Raspberry Pi: n käyttö kotiautomaatioon

Noin kaksi vuotta sitten Raspberry Pi -säätiö julkaisi melko mielenkiintoisen laitteen - yhden kortin tietokoneen, jonka koko on hiukan suurempi kuin pankkimuovikortti erittäin houkuttelevalla hinnalla. Uutuus sai heti valtavan suosion, sitä koskevat ennakkotilaukset jatkuivat useita kuukausia.

Vadelma Pi esiteltiin kahdella leikkaustasolla: malli “A” ja malli “B”. Molemmat versiot on varustettu Broadcom BCM2835 ARM11 -prosessorilla, jonka kellotaajuus on 700 MHz, ja 256 MB / 512 MB RAM-moduulilla. Malli "A" on varustettu yhdellä USB 2.0 -portilla, malli "B" - kahdella. Mallissa “B” on Ethernet-portti. BCM2835-prosessori sisältää myös grafiikkaytimen. Videolähtö tapahtuu yhdistelmä-RCA-liittimen tai digitaalisen HDMI-liitännän kautta.

Tiedostojärjestelmä, ytimen kuva ja käyttäjätiedostot sijaitsevat SD-, MMC- tai SDIO-muistikortilla. Raspberry Pi: n houkuttelevin ominaisuus on sen pieni virrankulutus (5 V / 700 mA), GPIO I / O -porttien läsnäolo I2C-, SPI-, UART-rajapinnoilla sekä kyky työskennellä etäyhteydellä Ethernetin kautta.

Tällä hetkellä vain “B” -malli julkaistaan ​​512 Mt RAM-muistilla ja Ethernet-tuella. Lisäksi myyntiin ilmestyi uusi versio, joka eroaa edellisestä mallista “B” komponenttien tiiviimmällä järjestelyllä, 4 USB-portin läsnäololla, GPIO I / O-porttien määrän kasvulla ja komposiittivideolähdön puutteella. Mallin "B" ja Raspberry Pi-tietokoneen uuden mallin ulkonäkö on esitetty kuvassa. 1

Kuva 1

Miksi voin käyttää sellaista laitetta? Ensinnäkin on huomattava, että Raspberry Pi on, vaikkakaan ei kovin tehokas, mutta samalla täysimääräinen tietokone. Yhdistämällä siihen näytön, näppäimistön ja hiiren ja asentamalla minkä tahansa Linux-käyttöjärjestelmän jakelupaketin, sitä voidaan käyttää pöytätietokoneena ratkaista tehtäviä, jotka eivät vaadi tehokkaita laskentaresursseja.

Raspberry Pi on varsin sopiva käytettäväksi kodin mediapalvelimena, tallennuspalvelimena, robotin tai koneen aivoina, kodin automaatiopalvelimena (tai ns "älykäs koti").

Vadelma Pi: n ulkonäkö aiheutti heti sekoituksen tämän laitteen ympärille. Kun intohimot rauhoittuivat hieman, ja hän ilmestyi vapaaseen myyntiin sopivin kustannuksin, päätin oppia tuntemaan tämän pienitietokoneen paremmin. Minulle Raspberry Pi oli ensisijaisesti kiinnostava sen käytön kannalta kodin automaatiojärjestelmässä, jonka idea oli "kypsä" pitkään ja vaati käytännön toteutusta.

Käytän termiä “kotiautomaatio”, koska en pidä voimakkaasti ilmausta “älykäs koti”. Ei, käsitteessä "älykäs koti" ei ole mitään vikaa, mutta tämä käsite on viime aikoina ollut hyvin vääristynyt.

Älykäs koti on monimutkainen ”monipiirijärjestelmä”, joka voi käyttäjän määrittelemien erilaisten skenaarioiden toteuttamisen lisäksi tehdä erilaisia ​​päätöksiä tietystä hätätilanteesta riippuen. Toisin sanoen, se on “ajattelu” (tietysti konetasolla) järjestelmää. Ja viime aikoina olen kutsunut mitä tahansa "älykkääksi kotiin" - esimerkiksi GSM-hälytys, vesivuotoanturi, valonohjaus liiketunnistimilla jne. Kyllä, nämä ovat kaikki älykkään kodin erillisiä osia, mutta eivät älykäs koti kokonaisuutena.

Joten tarkastelemme kodin automaatiojärjestelmän rakentamista Raspberry Pi -sovelluksella (kuva 2).

Kuva 2Kodin automaatiojärjestelmän rakennus Raspberry Pi -sovelluksella (klikkaa kuvaa suurentaaksesi)

Kodin automaatiojärjestelmä koostuu keskuspalvelimesta, joka on kytketty RS485-liitännän kautta jokaisessa huoneessa oleviin ohjaimiin, ja puolestaan ​​ohjaimiin on kytketty erilaisia ​​ohjaus-, valvonta-, säätö- ja suojalaitteita.

Tällaisen verkkoarkkitehtuurin etuna on, että johtoja ei tarvitse vetää jokaiselta laitteelta palvelimelle, vaan pikemminkin kytkeä ohjaimet, joihin ne on kytketty, yhdellä UTP-kaapelilla - joista yksi johdinpari käytetään RS485-rajapintaan, ja loput parit käytetään ohjainten ohjaamiseen ja anturit. Lisäksi työn logiikka on suunniteltu siten, että minkään ohjaimen tai edes keskuspalvelimen vika ei saisi vaikuttaa muun järjestelmän suorituskykyyn.

Raspberry Pi: tä käytetään kotiautomaatiojärjestelmän keskuspalvelimena. Siihen on asennettu verkkopalvelin, jonka kautta käyttäjä selaimen kautta mistä tahansa viestintälaitteesta (älypuhelin, kannettava tietokone, tabletti) voi vastaanottaa tietoja kaikista talossa tapahtuvista prosesseista ja vastaavasti hallita niitä. Pääsy verkkopalvelimeen antamalla käyttäjätunnus ja salasana voidaan saada sekä kotiverkosta että Internetistä Wi-Fi-reitittimen kautta.

Sarjaportti UART Raspberry Pi vastaavan laitteen kautta RS485-liitännän kautta yhdistää ohjaimet erilaisilla tulo- / lähtöjohdoilla. Lisäksi GSM-modeemi voidaan kytkeä RS485: ään päästäkseen järjestelmään matkapuhelin- tai lankapuhelinverkon kautta, jos käyttäjän sijaintipaikassa ei ole mitään mahdollisuutta saada Internet-yhteyttä. Pääsy järjestelmään tässä tapauksessa tapahtuu myös antamalla salasana.

Toinen RS485-verkon laite on radiomoduuli. Sen tarkoituksena on sitoutua kaikkien radiotunnistimien ja kaukosäätimien yleiseen automaatiojärjestelmään.

Tällä hetkellä on kehitetty Raspberry Pi: tä käyttävä kotiautomaatiojärjestelmän ensimmäinen versio. Keskuspalvelimen lisäksi se sisältää monentyyppisiä ohjaimia, joilla on RS485-liitäntä kommunikointiin palvelimen kanssa:

• Kahdeksan kanavan lämpötilan ja kosteuden säädin. Säätimen avulla voit kerätä lämpötila- ja kosteuslukemat yhdestä DHT22-anturista ja seitsemästä DHT11-anturista;

• Nelikanavainen lämpötilansäädin (termostaatti). Säädin voi ohjata 4 kuormaa sekä käsikäytössä että asetettujen lämpötilaparametrien mukaan. Lämpötila-arvojen syöttäminen on mahdollista joko suoraan säätimessä tai etäyhteyden kautta web-käyttöliittymän kautta. Suoran ja käänteisen kanavaohjaustilan avulla voit käyttää säädintä sekä lämmityksen että jäähdytyksen ohjaukseen;

• Radiomoduulia käytetään kauko-ohjaimien jäljittelemiseen ja tiedon keräämiseen radioantureilta. Voit emuloida jopa viittä kaukosäädintä ja vastaanottaa dataa 10 radiotunnistimelta;

• Yleisohjain. Siinä on 4 erillistä tuloa ja lähtöä ja kaksi tuloa lämpötila- ja kosteusanturien DHT11 ja DHT22 kytkemistä varten.

Sieltä löydät myös linkit Raspberry Pi -ohjelmiston asennuksen kuvaukseen sekä materiaaleihin, jotka kuvaavat yllä kuvattua ohjaimien valmistustekniikkaa. Haluan huomata, että tämä projekti on täysin voittoa tavoittelematon, avoimilla lähteillä piiri- ja ohjelmistoratkaisuille sekä teknisen tuen kanssa foorumilla.

Mikhail Tikhonchuk

31.10.2014

Katso myös tästä aiheesta:Erot Orange pi- ja Vadelmapi-levyjen välillä, mitä ostaa?