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Usando Raspberry Pi para la automatización del hogar
Hace unos dos años, la Fundación Raspberry Pi lanzó un dispositivo bastante interesante: una computadora de una sola placa, cuyo tamaño es ligeramente más grande que una tarjeta de plástico del banco a un precio muy atractivo. La novedad ganó inmediatamente una inmensa popularidad, la línea de pedidos anticipados se extendió durante varios meses.
Raspberry Pi se presentó en dos niveles de equipamiento: modelo "A" y modelo "B". Ambas versiones están equipadas con un procesador Broadcom BCM2835 ARM11 con una frecuencia de reloj de 700 MHz y un módulo de RAM de 256 MB / 512 MB. El modelo "A" está equipado con un puerto USB 2.0, modelo "B", con dos. El modelo "B" tiene un puerto Ethernet. El procesador BCM2835 también incluye un núcleo de gráficos. La salida de video se realiza a través de un conector RCA compuesto o a través de una interfaz HDMI digital.
El sistema de archivos, la imagen del kernel y los archivos de usuario se encuentran en una tarjeta de memoria SD, MMC o SDIO. La característica más atractiva de la Raspberry Pi es su bajo consumo de energía (5V / 700mA), la presencia de puertos GPIO I / O con interfaces I2C, SPI, UART, así como la capacidad de trabajar remotamente a través de Ethernet.
Actualmente, solo se lanza el modelo "B" con 512 MB de RAM y compatibilidad con Ethernet. Además, apareció una nueva versión a la venta, que difiere del modelo anterior "B" en una disposición más compacta de componentes, la presencia de 4 puertos USB, un aumento en el número de puertos GPIO I / O y la ausencia de una salida de video compuesto. La apariencia del modelo "B" y el nuevo modelo de la computadora Raspberry Pi se muestra en la Fig. 1
Fig. 1
¿Por qué puedo usar tal dispositivo? En primer lugar, debe tenerse en cuenta que la Raspberry Pi es, aunque no muy poderosa, pero al mismo tiempo una computadora de pleno derecho. Al conectar un monitor, teclado, mouse e instalar cualquier kit de distribución del sistema operativo Linux, puede usarse como una computadora de escritorio para resolver tareas que no requieren recursos informáticos potentes.
Raspberry Pi es bastante adecuado para su uso como un servidor de medios doméstico, un servidor de almacenamiento, el cerebro de un robot o máquina, un servidor de automatización del hogar (o la llamada "casa inteligente").
La aparición de la Raspberry Pi causó un gran revuelo alrededor de este dispositivo. Cuando las pasiones se calmaron un poco y apareció en venta gratuita a un costo adecuado, decidí conocer mejor este miniordenador. Para mí, la Raspberry Pi fue principalmente de interés desde el punto de vista de su uso en un sistema de automatización del hogar, cuya idea estuvo "madura" durante mucho tiempo y requirió una implementación práctica.
Uso el término "domótica" porque no me gusta mucho la expresión "casa inteligente". No, no hay nada malo con el término "hogar inteligente", pero recientemente este concepto ha sido muy pervertido.
Una casa inteligente es un sistema complejo de "múltiples circuitos" que, además de ejecutar varios escenarios especificados por el usuario, puede tomar varias decisiones dependiendo de una situación de emergencia en particular. En otras palabras, es un sistema de "pensamiento" (por supuesto, a nivel de máquina). Y últimamente he llamado a cualquier cosa "hogar inteligente", por ejemplo, Alarma GSM, sensor de fuga de agua, control de luz por sensores de movimiento, etc. Sí, todos estos son componentes separados de una casa inteligente, pero no una casa inteligente en su conjunto.
Por lo tanto, consideraremos la estructura de construir un sistema de automatización del hogar usando Raspberry Pi (Fig. 2).
Fig. 2Estructura de la construcción de un sistema de automatización del hogar utilizando Raspberry Pi (haga clic en la imagen para ampliarla)
El sistema de automatización del hogar consiste en un servidor central conectado a través de la interfaz RS485 con controladores instalados en cada habitación y, a su vez, varios dispositivos de control, monitoreo, regulación y protección están conectados a los controladores.
La ventaja de dicha arquitectura de red es que no es necesario tirar de los cables de cada dispositivo al servidor, sino conectar los controladores a los que están conectados con un cable UTP; un par de cables se usa para la interfaz RS485, y los pares restantes se usan para alimentar los controladores y sensores Además, la lógica del trabajo se concibe de modo que la falla de cualquier controlador o incluso de un servidor central no debería afectar el rendimiento del resto del sistema.
Raspberry Pi se utiliza como servidor central del sistema de automatización del hogar. En él se instala un servidor web, a través del cual el usuario desde cualquier dispositivo de comunicación (teléfono inteligente, computadora portátil, tableta) a través del navegador puede recibir información sobre todos los procesos que tienen lugar en la casa y, en consecuencia, administrarlos. El acceso al servidor web ingresando el nombre de usuario y la contraseña se puede obtener tanto de la red local doméstica como de Internet a través de un enrutador Wi-Fi.
El puerto serie UART Raspberry Pi a través de un dispositivo correspondiente a través de la interfaz RS485 conecta los controladores con un conjunto diferente de entradas / salidas. Además, se puede conectar un módem GSM a RS485 para acceder al sistema a través de una red telefónica celular o fija en caso de que no haya forma de obtener acceso a Internet en el punto donde se encuentra el usuario. El acceso al sistema en este caso también se realiza ingresando una contraseña.
Otro dispositivo en la red RS485 es un módulo de radio. Su propósito es unirse al sistema de automatización general de todos los sensores de radio y controles remotos de radio.
Actualmente, se ha desarrollado la primera versión del sistema de automatización del hogar con Raspberry Pi. Además del servidor central, incluye varios tipos de controladores que tienen una interfaz RS485 para la comunicación con el servidor:
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Controlador de temperatura y humedad de ocho canales. El controlador le permite recopilar lecturas de temperatura y humedad de un sensor DHT22 y siete sensores DHT11;
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Regulador de temperatura de cuatro canales (termostato). El controlador puede controlar 4 cargas tanto en modo manual como de acuerdo con los parámetros de temperatura establecidos. Es posible ingresar valores de temperatura directamente en el controlador o remotamente a través de la interfaz web. Los modos de control de canal de tipo directo e inverso le permiten usar el controlador tanto para control de calefacción como de enfriamiento;
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El módulo de radio se utiliza para emular controles remotos y recopilar información de sensores de radio. Le permite emular hasta 5 controles remotos y recibir datos de 10 sensores de radio;
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Controlador universal Tiene 4 entradas y salidas independientes y dos entradas para conectar los sensores de temperatura y humedad DHT11 y DHT22.
Allí también encontrará enlaces a la descripción de la instalación del software para Raspberry Pi, así como a materiales que describen la tecnología de fabricación de los controladores, que se describieron anteriormente. Me gustaría señalar que este proyecto es completamente sin fines de lucro, con fuentes abiertas para soluciones de circuitos y software y con soporte técnico en el foro.
Mikhail Tikhonchuk
31.10.2014
Ver también sobre este tema:Diferencias entre las placas Orange pi y Raspberry pi, ¿qué comprar?
Ver también en electro-es.tomathouse.com
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