Εξυπνο σπίτι, smart home

[klik]

Μια κατασκευή που ξεκίνησα πριν 10 χρόνια περίπου, αλλά έχει σταθεροποιηθεί την τελευταία 6ετία στην τρέχουσα μορφή.

Πρόκειται για την προσθήκη αυτοματισμών σε κτίριο με σκοπό:

• ευκολία (έτοιμες λειτουργίες)
• εξοικονόμηση ενέργειας (π.χ θέρμανση χώρων που έχουν ανθρώπινη παρουσία, αυτόματη χρήση ρολών-τεντών)
• συναγερμό διάρρηξης
• συναγερμό φωτιάς-διαρροής νερού-διαρροής αερίου
• αμφίδρομη επικοινωνία με κινητό τηλέφωνο (με χρήση sms)
• αυτόματο χειρισμό κάποιων φωτιστικών (αυτόματα νυχτερινά ή με παρουσία ανθρώπου, ...)

Αποτελείται από διάσπαρτες αυτόνομες μονάδες με (συνήθως) διαφορετική
λειτουργία η κάθε μια, οι οποίες συνδέονται σε δίκτυο και επικοινωνούν μεταξύ
τους μέσω 4 καλωδίων (2 συστραμένων ζευγών, από τα οποία το ένα έχει τάση τροφοδοσίας και το άλλο δεδομένα).

Το δίκτυο χρησιμοποιεί Carrier Sense Multiple Access/Bitwise Arbitration (CSMA/BA)
που σημαίνει ότι προσπαθεί να αποφύγει τη σύγκρουση (collition), αλλά αν αυτή παρουσιαστεί μεταξύ δεδομένων 2 ή περισσοτέρων κόμβων,
δεν θα χαθούν τα μηνύματα όλων αλλά όλοι θα παραιτηθούν της αξίωσης τους να δεσμεύσουν το δίκτυο,
εκτός από έναν ο οποίος θα συνεχίσει κανονικά. Με τον τρόπο αυτό κρατάμε το bandwidth σταθερό.

Τυπικές μονάδες και ρόλοι τους σε μια εγκατάσταση:

• μονάδα συναγερμού + module Κινητού τηλεφώνου: η μονάδα αυτή είναι υπεύθυνη για να ελέγχει τους
  αισθητήρες κίνησης/μαγνητικά reed/αισθητήρες διαρροής/laser. Τα δεδομένα στη μονάδα αυτή καταφτάνουν
  μέσω δικτύου από τις υπόλοιπες μονάδες αλλά μπορούν να υπάρχουν και αισθητήρες συνδεδεμένοι άμεσα με αυτήν.
  
  Η μονάδα αυτή επίσης έχει το κεντρικό ρολόι (ωρα/ημερομηνια) που συγχρονίζονται όλες οι άλλες μονάδες.
  Το ρολόι αυτό ενημερώνετε αυτόματα χειμώνα/καλοκαίρι για τις αλλαγές εξοικονόμησης ενέργειας που
  ακολουθεί η χώρα που είναι εγκατεστημένο.
  
  Όλα τα μηνύματα που λαμβάνονται/αποστέλονται σε κινητό τηλέφωνο, γίνονται από αυτήν τη μονάδα.
  Σε κάθε μήνυμα που στέλνει η μονάδα, υπάρχει και ενημέρωση για το χρηματικό υπόλοιπο που έχει
  η καρτοκινητή (συνήθως) σύνδεση που χρησιμοποιεί.
  
  Το μήνυμα που αποστέλλεται σε περίπτωση συναγερμού είναι κατατοπιστικό:
  π.χ. 12:03 ΙΣΟΓΕΙΟ:ΚΙΝΗΣΗ ΣΑΛΟΝΙ, 12:01 ΙΣΟΓΕΙΟ:ΕΞΩΠΟΡΤΑ, 09:00 ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΝΑΓΕΡΜΟΥ
  (το ποίο πρόσφατο μήνυμα είναι αριστερά και το πιο παλιό δεξιά)
  
  Η μονάδα αυτή έχει ενσωματωμένο πληκτρολόγιο και οθόνη.
  
• πληκτρολόγια με οθόνη (που είναι ταυτόχρονα και θερμοστάτες χώρου): έχουν τη δυνατότητα να επικοινωνούν με οποιαδήποτε μονάδα και να αλλάζουν
  παραμέτρους της ή να κάνουν προγραμματισμένες εργασίες οριζόμενες από το χρήστη.
  π.χ.ενεργοποίηση/απενεργοποίηση συναγερμού, κλείσιμο ρολών, αυτόματο πότισμα, σβήσιμο ηλεκτρικής κουζίνας,
  απενεργοποίηση κάποιων συσκευών, ρύθμιση επιθυμητής θερμοκρασίας χώρου, κτλ.
  Μπορούμε να έχουμε όσες τέτοιες μονάδες θέλουμε στο δίκτυο.
  
• Μονάδες αισθητήρων: έχουν πάνω τους συνδεδεμένους έως 36 αισθητήρες η κάθε μια και έως και 7 ρελέ.
  Τα μηνύματα των αισθητήρων εκπέμπονται στο δίκτυο και λαμβάνονται μηνύματα για την ενεργοποίηση των ρελέ.
  
  
• εξειδικευμένες μονάδες:
  
  • 4α) έλεγχος καυστήρα (με χρονομέτρηση και αντιστάθμιση εξωτερικής θερμοκρασίας). Η μονάδα αυτή αλλάζει τη συμπεριφορά της
  • αν δεν υπάρχει παρουσία ανθρώπων σε κάποιο χώρο ή αν έχει ενεργοποιηθεί συναγερμός ή με ότι άλλα σενάρια έχουμε
  • προρυθμίσει.
  • 4β) αυτόματο πότισμα: κάθε τέτοια μονάδα μπορεί να έχει μέχρι 36 ηλεκτροβάνες για πότισμα κήπων,χωράφιων κτλ.
    Η μονάδα αυτή μπορεί να παραμετροποιηθεί και από το κινητό τηλέφωνο και φυσικά μπορεί να παραμετροποιηθεί (όπως και όλες οι άλλες μονάδες)
    από τα διάφορα πληκτρολόγια στο δίκτυο.
  • 4γ) μονάδα ηλιακού θερμοσίφωνου: ελέγχει θερμοκρασίες νερού boiler καυστήρα και ηλιακού θερμοσίφωνου καθώς και την εξωτερική θερμοκρασία
    (για περίπτωση παγωνιάς) και ρυθμίζει ανάλογα την πηγή του ζεστού νερού προς τις διάφορες καταναλώσεις
    του κτιρίου.
  • 4δ) οτιδήποτε άλλο σκεφτούμε μπορεί να προστεθεί για επέκταση του συστήματος.

Όλες οι μονάδες έχουν χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, λειτουργούν με 12V ενώ τα ρελέ προτιμώνται να
συνδέονται με 24V. Τα 24V χάνονται όταν χαθεί το δίκτυο της ΔΕΗ, ενώ οι κρίσιμες λειτουργίες (και
η τροφοδοσία των μονάδων) γίνεται από τα 12V που υποστηρίζονται και από μπαταρία 7AH με αντοχή πάνω από
12 ώρες χωρίς δίκτυο ΔΕΗ.



Πληροφορίες για την σχεδίαση/ανάπτυξη της κατασκευής:

• Hardware:
  μικροελενκτές microchip 28άκιδοι με εισόδους απομονωμένες μέσω οπτοζευκτών ή πυλών για απόρριψη εξωγενών παρασίτων.
  Telit ή Siemens GSM modules ή Terminals.
  
• Software:
  γραμμένο σε γλώσσα C με 48818 γραμμές κώδικα (μετρημένο με το utility wc του linux στα αρχεία C) στην τρέχουσα έκδοση.
  Η ανάπτυξη έγινε κάτω από περιβάλλον linux, διανομής debian με χρήση ελεύθερου λογισμικού.
  
• Programmer:
  ο programmer για τους μικροελενκτές, είναι αυτοσχέδιος (όπως και το software που τον χρησιμοποιεί στο pc) και βασίζεται
  σε μικροελενκτή atmel 89c2051.
  
• Προς υλοποίηση:
  προγραμματισμός εξ'αποστάσεως του firmware των διαφόρων μονάδων, μέσω του δικτύου τους (με χρήση boot loaders).
  Σχεδιασμός ευπαρουσίαστου κουτιού πληκτρολογίου (με χρήση πληκτρολογίου μεμβράνης ή οθόνης αφής).
  Σχεδιασμός πλακετών με χρήση SMD για μείωση όγκου.

[klik]

φωτογραφίες απο προτωτυπη μονάδα συναγερμου

[klik]

Φωτογραφίες απο τη μονάδα αυτόματου ποτίσματος και φωτισμού κήπου (τα ρελέ χαμηλής τάσης φαίνονται με κίτρινο χρώμα)

Εχει παλμοτροφοδοτικό για να τροφοδοτεί τις διάφορες ηλεκτροβάνες (τέρμα αριστερά ένα πηνειάκι που "άρπαξε", και αντικαταστάθηκε απο το χειροποίητο ευμεγέθες εμφανιζόμενο).

Τα πράσινα καλωδιάκια είναι της οθόνης.
Τα utp συνδέουν την πλακέτα με τα εξωτερικά βύσματα του κουτιού για να διανεμηθούν στις καταλήξεις τους (ηλεκτροβάνες, ρελέ και αισθητήρες εξωτερικών πορτών/laser).

[Stergios_[.gr]]

Εκπληκτικός!! Συγχαρητήρια!!!

Έχεις κάποια προσεγγιστική εκτίμηση του κόστους?

Αν ποτέ θελήσεις να δημοσιεύσεις τον κώδικά σου κ τα σχεδια, θα μας ενδιέφερε πάρα πολυ!

Για άλλη μια φορά, ΜΠΡΑΒΟ !!!

[klik]

Θα ανεβάσω και σχηματικά μόλις τα "ευπρεπίσω".

Μέχρι τωρα είχα φτιάξει σχηματικά απο τις εξωτερικές ακίδες μόνο (καθότι οι συνδέσεις μικροελενκτή και buffers είναι απλή και περιγράφεται ικανοποιητικότατα με κείμενο).

Να και ένα παράδειγμα κώδικα απο μονάδα αισθητήρων:

//inputs:
//RE3,RA0, ra1, ra2, ra3, ra4, ra5
//multiplexed as explained below:
//_inp[0+x] = RE3,
//_inp[1+x] = RA0
//_inp[2+x] = RA1
//_inp[3+x] = RA2
//_inp[4+x] = RA3
//_inp[5+x] = RA4
//_inp[6+x] = RA5
//if (RC0==0 && RC1 && RC2) x = 0;
//if (RC1==0 && RC0 && RC2) x = 7;
//if (RC2==0 && RC0 && RC1) x = 14;

//outputs:
//RB0, RB1, RB4, RB5, RB6, RB7

void Floor_1_setOutput(byte no,byte status){
	switch(no){
		case 0:	
			//μπλέ-άσπρο(GND) - (και μπλέ +24): μπουατ φωτων αριστερα εξώπορτας
			TRISBbits.TRISB0 	= 0;
			PORTBbits.RB0 		= status;	
			break;
		case 1:	
			//πράσινο(GND) - (και μπλέ +24): μπουατ φωτων αριστερα εξώπορτας
			TRISBbits.TRISB1 	= 0;
			PORTBbits.RB1 		= status;	
			break;
		case 2: 
			//πράσινο-άσπρο(GND) - (και μπλέ +24): μπουατ φωτων αριστερα εξώπορτας
			TRISBbits.TRISB4 	= 0;
			PORTBbits.RB4 		= status;
			break;
		case 3: 
			//μπλέ-άσπρο(GND) - (και μπλέ +24): πίνακας ΔΕΗ ισογείου
			TRISBbits.TRISB5 	= 0;
			PORTBbits.RB5 		= status; 
			break;
		case 4: 
			//πράσινο(GND) - (και μπλέ +24): πίνακας ΔΕΗ ισογείου
			TRISBbits.TRISB6 	= 0;
			PORTBbits.RB6 		= status;
			break;
		case 5: //πράσινο-άσπρο(GND) - (και μπλέ +24): πίνακας ΔΕΗ ισογείου
			TRISBbits.TRISB7 	= 0;
			PORTBbits.RB7 		= status;
			break;
	}
}
	
sensors_tag sensors;

void select_uln2004(byte i){//i==0,1,2,0xff(none)
	TRISCbits.TRISC0 = 0;	PORTCbits.RC0 = 0;//ULN2004 disabled
	TRISCbits.TRISC1 = 0;	PORTCbits.RC1 = 0;//ULN2004 disabled
	TRISCbits.TRISC2 = 0;	PORTCbits.RC2 = 0;//ULN2004 disabled	
	switch(i){
		case 0:
			PORTCbits.RC1 	= 1;
			break;
		case 1:
			PORTCbits.RC2 	= 1;
			break;
		case 2:
			PORTCbits.RC0 	= 1;
			break;
	}
	HandleMessageQueue(100);	//delay some μsec to allow ULN2004 stabilize
	//have not test if this is important or we can skip it.
}

void ReadSensors(void){
	if(sensors.enumeration < MAX_ULN2004){
		byte data = 0, e = sensors.enumeration;
		byte prevHisterValue = sensors.histerValues[e];
		sensors.histerValues[e] = sensors.directValues[e];
		
		if(!PORTEbits.RE3)
			data |= 1;
		if(!PORTAbits.RA0)
			data |= 2;
		if(!PORTAbits.RA1)
			data |= 4;
		if(!PORTAbits.RA2)
			data |= 8;
		if(!PORTAbits.RA3)
			data |= 16;
		if(!PORTAbits.RA4)
			data |= 32;
		if(!PORTAbits.RA5)
			data |= 64;

		sensors.directValues[e] = data;
		sensors.histerValues[e] &= data;
		
		if(sensors.histerValues[e] != prevHisterValue)
			sensors.Modification = TRUE;
	}
	
	{
		//adjust enumeration
		if(++sensors.enumeration >= MAX_ULN2004)
			sensors.enumeration = 0;
		select_uln2004(sensors.enumeration);//select the next uln and let it stabilize till next readout
	}
}

[weather1967]

Χιλια μπραβο και συγχαρητηρια φιλε klik
Oxι μονο για την σύλληψη της ιδεας σου ,αλλα πολυ περισσοτερο που εκανες ολο αυτο το κυκλωμα σε διατρητη πλακετα,καταλαβαινω παρα πολυ καλα τι κοπο και τι χρονο ηθελε αυτο .

Και παλι ενα πολυ μεγαλο μπραβο

[klik]

Εκπληκτικός!! Συγχαρητήρια!!!

Έχεις κάποια προσεγγιστική εκτίμηση του κόστους?

Αν ποτέ θελήσεις να δημοσιεύσεις τον κώδικά σου κ τα σχεδια, θα μας ενδιέφερε πάρα πολυ!

Για άλλη μια φορά, ΜΠΡΑΒΟ !!!

Ευχαριστώ για τα καλά σου λόγια...

Στις ερωτήσεις σου τωρα:

το κόστος δεν είναι μεγάλο στα υλικά. Λίγα τσιπάκια είναι, βέβαια ο μικροελενκτής είναι αρκετά τσιμπιμένος στην Ελλάδα, αλλά και πάλι αυτό δεν είναι τροχοπέδη.

Το μεγάλο κόστος υλικών το αναμένω όταν κάνω την παραγγελία των κουτίων πληκτρολογίου+μεμβράνες απο την okw.


Τον κώδικα της κεντρικής μονάδας συναγερμού δεν σκοπεύω να τον δημοσιεύσω, αλλά σκέφτομαι τρόπους για να μπορέσει κάποιος χομπίστας να έχει δυνατότητα να κατασκευάσει δικό του σύστημα.

[klik]

Χιλια μπραβο και συγχαρητηρια φιλε klik
Oxι μονο για την σύλληψη της ιδεας σου ,αλλα πολυ περισσοτερο που εκανες ολο αυτο το κυκλωμα σε διατρητη πλακετα,καταλαβαινω παρα πολυ καλα τι κοπο και τι χρονο ηθελε αυτο .

Και παλι ενα πολυ μεγαλο μπραβο

Ευχαριστώ φίλε... ναι έχει το μπελά της η διάτρητη αλλά φυσικά το software και το debugging πήρε τον περισσότερο χρόνο (48000 γραμμές κώδικα )

Πάντως να ξέρεις το πηνειάκι που κάηκε δυό φορές, συνέβη με ιδιαίτερα κακό καιρό και φορτισμένη ατμόσφαιρα. Ενδεικτικά να αναφέρω ότι όταν έγινε την πρώτη φορά στο δίπλα σπίτι κάηκαν 2 αποκωδικοποιητές δορυφορικής, dsl router και δυο υπολογιστές.

To πηνειάκι είναι στο smps που καλούταν να απορροφήσει τις υπερτάσεις τως γραμμών εισόδου απο τα παράσιτα (κεραυνούς). Έβαλα πηνείο 6A και ησύχασα!

[Stergios_[.gr]]

Για άλλη μια φορά μπράβο σου,
θα παρακολουθώ το θέμα, πολύ ενδιαφέρον!

(ΥΓ: για φοιτητικό προϋπολογισμό, ακόμα τρομάζω με το κόστος!!)

[ALAMAN]

Πού χώρεσαν 48000 γραμμές κώδικα?