Spis treści:
Cílem tohoto článku je ukázat, jak lze na základě praktických poznatků o desce Micro:bit navrhnout domácí automatizaci v inteligentní budově. Tento článek je určen k vyvolání zájmu o smart home, automatické řízení na základě stavby vlastního prototypu domu a předvedení funkčních aplikací domácí automatizace pomocí desky Micro:bit nebo jiného mikrokontroléru.
Autor chce povzbudit čtenáře, aby se naučili tuto desku a vytvořili si model “chytré domácnosti”, který by realizoval všechny funkce domácí automatizace – podle konceptu “učení hrou”. To se může promítnout do lepšího pochopení konceptu inteligentních automatizovaných domácností, což v budoucnu usnadní výběr specializovaných systémů pro taková řešení. Autor chce zároveň podpořit implementaci jednoduchých automatizačních úloh v inteligentní domácnosti na základě této desky, jako je například automatické zalévání květin.
Chytrá domácnost nabízí mnoho možností
Chytrá domácnost využívající automatizaci činností v domácnosti by měla být schopna koordinovat více činností souvisejících s osvětlením, energiemi, bezpečnostními systémy atd. Jednoduchý systém domácí automatizace by měl z hlediska bezpečnosti odstrašit zloděje, ale také chránit a informovat před požárem, povodní.
Také v době stárnoucí populace je lze využít k vytvoření bezpečných životních podmínek pro seniory ,kteří žijí sami doma. Měla by snadno umožnit řízení přístupu jako alternativu například ke klíčům. Inteligentní dům musí poskytovat správnou atmosféru ve správný čas a postarát se o světelnou náladu domácnosti jako celku, ale i jednotlivých místností. Systém žaluzií, tzv. stínicí systém by se měl automaticky přizpůsobovat povětrnostním podmínkám a poskytovat ochranu před sluncem v létě a teplo v zimě.
V automatizovaném domě musí systém vytápění, osvětlení a stínění spolupracovat, aby bylo hospodaření s energií jednoduché a nákladově efektivní a ušetřily se peníze. Díky rychlému rozvoji technologií se stále častěji setkáváme s inteligentními domy, které jsou automaticky ovládány na dálku prostřednictvím smartphonů a dalších zařízení. S cílem zlepšit životní podmínky domácností byl systém inteligentní domácnosti integrován s technologiemi zahrnujícími IT, telekomunikace, automatizaci a další, čímž byl vytvořen komplexní a inteligentní systém pro bezpečnost, pohodlí, útulnost a použitelnost.
Micro:bit - malá deska s velkými možnostmi
BBC micro:bit 2 je malý modul určený k výuce programování. Deska micro:bit je vybavena komponentami, jako jsou mikrofon a reproduktor pro vytváření interaktivních projektů, matice 5 x 5 LED pro detekci světla, dvě programovatelná tlačítka, tlačítko RESET, dotykové tlačítko (logo), kompas, akcelerometr a Bluetooth 5.0.
Kromě toho je BBC micro:bit 2 vybaven LED diodou pro indikaci napájení a činnosti mikrofonu. Jednotlivé komponenty jsou označeny a popsány na DPS (popis na desce v angličtině). Deska má také pět vodičů typu banán pro připojení pomocného napájení a dalších periferií. Modul Micro:bit lze označit za kompaktní desku vybavenou mikrokontrolérem s jádrem ARM Cortex-M0. K dispozici jsou četná rozšířenípro Micro:bit, která umožňují vyvést signály do rozšiřujících modulů nebo na kontaktní desku.
Programování desky Micro:bit a umístění programu do její paměti
Deska BBC micro:bit 2 je vhodná pro uživatele všech věkových kategorií, včetně těch nejmladších technicky vzdělaných, takže její programování je snadné a intuitivní. Micro:bit lze programovat v editoru micro:bit – Microsoft Make Code. Je k dispozici ve verzích:
- pro počítače se systémem Windows 10,
- aplikace dostupná z libovolného webového prohlížeče (autor doporučuje prohlížeč Chrome). Stačí do prohlížeče zadat adresu https://makecode.microbit.org/.
- Když v prohlížeči vyberete adresu https://makecode.microbit.org/, zobrazí se úvodní obrazovka. Obsahuje seznam projektů vytvořených uživatelem micro:bitu a řadu návodů a tutoriálů vytvořených vývojáři micro:bitu.
- Chcete-li začít programovat, je třeba vytvořit nový projekt. Na vytvořeném projektu (vytvořený projekt pojmenujte libovolně, např. project1) se spustí editor, pomocí kterého můžeme micro:bit naprogramovat. Na obrazovce se objeví následující obrázek, kde můžeme zvýraznit simulátor provozu micro:bitu, seznam bloků (instrukcí), místo pro vytvoření programu a možnost zvolit blokové programování a JavaScript nebo Python.
- Po napsání programu v editoru (editor spuštěný v libovolném prohlížeči) stačí modul připojit přes USB a načíst vytvořený skript. Zařízení připojené k počítači je viditelné jako jednotka flash. Po správné instalaci ovladačů je micro:bit viditelný jako 64 MB přenosná paměťová karta.
- Chcete-li program pokaždé nahrát na disk, vyberte v editoru kliknutím tlačítko DOWNLOAD. Po kliknutí na tlačítko DRAFT se stáhne soubor programu s příponou hex. Soubor se uloží do umístění, které máme v systému Windows (složka Stažené soubory nebo jiná složka, kterou jsme nastavili). Tento soubor musí být umístěn v počítači a uložen (přesunut) do paměti micro:bitu (stejným způsobem, jakým se nahrává program na paměťovou kartu – lze to provést pomocí Průzkumníka Windows nebo jiným vhodným způsobem). Od tohoto okamžiku by měl program již fungovat.
Příklad automatizace úloh v chytré domácnosti
Chytrá domácnost umožňuje automatizaci jednoduchých úkonů:
Detektor pohybu PIR
Senzor pohybu infračervený snímač pohybu dokáže detekovat pohybující se objekty. Ve spojení s reproduktorem může představovat dokonalou formu jednoduchého poplašného systému. Kromě toho jej lze kombinovat s kontrolkou, která ovlivňuje intenzitu osvětlení i celého domu v případě spuštění alarmu.
Jako součást automatického otevírání dveří nebo oken.
LCD displej
Díky modulu displeje je možné zobrazit 2 řádky po 16 znacích. Tímto způsobem lze zobrazit textové nebo číselné informace z instalovaných senzorů.
Senzor deště (snímač vodní páry)
Úkolem senzoru je detekovat vodu pomocí obnažených rovnoběžných čar na čelní desce. Kombinací senzoru a serva lze při detekci deště automaticky zavřít okna nebo dveře.
Senzor plynu
Úkolem plynového senzoru je detekovat únik plynu. Má zabudovaný potenciometr, kterým lze nastavit jeho citlivost.
Shrnutí
Existuje řada dalších řešení, která lze použít k automatizaci domácích úkolů, například inteligentní ovládání na principu rozsvícení světla pouze tehdy, když někdo vstoupí do místnosti, nebo jeho vypnutí, když někdo místnost opustí. Můžete také dosáhnout efektu ovládání osvětlení tak, aby se zapínalo nebo vypínalo ve vhodnou dobu. Pomocí pásků LED – RGB můžete vytvořit atmosféru domova v závislosti na úrovni hluku a vaší náladě. Pro domácí zahradu nebo oblíbené květiny lze použít automatický zavlažovací systém s čidlem vlhkosti půdy a vodnímčerpadlem. Je také možné použít zvukové senzory způsobit hlasovou automatizaci různých procesů v domácnosti.
Hledáním řešení pro automatizaci úkolů a činností v domácnosti, které jsou součástí konceptu chytré domácnosti, přispíváme ke snižování spotřeby energie a nákladů na energii, což zahrnuje zvyšování účinnosti energetického využití domácností.
