Говоря о смешанных системах, я упоминал другие системы, но не рассказывал о них. Приведу фрагмент статьи, восполняющий этот пробел.
Вначале - коммуникации в системе автоматизации дома.
Для создания работающей системы автоматизации дома мы должны расширить управление оборудованием до конкретного устройства, конкретного места или уровня замкнутой цепи. Чтобы сделать это, необходима некоторая точка сосредоточения, осуществляющая сетевое взаимодействие и позволяющая командам и данным перемещаться между системными компонентами.
Команды должны иметь возможность достигать оборудования везде в доме, где бы оно ни располагалось. Наиболее развитые системы автоматизации дома осуществляют двухстороннюю связь, допуская обратную связь от управляемого устройства к контроллеру или программе.
Есть несколько схем системной коммуникации, каждая со своими достоинствами и недостатками. Самые лучшие системы автоматизации дома используют системный центр, который объединяет несколько типов соединений, зависящих от выбранного оборудования и его использования. Наиболее общие типы системных центров включают:
типовую проводку в доме;
несущие силовых линий;
коаксиальный кабель;
специализированные соединители витых пар;
низковольтную проводку;
беспроводные радиочастотные сигналы;
беспроводные инфракрасные сигналы;
оптический кабель.
Если вы хотите использовать типовую проводку дома в качестве системной основы, ваши возможности будут несколько ограничены, но все же в вашем распоряжении останется достаточно много функций, предназначенных для автоматизации. Добавив модули контроллеров со специальными возможностями коммуникаций по силовым проводам, или используя беспроводные связи, вы сможете интегрировать значительное количество оборудования в автоматизированную систему дома со значительным объемом централизованного управления.
Вы завершили эксперименты с модулями, предложенными в начале книги, и отважились на создание собственной системы на базе этих модулей. Вы все тщательно продумали, опробовали, реализовали. Осталось насладиться результатами. Но вот беда - вам приглянулся угловой диван для гостиной, понравилось, что у него есть бар и полка, на которую можно положить роман для чтения на сон грядущий. В полке есть лампочка, которую вы включаете, когда читаете роман. Розетка для включения лампочки есть, выключатель разместился на проводе, включаемом в розетку. Но вам не нравится, что. этот выключатель вы не можете добавить в систему. Это раздражает всякий раз, когда вы им пользуетесь.
Вместе с тем, вам не нравится идея прокладывать новые провода к дивану. Вы только завершили прокладку проводов. Как поступить в этом случае?
Есть разные пути решения - использовать радиоканал, ИК-канал для передачи команд управления. Если же вдобавок вы хотите использовать возможности управления яркостью, но не хотите самостоятельно изготавливать диммер, то самое лучшее решение - применить устройство другой системы. Об этом я хочу рассказать немного подробнее.
Если вам приходится использовать устройства другой системы, в первую очередь, вам помогут специалисты, представляющие продукцию той фирмы, на которой вы остановили свой выбор. Например, вы используете систему XI0, но в качестве основной панели управления хотите использовать современную красивую сенсорную панель фирмы Crestron. Уверен, специалисты фирмы, у которой вы приобрели оборудование XI0, возможно, проектировали вашу систему, и помогут вам в этом. Так фирма «Умный дом» предлагает большое количество устройств XI0, но одновременно она представляет и продукцию Crestron.
Наличие нескольких телевизоров в сегодняшнем быту далеко не редкость. Телевизор в гостиной, DVD-проигрыватель, видеомагнитофон, телевизор на кухне, в спальне. Как лучше согласовать подключение всех источников видеосигнала, можно посмотреть в Приложении. В системе «Умный дом» распределение видеосигнала по всем помещениям, естественно, сопровождается распределением управления. Как это может выглядеть?
Из приведенной схемы ясно, что DVD-проигрыватель, расположенный в гостиной, управляется дополнительно из спальни и кухни.
Не вдаваясь в детали устройства видеокоммутатора, я хочу предложить вам рассмотреть следующий сценарий.
Простуда уложила вас в постель. Пользуясь случаем, вы решили посмотреть новый фильм, который купили накануне. Уютно расположившись в спальне, вы смотрите фильм, а домашние, чтобы не беспокоить вас, досматривают очередную серию очередного сериала на кухне.
Серия закончилась. Ваши домашние вспомнили о фильме, который собирались посмотреть вчера и даже установили в проигрыватель, но не успели посмотреть.
Сразу оговорюсь: хотя я подозреваю, что в программе можно моделировать великое множество схем, я попробовал работу только простейшей схемы. В настоящий момент программа мне не требуется, и я не хочу тратить время на ее освоение до того момента, когда в этом будет необходимость. Для работы программы необходимо установить пакет Java (в последних версиях это не обязательно). Полагаю, как и у меня, он найдется в дистрибутиве под именем jre-1.5.0-lasp.i386.rpm или аналогичным. Программы для установки в Linux имеют расширение .rpm, но не для всех дистрибутивов. После установки пакета можно запускать программу. Я установил ее первоначально в своей домашней папке, но затем перенес в папку /usr/etc. Для запуска создал кнопку запуска (ярлык) с командой java-jar /usr/etc/electric.jar-mdi, где последние символы (-mdi) означают, что я хотел бы видеть все части программы в едином окне, что необязательно.
Если открыть любой учебник по схемотехнике усилителей, можно там же найти и методики расчета усилителей. В учебнике обязательно будет приведена классификация усилительных каскадов по способу включения транзистора как активного элемента и свойства каскадов при разных способах включения транзисторов. Однако чаще всего применяют включение транзистора с общим эмиттером. Это означает, что эмиттер служит общим выводом для входной и выходной цепи. Тем, кто интересуется теоретическими аспектами вопроса, кому хотелось бы методично во всем разобраться, я могу порекомендовать несколько книг.Несколько слов о том, почему мне хочется начать с усилительного каскада на транзисторе. Мне кажется, что знание работы транзистора закладывает основу пониманиям аналоговой техники, и цифровой, включая микропроцессорную, техники. Конечно, сегодня при разработке электронных устройств или ремонте использование микросхем подразуме вает знание не того, как устроена микросхема, а того, какими свойствами она обладает (ее параметров), для чего предназначена и какие сигналы использует. В этом смысле сегодняшняя работа с. электроникой ближе к программированию на объектно-ориентированных языках, в отличие от программирования с использованием процедурных языков. Некоторые преподаватели информатики даже считают, что знания процедурных языков мешает быстрому освоению современного программирования. Возможно, так. Но быстрое освоение в узкой области знаний рано или поздно может завести в тупик. Я так думаю, но спорить не готов.
Следует отметить, что все описанные в книге модули далеки от совершенства. Хотя большая их часть была мной проверена на макете, я не проверял их совместную работу. Подобная проверка может открыть большой простор для творчества и по устранению недостатков, и по усовершенствованию са¬мих устройств. При этом усовершенствование может касаться как увеличения функциональности, так и надежности. Сама микросхема контроллера настолько надежна, что хотя бы из уважения к этому факту следует не оставлять без внимания вопрос надежности устройства в целом.
Одним из усовершенствований, о которых я упоминал, может стать использование встроенной памяти EEPROM для задания адреса модуля. В промышленных разработках адрес устройства задается программно. Для этой цели один из вводов устройства используется для перехода к режиму настроек. Когда он соединен с общим проводом, при включении питающего напряжения модуль переходит в специальный режим настроек. По сети ему передаются параметры - адрес модуля, скорость сетевой работы, - которые модуль запоминает в энергонезависимой памяти.
Для тех, кто, проведя первые эксперименты с системой, пожелал бы использовать дома что-то из разработок, препятствием к реализации задуманного может стать отсутствие в доме развитой кабельной системы, необходимой для организации сети. Прокладывать провода поверх плинтуса или по стенам? Можно, проведя предварительные эксперименты, попробовать заменить провода радиоканалом. В качестве приемопере-датчиков можно использовать готовые модули, используемые при построении управляемых авиамоделей и моделей автомобилей. В продаже есть и одноканальные, и многоканальные радио модули для радиоуправляемых моделей. Они настроены на разрешенные для этой цели радиочастоты, невелики по габаритам и, я думаю, удобны в применении. Заменив микросхему интерфейса RS485 на подобные модули, можно попытаться обойтись без проводов. Сам я не пробовал, но желание купить модули и испытать их в работе было.
При отказе от проводной связи потребуется снабдить каждый модуль системы собственным блоком питания, но решение этой проблемы может оказаться более простым, чем прокладывание проводов по комнате или по квартире. Хотя и с проводами - в настоящее время есть плоские кабели очень небольшой толщины. Такие кабели можно аккуратно разместить под обоями возле пола, и они не испортят вида комнаты.
Модули аналоговых вводов, как мне кажется, чаще требуются в профессиональной деятельности, в технологических процессах. Там, где есть необходимость считывать показания датчиков, отображающих непрерывно меняющиеся параметры в широком диапазоне.
Но я не исключаю интерес со стороны любителей к созданию подобных устройств. С моей точки зрения, системное устройство лучше сделать в виде самостоятельного модуля целевого назначения, что избавит от необходимости прокладывать экранированные провода. И только после того как продумано его применение в системе. Даже достаточно простая задача отображения непрерывно меняющейся информации, например температуры, может быть проще решена с помощью специализированного АЦП, соединенного с дисплеем. Как это сделано в мультиметре. Получается простая, надежная и многофункциональная конструкция.
Это, конечно, не означает, что я исключаю возможность построения датчика полностью на микроконтроллере. Это могло бы быть интересной задачей.
На базе решений для модуля цифровых вводов и модуля управляющих ИК-кодов можно разработать системный пульт с небольшим количеством команд. В качестве излучающего светодиода можно использовать светодиоды от старых пультов управления (или купить аналогичный) или любой светодиод ИК-диапазона (либо захватывающего ИК-диапазон). В последнем случае их следует включать короткими импульсами с током, превышающим средний допустимый ток, но с большой скважностью. Так, кстати, работают и промышленные пульты управления (если не все, то некоторые).
Конечно, возможности такого пульта будут ограничены, как в количестве управляющих клавиш, так и в количестве системных кодов. Но о том, как можно увеличить количество клавиш для управления, мы говорили в разделе, относящемся к модулю цифровых вводов. А увеличение количества системных кодов зависит от реализации. Взяв за основу простейшие ИК-коды, можно создать функцию воспроизведения такого кода, где параметр, меняющий код, может иметь значение, умещающееся в одном байте. В этом случае энергонезависимая часть контроллера уместит достаточно много ко¬дов. Я не знаю готового решения, но полагаю, вам будет интересно попробовать реализовать этот вариант модуля в составе системы. Подразумевается, что пульт управления будет переносным, а в этом случае не забудьте, что контроллер предлагает энергосберегающий режим управления.
На основе микросхем усилителей в сочетании с управляющим контроллером, добавив реле для подключения питающего напряжения к усилителям и схемы ключей на микросхемах К561ТКЗ (или аналогичных электронных ключей), можно еализовать модуль управляемого усилителя (в частности, многоканального). Реле будет включать и выключать питание усилителя по команде компьютера. Ключи будут коммутировать резистивный делитель для ступенчатой регулировки громкости по командам компьютера или системного устройства управления. А управляющий контроллер, вероятно, будет мало отличаться от примененного в релейном модуле.
С введением в систему управляемого усилителя расширяются возможности отображения информации. Когда я говорил о применении уличного термометра в системе, то предлагал «помигать светом», если температура за окном ниже, чем -15°. Гораздо приятнее получить сообщение от системы в виде голосового напоминания: «Не забудьте одеться теплее! На улице мороз!».