Как сделать умный дом своими руками. «Умный дом» своими руками Сделать умный дом
Интеллектуальная система управления различными инженерными коммуникациями и устройствами, повышающими степень комфорта под общим названием «умный дом», имеет множество преимуществ. Ее монтаж тем более необходим, если среди домочадцев есть люди с ограниченными возможностями, преклонного возраста, которым трудно пользоваться обычными элементами технических схем (например, выключателями).
Во-первых , терминология «умный дом» применима ко всему, что подлежит «автоматизации». Даже простенький регулятор освещения, установленный всего лишь в одной комнате – уже признак наличия в жилище элемента такой системы. Следовательно, необходимо, прежде всего, определиться с конкретной целью, которую мы преследуем.
Что нам требуется – управлять бытовыми приборами при помощи одного электронного «мозгового центра», открывать створки ворот на загородном участке, обеспечить автоматическое включение/выключение уличного освещения (и так далее)? Вариантов много, но именно такой подход поможет оптимизировать расходы. А они могут быть значительными.
Во-вторых , следует оценить свои способности. Мало что-то знать, нужно еще уметь и выполнять различные технологические операции своими руками, без посторонней помощи.
В-третьих , из чего собирать схему «умного дома»? В продаже есть готовые комплекты, но их стоимость достаточно (особенно импортных) высокая. Кроме того, подлежат ли ремонту (если да, во что это обойдется) комплектующие изделия и удастся ли обеспечить совместную работу элементов от разных производителей?
В некоторых случаях целесообразнее купить все необходимое в розницу и смонтировать в общую схему с управлением от ПК. Компьютер сейчас есть практически в каждом доме, хотя это будет несколько дольше, но в то же время и дешевле.
В принципе, в 35 000 – 40 000 рублей уложиться можно. Если оплачивать услуги мастеров, то нужно умножить обозначенную сумму примерно на 1,5.
Другой вариант управления – от отдельного пульта с возможностью программирования различных опций.
И главное. Многое зависит от изношенности системы эл/снабжения. Прежде чем планировать масштабные усовершенствования, необходимо просчитать, насколько вырастет нагрузка на «линию». Хватит ли ее возможностей , чтобы удовлетворить все наши запросы и пожелания по повышению комфортности? А если придется заниматься перекладкой кабелей (проводов), то какова будет общая стоимость подобного мероприятия? Именно данный фактор, как правило, чаще всего и ограничивает «аппетит» собственника жилья в плане степени автоматизации дома.
Поэтому рассмотрим лишь некоторые варианты схем, которые могут быть использованы для управления чем-либо.
Освещение
При помощи такого устройства регулируется степень освещенности помещения, следовательно, отпадает надобность в различных ночниках, бра и тому подобное. Кстати, им же может осуществляться управление шторами (жалюзи).
Если в цепь включить датчики движения, то свет будет включаться при входе в помещение. Их установка и настройка имеет ряд особенностей, поэтому детально о них
Инженерные системы
В первую очередь, обогрев и принудительная вентиляция. Установив соответствующие датчики (влажности, температуры), правильно их расположив, хозяин может, к примеру, дистанционно включать подогрев полов, регулировать положение створок окон. Возможности зависят только от степени автоматизации и количества задействованных в схеме бытовых приборов, вплоть до котла (если он не программируемый).
Система защиты
Обеспечить 100% безопасность жилища не способна ни одна из схем, что бы там не утверждали рекламщики. Их цель – продать, а наша задача – сначала все продумать. Как минимизировать риски несанкционированного проникновения? Следует определить наиболее «опасные» с этой точки зрения участки. Возможно, достаточно «защитить» всего 2 из них, а может быть – поставить такие «заслоны» на все окна и двери, объединив их в общую схему. Выбор соответствующих датчиков большой – движения, присутствия и ряд других.
Перечислять все возможности систем – напрасная трата времени. Ассортимент соответствующей продукции значительный, эксплуатация каждой модели имеет свои особенности. Один из простых вариантов показан на общей схеме:
Вот расширенная комплектация с повышенным функционалом.
Ну а что именно выбрать для своего жилища – на ваше усмотрение, уважаемый читатель.
В последнее время словосочетание «умный дом » встречается все чаще, но далеко не все понимают, что прячется за этими словами. Охарактеризовать такую систему довольно сложно, поскольку различные фирмы предоставляют комплекты, нацеленные на разные области. Но в общем и целом умный дом предполагает повышенный комфорт, высокую безопасность и практичность. Несмотря на высокую стоимость установки и обслуживания систем, вовсе не нужно быть очень богатым человеком, чтобы оснастить свою квартиру или дом всем необходимым.
Проектирование умного дома
Прежде всего вам нужно определиться с необходимыми функциями. Компании по установке подобных систем предлагают цельные комплекты, которые обычно оснащены не только всем необходимым, но и массой дополнительных (и зачастую совершенно бесполезных) вещей. В самостоятельной сборке системы есть определенный плюс - вы можете установить исключительно те функции, которые вам нужны. Чаще всего людей интересует управление светом и отоплением, блокировка дверей и сигнализация, пожарная безопасность. Второй очень важный момент - способ управления этими функциями. Если раньше доступ к ним был возможен исключительно через панель управления, то теперь появилась возможность дистанционной настройки и регулировки.
Исходя из требований, нужно рассчитать количество необходимых материалов. Сюда входит не только сам сервер, но и контроллеры, провода, wi-fi. Закупка всех этих важных элементов, безусловно, потребует вложений. Но сумма, которую вы потратите, окажется намного меньше стоимости готового варианта.
Умный дом: сервер или компьютер
Этот вопрос обязательно встанет перед вами в процессе планирования. Дело в том, что сервер непременно потребует больших вложений, чем обычный персональный компьютер с соответствующей программой. Но и функционал у него больше. К тому же ПК хотя бы иногда нужно перезагружать, что будет вызывать сбой в системе. Постоянно работающий компьютер быстрее выходит из строя, серверу же это не грозит.
Что бы вы ни выбрали, следует позаботиться и о специальном программном обеспечении для создания умного дома. Вы можете компоновать несколько систем или же пользоваться только одной - это зависит исключительно от потребностей и готовности разбираться с постоянно появляющимися новыми программами.
Системы безопасности
Очень часто создание такой системы начинается с желания владельца квартиры или дома контролировать происходящее вокруг. В нужных местах устанавливаются видеокамеры, сигнал от которых передается прямо на компьютер. Таким образом вся информация может храниться на жестком диске и перезаписываться, например, через десять дней. Если у вас есть такое желание, то можно подключить удаленный доступ. Так, находясь на работе, вы точно будете знать, что происходит рядом с вашим домом.
Ещё одна очень удобная вещь - управление замком. Вы можете настроить его так, чтобы он открывался или закрывался с панели управления или же смартфона. Это функция очень удобна, но имеет и свои «подводные камни». Внимательно изучите замок, он должен иметь возможность механического доступа. Иначе в случае отключения электроэнергии вы не сможете попасть в дом или выйти из него.
Умный дом своими руками: комфорт
Сколько раз вы сталкивались с тем, что выключатель располагается в неудобном месте. Как же не хочется вставать с кровати, чтобы потушить свет. Эту проблему система умный дом решает очень просто. На всех выключателях в комнатах устанавливаются специальные приборы, позволяющие удаленно управлять светом. Если же вы хотите менять уровень освещенности, то не обойтись без диммеров. Плавно регулировать работу светильников также можно с пульта или смартфона.
Профессионалы рекомендуют позаботиться об уровне влажности в вашем доме. Эта функция не всем кажется нужной, однако, правильно подобранный уровень влажности обеспечит вам не только здоровый крепкий сон, но и меньшее количество пыли. К тому же в комнатах, окна которых выходят на солнечную сторону, а также во всем доме во время работы системы отопления воздух значительно суше рекомендуемого минимума.
А выгодно ли?
Трата немаленьких сумм на возможность удаленно наблюдать за домом и переключать свет может показаться неоправданной. Но дело не только в удобстве. Система «умный дом» позволяет вам даже контролировать все розетки. Забыли отключить утюг или электрическую плиту? Не проблема. Вы можете сделать это удаленно.
К тому же через панель управления можно настроить специальное расписание для некоторых приборов. Например, включать кофеварку в семь утра. Разумеется, положить все необходимые ингредиенты придется самостоятельно с вечера. Также вы можете составить расписание и для кондиционера.
Такие моменты позволяют экономить электричество. Пусть сумма вначале и покажется вам небольшой, но постепенно она будет накапливаться.
Особого внимания заслуживает регулировка системы отопления. Разумеется, для её установки потребуются специальные термодатчики в каждой комнате. Но зато вы сможете задавать точную температуру для спальни, ванной или гостиной. К тому же вам не придется впустую расходовать тепло. Умный дом может отключить обогрев сразу же после вашего выхода из дома, а включить - за один-два часа до возвращения.
Простые удобства
Если же вы понимаете, что создавать такую систему у вас нет желания, необходимости или возможностей, то обратите внимание на отдельные элементы. Так, например, управляемый замок синхронизируется напрямую с вашим смартфоном. Подобрав нужное приложение, вы сможете не только открывать дверь одним нажатием пальца, но и высылать друзьям специальные приглашения. Они спокойно откроют дверь в указанный период с помощью сообщения, не отвлекая вас от готовки.
Существуют и специальные «умные» лампы, также способные получать сообщения от вашего смартфона. Они не только долговечны, но и просты в управлении, однако, стоимость довольно высока.
В фильмах часто демонстрируется жилое помещение, которое как будто живет своей жизнью. Лампочки загораются по мановению руки, открываются шторы, после определенного слова играет музыка. Все это оборудования является интеллектуальной домашней системой, и мы предлагаем рассмотреть, как сделать умный дом своими руками, что для этого нужно, а также какова схема такой системы.
Умный дом – что это
Умный дом – это домашняя автоматика, которая является жилым расширением автоматизации зданий. Главная автоматизация может включать централизованное управление освещением, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), бытовую технику, открывать замки ворот, дверей, GSM и других систем, чтобы обеспечить улучшенное удобство, комфорт, энергоэффективность и безопасность. Нужно отметить, что для некоторых категорий населения (пожилых людей, инвалидов) это мероприятие может стать необходимым.
Фото — Умный дом идеи распределения
Фото — Простой умный дом
С новейшим внедрением в нашу жизнь SMART технологий, многие уже не представляют свою жизнь без автоматических установок, программного оборудования, нам необходим беспроводной интернет, бытовые приборы.
Домашняя автоматика относится к использованию компьютерных и информационных технологий для управления бытовой техникой и их функциями. Она может варьироваться от простого дистанционного управления освещением до сложных сетей на базе компьютера/микро-контроллера с разной степенью интеллекта и автоматизации. Домашняя автоматика преимущественно должна быть максимально простой.
Фото — Умный дверной замок
Достоинства использования «умного дома» в квартире на базе PIC или WAVE:
- Экономичный расход времени на ежедневную настройку разнообразных механизмов, прием звонков, рассылку почты;
- Использование газообразных или жидких топливных материалов, а позже использование электричества, позволило увеличить автоматизацию в системах отопления, уменьшая рабочую силу, необходимую, для ручной дозаправки обогревателя и печи.
- Развитие термостатов позволило настроить более автоматизированное управление отопление, а позже охлаждение;
- Так часто осуществляется охрана промышленных объектов, жилых помещений;
- По мере увеличения числа управляемых устройств в доме поднимается их взаимосвязь. Например, печь может отправлять уведомления, когда он нуждается в чистке, или холодильник, когда он нуждается в обслуживании.
- В простых установках, smart может включать свет, когда человек входит в комнату. Также в зависимости от времени суток, телевизор может настраиваться на нужные каналы, выставлять температуру воздуха, освещение.
Умный дом может предоставить интерфейс-доступ к бытовой технике или автоматизации, чтобы обеспечить контроль и мониторинг на Вашем смартфоне, через сервер, мини Smart для iPhone, iPod touch, а также при помощи переносного компьютера (необходим специальный soft: AVR Studio).
Фото — Контроль дома через планшет
Видео: система Schneider Electric умного дома
Элементы умного дома
Элементы домашней автоматизации включают в себя датчики (например, температуры, дневного света или обнаружения движения), контроллеры и приводы, таких как моторизованные клапаны, выключатели, двигатели и другие.
Фото — Схема управления дома
Это отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, ОВК может контролировать температуру и влажность, к примеру, термостат интернет-контроля позволяет домовладельцу удаленно управлять системами отопления и кондиционирования воздуха здания, система может автоматически открывать и закрывать окна, включать радиаторы и котлы, теплый пол.
Освещение
Эти механизмы управления освещением могут быть использованы для управления бытового света, техники. Также сюда можно отнести систему естественного освещения, работу жалюзи или штор.
Фото — Схема умного дома
Аудио-визуальная
- Эффект присутствия дистанционного управления (Это самая современная технология, которая применяется для увеличения безопасности). Заключается в зажигании света, музыкальном сопровождении.
- Имитация присутствия
- Регулирование температуры
- Регулировка яркости (электросветильники, уличное освещение)
- Безопасность (сигнализация, жалюзи).
Как сделать умный дом
Интеллектуальную систему можно сделать своими руками, самый бюджетный вариант – это настройка контроля освещения в доме или включения компьютера.
Фото — Вариант управления умным домом
Чтобы сделать лампу, которая будет «сама» загораться, к ней понадобится подключить специальное оборудование. Есть несколько вариантов решения это задачи:
- Установить акустическое реле (1 или x10-wire);
- Присоединить диммер;
- Подключить датчик движения.
Проще всего работать с датчиком. Его продажа осуществляется в любом интернет-магазине, можно купить канальный прибор, можно разработать свой собственный по своим параметрам. Единственное замечание, нельзя устанавливать с таким прибором лампу накаливания, она может не выдержать нагрузки и взорваться, лучше работать со светодиодной.
Фото — Концепция умного дома
Еще один «умный» бесшумный вариант – это диммер. Здесь Вам понадобится прикоснуться к лампе, в зависимости от количества прикосновений, говорящий прибор будет менять яркость. Это очень удобно использовать на лампе в спальне, детской.
Чтобы настроить контроль и регулирование температуры, нам понадобится многоканальная система. Центральная схема контроля температуры и влажности состоит из:
- Датчиков (ds1820), которые измеряют физическое состояние жидкости, воздуха.
- Контроллеров (rfm12), которые могут быть простыми физическими компонентами и сложными устройствами специального назначения или встроенных компьютеров.
- Приводов люнекса, которые реагируют на сигналы контроллеров.
Самый современный способ – это купить все составляющие умного дома, провода, термостаты. После установить приборы в каждой комнате, по терморегулятору на радиатор и один на котел. Также понадобится управляемый блок, или «мозг» всей системы. Его рекомендуется смонтировать на входной трубе отопления.
Фото — Система умного дома
Наиболее просто осуществляется монтаж системы видеонаблюдения и сигнализации. Принципиальные положения установки систем безопасности:
- Нужно подключить датчики на окнах, дверных проемах, там электрика будет самой продуктивной;
- Сложнее всего подбирается плата, от неё зависит контроллер умного дома, работа посредственных деталей, уровень сигналов;
- Многие специалисты считают, что монтировать индикаторы нужно на уровне пола. Где-то см 20 от плинтуса, это повышает эффективность;
- Желательно установить постоянный мониторинг, установить цифровую систему контакта со службой охраны. Часто ответственными хозяевами устанавливается специальная программа к себе на персональный компьютер, которая позволяет контролировать работу системы из любой точки, где есть интернет (так советует поступить Елена Тесля и её книга: «Умный дом: как сделать своими руками», также там есть и другие решения). Можно подключить sms-оповещения.
Умный дом – это очень удобный способ сделать свою жизнь проще, часто целая система покупается полностью (Arduino, KNX, Linux).
Стоимость каждой системы индивидуальна. Самые популярные марки следующие: beckhoff, gira, lpt, redeye, Smart Switch IOT screen, teleco. Мы рекомендуем, перед тем, как построить такое жилье, посоветоваться со специалистами, они помогут вычислить уровень нагрузки, рассчитать потребляемую мощность.
Фото — Управление светом через телефон
Чтобы почерпнуть идеи, можно пролистать В.Н.Гололобов «Умный дом» своими руками, DJVU или PDF, бесплатно посмотреть у нас фото и видео- инструкции, прочитать советы известных мастеров.
Привет всем, кто читает этот материал! В нем я расскажу о модной в настоящее время вещи — системе «Умный дом». Надо сказать, что первые такие системы появились еще в восьмидесятых годах в США. Но были они тогда доступны только очень богатым людям, типа Билла Гейтса. Время идет и технологии не стоят на месте. Развитие электронной промышленности привело к резкому удешевлению оборудования необходимого для организации таких систем. В наши дни любой домовладелец со средним достатком может себе позволить сделать такую систему у себя дома. Эта статья призвана дать вам наиболее общие понятия о том, что такое «умный дом» и как он работает.
Что такое система «Умный дом»?
Система «Умный дом» — система автоматизации управления инженерными сетями дома. Она может управлять отоплением, вентиляцией, включением света, а также выполнять функции сигнализации о несанкционированном проникновении в дом или утечке воды на пол. Все эти функции реализуются при помощи специальных датчиков, подключенных к хабу (устройству управления). Хаб обрабатывает сигналы от датчиков и отправляет команды устройствам исполнителям. Исполнители называются актуаторами.
Актуаторами называются следующие устройства:
- Трехходовой клапан с сервоприводом.
- Управляемые розетки и выключатели.
- Сирены.
- Светильники.
- Программируемые термостаты.
- Управляемые дверные замки.
- Видео наблюдение.
И это далеко не полный список таких устройств.
Датчики и актуаторы соединяются с хабом при помощи проводных или беспроводных интерфейсов. Для примера приведу некоторые из них в виде списка:
- EIB — european installiation bus. Старый проводной стандарт, разработанный европейскими компаниями в девяностых годах. На данный момент не применяется.
- EHS — european home systems. Еще один старый проводной интерфейс. Явился дальнейшим развитием EIB.
- Z-Wave — беспроводной протокол, разработанный специально для организации систем «Умный дом» и схожих систем. Системы на основе Z-Wave обладают большей помехоустойчивостью, по сравнению с WiFi или Bluetooth. Рабочая частота для России 869 МГц, США 908,42 МГц, Европа 868,42 МГц. Еще одним преимуществом данного протокола является низкое энергопотребление работающих на нем модулей. Есть шифрование данных.
- ZigBee — беспроводной протокол связи, схожий по свойствам с предыдущим. Также рассчитан на низкое энергопотребление и низкую скорость передачи данных. Для России частотный диапазон 2400 — 2485 МГц. Данный протокол поддерживает шифрование.
- WiFi — беспроводной протокол данных, рассчитанный на быструю передачу больших объемов данных. Отличается высоким энергопотреблением, по сравнению с двумя предыдущими. Его главным плюсом является возможность соединять устройства с компьютерами и смартфонами без «посредников».
Продолжать список можно и дальше, но для первого знакомства будет вполне достаточно. Главное, что надо уяснить — это полный отказ от проводных соединений в современных системах «Умный дом». Это позволяет легко расширять возможности такой системы — добавлять и менять устройства в системе. Беспроводные технологии позволяют управлять вашим домом с приложения на смартфоне или планшете в любой точке мира, где есть интернет
Теперь давайте поговорим о системах управления более подробно.
Умный дом для управления климатом и отоплением.
Как вам известно, система отопления включает в себя котел (один или несколько), трубопроводы и приборы отопления. Система «Умный дом» может управлять отоплением через регулирование работы котла. Подключается оборудование к входу на его плате управления. Кроме комнатных термостатов, «умный дом» может управлять сервоприводами на радиаторах или конвекторах, включать и отключать циркуляционные насосы и так далее. Смотрите следующее краткое видео:
Такие же возможности есть для управления кондиционерами — система может включать и отключать их, автоматически поддерживая комфортную для вас температуру. Возможным является программирование недельного и суточного графика температур во всем доме и в каждом отдельном помещении. В общем, возможности здесь самые широкие. Все упирается только в вашу фантазию и бюджет.
Умный дом и безопасность.
«Умный дом» помогает обезопасить ваше жилище по нескольким направлениям:
- Датчики утечки воды и газа — система отреагирует на утечку воды или газа и перекроет их подачу при помощи управляемых кранов.
- Датчики проникновения — различные датчики регистрирующие незаконное проникновение в ваше жилище. Чаще всего это датчики изменения объема помещения или датчики движения.
- Система видео наблюдения — включает в себя не только камеры, но и программное обеспечение, которое обрабатывает полученное видео.
- «Умные» замки — управляемые запорные устройства, которые усложнят перемещения воров по дому в случае их проникновения. Также есть возможность дистанционного управления гаражными воротами.
Список не претендует на полноту, есть еще множество различных опций и решений для безопасности вашего жилища. Идем дальше.
Управление освещением и электропитанием с помощью «умного дома».
«Умный дом» дает широкие возможности по организации освещенности в доме. Например:
- Автоматически открывать или закрывать шторы (жалюзи).
- Включать и отключать свет по датчикам движения или голосовой команде.
- Делать диммирование (изменение яркости) света по вашему желанию.
Что касается электропитания, то для управления им придуманы всяческие «умные» розетки и «умные» выключатели, которые снабжены беспроводным или проводным соединением с хабом. Они, например, позволят вам дистанционно выключить забытый утюг или телевизор с вашего смартфона или планшета, не возвращаясь при этом домой.
Готовые комплекты оборудования для создания «умного дома».
Дороговизна и недоступность систем управления инфраструктурой дома долгое время делало их предметом роскоши для миллионеров, которые уже не знают на что им потратить свои деньги. Но комфортом желают пользоваться и люди с гораздо меньшим уровнем достатка. Для них производителями электроники были разработаны готовые комплекты оборудования, не требующие сложного квалифицированного монтажа и настройки. Чаще всего такой комплект «умного дома» выглядит следующим образом:
Если вам интересно, то можете посмотреть обзор оборудования одного популярного на данный момент производителя:
Резюме статьи.
Система умный дом упрощает управление и отслеживание работы всех жизненно важных процессов, происходящих в вашем частном доме или квартире. Наиболее широкие возможности предоставляет профессионально сделанная система, сделанная на заказ под ваш объект. Но цена вопроса тут может достигать сотен тысяч рублей. Для большинства жителей РФ и СНГ это слишком дороге удовольствие, но всегда можно воспользоваться готовым комплектом. Стоить это будет от 10 тысяч рублей и более. На этом пока все, жду ваших отз
Сегодня существует множество элементов системы управления электричеством – разнообразные , датчики температуры, движения и звука. В единой связке с внутренней электропроводкой дома или квартиры, они способны автоматизировать процессы включения/выключения света, отопления, контролировать работу некоторых бытовых приборов с учетом временных режимов. Но при этом не будет централизованной системы управления, то есть, Вы не сможете управлять светом и другими потребителями с единого устройства.
Тем и хороша система умный дом, ведь с помощью нее можно управлять всеми потребителями, подключенными к проводке, при помощи одного устройства – мобильного (планшет, смартфон, пульт ДУ) и/или стационарного (компьютер/ноутбук, графический интерфейс системы). При этом все датчики и реле также присутствуют в системе и производят управление электропитанием в автоматическом режиме.
Кроме элементарных бытовых потребителей, интеллектуальный (умный) дом может производить контроль и управление за системами связи, пожаротушения, охранных сигнализаций, телефонных линий и многим другим, включая инженерные коммуникации.
Однако, для полного контроля бытовых приборов, например, регулирование режимов кондиционера или холодильника, в самих приборах должен быть специальный разъем, по средствам которого производится подключение к электронному логическому контроллеру системы управления. Далее рассмотрим те основы, которые дадут Вам понятие о системе умный дом, ее принципе работы и составных элементах.
Составляющие элементы системы умный дом
Прежде всего, стоит заметить, что на сегодня появилось множество модификаций и комплектаций, в которых система управления умный дом может быть выполнена. Множество производителей предоставляют комплекты системы со встроенными Wi-Fi и/или Bluetooth передатчиками (модулями связи), вшитыми в контроллер, по средствам которых можно управлять системой беспроводным способом через мобильное устройство в пределах квартиры/дома.
Разновидность архитектуры системы умный дом
Имеются модификации, в которых управление происходит через интерфейс Ethernet (проводным способом, через ); к ним дополнительно нужно подключать коммутаторы и Wi-Fi роутеры для беспроводного управления, если они не встроены в контроллер. Что касается ручных выключателей, то они также могут подключаться к центральному контроллеру беспроводным способом или через электропроводку. В общем, имеется разнообразное оборудование для системы умный дом, и система состоит из таких элементов:
- контроллер умного дома (главный и дискретные модуляторы ввода-вывода);
- модули расширения и связи (коммутаторы, роутеры, GPS/GPRS модули);
- элементы коммутации электрической цепи (реле, диммеры, блоки питания);
- измерительные приборы, датчики и сенсоры (движения, температуры, света и др.);
- элементы управления системой (пульты, сенсорные панели, КПК, планшеты);
- исполнительные механизмы (клапаны воды, вентиляции, газа, ролеты и т. д.).
При выборе оборудования также важно учесть, какой протокол (способ) передачи данных системы «Умный дом» используется. Например, распространенный протокол EIB\KNX, использует в качестве передачи данных компьютерные сети, радиоканалы, силовые электрические сети. Имеется и протокол X10, который для передачи данных использует бытовую сеть переменного тока 230 В: устройства обмениваются сигналом, поданным в момент перехода переменного тока через нулевое значение. Такие сигналы представляют собой радиочастотные импульсы в 120 кГц, длительностью 1 мс.
Что такое контроллер для системы умный дом.?
Контроллер умного дома – это аппарат, который руководит всеми потребителями, приборами, а также высылает отчет хозяину о состоянии этих потребителей. Руководствуется датчиками температуры, воздуха, света для контроля систем освещения, обогрева, кондиционирования. Может быть запрограммирован на совершение различных действий с течением времени, по временному графику. Кроме автономного режима, с контроллером можно связаться через специальный интерфейс (компьютерную сеть, мобильный оператор или радиосеть), и управлять вручную приборами.
Приборы, управляемые контроллером системы умный дом
Подбирать контроллер необходимо в зависимости от того, как Вы желаете построить архитектуру системы управления. Например, есть две разновидности системы управления: централизованная и децентрализованная. В основе централизованной системы управления лежит единственный высокопроизводительный центральный контроллер, который руководит всеми потребителями (приборами) и инженерными сетями в доме.
В случае децентрализованного управления, интеллектуальная система умный дом состоит из нескольких более простых контроллеров, каждый из которых несет функции по управлению определенной зоной – комнатой и всеми приборами в ней, отдельно группами освещения во всем доме, определенного назначения бытовыми приборами и т. д. (региональные контроллеры).
Центральный контроллер для системы умный дом современного образца представляет собой компьютер, заключенный в небольшой пластиковый корпус, имеющий собственную ОС (операционную систему), оперативную память и множество электронных компонентов коммутации (управления) сигналами: электронные реле, терристорные ключи и др.
Одна из комплектаций центрального домового контроллера системы умный дом (на борту модуль беспроводной передачи, USB, COM, Ethernet порты)
Также в зависимости от комплектации, может быть встроенный GSM модуль для удаленного управления через мобильный телефон, Wi-Fi передатчик для управления системой из любой точки дома и графический сенсорный или кнопочный интерфейс (ЖК экран). Кроме того, разъемы для подключения к компьютеру и/или сетевому оборудованию: Ethernet, USB.
Такой контроллер способен управлять интеллектуальной техникой, как холодильники, микроволновки, инженерные коммуникации и т. д. (если в самой технике предусмотрена такая функция), докладывая хозяину даже такие данные, как температура в холодильнике, входные-выходные звонки телефонной линии и многое другое.
Региональный контроллер , дискретный модулятор ввода-вывода – это маломощный логический электронный блок управления, на котором реализована технология умный дом (к сравнению, частота микропроцессора ЦК – около 500 мГц, РК – около 50 мГц), как правило, не имеющий операционной системы и настраиваемый системно. Его можно настроить на любые элементарные сценарии по времени или по сигналам тех или иных датчиков.
Программируемый контроллер системы умный дом с интерфейсом (разьемом для подключения к сети) Ethernet
Он руководит элементарными задачами и событиями. Например, датчик света, подключенный к нему, дает сигнал (при наступлении темноты); контроллер подает сигнал на исполнительное реле или группу для управления освещением. Также он уведомляет хозяина о каждом действии. Другими словами, дискретный модулятор ввода-вывода – это своего рода интеллектуальное программируемое электронное реле.
Состоит такой аппарат также из электронных компонентов коммутации сети и интеллектуальной части: микропроцессор с памятью. В нем (зависит от производителя и комплектации) может быть USB, интерфейс Ethernet и другие порты для управления, программирования и предоставления отчетов хозяину.
Что такое модули расширения и связи для системы умный дом.?
Модули расширения – это устройства, подключаемые к контроллеру и расширяющие его функциональность. Отчасти переходники, двоители-троители и измерительные приборы также являются модулями расширения. Такие устройства могут быть встроенными в контроллер, подключаемыми отдельно через специально предназначенный разъем или общий разъем Ethernet, USB и другие интерфейсы. По причине того, что компании производители систем умный дом используют различные системы шифрования передачи данных, при выборе модуля расширения важно обратить внимание на его совместимость, если контроллер приобретен другого производителя.
Справа — контроллеры системы умный дом со встроенными модулями беспроводной передачи данных
Модули расширения связи для системы умный дом представляют собой устройства передачи данных беспроводным или проводным способом. К первым относятся всем известные Wi-Fi роутеры, которые подключаются к контроллеру так же, как и к компьютеру, через Ethernet или USB (есть и специально «заточенные» фирменные модули со своей системой подключения). Реже используются отдельно подключаемые GSM/GPRS модули (так как обычно они встроенные), с помощью которых система умный дом может связываться с хозяином через СМС-оповещения на его номер телефона. Существуют модули беспроводной связи Bluetooth (радиосигнал) и ИК (передача по средствам инфракрасного луча).
Модули беспроводной связи GSM и Wi-Fi; коммутатор для проводной сети Ethernet
Для проводного способа расширения связи используются коммутаторы – устройства, которыми подключают несколько клиентов (компьютеров, контроллеров и других интеллектуальных устройств) в одну локальную сеть. Они необходимы при устройстве децентрализованной системы умного дома, когда имеется несколько региональных контроллеров, а также для создания общей сети с компьютерами и другими интеллектуальными устройствами, использующими соответствующие интерфейсы. При большом расстоянии передачи сигнала, для его усиления применяются специальные цифровые усилители – репитеры.
Модули расширения функциональности системы умный дом имеют самый разнообразный функционал, и, как правило, подключаются в общий или специальный разъем интерфейса. Они расширяют перечень функций контроллера, например, модуль голосовых сообщений дает возможность руководить системой по средствам звуковых (голосовых) команд. Также имеется возможность сделать так, чтобы система управления умный дом воспроизводила звуковые сообщения (приветствия, предупреждения, поздравления и др.) на динамики.
Модули расширения для управления сложными механизмами, шаговыми двигателями и т. д.
Также стоит отметить расширение функционала по средствам модулей-переходников, которыми можно добиться совместимости различных стандартов устройств. Специальные модули управления предназначены для контроля различных специфических приборов (двигателей, механизмов открытия/закрытия дверей, клапанов вентиляции; многое другое) и элементов коммутации электрической цепи. Так, контроллер умного дома не имеет власти над силовыми защитными автоматами (пробки, автоматические выключатели), а при подключении модуля управления автоматами и использования управляемых автоматов, функция их включения/выключения по средствам контроллера становится доступной. Для подключения к системе умного дома регуляторов освещения (диммеров – см. ниже) также необходимы специальные модули расширения.
Что такое элементы коммутации цепи системы умный дом.?
Под понятием коммутации электрической цепи стоит понимать замыкание/размыкание ее, а также регулирование напряжения и других параметров электрического тока. Регуляторы напряжения (освещения), преобразователи/трансформаторы, блоки питания, автоматические выключатели и реле – все это элементы коммутации, без которых монтаж системы умный дом (как и любой электропроводной системы), выполнен не может быть. Они могут иметь встроенную защиту от перегрузки сети и короткого замыкания и срабатывают, размыкая цепь, таким образом, выполняя защитную функцию.
Простая схема системы умный дом с контроллером, элементами коммутации (управления) электрической цепи и элементарные потребители (в данном случае — лампы освещения)
Автоматические выключатели предназначены для предохранения электропроводки от перегрузки или замыкания. Они подбираются по мощности, на которую рассчитана контролируемая ими линия электропроводки. Для системы умный дом существуют как обыкновенные ручные, так и управляемые автоматические выключатели.
На изображении — простые однополюсные автоматические выключатели
Первые имеют в своей конструкции механизм, который при нагревании вследствие перегрузки размыкает цепь, а также могут быть выключены вручную. Контролируемые же автоматы имеют специальный интерфейсный выход на модуль управления, через который главный контроллер и хозяин может ими управлять дистанционно, не заглядывая в щитовую вообще.
Реле и релейные блоки – это элементы управления силовыми цепями при помощи подаваемого сигнала от контроллера. Сигнал может выглядеть в виде тока небольшой мощности, как правило 24 В (опять-таки, единого стандарта нет, есть разные системы и производители) или другого сигнал.
На изображении — электромагнитные реле для контроля одной и несколькими линиями силовой цепи
В отличие от автоматических выключателей, реле не имеют защиты и механизм замыкания/размыкания цепи выглядит противоположно: при подачи управляющего напряжения на электромагнитную часть, последняя приводит в действие якорь и механическим влиянием замыкает контакты силовой цепи питания (220 В). Самое элементарное реле управления одной силовой линией фазы имеет три входа и один выход: ноль и фаза управления электромагнитом (24 В которые), вход фазы силовой (220 В) от защитного автоматического выключателя и выход ее на потребитель.
Регуляторы напряжения (освещения) применяются в основном для контролирования подаваемой мощности и напряжения тока для осветительных приборов. В основе таких регуляторов лежит элемент цепи – реостат, прибор для регулирования освещения. Для обыкновенной цепи питания представляет собой механизм с ползунком, заключенный в коробку с габаритами выключателя и имеет также функцию вкл/выкл.
Диммер, управляемый вручную (справа) и дистанционно (слева)
Нового образца система управления умный дом группами освещения вмещает в себе прибор, именуемый диммером (подключают его к контроллеру также через специальный модуль управления). Этот прибор рассчитан на управление одной или несколькими группами питания освещения и управляется при помощи контроллера в автоматическом режиме или дистанционно хозяином, что есть удобно. Еще преимущество диммера – через него контроллер может контролировать яркость освещения, руководствуясь данными про уровень освещенности, полученными из датчиков света.
Блоки питания, трансформаторы, преобразователи – это сложной архитектуры приборы, которые предназначены для изменения параметров электрического тока при необходимости на том или ином участке цепи или на всей цепи.
Блок питания с 220 В на 12 В
Применяют их в связи с тем, что некоторые потребители рассчитаны на другие характеристики тока, нежели переменного 220 В/50 Гц, подаваемые в быту в СНГ и Европе. К примеру, взять то же освещение: есть специальные люминесцентные, неоновые и другие высокодекоративного освещения, которые работают от 10/12/24 В постоянного тока. Для того чтобы добиться таких характеристик, на соответственный участок цепи монтируют блок питания 220-10В, 220-12В, 220-24В. Такие устройства могут работать в одном режиме, например 220-24В, или во всех трех, вышеперечисленных.
Что такое измерительные приборы, датчики и сенсоры в системе умный дом.?
Эти устройства – как органы обоняния и осязания для человека: они дают представление о происходящем в окружающей среде. Благодаря современным измерительным приборам, датчикам и сенсорам (коих разнообразие на сегодня очень велико), на контроллер системы умный дом поступают данные о температуре, влажности, степени освещенности и атмосферном давлении снаружи и внутри помещения.
На рисунке датчики с элементарными функциями
Имеются контрольно-измерительные приборы для контроля состояния инженерных коммуникаций: давления и учета расхода воды и утечки газа с электронным интерфейсом, позволяющим передавать эти данные интеллектуальной системе умного дома, которая будет строить отчеты и отправлять их хозяину.
Датчики и сенсоры аналоговые традиционного образца используют в качестве передачи данных низковольтный ток до 24 В, как правило, и электрическую проводку малого сечения в качестве среды передачи. К примеру, самый элементарный датчик света содержит фотоэлемент с входом и выходом, через который проходит фаза низковольтного тока. Этот фотоэлемент меняет сопротивление при попадании на него света, таким образом, выдавая различные параметры тока в разное время суток.
На рисунке — элементарные аналоговые датчики, реагирующие на бытовой и углекислый газы
Контроллер получает эти значения, обрабатывает их и, соответственно, посылает сигнал о включении/выключении групп осветительных приборов, а также регулировании уровня освещения (при наличии диммера). Примерно аналогичная система, только с разными рабочими элементами, имеется в датчиках контроля температуры (на основании их данных интеллектуальная система умный дом управляет обогревом), движения и шума (свет, сигнализация), утечки газа и воды (управление клапанами, перекрывающими газ и воду) и многое другое.
Датчики и сенсоры цифровые нового поколения имеют расширенный функционал и являются интеллектуальными устройствами. Например, современные многофункциональные датчики движения, способны не просто выводить данные на контроллер в двух параметрах: 1 («да», есть движение) или 0 («нет», нет движения).
На рисунке — цифровой датчик контроля влажности воздуха
Они способны измерять расстояние от датчика до движущейся цели, засекать задержки при передвижении объекта и многое другое. Все это обрабатывается встроенным в датчик микропроцессором и подается на контроллер в виде цифровых сигналов. Стоит отличать датчики от контрольно-измерительных приборов: датчики и сенсоры засекают события, а контрольно-измерительные приборы засекают физические величины измеряемого тела, объекта (скорость, вес, оббьем и т. д.).
Контрольно-измерительные приборы – это более сложные в отличие от простых аналоговых сенсоров аппараты, которые вмещают в себе новые технологии умный дом и контролируют широкий диапазон параметров, предоставляют их физические единицы измерения. Цифровые барометры, счетчики воды и газа, того же напряжения – все это контрольно-измерительные приборы.
Контрольно-измерительный прибор температуры и расхода горячей воды
В отличие от аналоговых приборов и датчиков, современные цифровые, имеют собственную систему вычисления на основе простого микропроцессора; они обрабатывают сигналы и в готовом виде подают данные на контроллер умного дома, тем самым частично разгружая его процессор. В качестве среды передачи данных цифровые контрольно-измерительные приборы и датчики используют специальный интерфейс.
Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?
Управление системой интеллектуального (умного) дома может производиться тремя способами: беспроводным локальным, удаленным беспроводным, проводным локальным, удаленным проводным. Устройства управления идут в комплекте с системой – это графические панели управления с сенсорным или кнопочным вводом, пульты с приемниками, настроенными на определенную частоту. Не идущие в комплекте устройства, как мобильные компактные компьютеры (смартфоны, планшеты) настраиваются при помощи специального программного обеспечения для управления удаленным способом, через всемирные информационные сети.
Системой умный дом можно управлять пультом, панелью управления и мобильными устройствами
Беспроводной локальный способ управления с ограниченным радиусом производится с применением устройств управления через локальный (местный) радиосигнал, Wi-Fi или Bluetooth беспроводные радиосети. В принципе, таким способом можно управлять системой с любой точки дома и даже находясь на приусадебном участке неподалеку. Однако, в больших домах, возможно, понадобятся дополнительные радиоточки, усилители беспроводного сигнала. Управление осуществляется пультами, сенсорными панелями, мобильными устройствами (смартфонами, планшетами, ноутбуками), которые имеют встроенный или подключенный извне передатчик той или иной сети Wi-Fi, Bluetooth или фирменного радиочастотного сигнала.
На экране планшета — программное обеспечение для контроля показателей и приборов, подключенных к системе умный дом
Беспроводной удаленный способ управления доступен, если произведен монтаж системы умный дом к глобальным сетям или модулям расширения связи, обеспечивающим к ним доступ. К таковым сетям можно отнести GSM/GPRS (управление по средствам мобильной связи), мобильный интернет, специальный выделенный радиосигнал. Наличие выхода в GSM/GPRS сеть дает возможность системе отсылать СМС, ММС и звуковые сообщения на номер телефона владельца дома. Также теоретически возможно управление через голосовое меню. Средства для управления системами умного дома через глобальные сети – это, как правило, смартфоны, а также планшеты и ноутбуки со встроенными модулями-передатчиками для мобильного интернета.
Проводной локальный способ управления , в зависимости от применяемых протоколов передачи данных системы умный дом, может иметь среды передачи данных по витой паре (кабелю компьютерной сети), электрической проводке (протокол системы X10) или каким-либо другим кабелем. В каждом региональном и центральном контроллере система управления умный дом предусматривает выход для проводной связи с управляющими устройствами, а также обмена информацией с другими интеллектуальными устройствами, которые находятся у него в «подчинении». Если устройств несколько, то интерфейс расширяют при помощи коммутатора (см. выше «модули расширения связи»), создавая несколько ответвлений. Для проводного локального способа управления применяются идущие в комплекте и отдельно панели управления и выключатели (кнопочные и сенсорные), а также можно управлять через подключенный к кабелю компьютер или ноутбук.
Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном
Проводной удаленный способ управления системами умного дома – это сеть, по размерам больше локальной, то есть, управление домом происходит извне по проложенному кабелю, подключенному к внутренней сети управления. Как правило, такой способ управления применяется в управлении автоматизированными процессами корпусов зданий. В общем, для домашнего пользования этого (управления системами через региональные проводниковые сети) знать не нужно.
Что такое исполнительные механизмы системы умный дом.?
В отличии от реле, которые отчасти можно назвать исполнительными элементами (подача команды – реле замыкает/размыкает цепь), исполнительные механизмы, которыми руководит интеллектуальное оборудование для системы умный дом, являются сложными электромеханическими изделиями, приборами, рассчитанными на испытание высоких механических нагрузок.
На изображении можно наблюдать объекты, в которые могут быть встроенные исполнительные механизмы системы умный дом
Рабочий орган более сложных приборов (приводов открытия/ закрытия ворот, жалюзей и т. д.) – это двигатель, у менее сложных (клапанов, замков) – сердечник, приводящийся в движение электромагнитом. Управляются в большинстве от низковольтного тока до 24 В включительно, но есть и высокомощные приводы, рассчитанные на 220 В.
Электромеханические приводы открытия/закрытия ворот, калиток, дверей, окон, жалюзей и штор; встроенные в мебель электромеханические детали, делающие ее моторизированной. В комплекте они могут иметь интерфейс подключения и пульт ДУ.
Девушка управляет оконным механизмом системы умный дом при помощи беспроводного пульта
В продвинутых моделях приводов имеются элементарные системы автоматизированного управления: встроенные датчики и возможности настройки скоростей и крайних положений открытия/закрытия. Сегодня чаще всего встречаются автономные приводы для штор и жалюзей, которыми не управляет интеллектуальная система умный дом: управляемые с пульта инфракрасного передатчика, и не имеющие никакой связи с контроллером умного дома. Тем не менее, такие устройства тоже считаются отдельными элементами умного дома.
Клапаны низкого, среднего и высокого давления – это более простые механизмы для управления водопроводными сетями (в т. ч. и пожаротушения), газовыми трубами и вентиляцией. Клапаны применяются в системах контроля: газовые – в системах контроля за газом, водные – контроль водообеспечения, предотвращения затопления и пожаротушения.
На изображении — клапан воды, управляемый системой умный дом
Очень полезно для здоровья, и стоит отметить систему вентиляционных клапанов, которая срабатывает от датчиков углекислого газа (CO2). Система выветривает вредный для человека газ и создает благоприятный микроклимат. К подобным элементарным механизмам можно отнести электромагнитные замки и другие элементы контроля доступа в помещение, входящие в систему безопасности умного дома. Такие устройства в основном не имеют микропроцессоров, имеют только два положения: открыто и закрыто.
