Inteligentny dom sterowany za pomocą arduino - koncept

Przy okazji budowy domu zaplanowałem sobie kilka elementów, którymi można będzie sterować zdalnie - w dowolny sposób - telefonem, z przeglądarki, pilotem...

Dedykowane rozwiązania tego typu są strasznie kosztowne. Na szczęście na etapie budowy można położyć odpowiednie kable samemu a do sterowania wykorzystać chociażby Arduino.

Ja zaplanowałem głównie sterowanie oświetleniem. Dodatkowo będę mógł jeszcze sterować bramą garażową, bramą od ogrodzenia, elektrozaworem od nawadniania ogrodu i domofonem.

Zależało mi aby instalacja elektryczna w budynku była  standardowa - tak aby w przypadku większej awarii mikrokontrolera można było w prosty sposób wrócić do korzystania z niej w tradycyjny  sposób.

Wybrałem następujące rozwiązanie:
Do każdej puszki w ścianie w której będzie przełącznik od oświetlenia którym chcę sterować poprowadziłem dodatkową skrętkę. Wygląda to mniej więcej tak:

Do tak przygotowanej puszki można:

1.  podłączyć zwykły przełącznik - a tym samym korzystać z instalacji tradycyjnie

2. to co nas bardziej interesuje: 

umieścić w puszce przekaźnik, na przykład taki:

Przekaźnik musi być jak najmniejszy tak aby zmieścił się w puszce za przełącznikiem.

Taki przekaźnik można obciążyć prądem o maksymalnym natężeniu 10A, ale do większości zastosowań jest to w zupełności wystarczające.

Przewody (faza i zero), które normalnie podłączone są do przełącznika podłączamy do wyjścia przekaźnika, ponieważ to on będzie odpowiadał za zamykanie i rozłączanie obwodu.

Zwykły przełącznik musimy zamienić na przełącznik dzwonkowy (bezstanowy), ponieważ światło będziemy załączać chwilowym impulsem wysyłanym do mikrokontrolera. To Arduino będzie pamiętało aktualny stan żarówki (włączona/wyłączona) i w razie potrzeby będzie wysyłało sygnał załączenia/wyłączenia do przekaźnika.

Do sterowania całym obwodem wykorzystamy 5 żył z naszej skrętki:

Do przekaźnika:

 +5V

GND

Sygnał

Do przełącznika dzwonkowego:
+5V
Sygnał

Jeśli jest taka potrzeba napięcie +5V można puścić jedną żyłą i  rozdzielić je już w puszce na przekaźnik i przełącznik (daje nam to oszczędność jednej żyły), ale to dodatkowe kombinowanie w i tak już ciasnej puszce, więc wygodniejsze jest wykorzystanie dwóch przewodów z napięciem.

Cały schemat połączenia dla jednego przekaźnika i jednego przełącznika wygląda następująco:

Oczywiście podłączenie żarówki przedstawione jest w sposób poglądowy.

Każde dodatkowe urządzenie którym chcemy sterować należy podłączyć w sposób analogiczny.
Jak widać ze schematu jedno połączenie zajmuje dwa cyfrowe piny Arduino. Dlatego zdecydowałem się na wykorzystanie Arduino Mega (a dokładnie jego klona). Dzięki temu powinno się udać obsłużyć wszystkie urządzenia którymi zamierzam sterować za pomocą jednego Arduino.

Arduino zostanie umieszczone w szafce Rack znajdującej się w garażu. Tam zbiegają się wszystkie przewody.
Na razie wygląda to tak :)

Jak łatwo sobie wyobrazić podłączanie przełączników i przekaźników bezpośrednio do Arduino spowoduje dużą plątaninę przewodów. Dodatkowo będzie bardzo podatne na przypadkowe rozłączenia. Ewentualna wymiana uszkodzonego mikrokontrolera byłaby również bardzo kłopotliwa. Moja propozycja rozwiązania tego problemu oraz oprogramowanie dla arduino pojawią się w jednym z kolejnych wpisów.

Do kontroli stanu przekaźników z poziomu telefonu, tabletu  i przeglądarki wykorzystam OpenHab (http://www.openhab.org/) - świetne rozwiązanie na licencji OpeSource napisane w Javie.
Przetarłem już pierwsze ścieżki, więc o tym również będzie w kolejnych wpisach :)