בית חכם

בעידן שבו הבתים נהיים יותר ויותר חכמים - הארדואינו מוסב באופן טבעי גם לכיוונים אלו. היתרונות של הארדואינו על פני המערכות המובנות - רבים: ראשית - המחיר. המחיר של הארדואינו הוא כאין וכאפס לעומת המחירים של המערכות המובנות. בנוסף - הארדואינו היא מערכת פתוחה שכל אחד יכול לעשות בה כרצונו ולהתאים אותה לצרכיו.

החיסרון - עשה זאת בעצמך (DIY)... 

בפוסט הקרוב ננסה לתת רעיונות לבית חכם. נתחיל מהדברים הבסיסיים ונתקדם הלאה...

שלב א' - מנגנון אזעקה לדלת

רכיבים: 

• לוח ארדואינו
• נורת לד
• נגד 220𝛀
• נגד 10K𝛀
• מספר חוטים
• מנגנון לדלת (ראה הערה)

הערה: המנגנון לדלת שאני משתמש בו הוא מנגנון מובנה שמיועד לכך. מדובר בסך הכל ברכיב פשוט שבעזרת מגנט יוצר חיבור פנימי בתוך הרכיב. כאשר המגנט מתרחק מהמנגנון (נניח כאשר הדלת נפתחת) - החיבור הפנימי נפסק. הארדואינו מזהה הפסקה בזרם ופועל על פי הפקודות שלנו. 

במקום הרכיב ניתן להשתמש בשני חוטים: חוט אחד מחובר לדלת הבית וחוט שני מחובר למשקוף. כאשר הדלת סגורה - החוטים נוגעים האחד בשני, כאשר הדלת פתוחה - אין מגע של חוט בחוט והארדואינו מזהה את הנתק. 

נרכיב לפי התרשים: 

שימו לב שוב בבקשה: הכיתוב של המנגנון דלת בתרשים, מבטא שני חוטים המחוברים יחד ואשר פתיחה של הדלת תפריד ביניהם.

לאחר שסיימתם, העלו בבקשה את הקוד הבא:

int door_open = 10; void setup() { pinMode(door_open, INPUT); pinMode(11,OUTPUT); } void loop() { if(digitalRead(door_open) == LOW){ digitalWrite(11,HIGH); } else{ digitalWrite(11,LOW); } }


כעת, הנורה אמורה להיות כבויה. נתקו את החוטים של "מנגנון הדלת" והנורה אמורה לדלוק.

שימו לב! בסרטון השתמשתי בנורת לד עם צ'יפ זעיר מובנה בתוכה (!!) שגורם לה להבהב בצבעים שונים ובמקצב מסוים. אם אתם משתמשים בנורת לד סטנדרטית, אולי תרצו לעשות שינוי בקוד שיגרום לנורת הלד להבהב בקצב מסויים כאשר הדלת נפתחת.

שלב ב' - שילוב זמזם

אם צלחנו את שלב א' - שלב ב' אמור להיות פשוט מאד: נוסיף זמזם למערכת ונהפוך את המערכת שלנו ליעילה יותר.

רכיבים נוספים:

• נגד 100𝛀 (גם נגד של 330𝛀 יעבוד אבל יחליש את עוצמת האזעקה)
• זמזם
• חוטים נוספים 

נוסיף למעגל שלנו את הזמזם על פי התרשים הבא: 

וכמובן נערוך שינוי בקוד כדי שיפעיל, בעת הצורך גם את הזמזם: 

int door_open = 10; int speakerPin = 12; void setup() { pinMode(door_open, INPUT); pinMode(11,OUTPUT); } void loop() { if(digitalRead(door_open) == LOW){ digitalWrite(11,HIGH); tone(speakerPin, 300); delay(200); noTone(speakerPin); delay(200); } else{ digitalWrite(11,LOW); } }



כעת ניתן לשמוע את האזעקה ולא להסתפק רק בהבהוב של הנורה:

שלב ג' - תצוגת מסך

לפני תחילת השלב הזה, נפנה את יציאות 11,12 לטובת המסך:

1. נעביר את החוט מיציאה 11 אל יציאה מספר 6
2. נעביר את החוט מיציאה מספר 12 אל יציאה מספר 7

כעת, נוסיף את המסך.

רכיבים נוספים: 

• מסך עם 12 חיבורים 
• פוטנציומטר
• חוטים... 

נוסיף את המסך למעגל על פי התרשים הבא: 

ליתר ביטחון - מצרף לכם את ההוראות גם בכתב (התרשים אכן עמוס ומבלבל אבל סומך עליכם שתצליחו...):

(יציאות ה LCD נמנות כאן משמאל לימין!)

• יציאה מספר 1 במסך ה LCD >>> ל GND בארדואינו
• יציאה מספר 2 במסך ה LCD >>> ל 5V בארדואינו
• יציאה מספר 3 במסך ה LCD >>> לחיבור האמצעי של הפוטנציומטר
• יציאה מספר 4 במסך ה LCD >>> ליציאה 12 בארדואינו
• יציאה מספר 5 במסך ה LCD >>> ל GND בארדואינו
• יציאה מספר 6 במסך ה LCD >>> ליציאה 11בארדואינו
• יציאה מספר 7 במסך ה LCD >>> ללא חיבור
• יציאה מספר 8 במסך ה LCD >>> ללא חיבור
• יציאה מספר 9 במסך ה LCD >>> ללא חיבור
• יציאה מספר 10 במסך ה LCD >>> ללא חיבור
• יציאה מספר 11 במסך ה LCD >>> ליציאה 5 בארדואינו
• יציאה מספר 12 במסך ה LCD >>> ליציאה 4 בארדואינו
• יציאה מספר 13 במסך ה LCD >>> ליציאה 3 בארדואינו
• יציאה מספר 14 במסך ה LCD >>> ליציאה 2 בארדואינו
• יציאה מספר 15 במסך ה LCD >>> ל 5V בארדואינו
• יציאה מספר 16 במסך ה LCD >>> ל GND בארדואינו

במציאות זה כמובן נראה גרוע הרבה יותר...

ואחרי שחיברתם הכל - הגיע הזמן להעלות את הקוד. שימו לב שהקוד עבר שני שינויים:

1. היציאות שהוחלפו בתחילת שלב זה באו לידי ביטוי בקוד. 
2. נוספו הפקודות של המסך. 

#include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); int door_open = 10; int speakerPin = 7; void setup() { pinMode(door_open, INPUT); pinMode(6,OUTPUT); lcd.begin(16, 2); } void loop() { if(digitalRead(door_open) == LOW){ digitalWrite(6,HIGH); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("-----ALARM!-----"); lcd.setCursor(3, 1); lcd.print("Door open!"); tone(speakerPin, 300); delay(200); lcd.clear(); noTone(speakerPin); delay(200); } else{ digitalWrite(6,LOW); } }

ואם חיברתם הכל טוב, תוכלו לראות על גבי המסך התראה כאשר הדלת נפתחת: 

שלב ד' - תצוגת טמפרטורה

אם כבר יש לנו בבית החכם מסך, אין סיבה שלא נשתמש בו לשימושים אחרים כאשר אין התראות. בשלב זה החלטתי להשתמש בו כתצוגת טמפרטורה.

רכיבים נוספים לשלב זה:

• חיישן טמפרטורה אנלוגי מסוג TMP 36GZ

שימו לב!!

העמידו את חיישן הטמפרטורה כאשר הכיתוב נמצא מולכם ואילו הצד הקמור של החיישן פונה כלפי חוץ. כאשר החיישן במצב זה, הרגל השמאלית שלו - צריכה לקבל את ה 5V ואילו הרגל הימנית - מתחברת ל GND. אם תהפכו את היוצרות, תקבלו חיישן חם מאד שעלול לגרום לכוויות ואף להישרף!!

מקווה שכתבתי את זה מספיק בולט...

נוסיף את החיישן על פי התרשים הבא:

ואחרי שסיימנו להרכיב - נעלה את הקוד הבא:

#include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); int door_open = 10; int speakerPin = 7; void setup() { pinMode(door_open, INPUT); pinMode(6,OUTPUT); lcd.begin(16, 2); } void loop() { if(digitalRead(door_open) == LOW){ digitalWrite(6,HIGH); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("-----ALARM!-----"); lcd.setCursor(3, 1); lcd.print("Door open!"); tone(speakerPin, 300); delay(200); lcd.clear(); noTone(speakerPin); delay(200); } else{ digitalWrite(6,LOW); int t = analogRead(A0) / 2.046; t=t-32; t=t*5/9; lcd.setCursor(2, 0); lcd.print("Temperature:"); lcd.setCursor(6, 1); lcd.print(t); lcd.setCursor(8, 1); lcd.print("'C"); delay(200); } }

שימו לב שלא נגענו בתנאי ה if (שמתייחס בקוד זה לאזעקה וחירום) אלא רק ב else שמשמש אותנו בקוד זה לשגרה. לכן, החירום לא ישתנה בקוד זה אך המסך יוכל לשמש בשגרה לתועלת אחרת, במקרה שלנו - תצוגת טמפרטורה.

שלב ה' - בקרת אקלים 

תצוגת טמפרטורה זה עדיין לא בית חכם. כדי שהבית יהיה בית חכם, יש צורך בבקרת אקלים: אם הטמפרטורה גבוהה מזו שהוגדרה - תופעל באופן אוטומטי מערכת מיזוג. במקרה שלי, בחרתי במאוורר שפירקתי ממחשב וחיברתי אותו לארדואינו. כמובן שניתן לחבר את המזגן בבית, מאווררים או כל מערכת מיזוג אחרת אבל לצורך ההדגמה הסתפקתי במאוורר של המחשב...

כמובן, שיתר התכונות שעשינו עד כה נשמרות: הטמפרטורה מוצגת על המסך וכאשר נפתחת הדלת ישנה התראה על המסך, בזמזום ובמנורה מהבהבת.

רכיבים נוספים:

• מאוורר

זה התרשים של המערכת עם בקרת האקלים:

והקוד שודרג כך שהמאוורר יופעל כאשר הטמפרטורה עולה מעל 22 מעלות צלזיוס.


#include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); int door_open = 10; int speakerPin = 7; void setup() { pinMode(door_open, INPUT); pinMode(6,OUTPUT); pinMode(13,OUTPUT); lcd.begin(16, 2); } void loop() { if(digitalRead(door_open) == LOW){ digitalWrite(6,HIGH); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("-----ALARM!-----"); lcd.setCursor(3, 1); lcd.print("Door open!"); tone(speakerPin, 300); delay(200); lcd.clear(); noTone(speakerPin); delay(200); } else{ digitalWrite(6,LOW); int t = analogRead(A0) / 2.046; t=t-32; t=t*5/9; lcd.setCursor(2, 0); lcd.print("Temperature:"); lcd.setCursor(6, 1); lcd.print(t); lcd.setCursor(8, 1); lcd.print("'C"); delay(200); if(t>=23){ digitalWrite(13,HIGH); } else{ digitalWrite(13,LOW); } } }

שימו לב בסרטון להפעלת המאוורר כתגובה לעליית הטמפרטורה ולהפסקת הפעולה לאחר החזרה לאיזון. האזעקה ממשיכה לעבוד כמובן:






שלב ו' - לאן ממשיכים מכאן? 

בשלב זה לא צירפתי תרשים או קוד והוא נשאר פתוח עבור הדמיון הפורה שלכם. תמשיכו לחלום, להוסיף, לערוך את הקוד ולבנות את הבית החכם שלכם כרצונכם.

בהצלחה!!