קטגוריות: מאמרים מוצגים » אוטומציה ביתית
מספר צפיות: 56774
הערות לכתבה: 6

שימוש בפטל Pi לאוטומציה ביתית

שימוש בפטל Pi לאוטומציה ביתית לפני כשנתיים השיקה קרן Raspberry Pi מכשיר די מעניין - מחשב בעל לוח אחד, שגודלו מעט גדול מכרטיס פלסטיק בנקאי במחיר אטרקטיבי במיוחד. החידוש זכה מיד לפופולריות עצומה, קו ההזמנות המקדימות עליו נמתח במשך מספר חודשים.

פטל Pi הוצג בשתי רמות לקצץ: דגם "A" ודגם "B". שתי הגרסאות מצוידות במעבד Broadcom BCM2835 ARM11 עם תדר שעון של 700 מגהרץ ומודול RAM של 256 מגהבייט / 512 מגה בייט. דגם "A" מצויד ביציאת USB 2.0 אחת, דגם "B" - עם שניים. לדגם "B" יש יציאת אתרנט. מעבד BCM2835 כולל גם גרעין גרפי. פלט הווידיאו מתבצע דרך מחבר RCA מורכב או באמצעות ממשק HDMI דיגיטלי.

מערכת הקבצים, תמונת הגלעין וקבצי המשתמש ממוקמים בכרטיס זיכרון SD, MMC או SDIO. המאפיין האטרקטיבי ביותר של Raspberry Pi הוא צריכת החשמל הנמוכה שלו (5V / 700mA), נוכחות של יציאות I / O של GPIO עם ממשקי I2C, SPI, UART, וכן יכולת לעבוד מרחוק באמצעות Ethernet.

נכון לעכשיו, רק דגם ה- B משוחרר עם 512 מגה בייט RAM ותמיכה ברשת. בנוסף, גרסה חדשה הופיעה למכירה, השונה מהדגם הקודם “B” בסידור קומפקט יותר של רכיבים, נוכחות של 4 יציאות USB, עלייה במספר יציאות ה- I / O של GPIO והיעדר פלט וידאו מורכב. המראה של הדגם "B" והדגם החדש של מחשב Raspberry Pi מוצג באיור. 1

איור. 1

מדוע אוכל להשתמש במכשיר כזה? ראשית, יש לציין כי ה- Raspberry Pi הוא, אמנם לא חזק במיוחד, אך יחד עם זאת מחשב מן המניין. על ידי חיבור צג, מקלדת, עכבר אליו והתקנת כל ערכת הפצה של מערכת ההפעלה לינוקס, זה יכול לשמש כמחשב שולחני לפתרון משימות שאינן דורשות משאבי מחשוב רבי עוצמה.

Raspberry Pi די מתאים לשימוש כשרת מדיה ביתי, שרת אחסון, מוח של רובוט או מכונה, שרת אוטומציה ביתי (או מה שנקרא "בית חכם").

המראה של ה- Raspberry Pi עורר מיד ערבוב סביב מכשיר זה. כאשר היצרים נרגעו מעט, והוא הופיע במכירה חופשית בעלות נאותה, החלטתי להכיר טוב יותר את מחשב המחשבים הזה. עבורי, ה- Raspberry Pi היה בעיקר מעניין מבחינת השימוש בו במערכת אוטומציה ביתית, שהרעיון שלה היה "בשל" במשך זמן רב ונדרש ליישום מעשי.

אני משתמש במונח "אוטומציה ביתית" מכיוון שאני מאוד לא אוהב את הביטוי "בית חכם". לא, אין שום פסול במונח "בית חכם", אך לאחרונה מושג זה סוטה מאוד.

בית חכם הוא מערכת מורכבת "רב-מעגלית", אשר בנוסף לביצוע תרחישים שונים שצוינו על ידי המשתמש, יכולה לקבל החלטות שונות בהתאם למצב חירום מסוים. במילים אחרות, מדובר במערכת "חושבת" (כמובן ברמה המכונה). ולאחרונה קראתי לכל דבר "בית חכם" - למשל, אזעקת GSM, חיישן דליפת מים, בקרת אור על ידי חיישני תנועה וכו '. כן, כל אלה הם רכיבים נפרדים של בית חכם, אך לא בית חכם בכללותו.

לכן, נשקול את מבנה בניית מערכת אוטומציה ביתית באמצעות Raspberry Pi (איור 2).

איור. 2מבנה בניית מערכת אוטומציה ביתית באמצעות Raspberry Pi (לחץ על התמונה להגדלה)

מערכת האוטומציה הביתית מורכבת משרת מרכזי המחובר באמצעות ממשק RS485 עם בקרים המותקנים בכל חדר, ובתורם, התקני בקרה, פיקוח, ויסות והגנה שונים מחוברים לבקרים.

היתרון בארכיטקטורת רשת כזו הוא בכך שאין צורך למשוך את החוטים מכל התקן לשרת, אלא לחבר את הבקרים אליהם הם מחוברים באמצעות כבל UTP אחד - זוג חוטים אחד המשמש לממשק RS485, והזוגות הנותרים משמשים להנעת הבקרים ו חיישנים. בנוסף, ההיגיון של העבודה נתפס כך שכישלון של כל בקר או אפילו שרת מרכזי לא אמור להשפיע על הביצועים של שאר המערכת.

Raspberry Pi משמש כשרת המרכזי של מערכת האוטומציה הביתית. מותקן עליו שרת אינטרנט, דרכו המשתמש מכל מכשיר תקשורת (סמארטפון, מחשב נייד, טאבלט) דרך הדפדפן יכול לקבל מידע על כל התהליכים המתרחשים בבית ובהתאם, לנהל אותם. גישה לשרת האינטרנט על ידי הזנת הכניסה והסיסמה ניתן להשיג הן מהרשת המקומית הביתית והן מהאינטרנט דרך נתב Wi-Fi.

היציאה הסדרתית UART Raspberry Pi דרך מכשיר תואם דרך ממשק RS485 מחברת בקרים עם מערכת כניסות / יציאות שונה. בנוסף, ניתן לחבר מודם GSM ל- RS485 כדי לגשת למערכת דרך רשת טלפון סלולרית או קוויתית למקרה שאין דרך לקבל גישה לאינטרנט בנקודה בה המשתמש נמצא. הגישה למערכת במקרה זה נעשית גם על ידי הזנת סיסמה.

מכשיר נוסף ברשת RS485 הוא מודול רדיו. מטרתה להיקשר למערכת האוטומציה הכללית של כל חיישני הרדיו ושלט רחוק הרדיו.

נכון לעכשיו פותחה הגרסה הראשונה של מערכת האוטומציה הביתית המשתמשת ב- Raspberry Pi. בנוסף לשרת המרכזי, הוא כולל מספר סוגים של בקרים שיש להם ממשק RS485 לתקשורת עם השרת:

בקר טמפרטורה ולחות שמונה ערוצים. הבקר מאפשר לך לאסוף קריאות טמפרטורה ולחות מחיישן DHT22 אחד ושבעה חיישני DHT11;
ווסת טמפרטורה בעל ארבע ערוצים (תרמוסטט). הבקר יכול לשלוט על 4 עומסים הן במצב ידני והן על פי פרמטרי הטמפרטורה שנקבעו. הזנת ערכי טמפרטורה אפשרית ישירות בבקר או מרחוק דרך ממשק האינטרנט. מצבים של בקרת תעלה מסוג ישיר והפוך מאפשרים לך להשתמש בבקר גם לבקרת חימום וגם לקירור;
מודול הרדיו משמש להפעלת שלט רחוק ולאיסוף מידע מחיישני רדיו. מאפשר לך לחקות עד 5 שלט רחוק ולקבל נתונים מעשרה חיישני רדיו;
בקר אוניברסלי. יש לו 4 כניסות ויציאות עצמאיות ושני כניסות לחיבור חיישני טמפרטורה ולחות DHT11 ו- DHT22.

שם תוכלו למצוא גם קישורים לתיאור התקנת התוכנה עבור Raspberry Pi, כמו גם לחומרים המתארים את טכנולוגיית הייצור של הבקרים שתוארו לעיל. אני רוצה לציין שהפרויקט הזה הוא ללא מטרות רווח, עם מקורות פתוחים לפתרונות מעגל ותוכנה ועם תמיכה טכנית בפורום.

מיכאיל טיכונצ'וק

31.10.2014

ראה גם בנושא זה:הבדלים בין לוחות pi תפוזים לפלטות פטל, מה לקנות?