„Raspberry Pi“ naudojimas namų automatizavimui

Maždaug prieš dvejus metus „Raspberry Pi“ fondas išleido gana įdomų įrenginį - vienkartinį kompiuterį, kurio dydis yra šiek tiek didesnis nei banko plastikinę kortelę už labai patrauklią kainą. Naujovė iškart įgijo didžiulį populiarumą, išankstinių užsakymų eilė jai tęsėsi kelis mėnesius.

„Raspberry Pi“ buvo pateikiami dviem apdailos lygiais: „A“ ir „B“. Abi versijos aprūpintos „Broadcom BCM2835 ARM11“ procesoriumi su 700 MHz takto dažniu ir 256 MB / 512 MB RAM moduliu. „A“ modelyje yra vienas USB 2.0 prievadas, „B“ modelyje - du. „B“ modelis turi eterneto prievadą. „BCM2835“ procesorius taip pat apima grafikos branduolį. Vaizdo išvestis atliekama per kompozicinę RCA jungtį arba per skaitmeninę HDMI sąsają.

Failų sistema, branduolio vaizdas ir vartotojo failai yra SD, MMC arba SDIO atminties kortelėje. Patraukliausia „Raspberry Pi“ savybė yra mažos energijos sąnaudos (5 V / 700 mA), GPIO I / O prievadų su I2C, SPI, UART sąsajomis, taip pat galimybė dirbti nuotoliniu būdu per „Ethernet“.

Šiuo metu išleidžiamas tik „B“ modelis su 512 MB RAM ir „Ethernet“ palaikymu. Be to, prekyboje pasirodė nauja versija, kuri nuo ankstesnio modelio „B“ skiriasi kompaktiškesniu komponentų išdėstymu, 4 USB prievadų buvimu, padidėjusiu GPIO I / O prievadų skaičiumi ir sudėtiniu vaizdo išvesties nebuvimu. „B“ modelio ir naujojo kompiuterio „Raspberry Pi“ išvaizda parodyta fig. 1

Fig. 1

Kodėl galiu naudoti tokį įrenginį? Visų pirma, reikėtų pažymėti, kad „Raspberry Pi“ yra, nors ir nėra labai galingas, tačiau tuo pat metu visavertis kompiuteris. Prijungę prie jo monitorių, klaviatūrą, pelę ir įdiegę bet kurį „Linux“ operacinės sistemos paskirstymo rinkinį, jis gali būti naudojamas kaip stalinis kompiuteris, norint išspręsti užduotis, kurioms nereikia galingų skaičiavimo išteklių.

„Raspberry Pi“ yra gana tinkamas naudoti kaip namų medijos serveris, duomenų saugojimo serveris, roboto ar mašinos smegenys, namų automatikos serveris (arba vadinamieji „protingi namai“).

Aviečių Pi išvaizda iškart sukėlė sąmyšį aplink šį įrenginį. Kai aistros šiek tiek nuramino, o jis pasirodė laisvajame pardavime už tinkamą kainą, nusprendžiau geriau pažinti šį mini kompiuterį. Man „Raspberry Pi“ pirmiausia sudomino jo panaudojimas namų automatikos sistemoje, kurio idėja ilgą laiką buvo „subrendusi“ ir pareikalavo praktinio įgyvendinimo.

Aš vartoju terminą „namų automatizavimas“, nes man labai nepatinka posakis „protingi namai“. Ne, sąvokoje „protingi namai“ nėra nieko blogo, tačiau pastaruoju metu ši sąvoka labai nukrypsta.

Išmanieji namai yra sudėtinga „kelių grandinių“ sistema, kuri, be įvairių vartotojo nurodytų scenarijų, gali priimti įvairius sprendimus, atsižvelgiant į konkrečią avarinę situaciją. Kitaip tariant, tai yra „mąstymo“ (žinoma, mašinos lygiu) sistema. Ir pastaruoju metu aš viską vadinu „protingais namais“, pavyzdžiui, GSM signalizacija, vandens nuotėkio jutiklis, šviesos valdymas judesio davikliais ir kt. Taip, tai visi yra atskiri intelektualių namų komponentai, bet ne visi protingi namai.

Taigi, mes apsvarstysime namo automatikos sistemos, naudodami Raspberry Pi, statybos struktūrą (2 pav.).

Fig. 2Namų automatikos sistemos, naudojant Raspberry Pi, pastatymo struktūra (paspauskite ant paveikslėlio, kad padidintumėte)

Namų automatikos sistemą sudaro centrinis serveris, sujungtas per RS485 sąsają su kiekviename kambaryje įrengtais valdikliais, o savo ruožtu prie valdiklių prijungti įvairūs valdymo, stebėjimo, reguliavimo ir apsaugos įtaisai.

Tokios tinklo architektūros pranašumas yra tas, kad nereikia traukti laidų iš kiekvieno įrenginio į serverį, o greičiau jungti valdiklius, prie kurių jie yra prijungti, vienu UTP kabeliu - viena jų pora laidų naudojama RS485 sąsajai, o likusios poros naudojamos valdikliams maitinti. jutikliai. Be to, suplanuota darbo logika, kad bet kurio valdiklio ar net centrinio serverio gedimas neturėtų paveikti likusios sistemos veikimo.

„Raspberry Pi“ naudojamas kaip centrinis namų automatikos sistemos serveris. Jame yra įdiegtas interneto serveris, per kurį vartotojas iš bet kurio ryšio įrenginio (išmaniojo telefono, nešiojamojo kompiuterio, planšetinio kompiuterio) per naršyklę gali gauti informaciją apie visus namuose vykstančius procesus ir atitinkamai juos valdyti. Prieigą prie interneto serverio įvedus prisijungimo vardą ir slaptažodį, galima gauti iš namų vietinio tinklo ir iš interneto per „Wi-Fi“ maršrutizatorių.

Serijinis UART Raspberry Pi prievadas per suderinamą įrenginį per RS485 sąsają jungia valdiklius su skirtingu įėjimų / išėjimų rinkiniu. Be to, prie RS485 galima prijungti GSM modemą, kad būtų galima prisijungti prie sistemos per korinį ar fiksuotojo ryšio telefonų tinklą tuo atveju, jei nėra galimybės gauti interneto prieigą toje vietoje, kur yra vartotojas. Prieiga prie sistemos šiuo atveju taip pat daroma įvedant slaptažodį.

Kitas RS485 tinklo įrenginys yra radijo modulis. Jos tikslas yra prisijungti prie bendros radijo jutiklių ir radijo nuotolinio valdymo pultelių automatikos sistemos.

Šiuo metu buvo sukurta pirmoji namų automatikos sistemos, naudojant „Raspberry Pi“, versija. Be centrinio serverio, jame yra keletas valdiklių tipų, turinčių RS485 sąsają ryšiui su serveriu:

• Aštuonių kanalų temperatūros ir drėgmės valdiklis. Valdiklis leidžia surinkti temperatūros ir drėgmės rodmenis iš vieno DHT22 jutiklio ir septynių DHT11 jutiklių;

• Keturių kanalų temperatūros reguliatorius (termostatas). Valdiklis gali valdyti 4 krovinius tiek rankiniu režimu, tiek pagal nustatytus temperatūros parametrus. Temperatūros reikšmes įvesti galima tiesiogiai valdiklyje arba nuotoliniu būdu per žiniatinklio sąsają. Tiesioginio ir atvirkštinio tipo kanalų valdymo režimai leidžia valdiklį naudoti tiek šildymo, tiek aušinimo valdymui;

• Radijo modulis naudojamas nuotolinio valdymo pultams mėgdžioti ir informacijai iš radijo jutiklių rinkti. Leidžia mėgdžioti iki 5 nuotolinio valdymo pultų ir priimti duomenis iš 10 radijo jutiklių;

• Universalus valdiklis. Jis turi 4 nepriklausomus įėjimus ir išėjimus bei du įėjimus temperatūros ir drėgmės jutikliams DHT11 ir DHT22 prijungti.

Čia taip pat rasite nuorodas į „Raspberry Pi“ programinės įrangos diegimo aprašą ir medžiagas, apibūdinančias aukščiau aprašytas valdiklių gamybos technologijas. Norėčiau atkreipti dėmesį, kad šis projektas yra visiškai nesiekiantis pelno, turintis atvirus grandinių ir programinės įrangos šaltinius bei techninę paramą forume.

Michailas Tikhončukas

31.10.2014

Taip pat žiūrėkite šia tema:„Orange pi“ ir „Raspberry pi“ lentų skirtumai, ką pirkti?