Planificación de un sistema de automatización del hogar de bricolaje: 12 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

El propósito de este instructivo no es decirle cómo puede hacer lo que le gustaría que hiciera en su hogar. En cambio, se ha escrito para hacer realidad una idea, pero también para convertir la locura en cordura al comprender los límites (tecnología, costo, tiempo requerido, seguridad…).

Hay muchas guías y artículos muy buenos en la web para comprender muchas cosas con detalles muy extensos. Esto no es lo que queremos. Queremos el panorama general. ¿Cuáles son las habilidades básicas que podemos aprender o mejorar? Qué debemos tocar.

Esto cubre cosas básicas como:

• ¿Qué es la domótica? Primero verifique si eso realmente coincide con sus expectativas.
• ¿Donde empezar? Bastante fácil, comienza donde estás, probablemente en casa. ¿Lo conoces de adentro hacia afuera?
• ¿Qué puedo hacer? Sobre cualquier cosa, excepto que necesita planificar y conocer sus límites. Esto incluye mantenerse con vida (funciona cualquier día, incluidas las noches).
• ¿Cuáles son las piezas de este rompecabezas? Más complejo, hay muchas formas y es muy fácil perder algunas piezas. Intentaremos mantener nuestra cordura.
• ¿Cómo juntar eso? Eso se está volviendo más concreto, de hecho lo estamos HACIENDO. ¡H * ll, sí!

Además, este instructivo ahora también está disponible en mi página personal:

Paso 1: ¿Qué es la automatización del hogar?

Buscar en Google "domótica" arrojó 33 millones de resultados. Esto es más que suficiente o simplemente demasiado.

El primer resultado, artículo de Wikipedia (por supuesto), dice:

"La domótica o casa inteligente [1] (también conocida como domótica o domótica) es la extensión residencial de la automatización de edificios e implica el control y la automatización de la iluminación, calefacción (como termostatos inteligentes), ventilación, aire acondicionado (HVAC) y seguridad, así como electrodomésticos como lavadoras / secadoras, hornos o refrigeradores / congeladores que usan WiFi para monitoreo remoto. Los sistemas modernos generalmente consisten en interruptores y sensores conectados a un concentrador central a veces llamado "puerta de enlace" desde la cual se controla el sistema con una interfaz de usuario que interactúa con un terminal montado en la pared, un software de teléfono móvil, una tableta o una interfaz web, a menudo, pero no siempre, a través de servicios en la nube de Internet ".

¿Qué dice?

• Hogar inteligente: hacer que la casa sea "consciente" de sí misma o darle la capacidad de hacer cosas.
• Residencial: Al centrarse en el bricolaje, no intente esto en el trabajo:) Parece ser lo que queremos cubrir.
• Automatización de edificios: De hecho, como un friki vago, quiero una computadora para hacer lo que no quiero hacer yo mismo. Por lo general, verifica la puerta del garaje, enciende / apaga la calefacción, etc. ¡Excelente!
• Interruptores y sensores: mire esto como los ojos y los dedos de la casa, sin ambos, eso no servirá de mucho.
• Eje central: ¿Entonces esa casa inteligente necesita un cerebro? Interesante. Un cerebro para gobernar todas las cosas. Ese será el controlador.
• Interacción: El hogar puede tener vida propia pero queremos ser parte de ella. Ese es nuestro lugar. Espera, ¿cómo charlar con una casa? Estos son los dispositivos / nodos.
• Servicios en la nube de Internet: no me gusta eso, alguna máquina en algún lugar no debería saber que tengo la lavadora encendida. Pero eso es personal. No olvide que "la nube no existe, es la computadora de otra persona". Espera, un servicio es mucho más que una computadora. Viajar en avión es más que tener su propio avión. Sin embargo, el aspecto de bricolaje evitará la ayuda externa / trampas.

Entonces, si resumimos, terminamos con: Quiero poner una pantalla para ordenar mis electrodomésticos para que hagan lo que quiero. Más o menos lo que esperaríamos.

Como recordatorio amistoso, no vamos a cubrir aspectos técnicos como protocolos, vendedores, proveedores y similares. Este es un proyecto de bricolaje. Como aficionado, no conozco todos los detalles de los elementos que componen esa galaxia. Conocer mi casa es por donde quiero empezar. Como tal, compartiré principalmente sobre mi experiencia personal.

Sin embargo, simplemente ignoraré todas las soluciones empaquetadas del mercado, ya que esto no es lo que queremos. Esta guía puede resultar útil si solo desea repasar los conceptos básicos.

Nota: No nos importa el tamaño de su hogar. El cielo es el límite. La mayor parte de este artículo se escribió teniendo algunos dispositivos en mi escritorio.

Paso 2: el panorama general

Lista de Verificación:

• ¿Ya tienes algunas ideas?
• Enumere lo que desea modelar: edificio, pisos, habitaciones, sistemas, electrodomésticos …
• Enumere con qué NO se siente cómodo: Tal vez desee omitir los equipos de seguridad o el control de acceso.
• Ponga prioridades: para un verdadero bricolaje, estará solo la mayor parte del tiempo. Concéntrese en los logros.
• Evalúe el costo: elimine lo que crea que es demasiado caro o que no vale la pena.
• Evaluar habilidades: actualmente no puedo diseñar nada en 3D, pero esa es una habilidad que me gustaría adquirir.

Si ha llegado hasta aquí, debería tener una idea bastante clara de lo que quiere lograr. Para este instructable, asumiré cosas sobre mi propia experiencia:

• El hogar tiene aproximadamente 15 habitaciones. Eso es mucho para "empezar algo".
• Me enfocaré en la calefacción: monitorear la temperatura y encender / apagar la calefacción.
• Estoy usando clones D1 Mini baratos de Ali Express. Hace unos meses ni siquiera tenía un soldador.
• Realmente quiero usar eso, intentaré llegar a "recintos impresos en 3D instalados en la casa". Aún no logrado …
• Hay alguna dimensión de "aceptación de la esposa". Esto tiene que ser útil Y utilizable.

Tenga en cuenta que en el pasado he creado un abridor de puerta de garaje basado en una Raspberry Pi, una pantalla LCD, un par de interruptores y un relé. Algún código de Python lo une. Hasta cierto punto, estoy interesado en fusionar esto en este instructable para tener una arquitectura adecuada. Eso es parte de la "aceptación de la esposa", la automatización del hogar debe realizarse desde una única interfaz.

Paso 3: modela tu lugar

Alguna teoria

La domótica asume que hay un controlador autorizado para saberlo todo. También remitirá sus pedidos a domicilio.

Los dispositivos estarán esparcidos por todo el lugar. Es mejor saber dónde quiere que estén.

Una vez que tengamos un controlador inteligente en el lugar, debe poder comunicarse con los dispositivos.

WiFi es la forma natural de hacerlo, incluso si no es tan común. Hay tantos protocolos que es difícil elegir.

Descargo de responsabilidad

Sí, esto se está poniendo técnico, lo siento. De todos modos, quiero mostrar cosas reales, por lo que necesitamos componentes físicos y de software. Nuevamente menciono lo que estoy usando realmente. Lo siento, hay tantas formas de resolver estos temas: -O

Llevando eso al siguiente nivel

Ahora hay muchas formas de comunicarse entre el "controlador" y los diferentes "nodos". Sobre la planificación, ya defina cómo debería funcionar eso dentro de su hogar. La definición del medio de comunicación ayudará a definir dónde colocar el controlador y los dispositivos.

• Conexiones entre el controlador y los dispositivos: ¿Inalámbrico o cableado?
• Fuente de alimentación: ¿De la toma de corriente, con batería o con energía solar, tal vez?
• Caso: ¿Es una prueba en su banco, hardware alfa donde se pueden colocar cables o desea integrarlo en muebles / electrodomésticos?

Como se explica a continuación, para la muestra, usaremos Homie-ESP8266. Este es un firmware para controladores ESP8266 que utilizan WiFi y MQTT. Su autor lo describe así:

"Una instancia de una pieza física de hardware (un Arduino, un ESP8266 …) se llama dispositivo. Un dispositivo tiene propiedades de dispositivo, como la IP local actual, la señal de Wi-Fi, etc. Un dispositivo puede exponer varios nodos. Por Por ejemplo, un dispositivo meteorológico puede exponer un nodo de temperatura y un nodo de humedad. Un nodo puede tener varias propiedades de nodo. El nodo de temperatura puede, por ejemplo, exponer una propiedad de grados que contiene la temperatura real y una propiedad de unidad. Las propiedades de nodo pueden ser rangos. Para Por ejemplo, si tiene una tira de LED, puede tener un LED de propiedad de nodo que va de 1 a 10, para controlar los LED de forma independiente. Las propiedades de nodo se pueden configurar. Por ejemplo, no desea que la propiedad de grados sea configurable en caso de un sensor de temperatura: esto depende del entorno y no tendría sentido cambiarlo. Sin embargo, querrá que la propiedad de grados sea configurable en el caso de un termostato ".

Resumen

Necesitas:

• Un controlador central que aloja su servidor de automatización del hogar. Usaré PiDome en una Raspberry Pi.
• Uno o más dispositivos para monitorear e interactuar con su hogar. Usaré D1 Mini y Homie.
• Una red para conectar todo eso.
• Decida cómo alimentar los dispositivos (batería, adaptador, desde un dispositivo host…). Para las pruebas, estoy usando el puerto USB de la computadora (y la depuración en serie) o un cargador de teléfono.

Paso 9: Acerca del controlador …

Pieza de hardware

Usaremos una Raspberry Pi para actuar como nuestro señor de la casa. El RPi se encargará de:

• Manteniendo los datos sobre el hogar
• Agregando los datos de los dispositivos
• Presentar los datos al usuario
• Envío de pedidos a los dispositivos

Desde el punto de vista del hardware, el RPi solo es suficiente para hacer todo eso. Es casi autónomo y funcionará felizmente desde su sótano (¡Oye! ¿Es ese su primer centro de datos doméstico en el sótano ?!:-D).

Obtenga un paquete (RPi, fuente de alimentación, tarjeta SD …) y listo.

Nota sobre WiFi: es posible ejecutar el RPi a través de WiFi, sin embargo, me resulta mucho más estable conectarlo al enrutador de su hogar mediante un cable RJ45 estándar.

Nota sobre RPi Zero: La elección exacta de hardware que debe realizar depende de lo que desee. Un RPi Zero también parece ser tan bueno como un RPi 3 para este trabajo. El Zero es mucho más barato, pero requiere muchas más piezas pequeñas para hacer el trabajo. Sin embargo, es la mejor opción cuando se trata de dispositivos integrados. ¡La última Raspberry Pi Zero W ahora incluso viene con WiFi y Bluetooth!

Parte del software

Dado que el RPi es una computadora de placa única, es bastante limitado en términos de disco / cpu / ram. Para ello, confiamos en sistemas operativos ligeros centrados en Linux. Para este trabajo, Raspbian es probablemente nuestra mejor opción, ya que es una especie de sistema operativo predeterminado para un RPi.

Hablar de domótica significa que necesita ese software adicional para administrar los dispositivos. Mi elección es PiDome (descargar).

Paso 10: Acerca de los dispositivos

Pieza de hardware

Los siguientes pasos dependerán de Wemos D1 Mini (o clones más baratos:)). Estos microcontroladores se basan en módulos ESP-8266. Esto se agrupa en una sola placa pequeña (34,2 mm * 25,6 mm): WIFI, CPU, RAM, Flash, pines digitales y un pin analógico en un paquete de 10 gr. Si necesita más espacio flash, consulte Wemos D1 Mini Pro. Puedes comprar protectores para agregar relés, DHT22, botón, pantalla OLED… Uno de ellos es el protector de batería que permite que el dispositivo funcione de forma completamente inalámbrica.

Tener algunas mini placas de prueba sin soldadura y cables de puente ayudará a crear un prototipo de su hogar preparado para el futuro. Si desea carcasas personalizadas para sus dispositivos, el conocimiento sobre el diseño 3D y el acceso a una impresora 3D aumentarán aún más su nivel de geek. Pero, ¿qué podría ser la automatización del hogar si no tiene algunos sensores, LED, resistencias, condensadores, etc.?

He incluido mi "dispositivo de oficina" en la imagen, es un tablero simple + D1 Mini + DHT22 + pantalla OLED. Las cosas LED e IR no se utilizan actualmente.

Parte del software

Como el ESP-8266 es un chip bastante común, encontrará muchos bocetos para él. Seré perezoso y usaré el excelente software Homie para ESP-8266 de Marvin Roger. Sin embargo, este instructivo no es una guía para Homie.

Paso 11: Caja de dispositivos

Los recintos son lo que cabría esperar. Ya he mencionado cosas como la placa de pruebas, el cartón (como mi modelo alfa de Abridor de garaje), cajas recicladas (mi Abridor de garaje en una caja de tornillos), cajas de proyectos o carcasas de impresoras 3D. Como de costumbre, el límite es tu imaginación.

Tenga en cuenta que tendrá que instalar los componentes electrónicos que planea implementar. No importa qué tan grande pueda ser, más pequeño significa que no se puede.

Si monitorea elementos ambientales como la temperatura o la luz, asegúrese de colocarlo de manera inteligente. Poner un sensor a pleno sol es probablemente lo que desea evitar a (casi) cualquier costo. Colocar un sensor PIR es la misma historia, asegúrese de que el rango esté bien y que cubra todo lo que espera.

Las suposiciones siguientes se basan en un monitor de temperatura / humedad autónomo, alimentado por batería.

Un dispositivo típico tendrá que agrupar:

• Un microcontrolador, para nuestros ejemplos es un D1 Mini, tamaño: 34,2 mm * 25,6 mm
• Entre 0 y muchos sensores, tomemos un DHT22: 27 mm x 59 mm x 13,5 mm
• Fuente de alimentación, el D1 Mini requiere 5 V, el uso de un protector de batería parece un plan: 34,2 mm * 25,6 mm
• Paquete de batería, para el protector de la batería, veremos un paquete de batería de litio de 3,7 v: 40 mm * 25 mm * 6 mm
• Un poco de espacio para cables, interruptores, LED … Solo toma algunos surtidos de AliExpress (LED, cables de puente, resistencias).

Una vez más, elija la forma en que se sienta cómodo.

Nota para mí: es hora de aprender algo de diseño 3D:-(

Paso 12: Palabras finales

Cuando llegó el momento de escribir este capítulo final, me preguntaba "¿Qué se ha logrado?".

La respuesta es bastante simple y sigue el tema: ahórrese algo de tiempo y planifique las cosas. Esto hará que todo el proyecto sea mucho más consistente. La automatización del hogar no es tan simple como comprar una toma de corriente inalámbrica en la tienda local. Esto es mucho más.

En esta etapa todavía me pregunto cuáles son los ahorros. ¿Realmente nos importa?

¿Fue esto instructivo? ¡Mucho, logro adquirido!

Por favor, revise mis otros instructivos, planeo escribir más prácticos. Me gustó bastante tomarme el tiempo para escribir este.