Αυτοματισμός σπιτιού με Raspberry Pi χρησιμοποιώντας πίνακα ρελέ: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Ένας μεγάλος αριθμός ανθρώπων θέλει μεγάλη άνεση αλλά σε λογικές τιμές. Νιώθουμε τεμπέληδες να φωτίζουμε τα σπίτια κάθε βράδυ όταν δύει ο ήλιος και το επόμενο πρωί, σβήνουμε ξανά τα φώτα Or να ενεργοποιούμε/απενεργοποιούμε το κλιματιστικό/ανεμιστήρα/θερμαντήρες όπως ήταν ο καιρός ή η θερμοκρασία δωματίου.

Μια φθηνή λύση για να αποφύγετε αυτήν την επιπλέον εργασία απενεργοποίησης των συσκευών όταν απαιτείται είναι εδώ. Είναι να αυτοματοποιήσετε τα σπίτια σας σε συγκριτικά πολύ μικρότερο κόστος χρησιμοποιώντας απλά προϊόντα plug and play. Λειτουργεί καθώς όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει ή κατεβαίνει, ενεργοποιεί το κλιματιστικό ή τη θερμάστρα, αντίστοιχα. Επίσης, όταν απαιτείται, θα σας βοηθήσει να ανάψετε ή τα φώτα του σπιτιού σας χωρίς να τα ανάψετε χειροκίνητα. Και πολλές άλλες συσκευές μπορούν να ελεγχθούν. Αυτοματοποιήστε τον κόσμο. Ας ξεκινήσουμε το σπίτι σας.

Βήμα 1: Απαιτείται υλικό

Θα χρησιμοποιήσουμε:

Raspberry Pi

Το Raspberry Pi είναι ένας μοναχικός υπολογιστής που βασίζεται σε Linux. Αυτός ο μικρός υπολογιστής διαθέτει μια δύναμη για την καταχώριση ισχύος, που χρησιμοποιείται ως ένα κομμάτι ασκήσεων ηλεκτρονικών, και λειτουργίες υπολογιστών όπως υπολογιστικά φύλλα, επεξεργασία κειμένου, περιήγηση στο διαδίκτυο και email και παιχνίδια

I2C Shield ή I2C Header

Ο INPI2 (προσαρμογέας I2C) παρέχει στο Raspberry Pi 2/3 μια θύρα I²C για χρήση με πολλές συσκευές I2C

Ελεγκτής ρελέ I2C MCP23008

Το MCP23008 από το Microchip είναι ένας ενσωματωμένος διαστολέας θύρας που ελέγχει οκτώ ρελέ μέσω του διαύλου I²C. Μπορείτε να προσθέσετε περισσότερα ρελέ, ψηφιακές εισόδους/εξόδους, αναλογικούς σε ψηφιακούς μετατροπείς, αισθητήρες και άλλες συσκευές χρησιμοποιώντας την ενσωματωμένη θύρα επέκτασης I²C

MCP9808 Αισθητήρας θερμοκρασίας

Ο MCP9808 είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας που παρέχει βαθμονομημένα, γραμμικά σήματα αισθητήρων σε ψηφιακή μορφή I²C

Αισθητήρας φωτεινότητας TCS34903

Το TCS34903 είναι ένα οικογενειακό προϊόν αισθητήρων χρώματος που παρέχει την αξία του στοιχείου RGB του φωτός και του χρώματος

Καλώδιο σύνδεσης I2C

Το καλώδιο σύνδεσης I2C είναι ένα καλώδιο 4 καλωδίων που προορίζεται για επικοινωνία I2C μεταξύ δύο συσκευών I2C που συνδέονται μέσω αυτού

Προσαρμογέας Micro USB

Για να ενεργοποιήσουμε το Raspberry Pi, χρειαζόμαστε ένα καλώδιο Micro USB

Προσαρμογέας ρεύματος 12V για τον πίνακα ρελέ

Ο ελεγκτής ρελέ MCP23008 λειτουργεί με εξωτερική τροφοδοσία 12V και αυτό μπορεί να παρέχεται χρησιμοποιώντας έναν προσαρμογέα ισχύος 12V

Μπορείτε να αγοράσετε το προϊόν κάνοντας κλικ σε αυτά. Επίσης, μπορείτε να βρείτε πιο υπέροχο υλικό στο Dcube Store.

Βήμα 2: Σύνδεση υλικού

Οι απαιτούμενες συνδέσεις (ανατρέξτε στις εικόνες) είναι οι ακόλουθες:

1. Αυτό θα λειτουργήσει μέσω I2C. Πάρτε μια ασπίδα I2C για το Raspberry pi και συνδέστε την απαλά με τις ακίδες GPIO του Raspberry Pi.
2. Συνδέστε το ένα άκρο του καλωδίου I2C στη θύρα εισόδου του TCS34903 και το άλλο άκρο στην ασπίδα I2C.
3. Συνδέστε το δοχείο του αισθητήρα MCP9808 στην έξοδο TCS34903 χρησιμοποιώντας καλώδιο I2C.
4. Συνδέστε το δοχείο του MCP23008 με τον αισθητήρα MCP9808 έξω από το καλώδιο I2C.
5. Συνδέστε επίσης το καλώδιο Ethernet στο Raspberry Pi. Ο δρομολογητής Wi-Fi μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για το ίδιο.
6. Στη συνέχεια, τροφοδοτήστε το Raspberry Pi χρησιμοποιώντας προσαρμογέα Micro USB και τον πίνακα ρελέ MCP23008 χρησιμοποιώντας προσαρμογέα 12V.
7. Τέλος, συνδέστε το φως με το πρώτο ρελέ και έναν ανεμιστήρα ή θερμαντήρα με το δεύτερο ρελέ. Μπορείτε να επεκτείνετε τη μονάδα ή να συνδέσετε περισσότερες συσκευές με τα ρελέ.

Βήμα 3: Επικοινωνία χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο I2C

Για να ενεργοποιήσετε το Raspberry Pi I2C, προχωρήστε όπως αναφέρεται παρακάτω:

1. Στο τερματικό, πληκτρολογήστε την ακόλουθη εντολή για να ανοίξετε τις ρυθμίσεις διαμόρφωσης: sudo raspi-config
2. Επιλέξτε "Προηγμένες επιλογές" εδώ.
3. Επιλέξτε "I2C" και κάντε κλικ στο "Ναι".
4. Επανεκκινήστε το σύστημα για να το ρυθμίσετε σύμφωνα με τις αλλαγές που έγιναν χρησιμοποιώντας την εντολή επανεκκίνηση.

Βήμα 4: Προγραμματισμός της ενότητας

Η ανταμοιβή της χρήσης του Raspberry Pi είναι, δηλαδή, σας παρέχει την ευελιξία να επιλέξετε μια γλώσσα προγραμματισμού στην οποία θέλετε να προγραμματίσετε για να διασυνδέσετε τη συσκευή ανίχνευσης με το Raspberry Pi. Αξιοποιώντας αυτό το πλεονέκτημα του Raspberry Pi, αποδεικνύουμε εδώ τον προγραμματισμό του στην Java.

Για να ρυθμίσετε το περιβάλλον Java, εγκαταστήστε το "pi4j libraby" από τη διεύθυνση https://pi4j.com/1.2/index.html Το Pi4j είναι μια βιβλιοθήκη εισόδου/εξόδου Java για το Raspberry Pi. Μια εύκολη και πιο προτιμώμενη μέθοδος για την εγκατάσταση του "pi4j βιβλιοθήκη”είναι η εκτέλεση της εντολής που αναφέρεται παρακάτω απευθείας στο Raspberry Pi:

μπούκλα -s get.pi4j.com | sudo bash

Ή

μπούκλα -s get.pi4j.com

εισαγωγή com.pi4j.io.i2c. I2CBus; εισαγωγή com.pi4j.io.i2c. I2CDevice; εισαγωγή com.pi4j.io.i2c. I2CFactory? εισαγωγή java.io. IOException; class MCP23008 {public static void main (String args ) ρίχνει Εξαίρεση {int status, value, value1 = 0x00; // Δημιουργία διαύλου I2C I2CBus bus = I2CFactory.getInstance (I2CBus. BUS_1); // Λήψη συσκευής I2C, η διεύθυνση MCP23008 I2C είναι 0x20 (32) I2CDevice device = bus.getDevice (0x20); // Λήψη συσκευής I2C, η διεύθυνση MCP9808 I2C είναι 0x18 (24) I2CDevice MCP9808 = bus.getDevice (0x18); // Λήψη συσκευής I2C, η διεύθυνση TCS34903 I2C είναι 0x39 (55) I2CDevice TCS34903 = bus.getDevice (0x39); // Ρύθμιση χρόνου εγγραφής αναμονής = 0xff (255), χρόνος αναμονής = 2,78 ms TCS34903.write (0x83, (byte) 0xFF); // Ενεργοποίηση πρόσβασης στο κανάλι IR TCS34903.write (0xC0, (byte) 0x80); // Ορίστε τον καταχωρητή Atime σε 0x00 (0), μέγιστος αριθμός = 65535 TCS34903.write (0x81, (byte) 0x00); // Ενεργοποίηση, ενεργοποίηση ADC, ενεργοποίηση αναμονής TCS34903.write (0x80, (byte) 0x0B); Thread.sleep (250); // Διαβάστε 8 Bytes δεδομένων με σαφή/ir δεδομένα LSB πρώτο byte data1 = new byte [8]; // Ανάγνωση δεδομένων θερμοκρασίας byte data = new byte [2]; κατάσταση = device.read (0x09); // Διαμόρφωση όλων των ακίδων ως OUTPUT device.write (0x00, (byte) 0x00); Thread.sleep (500); while (true) {MCP9808.read (0x05, data, 0, 2); // Μετατροπή δεδομένων int temp = ((δεδομένα [0] & 0x1F) * 256 + (δεδομένα [1] & 0xFF)]; if (temp> 4096) {temp -= 8192; } διπλό cTemp = temp * 0,0625; System.out.printf ("Η θερμοκρασία σε Κελσίου είναι: %.2f C %n", cTemp); TCS34903.read (0x94, data1, 0, 8); διπλό ir = ((data1 [1] & 0xFF) * 256) + (data1 [0] & 0xFF) * 1,00; διπλό κόκκινο = ((data1 [3] & 0xFF) * 256) + (data1 [2] & 0xFF) * 1,00; διπλό πράσινο = ((data1 [5] & 0xFF) * 256) + (data1 [4] & 0xFF) * 1,00; διπλό μπλε = ((data1 [7] & 0xFF) * 256) + (data1 [6] & 0xFF) * 1,00; // Υπολογίστε τη φωτεινότητα διπλής φωτεινότητας = (-0.32466) * (κόκκινο) + (1.57837) * (πράσινο) + (-0.73191) * (μπλε); System.out.printf ("Illuminance is: %.2f lux %n", illuminance); εάν (φωτεινότητα 30) {value = value1 | (0x01); } else {value = value1 & (0x02); } device.write (τιμή 0x09, (byte)); Thread.sleep (300); }}}

Βήμα 5: Δημιουργία αρχείου και εκτέλεση του κώδικα

1. Για να δημιουργήσετε ένα νέο αρχείο όπου μπορεί να γραφτεί/αντιγραφεί ο κώδικας, θα χρησιμοποιηθεί η ακόλουθη εντολή: sudo nano FILE_NAME.javaEg. sudo nano MCP23008.java
2. Αφού δημιουργήσουμε το αρχείο, μπορούμε να εισάγουμε τον κώδικα εδώ.
3. Αντιγράψτε τον κώδικα που δόθηκε στο προηγούμενο βήμα και επικολλήστε τον στο παράθυρο εδώ.
4. Πατήστε Ctrl+X και στη συνέχεια "y" για έξοδο.
5. Στη συνέχεια, μεταγλωττίστε τον κώδικα χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εντολή: pi4j FILE_NAME.javaEg. pi4j MCP23008.java
6. Εάν δεν υπάρχουν σφάλματα, εκτελέστε το πρόγραμμα χρησιμοποιώντας την αναφερόμενη εντολή: pi4j FILE_NAMEEg. pi4j MCP23008.java

Βήμα 6: Εφαρμογές

Αυτό το σύστημα σας επιτρέπει να ελέγχετε τις συσκευές χωρίς να πηγαίνετε στους διακόπτες τοίχου. Αυτό έχει εκτεταμένες δυνατότητες καθώς οι χρόνοι ενεργοποίησης ή απενεργοποίησης των συσκευών είναι αυτόματα προγραμματισμένοι. Υπάρχει μια χούφτα εφαρμογές αυτής της ενότητας από σπίτια σε βιομηχανίες, νοσοκομεία, σιδηροδρομικούς σταθμούς και πολλά άλλα μέρη μπορούν να αυτοματοποιηθούν με προσιτό και εύκολο τρόπο από τα εξαρτήματα plug-and-play.

Βήμα 7: Πόροι

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον ελεγκτή ρελέ TSL34903, MCP9808 MCP23008, ανατρέξτε στους παρακάτω συνδέσμους:

• TSL34903 Φύλλο δεδομένων
• MCP9808 Φύλλο δεδομένων
• MCP23008 Φύλλο δεδομένων