Menggunakan Raspberry Pi untuk Automasi Utama

Kira-kira dua tahun yang lalu, Yayasan Raspberry Pi mengeluarkan peranti yang agak menarik - satu komputer papan tunggal, saiznya sedikit lebih besar daripada kad plastik bank pada harga yang sangat menarik. Kebaharuan itu dengan serta-merta mendapat populariti yang sangat besar, barisan pra-pesanan untuknya menghulurkan selama beberapa bulan.

Raspberry Pi dibentangkan dalam dua tahap trim: model "A" dan model "B". Kedua-dua versi ini dilengkapi dengan pemproses Broadcom BCM2835 ARM11 dengan frekuensi jam 700 MHz dan modul RAM 256 MB / 512 MB. Model "A" dilengkapi dengan satu port USB 2.0, model "B" - dengan dua. Model "B" mempunyai port Ethernet. Pemproses BCM2835 juga termasuk teras grafik. Output video dibuat melalui penyambung RCA komposit atau melalui antara muka HDMI digital.

Sistem fail, imej kernel, dan fail pengguna terletak pada kad memori SD, MMC, atau SDIO. Ciri yang paling menarik dari Raspberry Pi adalah penggunaan kuasa rendah (5V / 700mA), kehadiran port GPIO I / O dengan antara muka I2C, SPI, UART, serta keupayaan untuk bekerja dari jauh melalui Ethernet.

Pada masa ini, hanya model "B" yang dibebaskan dengan RAM 512 MB dan sokongan Ethernet. Di samping itu, versi baru muncul pada jualan, yang berbeza daripada model sebelumnya "B" dalam susunan komponen yang lebih padat, kehadiran 4 port USB, peningkatan bilangan port GPIO I / O dan ketiadaan output video komposit. Kemunculan model "B" dan model baru komputer Raspberry Pi ditunjukkan dalam Rajah. 1

Rajah. 1

Kenapa saya boleh menggunakan peranti sedemikian? Pertama sekali, perlu diperhatikan bahawa Raspberry Pi adalah, walaupun tidak begitu kuat, tetapi pada masa yang sama agak komputer sepenuhnya. Dengan menyambungkan monitor, papan kekunci, tetikus dan memasang apa-apa kit pengedaran sistem operasi Linux, ia boleh digunakan sebagai komputer desktop untuk menyelesaikan tugas-tugas yang tidak memerlukan sumber pengkomputeran yang kuat.

Raspberry Pi sangat sesuai digunakan sebagai pelayan media rumah, pelayan penyimpanan, otak robot atau mesin, pelayan otomatik rumah (atau yang dipanggil "rumah pintar").

Penampilan Raspberry Pi segera menyebabkan kacau di sekitar peranti ini. Apabila nafsu menenangkan sedikit, dan dia muncul pada jualan percuma pada kos yang mencukupi, saya memutuskan untuk mengenali komputer minik ini dengan lebih baik. Bagi saya, Raspberry Pi adalah terutamanya kepentingan dari sudut pandang menggunakannya dalam sistem automasi rumah, idea yang "masak" untuk masa yang lama dan memerlukan pelaksanaan praktikal.

Saya menggunakan istilah "automasi rumah" kerana saya sangat tidak suka ungkapan "rumah pintar". Tidak, tidak ada yang salah dengan istilah "rumah pintar", tetapi baru-baru ini konsep ini sangat menyimpang.

Rumah pintar adalah sistem "litar pelbagai" kompleks, yang, selain melaksanakan pelbagai senario yang ditentukan oleh pengguna, boleh membuat pelbagai keputusan bergantung pada situasi kecemasan tertentu. Dalam erti kata lain, ia adalah "pemikiran" (sudah tentu, pada sistem mesin). Dan kebelakangan ini saya telah memanggil apa-apa "rumah pintar" - sebagai contoh, Penggera GSM, sensor kebocoran air, kawalan cahaya oleh sensor gerak, dan sebagainya. Ya, ini semua komponen yang terpisah dari rumah pintar, tetapi bukan rumah pintar secara keseluruhan.

Oleh itu, kami akan mempertimbangkan struktur bangunan sistem automasi rumah menggunakan Raspberry Pi (Rajah 2).

Rajah. 2Struktur bangunan sistem automasi rumah menggunakan Raspberry Pi (klik pada gambar untuk memperbesar)

Sistem automasi rumah terdiri daripada pelayan pusat yang disambungkan melalui antara muka RS485 dengan pengawal yang dipasang di setiap bilik, dan pada gilirannya, pelbagai kawalan, pemantauan, peraturan dan peranti perlindungan disambungkan kepada pengawal.

Kelebihan senibina rangkaian sedemikian adalah bahawa tidak perlu untuk menarik wayar dari setiap peranti ke pelayan, tetapi sebaliknya menyambungkan pengawal yang mana ia dihubungkan dengan satu kabel UTP - sepasang wayar yang digunakan untuk antarmuka RS485, dan pasangan yang lain digunakan untuk mengendalikan pengawal dan sensor. Di samping itu, logik kerja dikandung supaya kegagalan mana-mana pengawal atau pelayan pusat tidak boleh menjejaskan prestasi sistem yang lain.

Raspberry Pi digunakan sebagai pelayan pusat sistem automasi rumah. Pelayan web dipasang di atasnya, di mana pengguna dari mana-mana peranti komunikasi (telefon pintar, komputer riba, tablet) melalui penyemak imbas boleh menerima maklumat tentang semua proses yang berlaku di dalam rumah dan, dengan itu, menguruskannya. Akses ke pelayan Web dengan memasukkan log masuk dan kata laluan boleh diperolehi dari rangkaian tempatan dan dari Internet melalui penghala Wi-Fi.

Port siri UART Raspberry Pi melalui peranti sepadan melalui antara muka RS485 menghubungkan pengawal dengan satu set input / output yang berbeza. Di samping itu, modem GSM boleh disambungkan ke RS485 untuk mengakses sistem melalui rangkaian telefon selular atau talian telefon jika tidak ada cara untuk mendapatkan akses Internet pada titik di mana pengguna berada. Akses ke sistem dalam kes ini juga dilakukan dengan memasukkan kata laluan.

Peranti lain pada rangkaian RS485 ialah modul radio. Tujuannya adalah untuk mengikat sistem automasi umum semua sensor radio dan kawalan jauh radio.

Pada masa ini, versi pertama sistem automasi rumah menggunakan Raspberry Pi telah dibangunkan. Sebagai tambahan kepada pelayan pusat, ia termasuk beberapa jenis pengawal yang mempunyai antarmuka RS485 untuk komunikasi dengan pelayan:

• Suhu lapan dan saluran pengawal. Pengawal membolehkan anda mengumpul bacaan suhu dan kelembapan dari satu sensor DHT22 dan tujuh sensor DHT11;

• Pengawal selia suhu empat saluran (termostat). Pengawal boleh mengendalikan 4 beban dalam mod manual dan mengikut parameter suhu set. Memasuki nilai suhu adalah mungkin sama ada secara langsung pada pengawal atau jauh melalui antara muka web. Mod jenis kawalan saluran langsung dan terbalik membenarkan anda menggunakan pengawal bagi pemanasan dan kawalan penyejukan;

• Modul radio digunakan untuk meniru kawalan jauh dan mengumpul maklumat dari sensor radio. Membolehkan anda meniru 5 kawalan jauh dan menerima data daripada 10 sensor radio;

• Pengawal sejagat. Ia mempunyai 4 input dan output bebas dan dua input untuk menghubungkan sensor suhu dan kelembapan DHT11 dan DHT22.

Di sana anda juga akan menemui pautan ke deskripsi pemasangan perisian untuk Raspberry Pi, serta bahan yang menggambarkan teknologi pembuatan pengawal yang diterangkan di atas. Saya ingin ambil perhatian bahawa projek ini benar-benar bukan keuntungan, dengan sumber terbuka untuk litar dan penyelesaian perisian dan dengan sokongan teknikal di forum.

Mikhail Tikhonchuk

31.10.2014

Lihat juga topik ini:Perbezaan antara pi Orange dan Raspberry pi papan, apa yang hendak dibeli?