Planung eines DIY-Hausautomationssystems - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Der Zweck dieses instructable ist nicht, Ihnen zu sagen, wie Sie tun können, was auch immer Sie möchten, dass Ihr Zuhause tut. Stattdessen wurde es geschrieben, um eine Idee zu verwirklichen, aber auch um Wahnsinn in Vernunft zu verwandeln, indem man die Grenzen versteht (Technologie, Kosten, Zeitaufwand, Sicherheit…).

Es gibt viele sehr gute Anleitungen und Artikel im Web, um viele Dinge in sehr ausführlichen Details zu verstehen. Dies ist nicht das, was wir wollen. Wir wollen das große Ganze. Was sind die grundlegenden Fähigkeiten, die wir lernen oder verbessern können. Was wir anfassen sollen.

Dies umfasst grundlegende Dinge wie:

• Was ist Hausautomation? Prüfen Sie zunächst, ob das tatsächlich Ihren Erwartungen entspricht.
• Wo soll man anfangen? Ziemlich einfach, beginnen Sie dort, wo Sie sind, wahrscheinlich zu Hause. Kennst du es in- und auswendig?
• Was kann ich tun? Über alles, aber Sie müssen planen und Ihre Grenzen kennen. Dazu gehört auch, am Leben zu bleiben (funktioniert jeden Tag, auch abends).
• Was sind die Teile dieses Puzzles? Komplexer, es gibt viele Formen und es ist sehr leicht, einige Teile zu verlieren. Wir werden versuchen, unseren Verstand zu bewahren.
• Wie bringt man das zusammen? Das wird konkreter, wir tun es tatsächlich. H*ll ja!

Auch dieses instructable ist jetzt auch von meiner persönlichen Seite verfügbar:

Schritt 1: Was ist Hausautomation?

Googeln "Heimautomation" ergab 33 Millionen Ergebnisse. Das ist entweder mehr als genug oder einfach zu viel.

Das erste Ergebnis, Wikipedia-Artikel (natürlich), lautet:

"Heimautomation oder Smart Home[1] (auch als Domotica oder Domotica bekannt) ist die Erweiterung der Gebäudeautomation in Wohngebäuden und umfasst die Steuerung und Automatisierung von Beleuchtung, Heizung (z. B. intelligente Thermostate), Lüftung, Klimaanlage (HVAC) und Sicherheit sowie Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen/Trockner, Öfen oder Kühlschränke/Gefrierschränke, die WLAN zur Fernüberwachung verwenden. Moderne Systeme bestehen im Allgemeinen aus Schaltern und Sensoren, die mit einem zentralen Hub verbunden sind, der manchmal als "Gateway" bezeichnet wird und von dem aus das System gesteuert wird. mit einer Benutzeroberfläche, die entweder mit einem wandmontierten Terminal, einer Handy-Software, einem Tablet-Computer oder einem Webinterface interagiert, oft aber nicht immer über Internet-Cloud-Dienste."

Was sagt es?

• Smart Home: Das Haus seiner selbst "sensibilisieren" oder ihm die Möglichkeit geben, Dinge zu tun.
• Wohnen: Wenn Sie sich auf DIY konzentrieren, versuchen Sie es nicht bei der Arbeit:) Scheint das zu sein, was wir abdecken möchten.
• Gebäudeautomation: Tatsächlich möchte ich als fauler Geek, dass ein Computer das macht, was ich nicht selbst tun möchte. Normalerweise das Garagentor überprüfen, die Heizung ein- und ausschalten und so weiter. Groß!
• Schalter und Sensoren: Betrachten Sie dies wie die Augen und Finger des Hauses, ohne beides bringt das nicht viel.
• Zentrale Drehscheibe: Das clevere Zuhause braucht also ein Gehirn? Interessant. Ein Gehirn, das alle Dinge regiert. Das wird der Controller sein.
• Interagiert: Das Zuhause kann sein eigenes Leben haben, aber wir möchten ein Teil davon sein. Das ist unser Platz. Warte, wie chatte ich mit einem Haus? Dies sind die Geräte/Knoten.
• Internet-Cloud-Dienste: Ich mag das nicht, irgendwo sollte irgendeine Maschine nicht wissen, dass ich die Waschmaschine anlasse. Aber das ist persönlich. Vergessen Sie nicht "es gibt keine Cloud, es ist der Computer eines anderen". Warten Sie, ein Dienst ist viel mehr als ein Computer. Mit dem Flugzeug zu reisen ist mehr als ein eigenes Flugzeug zu haben. Der DIY-Aspekt wird jedoch auf externe Hilfe / Betrug verzichten.

Wenn wir also zusammenfassen, haben wir am Ende: Ich möchte einen Bildschirm anbringen, um meinen Haushaltsgeräten zu befehlen, das zu tun, was ich will. So ziemlich das, was wir erwarten würden.

Als freundliche Erinnerung werden wir technische Aspekte wie Protokolle, Anbieter, Lieferanten und dergleichen nicht behandeln. Dies ist ein DIY-Projekt. Da ich selbst ein Bastler bin, kenne ich nicht alle Details der Gegenstände, aus denen diese Galaxie besteht. Mein Haus zu kennen, ist der Ort, an dem ich anfangen möchte. Daher werde ich hauptsächlich über meine persönlichen Erfahrungen berichten.

Ich werde jedoch alle gebündelten Lösungen vom Markt einfach ignorieren, da dies nicht das ist, was wir wollen. Dieser Leitfaden kann immer noch nützlich sein, wenn Sie nur die grundlegenden Konzepte durchgehen möchten.

Hinweis: Die Größe Ihres Hauses ist uns egal. Der Himmel ist die Grenze. Der größte Teil dieses Artikels wurde geschrieben, indem ich ein paar Geräte auf meinem Schreibtisch hatte.

Schritt 2: Das große Bild

Checkliste:

• Haben Sie schon einige Ideen?
• Listen Sie auf, was Sie modellieren möchten: Gebäude, Böden, Räume, Systeme, Geräte…
• Listen Sie auf, womit Sie sich NICHT wohl fühlen: Vielleicht möchten Sie Sicherheitseinrichtungen oder Zugangskontrollen überspringen.
• Setzen Sie Prioritäten: Für echtes Heimwerken sind Sie die meiste Zeit allein. Konzentrieren Sie sich auf Erfolge.
• Bewerten Sie die Kosten: Eliminieren Sie, was Ihrer Meinung nach zu teuer ist oder sich nicht lohnt.
• Fähigkeiten auswerten: Ich bin derzeit nicht in der Lage, etwas in 3D zu entwerfen, aber das ist eine Fähigkeit, die ich mir gerne aneignen würde.

Wenn Sie so weit sind, sollten Sie jetzt eine ziemlich gute Vorstellung davon haben, was Sie erreichen möchten. Für dieses instructable werde ich Dinge über meine eigene Erfahrung annehmen:

• Home hat ungefähr 15 Zimmer. Das ist ziemlich viel, um "einfach etwas anzufangen".
• Ich konzentriere mich auf das Heizen: Überwachen Sie die Temperatur und schalten Sie die Heizung ein / aus.
• Ich verwende billige D1 Mini-Klone von Ali Express. Vor ein paar Monaten hatte ich nicht einmal einen Lötkolben.
• Ich möchte das tatsächlich nutzen, ich werde versuchen, zu "3D-gedruckten Gehäusen im Haus installiert" zu gelangen. Noch nicht erreicht…
• Es gibt eine gewisse Dimension der "Frauenakzeptanz". Dies muss nützlich UND nutzbar sein.

Beachten Sie, dass ich in der Vergangenheit einen Garagentoröffner basierend auf einem Raspberry Pi, einem LCD-Display, einem Paar Schaltern und einem Relais erstellt habe. Einige Python-Codes kleben das zusammen. In gewissem Maße bin ich daran interessiert, dies in dieses anweisbare zu verschmelzen, um eine richtige Architektur zu haben. Das ist Teil der "Frauenakzeptanz", die Heimautomatisierung sollte von einer einzigen Schnittstelle aus erfolgen.

Schritt 3: Modellieren Sie Ihren Ort

Etwas Theorie

Die Hausautomation geht davon aus, dass es einen Controller gibt, der über alles Bescheid wissen darf. Es leitet Ihre Bestellungen auch nach Hause weiter.

Geräte werden überall verteilt. Wissen Sie besser, wo Sie sie haben möchten.

Sobald wir einen intelligenten Controller an Ort und Stelle haben, muss er mit den Geräten kommunizieren können.

WiFi ist der natürliche Weg, auch wenn es nicht so verbreitet ist. Es gibt so viele Protokolle, die schwer zu wählen sind.

Haftungsausschluss

Ja, das wird technisch, sorry. Ich möchte sowieso aktuelle Sachen zeigen, also brauchen wir physische und Softwarekomponenten. Ich erwähne noch einmal, was ich tatsächlich verwende. Tut mir leid, es gibt so viele Möglichkeiten, solche Themen zu lösen:-O

Bring das auf das nächste Level

Es gibt mittlerweile viele Möglichkeiten, zwischen "Controller" und den verschiedenen "Nodes" zu kommunizieren. Über die Planung legen Sie bereits fest, wie das in Ihrem Zuhause funktionieren soll. Die Definition des Kommunikationsmediums hilft bei der Festlegung, wo Controller und Geräte platziert werden sollen.

• Verbindungen zwischen Controller und Geräten: Kabellos oder kabelgebunden?
• Stromversorgung: Aus der Steckdose, batteriebetrieben oder solargeladen vielleicht?
• Fall: Ist es ein Test auf Ihrem Tisch, Alpha-Hardware, auf der Kabel herumliegen können, oder möchten Sie es in Möbel / Geräte integrieren?

Wie unten erläutert, verwenden wir für das Beispiel Homie-ESP8266. Dies ist eine Firmware für ESP8266-Controller, die WiFi und MQTT verwenden. Es wird von seinem Autor so beschrieben:

„Eine Instanz einer physischen Hardware (ein Arduino, ein ESP8266…) wird als Gerät bezeichnet. Ein Gerät hat Geräteeigenschaften, wie die aktuelle lokale IP, das Wi-Fi-Signal usw. Ein Gerät kann mehrere Knoten bereitstellen Beispielsweise kann ein Wettergerät einen Temperaturknoten und einen Feuchtigkeitsknoten anzeigen. Ein Knoten kann mehrere Knoteneigenschaften aufweisen. Der Temperaturknoten kann beispielsweise eine Gradeigenschaft mit der tatsächlichen Temperatur und eine Einheiteneigenschaft anzeigen. Knoteneigenschaften können Bereiche sein. For Wenn Sie beispielsweise einen LED-Streifen haben, können Sie eine Knoteneigenschaft im Bereich von 1 bis 10 führen lassen, um LEDs unabhängig zu steuern. Die Knoteneigenschaften können eingestellt werden. Sie möchten beispielsweise nicht, dass Ihre Gradeigenschaft im Fall von. einstellbar ist ein Temperatursensor: Das hängt von der Umgebung ab und es wäre nicht sinnvoll, ihn zu ändern. Bei einem Thermostat möchten Sie jedoch, dass die Gradeigenschaft einstellbar ist."

Zusammenfassung

Du brauchst:

• Ein zentraler Controller, der Ihren Home-Automation-Server hostet. Ich werde PiDome auf einem Raspberry Pi verwenden.
• Ein oder mehrere Geräte zur Überwachung und Interaktion mit Ihrem Zuhause. Ich werde D1 Mini und Homie verwenden.
• Ein Netzwerk, um all das miteinander zu verbinden.
• Entscheiden Sie, wie Sie Geräte mit Strom versorgen (Batterie, Adapter, von einer Host-Appliance…). Zum Testen verwende ich entweder den USB-Anschluss des Computers (und das serielle Debuggen) oder ein Telefonladegerät.

Schritt 9: Über den Controller…

Hardware-Teil

Wir werden einen Raspberry Pi verwenden, um als unser Home-Overlord zu fungieren. Das RPi wird verantwortlich sein für:

• Halten der Daten über das Haus
• Aggregieren der Daten von den Geräten
• Präsentation der Daten für den Benutzer
• Senden von Bestellungen an die Geräte

Aus Hardware-Sicht reicht der RPi allein aus, um all das zu tun. Es ist fast autark und läuft problemlos von Ihrem Keller aus (Hey! Ist das Ihr erstes Heim-Rechenzentrum im Keller?!:-D).

Holen Sie sich ein Bundle (RPi, Netzteil, SD-Karte…) und Sie sind fertig.

Hinweis zu WLAN: Es ist möglich, das RPi über WLAN zu betreiben, aber ich finde es weitaus stabiler, es mit einem Standard-RJ45-Kabel mit Ihrem Heimrouter zu verbinden.

Hinweis zu RPi Zero: Die genaue Hardwareauswahl, die Sie treffen müssen, hängt davon ab, was Sie wollen. Ein RPi Zero scheint für diesen Job auch so gut wie ein RPi 3 zu sein. Der Zero ist viel billiger, erfordert aber viel mehr Kleinteile, um die Arbeit zu erledigen. Es ist jedoch die beste Wahl, wenn es um eingebettete Geräte geht. Der neueste Raspberry Pi Zero W kommt jetzt sogar mit WLAN und Bluetooth!

Softwareteil

Da der RPi ein Einplatinencomputer ist, ist er in Bezug auf Festplatte/CPU/RAM ziemlich begrenzt. Zu diesem Zweck setzen wir auf leichtgewichtige Linux-zentrierte Betriebssysteme. Für diesen Job ist Raspbian wahrscheinlich unsere beste Wahl, da es sozusagen das Standard-Betriebssystem für ein RPi ist.

Wenn Sie über Heimautomatisierung sprechen, benötigen Sie diese zusätzliche Software, um die Geräte zu verwalten. Meine Wahl ist PiDome (Download).

Schritt 10: Über die Geräte

Hardware-Teil

Die folgenden Schritte basieren auf Wemos D1 Mini (oder billigeren Klonen:)). Diese Mikrocontroller basieren auf einem ESP-8266-Modul. Dies bündelt auf einer einzigen kleinen Platine (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, digitale Pins und ein analoger Pin in einem 10-Gramm-Paket. Wenn Sie mehr Flash-Speicherplatz benötigen, überprüfen Sie Wemos D1 Mini Pro. Sie können Abschirmungen kaufen, um Relais, DHT22, Taster, OLED-Bildschirme hinzuzufügen … Eine davon ist die Batterieabschirmung, mit der das Gerät vollständig drahtlos betrieben werden kann.

Mit ein paar lötfreien Mini-Steckplatinen und Überbrückungsdrähten können Sie Ihr zukunftssicheres Zuhause prototypisieren. Wenn Sie maßgeschneiderte Hüllen für Ihre Geräte wünschen, werden Kenntnisse über 3D-Design und der Zugang zu einem 3D-Drucker Ihren Geekness-Level noch weiter steigern. Aber was könnte Hausautomation sein, wenn Sie einige Sensoren, LEDs, Widerstände, Kondensatoren und so weiter nicht bekommen?

Ich habe mein "Bürogerät" in das Bild aufgenommen, es ist ein einfaches Steckbrett + D1 Mini + DHT22 + OLED-Bildschirm. Die LED- und IR-Sachen sind derzeit unbenutzt.

Softwareteil

Da der ESP-8266 ein ziemlich verbreiteter Chip ist, finden Sie viele Skizzen dafür. Ich werde einfach faul sein und die ausgezeichnete Homie für ESP-8266-Software von Marvin Roger verwenden. Dieses anweisbare ist jedoch kein Leitfaden für Homie.

Schritt 11: Gerätegehäuse

Bei den Gehäusen handelt es sich um das, was Sie erwarten würden. Ich habe bereits Dinge wie Steckbrett, Karton (wie mein Garagenöffner-Alpha-Modell), Upcycling-Boxen (mein Garagenöffner in einer Schraubenbox), Projektboxen oder 3D-Druckergehäuse erwähnt. Wie immer sind Ihrer Fantasie keine Grenzen gesetzt.

Denken Sie daran, dass Sie die Elektronik, die Sie bereitstellen möchten, einbauen müssen. Egal wie größer das sein kann, kleiner bedeutet ein No-Go.

Wenn Sie Umgebungselemente wie Temperatur oder Licht überwachen, stellen Sie sicher, dass Sie es mit Bedacht positionieren. Einen Sensor in die pralle Sonne zu stellen, ist wahrscheinlich das, was Sie (fast) um jeden Preis verhindern möchten. Das Platzieren eines PIR-Sensors ist die gleiche Geschichte. Stellen Sie sicher, dass die Reichweite in Ordnung ist und alles abdeckt, was Sie erwarten.

Die folgenden Annahmen basieren auf einem eigenständigen, batteriebetriebenen Temperatur-/Feuchtigkeitsmonitor.

Ein typisches Gerät muss Folgendes bündeln:

• Ein Mikrocontroller, für unsere Beispiele ein D1 Mini, Größe: 34,2 mm * 25,6 mm
• Nehmen wir zwischen 0 und vielen Sensoren einen DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Stromversorgung, der D1 Mini benötigt 5V, mit einem Battery Shield sieht es aus wie ein Plan: 34,2 mm * 25,6 mm
• Akku, für das Akkuschild sehen wir uns einen 3,7-V-Lithium-Akku an: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Etwas Platz für Drähte, Schalter, LEDs… Schnapp dir einfach ein paar Sortimente von AliExpress (LEDs, Überbrückungsdrähte, Widerstände).

Auch hier wählen Sie einfach die Art und Weise, mit der Sie sich wohl fühlen.

Notiz an mich: Zeit, etwas 3D-Design zu lernen:-(

Schritt 12: Schlussworte

Als es an der Zeit war, dieses letzte Kapitel zu schreiben, fragte ich mich: "Was wurde erreicht?".

Die Antwort ist ziemlich einfach und folgt dem Thema: Sparen Sie sich Zeit und planen Sie Dinge. Dadurch wird das gesamte Projekt viel konsistenter. Die Hausautomation ist nicht so einfach wie der Kauf einer drahtlosen Steckdose im örtlichen Geschäft. Das ist so viel mehr.

Zu diesem Zeitpunkt frage ich mich immer noch, was die Einsparungen sind. Interessieren wir uns wirklich?

War das lehrreich? Ziemlich viel, Leistung erworben!

Bitte überprüfen Sie meine anderen instructables, ich plane, praktischere zu schreiben. Ich habe mir sehr gerne Zeit genommen, um dieses zu schreiben.