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.
Релейный модуль. Получая команды центрального управляющего устройства, он включает и выключает соответствующее реле. С помощью контактов реле можно включать и выключать настольную лампу, торшер (и свет в комнате, установив модуль на место обычного выключателя, но я не советую делать это, если вы не профессиональный электрик), телевизор или музыкальный центр. Контактами реле может включаться и выключаться электрический чайник и утюг (возможно, понадобится добавить более мощный контактор). С его же помощью можно «перемещать музыку», подключая к музыкальному центру громкоговорители, установленные в разных помещениях. Одним словом, с помощью контактов реле можно включать и выключать все, что можно включать и выключать в принципе.
Цель проекта - разработка любительской системы автоматизации жилья. За основу возьмем системы, о которых говорилось выше. Если не вдаваться в тонкости реализации разных концепций, на первом этапе будущую систему можно представить в виде центрального управляющего устройства и набора модулей, выполняющих разные функции, но подчиненных одной задаче - следить за состоянием датчиков и устройств управления, чтобы на основе их состояния включать, выключать и переключать бытовую технику.В качестве средств управления в системе промышленного производства используются сенсорные панели и универсальные ИК-пульты с запоминанием кодов.
Не готов утверждать, что любительская разработка подобного рода устройств управления столкнется с непреодолимыми трудностями, но если серийно производимое устройство оценивается в продаже в тысячу (и несколько тысяч) долларов, то и в любительской разработке оно может стоить не дешевле. По этой причине разработку средств управления подобного типа лучше пока оставить за профессионалами. Мы постараемся реализовать простую систему, в которой компьютер будет играть роль центрального управляющего устройства (и, в какой-то мере, устройства управления), и которая будет иметь несколько базовых модулей: релейный модуль, модуль приема системных ИК-команд, модуль излучения ИК-кодов и модуль цифровых вводов.
Сценарий решения: работая за компьютером дотемна, чтобы выйти в темный холл, не натыкаясь на мебель, я с компьютера включаю бра в холле.
Для реализации этого решения мне нужен релейный модуль, имеющий одно реле, и простая основная программа на компьютере, которая отправляет команды «включить свет» и «выключить свет», адресованные этому модулю.
Аналогичное решение можно применить с небольшой модификацией (можно и со значительной) и для случая, когда ночью приходится вставать, чтобы зайти на кухню попить или выйти в туалет. Ночной светильник в холле избавит вас от опасности споткнуться по дороге, но не будет резать глаза после темноты в спальне. Модификация в данном случае относится к тому, чтобы в программе, заложенной в контроллер релейного модуля, один из выводов порта предназначался к присоединению кнопки. Эту кнопку (клавишу, выключатель) вы можете расположить возле прикроватной тумбочки или на ней. Нажатием кнопки вы включаете и выключаете реле без участия компьютера. Кнопок можно сделать несколько, если вы в доме не один.
Когда я говорил о значительной модификации, то имел в виду, что кнопку возле кровати можно снабдить радиопередатчиком, а релейный модуль - радиоприемником. В этом случае вам не понадобится добавлять провода в квартире.
В принципе, любое электрическое или механическое устрой- Л ство, любая подсистема внутри или снаружи вашего дома может быть автоматизирована, хотя бы ненамного.
Поскольку количество устройств и подсистем, которые вы м злеете интегрировать с системой домашней автоматизации, огромно, важно выбрать систему достаточно гибкую, расширяемую, обновляемую и оптимальную по стоимости. Это должна быть система, которая легко устанавливается, программируется и имеет программный интерфейс, не требующий освоения новой техники программирования каждый раз, когда вы добавляете в систему новое устройство.
Корпорация PHAST развивает современную автоматизацию дома, которая полностью отвечает этим требованиям.
Системы, работающие по протоколу Х10, - это другой ценовой полюс. Множество производителей выпускают как отдельные компоненты, так и законченные системы автоматизации. Можно использовать централизованное построение или создать децентрализованную систему. В качестве примера рассмотрим систему StarGate (JDS).
Как и предыдущая, она позволяет быстро объединить события с реакцией системы, создав программу обслуживания дома. Имеет система и схожий набор устройств, в котором, как и в других системах, есть все необходимое для создания подсистем управления светом, аудио- и видеооборудованием, климатической и охранной подсистемы, подсистемы управления, например, садовым оборудованием или гаражом.
О перечне модулей, составляющих физическое наполнение системы, можно судить по меню, которое открывается в программе после обращения к разделу Define основного меню.
При создании нового проекта система добавляет начало и конец программы.
После запуска программы и выбора New Schedule (через основное меню File или инструментальную панель - первая кнопка) в оглавлении мы готовы перечислить оборудование нашего проекта. Как и в случае с системой Landmark, начнем со света.
В настоящее время система поддерживается корпорацией АМХ (PHAST, Panja).
Почти все модули выполнены в виде печатных плат, предназначенных для установки в конструктив.С перечнем модулей можно ознакомиться на сайте производителя, но я приведу названия и назначение некоторых модулей из списка, который есть в моем архиве:
PLC-MCU - модуль центрального процессора системы;
PLB-AMP8 - 8- канальный усилитель (обслуживание аку¬стических зон);
PLB-AS16 - 16-канальный аудио коммутатор (матрица 16x16);
PLC-IN7 - модуль с семью цифровыми входами (для под¬ключения датчиков);
PLC-IRIN - модуль с тремя входами для приемников ИК управляющих кодов;
PLC-IROUT - модуль для подключения 4-х ИК-излуча-телей;
PLC-RL8 - релейный модуль с восьмью исполняющими реле;
PLL-MLC - управляемый диммер-выключатель.
В конструктиве (CardFrame) расположен центральный процессор. Конструктив имеет встроенный сетевой концентратор, к которому подключаются сетевые системные устройства (например, все выключатели света). Как и компьютерные хабы, он имеет вход и выход для объединения всех сетевых концентраторов.
Средства управления в составе системы представлены двумя базовыми решениями. Это настенный клавишный пульт с дисплеем для отображения информации и переносной пульт для ИК-управления. Кроме них система поддерживает работу сенсорных панелей АМХ с помощью специального модуля. Позже появилось множество универсальных ИК-пультов управления, способных запомнить большое количество кодов от пультов управления бытовыми устройствами. Некоторые их них, например фирмы Philips, могут полностью программироваться на компьютере, а затем загружаться через СОМ или USB-порт.
Сколько специалистов, столько мнений. Я часто повторяю это, поскольку решений может существовать множество, даже после применения всех критериев отбора. Дальнейший выбор происходит на основе личных предпочтений. Системы автоматизации быта - отнюдь не исключение. Можно до бесконечности спорить, делать ли систему централизованной или децентрализованной, какую сеть использовать - компьютер ную, силовую или специализированную. За основу выбора можно взять надежность, стоимость или доступность готовых устройств, за счет которых в будущем система может расширяться, совершенствоваться, развиваться.
Полный обзор существующих систем может занять не одну книгу, поэтому я лишь вкратце расскажу о нескольких системах, с которыми знаком, и которые находятся, в какой-то мере, на ценовых полюсах систем бытового назначения. Но вначале немного о том, из чего состоит любая система «Умный дом», хотя можно по-разному подойти и к этому вопросу. Я разделю систему на центральное управляющее устройство, исполняющие модули, средства управления, системную сеть и среду программирования (она же средство отладки). Базовые исполняющие модули - релейные модули, модули циф¬ровых вводов, диммеры, трансляторы ИК-команд, коммутаторы сигналов. Средства управления - универсальные пульты ИК (инфракрасный спектр) команд, специализированные клавишные пульты и сенсорные панели. Системная сеть - это системный интерфейс и среда передачи системных команд. Это не полный перечень, а, скорее, произвольная выборка, которая нужна в дальнейшем, чтобы определиться с реализацией.
«Умный дом», «Смышленый дом», или «Послушный дом» - за всеми этими названиями будет скрываться ваше желание применить все, о чем говорится в книге, используя собственные возможности и фантазию, к комнате, квартире, коттеджу или дому. «Умный дом» будет умен ровно настолько, насколько вы ему позволите.
Основная цель этой книги - не столько в описании готовых разработок, хотя все завершенные устройства проверены в макетном варианте, сколько в рассказе об одном из путей подхода к разработке. Кто-то из вас уже имеет опыт работы с микроконтроллерами. Но кто-то, возможно, не пытался строить свои разработки на базе микроконтроллера, полагая, что это слишком сложно. Однако работать с микроконтроллером не сложнее, чем с любыми электронными компонентами. Было бы время и желание.
Не только и не столько «в погоне за модой», но по нескольким иным причинам. Это удобно и практично. Создав одну из конструкций, описанных в книге, вы легко превращаете ее в другую, не докупая новых дорогостоящих элементов. Потеряв со временем интерес к данной теме, вы можете не отправлять макетную плату с микроконтроллером в ящик с надписью «Хлам», а использовать ее для построения ряда полезных схем в следующем проекте или сделать микроконтроллер ядром следующей системы. Современные микроконтроллеры - это целый мир электроники, рождающейся из одного элемента. Очень интересной темой, как мне кажется, могла бы стать тема модификации старых конструкций с использованием микроконтроллера. Микроконтроллер PIC16F628A имеет встроенные блоки компараторов и широтно-импульсной модуляции, а также энергонезависимый модуль памяти. Его тактовая частота может быть повышена до 20 МГц, а выполнение ряда команд за один такт позволит применять микросхему в диапазоне радиочастот.
Есть и еще одна причина, заставившая меня написать эту книгу, - обилие новых терминов может оттолкнуть начинающего. Человек, незнакомый с программированием, может загодя, не пытаясь разобраться, решить, что программирование - не для него. Я же пытаюсь показать (или доказать), что все не так. И программы, которые вы будете использовать, и языки программирования - это те же молоток или отвертка, только называются они иначе. Это инструменты. Ведь не отталкивают вас такие термины, как мультиметр, осциллограф, функциональный генератор, варикап, термистор. Это все средства достижения вашей цели.