémentaires par rapport à Uno.

Il existe une autre modification de la carte Uno - Arduino Mini. Il est encore plus petit que Nano et beaucoup plus difficile à utiliser. Premièrement, l'absence de port USB crée un problème avec le firmware, car vous devrez utiliser un convertisseur USB-série pour cela. Deuxièmement, cette carte est plus exigeante en matière d'alimentation électrique - il est nécessaire de fournir une plage de tension d'entrée de 7 à 9 V.

Pour les raisons décrites ci-dessus, la carte Arduino Mini est rarement utilisée pour le fonctionnement d'une maison intelligente. Il est généralement utilisé soit en robotique, soit dans la mise en œuvre de projets prêts à l'emploi.

Vue n°2 – Arduino Leonardo et Micro

La carte Arduino Leonardo est similaire à la Uno, mais un peu plus puissante. Une autre particularité intéressante de ce modèle est qu'il s'identifie comme un clavier, une souris ou un joystick lorsqu'il est connecté à un ordinateur. Par conséquent, il est souvent utilisé pour créer des appareils de jeu et des simulateurs originaux.

Tableau des tailles et dimensions d'Uno, Leonardo et de leurs analogues miniatures. Les développeurs n'ont pas suivi la logique des noms - "nano" devrait être le plus petit

Les principaux paramètres d'Arduino Leonardo sont les suivants :

• processeur : ATMega32u4 (8 bits, 16 MHz) ;
• nombre de ports numériques : 20 ;
• dont avec fonction PWM : 7 ;
• nombre de ports analogiques : 12 ;
• mémoire flash : 32 Ko ;
• SRAM : 2,5 Ko ;
• EEPROM : 1 Ko.

Comme le montre la liste des paramètres, Leonardo dispose de plus de ports, ce qui permet de charger ce modèle avec un plus grand nombre de capteurs.

Il existe également pour Leonardo un analogue miniature aux caractéristiques absolument identiques appelé Micro. Il n'a pas d'alimentation 12 V et au lieu d'une entrée USB complète, il y a une puce pour un câble mini-USB.

La modification Leonardo appelée Esplora est un modèle purement ludique et ne convient pas aux besoins d'une « maison intelligente ».

Vue n°3 – Arduino 101, Arduino Zero et Arduino MKR1000

Parfois, le fonctionnement de systèmes de maison intelligente mis en œuvre sur la base d'Arduino nécessite beaucoup de puissance de calcul, que les microcontrôleurs 8 bits ne sont pas en mesure de fournir. Les tâches telles que la reconnaissance vocale ou d'image nécessitent un processeur rapide et une quantité importante de RAM pour de tels appareils.

Pour résoudre ces problèmes spécifiques, des cartes puissantes fonctionnant selon le concept Arduino sont utilisées. Le nombre de ports dont elles disposent est à peu près le même que celui des cartes Uno ou Leonardo.

L'Arduino 101 a les mêmes dimensions qu'un Uno ou Leonardo, mais pèse presque deux fois plus. La raison en est la présence de deux entrées USB et de puces supplémentaires

L'une des cartes les plus simples à utiliser et pourtant puissantes, l'Arduino 101 présente les caractéristiques suivantes :

• processeur : Intel Curie (32 bits, 32 MHz) ;
• mémoire flash : 196 Ko ;
• SRAM : 24 Ko ;
• EEPROM : non.

De plus, la carte est équipée de la fonctionnalité BLE (Bluetooth Low Energy) avec la possibilité de connecter facilement des solutions prêtes à l'emploi, comme un capteur de fréquence cardiaque, de recevoir des informations sur la météo en dehors de la fenêtre, d'envoyer des messages texte, etc. Un gyroscope et un accéléromètre sont également intégrés au dispositif, mais ils sont principalement utilisés en robotique.

Une autre carte similaire, Arduino Zero, possède les indicateurs suivants :

• processeur : SAM-D21 (32 bits, 48 ​​MHz) ;
• mémoire flash : 256 Ko ;
• SRAM : 32 Ko ;
• EEPROM : non.

Une particularité de ce modèle est la présence d'un débogueur intégré (EDBG). Avec son aide, il est beaucoup plus facile de trouver des erreurs lors de la programmation de la carte.

Lors de l'écriture de code volumineux, même un programmeur hautement qualifié rencontre des erreurs. Pour les trouver, utilisez un débogueur

Arduino MKR1000 est un autre modèle adapté au calcul haute puissance. Il possède un microprocesseur et une mémoire similaires au Zero. Sa principale différence est la présence d'une puce Wi-Fi intégrée avec le protocole 802.11 b/g/n et d'une puce cryptographique prenant en charge l'algorithme SHA-256 pour protéger les données transmises.

Vue #4 - Modèles méga familiaux

Il est parfois nécessaire d’utiliser un grand nombre de capteurs et de contrôler un nombre important d’appareils. Par exemple, cela est nécessaire pour le fonctionnement automatique des systèmes de climatisation distribués, qui maintiennent une certaine température pour certaines zones.

Pour chaque zone locale, il est nécessaire de surveiller les lectures de deux capteurs de température (le second est utilisé comme capteur de contrôle) et, conformément à l'algorithme, d'ajuster la position du registre, qui détermine le volume d'air chaud entrant.

S'il y a plus de 10 zones de ce type dans un chalet, plus de 30 ports sont nécessaires pour contrôler l'ensemble du système. Bien entendu, vous pouvez utiliser plusieurs cartes de type Uno sous le contrôle commun de l'une d'entre elles, mais cela crée des difficultés de commutation supplémentaires. Dans ce cas, il est conseillé d'utiliser des modèles de la famille Mega.

La taille des planches de la famille Mega (101,5 x 53,4 cm) est plus grande que celle des modèles précédemment examinés. C'est une nécessité technique - sinon un tel nombre de ports ne pourra pas être placé

La carte Arduino Mega est basée sur un microprocesseur 8 bits 16 MHz assez simple aTMega1280.

Il dispose d'une grande quantité de mémoire :

• mémoire flash : 128 Ko ;
• SRAM : 8 Ko ;
• EEPROM : 4 Ko.

Mais son principal avantage est la présence de nombreux ports :

• nombre de ports numériques : 54 ;
• dont avec fonction PWM : 15 ;
• nombre de ports analogiques : 16.

Cette planche a deux variétés modernes :

• Mega 2560 est basé sur le microprocesseur aTMega2560, caractérisé par une grande quantité de mémoire flash - 256 Ko ;
• Mega ADK, en plus du microprocesseur aTMega2560, est équipé d'une interface USB avec la possibilité de se connecter à des appareils basés sur le système d'exploitation Android.

Le modèle Arduino Mega ADK possède une fonctionnalité. Lors de la connexion d'un téléphone à une entrée USB, la situation suivante est possible : si le téléphone a besoin d'être rechargé, il commencera à le « retirer » de la carte. Par conséquent, il existe une exigence supplémentaire pour la source d'électricité : elle doit fournir un courant de 1,5 ampères. Lors de l'alimentation via batteries, cette condition doit être prise en compte.

Vous pouvez créer une alimentation autonome pour Arduino à l'aide de piles ou d'accumulateurs connectés.En combinant les connexions série et parallèle, vous pouvez obtenir la tension souhaitée et une longue durée de fonctionnement

Due est un autre modèle d'Arduino qui combine la puissance d'un microprocesseur avec un grand nombre de ports.

Ses caractéristiques sont les suivantes :

• processeur : Atmel SAM3X8E (32 bits, 84 MHz) ;
• nombre de ports numériques : 54 ;
• dont avec fonction PWM : 12 ;
• nombre de ports analogiques : 14 ;
• mémoire flash : 512 Ko ;
• SRAM : 96 Ko ;
• EEPROM : non.

Les contacts analogiques de cette carte peuvent fonctionner à la fois dans la résolution habituelle de 10 bits pour Arduino, conçue pour la compatibilité avec les modèles précédents, et en 12 bits, ce qui vous permet de recevoir un signal plus précis.

Caractéristiques de l'interaction du module via les ports

Tous les modules qui seront connectés à la carte ont au moins trois sorties. Deux d'entre eux sont des fils électriques, c'est-à-dire « masse », ainsi qu'une tension de 5 ou 3,3 V. Le troisième fil est logique. Il transmet les données au port. Pour connecter les modules, des fils spéciaux regroupés en groupes de 3 sont utilisés, parfois appelés cavaliers.

Étant donné que les modèles Arduino n'ont généralement qu'un seul port de tension et 1 à 2 ports de terre, pour connecter plusieurs appareils, vous devrez soit souder des fils, soit utiliser des planches à pain.

Vous pouvez connecter non seulement l'alimentation et les ports de la carte Arduino à la maquette, mais également d'autres éléments, tels que la résistance, les registres, etc.

La soudure est plus fiable et est utilisée dans les appareils soumis à des impacts physiques, tels que les cartes de commande des robots et des quadricoptères. Pour une maison intelligente, il est préférable d'utiliser des cartes de développement, car c'est plus facile à la fois lors de l'installation et lors du retrait du module.

Certains modèles (par exemple, Arduino Zero et MKR1000) ont une tension de fonctionnement de 3,3 V, donc si une valeur plus élevée est appliquée aux ports, la carte peut être endommagée. Toutes les informations sur l'alimentation électrique sont disponibles dans la documentation technique de l'appareil.

Cartes complémentaires (boucliers)

Pour augmenter les capacités des cartes mères, des Shields sont utilisés - des dispositifs supplémentaires qui étendent les fonctionnalités. Ils sont fabriqués pour un facteur de forme spécifique, ce qui les distingue des modules connectés aux ports. Les boucliers sont plus chers que les modules, mais il est plus facile de travailler avec eux. Ils sont également équipés de bibliothèques de code prêtes à l'emploi, ce qui accélère le développement de vos propres programmes de contrôle pour une maison intelligente.

Boucliers Proto et Capteur

Ces deux boucliers standards n’ajoutent aucune fonctionnalité particulière. Ils sont utilisés pour une connexion plus compacte et pratique d'un grand nombre de modules.

Proto Shield est une copie presque complète de l'original en termes de ports, et vous pouvez coller une carte de développement au milieu du module. Cela facilite l'assemblage de la structure. De tels modules complémentaires existent pour toutes les cartes Arduino pleine longueur.

Proto Shield est placé au-dessus de la carte mère. Cela augmente légèrement la hauteur de la structure, mais permet d'économiser beaucoup d'espace dans l'avion

Mais s'il y a beaucoup d'appareils (plus de 10), il est préférable d'utiliser des cartes de commutation Sensor Shield plus chères.

Ils n'ont pas de panneau de connexion, mais toutes les broches des ports sont alimentées individuellement et mises à la terre. Cela vous permet d'éviter de vous emmêler dans les fils et les cavaliers.

La surface de la carte mère et des cartes de capteurs est la même, mais il n'y a pas de puces, condensateurs et autres éléments sur le bouclier. Cela libère beaucoup d'espace pour des connexions complètes.

Cette carte dispose également de connecteurs permettant de connecter facilement plusieurs modules : Bluetoots, cartes SD, RS232 (port COM), radio et ultrasons.

Connexion des fonctionnalités auxiliaires

Les boucliers dotés de fonctionnalités intégrées sont conçus pour résoudre des problèmes complexes mais typiques. Si vous avez besoin de mettre en œuvre des idées originales, mieux vaut choisir un module adapté.

Bouclier moteur. Il est conçu pour contrôler la vitesse et la rotation des moteurs de faible puissance. Le modèle original est équipé d'une puce L298 et peut piloter deux moteurs à courant continu ou un servo en même temps. Il existe également une pièce tierce compatible dotée de deux puces L293D avec la possibilité de contrôler deux fois plus de disques.

Bouclier de relais. Un module fréquemment utilisé dans les systèmes de maison intelligente. Une carte avec quatre relais électromécaniques, chacun permettant le passage d'un courant avec une force allant jusqu'à 5A. Cela suffit pour allumer et éteindre automatiquement les appareils kilowatts ou les lignes d'éclairage conçues pour le courant alternatif 220 V.

Bouclier LCD. Vous permet d'afficher des informations sur un écran intégré, qui peut être mis à niveau vers un appareil TFT. Cette extension est souvent utilisée pour créer des stations météorologiques avec des relevés de température dans divers espaces de vie, dépendances, garages, ainsi que la température, l'humidité et la vitesse du vent à l'extérieur.

Le LCD Shield possède des boutons intégrés qui vous permettent de programmer le défilement des informations et de sélectionner des actions pour envoyer des commandes au microprocesseur.

Bouclier d'enregistrement de données. La tâche principale du module est d'enregistrer les données des capteurs sur une carte SD plein format jusqu'à 32 Go avec prise en charge du système de fichiers FAT32. Pour enregistrer sur une carte micro SD, vous devez acheter un adaptateur.Ce bouclier peut être utilisé comme stockage d'informations, par exemple lors de l'enregistrement de données à partir d'un DVR. Fabriqué par la société américaine Adafruit Industries.

Bouclier de carte SD. Une version plus simple et moins chère du module précédent. De nombreux fabricants produisent de telles extensions.

Bouclier Ethernet. Module officiel pour connecter Arduino à Internet sans ordinateur. Il y a un emplacement pour une carte micro SD, qui vous permet d'enregistrer et d'envoyer des données via le World Wide Web.

Bouclier Wi-Fi. Permet l'échange d'informations sans fil avec prise en charge du mode de cryptage. Sert à se connecter à Internet et aux appareils pouvant être contrôlés via Wi-Fi.

Bouclier GPRS. Ce module est généralement utilisé pour communiquer entre une maison intelligente et son propriétaire via un téléphone mobile via des messages SMS.

Modules de maison intelligente

La connexion de modules de fabricants tiers et la possibilité de travailler avec eux à l'aide du langage de programmation intégré constituent le principal avantage du système ouvert Arduino par rapport aux solutions de maison intelligente « de marque ». L'essentiel est que les modules aient une description des signaux reçus ou transmis.

Moyens d'obtenir des informations

La saisie des informations peut être effectuée via des ports numériques ou analogiques. Cela dépend du type de bouton ou de capteur qui reçoit l'information et la transmet à la carte.

Pour un programme informatique, un signal numérique correspond aux périodes avec « 0 » et « 1 », et un signal analogique détermine la plage de valeurs​​en fonction de sa dimension

Un signal au microprocesseur peut être envoyé par une personne qui utilise pour cela deux méthodes :

• Appuyer sur un bouton (touche). Le fil logique dans ce cas va au port numérique, qui reçoit la valeur « 0 » si le bouton est relâché et « 1 » s'il est enfoncé.
• Rotation du capuchon du potentiomètre rotatif (résistance) ou en déplaçant le levier du moteur. Dans ce cas, le fil logique va au port analogique. La tension passe par un convertisseur analogique-numérique, après quoi les données sont transmises au microprocesseur.

Les boutons sont utilisés pour démarrer un événement, par exemple pour allumer et éteindre les lumières, le chauffage ou la ventilation. Les boutons rotatifs sont utilisés pour modifier l'intensité - augmenter ou diminuer la luminosité de la lumière, le volume du son ou la vitesse de rotation des pales du ventilateur.

Un potentiomètre est un appareil simple, donc très bon marché. Ses principales caractéristiques sont la résistance électrique et l'angle de rotation

Des capteurs permettent de déterminer automatiquement des paramètres environnementaux ou l’origine d’un événement.

Les types suivants sont les plus demandés pour le fonctionnement d’une maison intelligente :

• Capteur sonore. Les versions numériques de cet appareil sont utilisées pour activer un événement à l'aide d'applaudissements ou de voix. Les modèles analogiques vous permettent de reconnaître et de traiter le son.
• Capteur de lumière. Ces appareils peuvent fonctionner dans les domaines visible et infrarouge. Ce dernier peut être utilisé comme système d'avertissement d'incendie.
• Capteur de température. Différents modèles sont utilisés pour l'intérieur et l'extérieur, car les modèles extérieurs sont mieux protégés de l'humidité. Il existe également des appareils distants sur le fil.
• Capteur d'humidité de l'air. Le modèle DHT11 convient à l'intérieur et le DHT22, plus cher, à l'extérieur. Les deux appareils peuvent également fournir des relevés de température. Connectez-vous à un port numérique.
• Capteur de pression atmosphérique. Les baromètres analogiques de Bosh ont fait leurs preuves avec les cartes Arduino : bmp180, bmp280. Ils mesurent également la température.Le modèle bme280 peut être qualifié de station météo, car il fournit également une valeur d'humidité supplémentaire.
• Capteurs de mouvement et de présence. Ils sont utilisés à des fins de sécurité ou pour allumer automatiquement les lumières.
• Capteur de pluie. Réagit à l'eau pénétrant à sa surface. Il peut également être utilisé pour déclencher une alarme en cas de fuite dans le circuit de plomberie ou de chauffage.
• Capteur de courant. Ils sont utilisés pour détecter les appareils électriques qui ne fonctionnent pas (lampes grillées) ou pour analyser la tension afin d'éviter les surcharges.
• Capteur de fuite de gaz. Utilisé pour détecter et réagir à des concentrations accrues de propane.
• Capteur de dioxyde de carbone. Il est utilisé pour déterminer la concentration de dioxyde de carbone dans les pièces à vivre et dans des pièces spéciales, telles que les caves à vin, où se produit la fermentation.

Il existe de nombreux autres capteurs différents pour des tâches spécifiques, par exemple pour mesurer le poids, la vitesse d'écoulement de l'eau, la distance, l'humidité du sol, etc.

Certains capteurs, comme l'anémomètre, qui mesure la vitesse et la direction du vent, sont des instruments électromécaniques complexes.

De nombreux capteurs et capteurs peuvent être fabriqués indépendamment à l'aide de composants plus simples. Cela coûtera moins cher. Mais contrairement à l’utilisation d’appareils série, vous devrez consacrer du temps à l’étalonnage.

Contrôle des appareils et des systèmes

En plus de collecter et d’analyser des informations, une « maison intelligente » doit répondre aux événements émergents. La présence d'une électronique avancée sur les appareils électroménagers modernes vous permet d'y accéder directement via Wi-Fi, GPRS ou EtherNet. En règle générale, les systèmes Arduino mettent en œuvre la commutation entre un microprocesseur et des appareils de haute technologie via Wi-Fi.

Afin d'utiliser Arduino pour allumer le climatiseur lorsque la température dans la maison est élevée, bloquer la télévision et Internet la nuit dans la chambre des enfants ou démarrer la chaudière à l'arrivée des propriétaires, vous devez effectuer trois étapes :

1. Installez le module Wi-Fi sur la carte mère.
2. Recherchez les canaux de fréquence inoccupés pour éviter les conflits système.
3. Comprenez les commandes de l'appareil et les actions du programme (ou utilisez des bibliothèques prêtes à l'emploi).

En plus de « communiquer » avec des appareils informatisés, des tâches surviennent souvent qui impliquent l'exécution de certaines actions mécaniques. Par exemple, vous pouvez connecter un servomoteur ou une petite boîte de vitesses à la carte, qui sera alimentée par celle-ci.

Le servomoteur se compose d'un moteur et de plusieurs réducteurs. Ainsi, malgré le faible courant (5 V), il peut développer une puissance décente, suffisante, par exemple, pour ouvrir une fenêtre.

S'il est nécessaire de connecter des appareils puissants fonctionnant à partir d'une source d'alimentation externe, deux options sont utilisées :

1. Inclusion dans le circuit relais.
2. Connexion d'un interrupteur d'alimentation et d'un triac.

Inclus dans un circuit électrique électromagnétique ou relais statique ferme et ouvre l'un des fils selon une commande provenant du microprocesseur. Leur principale caractéristique est le courant maximum admissible (par exemple 40 A) pouvant traverser cet appareil.

Quant à la connexion d'un interrupteur d'alimentation (mosfet) pour courant continu et d'un triac pour courant alternatif, ils ont un courant admissible inférieur (5-15 A), mais peuvent augmenter progressivement la charge. C'est à cet effet que des ports PWM sont prévus sur les cartes. Cette propriété est utilisée lors de la régulation de la luminosité de l'éclairage, de la vitesse du ventilateur, etc.

À l'aide de relais et d'interrupteurs d'alimentation, vous pouvez automatiser entièrement tous les circuits électriques de la maison et démarrer le générateur en l'absence de courant. Par conséquent, sur la base d'Arduino, il est possible de mettre en œuvre la mise à disposition autonome d'un appartement ou d'un immeuble, incluant toutes les fonctions particulièrement importantes - chauffage, système d'approvisionnement en eau, de drainage, de ventilation et de sécurité.

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Apprenez-en davantage sur la maison intelligente de Xiaomi et Apple dans les articles suivants :

• Maison intelligente Xiaomi : caractéristiques de conception, aperçu des principaux composants et éléments de travail
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Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Un exemple de pièce d'entrée de gamme auto-assemblée pour une « maison intelligente » :

L'ouverture de la plateforme Arduino permet l'utilisation de composants de différents fabricants. Cela facilite la conception d’une « maison intelligente » adaptée aux besoins de l’utilisateur. Par conséquent, si vous avez au moins des connaissances mineures dans le domaine de la programmation et de la connexion d'appareils électroniques, ce système mérite une attention particulière..

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