Raspberry Pi használata otthoni automatizáláshoz

Körülbelül két évvel ezelőtt a Raspberry Pi Alapítvány meglehetősen érdekes eszközt indított - egy fedélzeti számítógépet, amelynek mérete kissé nagyobb, mint egy banki műanyag kártya nagyon vonzó áron. Az újdonság azonnal óriási népszerűséget ért el, az előzetes megrendelések sora több hónapon át nyúlt.

A Raspberry Pi két kiviteli szintet mutatta be: „A” modell és „B” modell. Mindkét változat fel van szerelve Broadcom BCM2835 ARM11 processzorral, 700 MHz-es frekvenciájával és 256 MB / 512 MB RAM-modullal. Az „A” modell rendelkezik egy USB 2.0 porttal, „B” modell - kettővel. A „B” modellnek Ethernet portja van. A BCM2835 processzor egy grafikus magot is tartalmaz. A videó kimenet kompozit RCA csatlakozón vagy digitális HDMI interfészen keresztül történik.

A fájlrendszer, a rendszermag kép és a felhasználói fájlok SD, MMC vagy SDIO memóriakártyán találhatók. A Raspberry Pi legvonzóbb tulajdonsága az alacsony energiafogyasztás (5 V / 700 mA), a GPIO I / O portok jelenléte I2C, SPI, UART interfészekkel, valamint az Ethernet-en keresztüli távoli munka lehetősége.

Jelenleg csak a „B” modell kerül kiadásra 512 MB RAM-mal és Ethernet támogatással. Ezen felül megjelenik egy új verzió, amely a korábbi „B” modelltől különbözik a komponensek kompaktabb elrendezésében, a 4 USB port jelenlétében, a GPIO I / O portok számának növekedésében és a kompozit video kimenet hiányában. A "B" modell és a Raspberry Pi számítógép új modelljének megjelenését a 2. ábra mutatja. 1

Ábra. 1

Miért használhatom ilyen eszközt? Mindenekelőtt meg kell jegyezni, hogy a Raspberry Pi ugyan nem túl nagy teljesítményű, de ugyanakkor teljes értékű számítógép. Monitorhoz, billentyűzethez, egérhez csatlakoztatva és a Linux operációs rendszer bármilyen terjesztési készletét telepítve felhasználhatja asztali számítógépként olyan feladatok megoldására, amelyek nem igényelnek nagy teljesítményű számítógépes erőforrásokat.

A Raspberry Pi nagyon alkalmas otthoni médiaszerver, tárolószerver, robot vagy gép agya, otthoni automatizálási szerver (vagy az úgynevezett "intelligens otthon").

A Raspberry Pi megjelenése azonnal megrázkódtatta az eszközt. Amikor a szenvedélyek kissé megnyugodtak, és szabad áron megjelent megfelelő áron, úgy döntöttem, hogy jobban megismerem ezt a mini számítógépet. Számomra a Raspberry Pi elsősorban azért volt érdekes, hogy otthoni automatizálási rendszerben használják, amelynek ötlete hosszú ideje "érett" volt, és gyakorlati megvalósítást igényelt.

Az „otthoni automatizálás” kifejezést használom, mert nagyon nem szeretem az „intelligens otthon” kifejezést. Nem, nincs semmi baj az „intelligens otthon” kifejezéssel, ám ez a koncepció a közelmúltban nagyon perverz.

Az intelligens otthon egy összetett „többáramú” rendszer, amely a felhasználó által meghatározott különféle forgatókönyvek végrehajtása mellett különféle döntéseket hozhat az adott vészhelyzet függvényében. Más szavakkal, ez egy „gondolkodó” (természetesen gépi szinten) rendszer. És az utóbbi időben bármit „okos otthonnak” hívtam - például, GSM riasztás, vízszivárgás-érzékelő, fényvezérlés mozgásérzékelőkkel stb. Igen, ezek mind az intelligens otthon külön alkotóelemei, de egészében nem az intelligens otthon.

Ezért megvizsgáljuk a háziautomatizálási rendszer felépítését a Raspberry Pi felhasználásával (2. ábra).

Ábra. 2Otthon automatizálási rendszer felépítése a Raspberry Pi segítségével (kattintson a képre a nagyításhoz)

Az otthoni automatizálási rendszer egy központi szerverből áll, amely RS485 interfészen keresztül csatlakozik az egyes helyiségekbe telepített vezérlőkkel, és a vezérlőkhöz különféle vezérlő, megfigyelő, szabályozó és védő eszközök kapcsolódnak.

Az ilyen hálózati architektúra előnye, hogy nincs szükség az egyes eszközök vezetékeinek a kiszolgálóra húzására, hanem a vezérlőket egy UTP kábellel kell összekötni, amellyel össze vannak kötve - ezekből egy vezetékpárt használnak az RS485 interfészhez, a fennmaradó párokat pedig a vezérlők tápellátására és érzékelők. Ezenkívül a munka logikáját úgy gondolják, hogy bármely vezérlő vagy akár központi szerver meghibásodása ne befolyásolja a rendszer többi részének teljesítményét.

A Raspberry Pi-ot használják az otthoni automatizálási rendszer központi szerverének. A webkiszolgáló telepítve van, amelyen keresztül a kommunikációs eszközök (okostelefonok, laptopok, táblagépek) felhasználói a böngészőn keresztül információkat kaphatnak a házban zajló folyamatokról, és ennek megfelelően kezelhetik azokat. A webszerverhez a belépés és a jelszó megadásával férhet hozzá az otthoni helyi hálózaton és az interneten keresztül egy Wi-Fi útválasztón keresztül.

Az UART Raspberry Pi soros portja egy megfelelő eszközön keresztül az RS485 interfészen keresztül csatlakoztatja a vezérlőket más bemeneti / kimeneti készlettel. Ezenkívül egy GSM modem csatlakoztatható az RS485-hez, hogy celluláris vagy vezetékes telefonhálózaton keresztül férjen hozzá a rendszerhez abban az esetben, ha nincs mód az internet-hozzáférés elérésére azon a ponton, ahol a felhasználó található. A rendszerhez ebben az esetben a jelszó megadásával is hozzáférhet.

Az RS485 hálózat másik eszköze egy rádiómodul. Célja, hogy minden rádióérzékelő és távvezérlő általános automatizálási rendszeréhez kapcsolódjon.

Jelenleg a Raspberry Pi felhasználású otthoni automatizálási rendszer első verzióját fejlesztették ki. A központi kiszolgálón kívül számos típusú vezérlőt tartalmaz, amelyek RS485 interfésszel rendelkeznek a kiszolgálóval való kommunikációhoz:

• Nyolc csatornás hőmérséklet- és páratartalom-szabályozó. A vezérlő lehetővé teszi a hőmérséklet és a páratartalom leolvasását egy DHT22 érzékelőből és hét DHT11 érzékelőből;

• Négycsatornás hőmérsékletszabályozó (termosztát). A vezérlő mind a kézi üzemmódban, mind a beállított hőmérsékleti paraméterek szerint 4 terhelést képes vezérelni. A hőmérsékleti értékek megadása közvetlenül a vezérlőn vagy a web interfészen keresztül lehetséges. A közvetlen és fordított típusú csatornavezérlés módjai lehetővé teszik a vezérlő használatát fűtés és hűtés vezérlésére egyaránt;

• A rádiómodult a távvezérlők emulálására és az információk gyűjtésére használják a rádióérzékelőkről. Lehetővé teszi akár 5 távirányító emulálását és adatok fogadását 10 rádióérzékelőtől;

• Univerzális vezérlő. 4 független bemenettel és kimenettel rendelkezik, valamint két bemenettel a DHT11 és DHT22 hőmérséklet- és páratartalom érzékelők csatlakoztatásához.

Ezenkívül linkeket talál a Raspberry Pi szoftver telepítésének leírására, valamint a vezérlők gyártási technológiáját leíró, a fentiekben ismertetett anyagokhoz. Szeretném megjegyezni, hogy ez a projekt teljesen nonprofit, áramköri és szoftvermegoldások nyílt forrásaival, valamint a fórum technikai támogatásával.

Mihail Tikhonchuk

31.10.2014

Lásd még ebben a témában:Különbségek az Orange pi és a Raspberry pi táblák között, mit kell vásárolni?