Automatyka domowa bez pracy w chmurze
Candle Smart Home, inicjatywa finansowana przez Unię Europejską, w ramach której bada się możliwość posiadania domu inteligentnego wraz z sterowaniem głosowym bez obawy o prywatność porusza wiele kwestii dotyczących tego zagadnienia. My chcieliśmy się przekonać, czy nasz palnik na bioetanol może być kompatybilny z Candle Smart Home.
Uwaga, spojler: Okazało się to być bardzo łatwe. Posiadamy system automatyki domowej pracujący bez wysyłania danych do oprogramowania w chmurze (w tym polecenia sterowania głosowe przetwarzane lokalnie, wyłącznie w obrębie w domu)! System uzupełnia aplikacja oraz sterowanie głosowe.
Wymagane elementy
Elementy potrzebne w tej konfiguracji to:
- Do kontrolera Candle Smart Home:
- Raspberry Pi 4 (€ 60,–)
- karta pamięci SD (€ 10,–)
- mikroprocesor Nano–RF z wbudowanym nadajnikiem radiowym (€ 2,–)
- W celu dodania modułu do naszego inteligentnego kominka na bioetanol:
- mikroprocesor Nano–RF z wbudowanym nadajnikiem radiowym (€ 2,–)
- regulator napięcia (aby zmienić napięcie z Nano (5V) na napięcie kominka na bioetanol (3,3V) oraz odwrotnie) (€ 0,50)
Etapy działania
Krok 1: Stwórz kontroler
Pierwszym etapem jest stworzenie kontrolera. Jest to dość proste, a przewodnik krok–po–kroku dostępny jest na stronie internetowej Candle Smart Home. Trzeba zapisać obraz na karcie SD i podłączyć Raspberry PI do sieci WiFi. Następnie należy podłączyć RF Nano do portu USB Raspberry PI oraz dodać moduł odbiornika. Na koniec wystarczy dodać asystenta sterowania głosowego (Snips) i gotowe. Na razie nie może wykonywać zadań skomplikowanych bardziej niż podanie godziny, gdyż nie został jeszcze połączony z kominkiem.
Napotkane problemy:
- Pierwszy USB, którego użyliśmy okazał się być przeznaczony wyłącznie do ładowania. Nie mogliśmy przesyłać danych, a RF Nano nie został rozpoznany. Aby rozwiązać problem musieliśmy wymienić kabel USB na w pełni przewodowy.
- Jeden z pierwszych kroków to wprowadzenie nazwy domeny zewnętrznej. Dzięki temu Raspberry PI może być widoczny w sieci. Przez tę czynność nastąpiło jednak zakłócenie asystenta sterowania głosowego, dlatego ją pominęliśmy. Pracujemy nad rozwiązaniem tego problemu.
Krok 2: Zapoznaj się RF Nano
Posiadając już działający kontroler trzeba połączyć kominek na bioetanol przez bezprzewodowy sygnał radiowy. Przed rozpoczęciem chcieliśmy się jednak zapoznać z oprogramowaniem Candle Smart Home, RF Nano oraz biblioteką MySensors. Zbudowaliśmy zatem stację pogodową podążając za instrukcjami na stronie Candle Smart Home. Podczas tego procesu potrzebny kod zapisywany jest na RF Nano przez Candle Manager. Można tam wyświetlić właściwy kod i dzięki temu przekonać się jak działa konfiguracja, włącznie z połączenie nawiązywanym między kontrolerem a urządzeniem (udostępniając hasło, które można ustawić w konfiguracjach dodatkowych Candle Managera). Rozumiejąc działanie konfiguracji możemy kontynuować i napisać kod dla kominka na bioetanol.
Krok 3: Tworzenie kodu dla kominka na bioetanol
Korzystając z interfejsu Arduino tworzymy własny kod. Wybieramy rodzaj płytki „Arduino Nano” oraz odpowiedni port CO, kopiujemy kod z przykładowej wtyczki (który zawiera wszystko potrzebne do bezprzewodowego podłączenia do kontrolera). Włączamy funkcję „Receive” („Przyjmuj”), aby polecenia z kontrolera lub sterowania głosowego mogły być przetwarzane (włącz/wyłącz/góra/dół). Po otrzymaniu polecenia, przekazujemy je do interfejsu szeregowego w celu obsługi kominka.
Kominek na bioetanol przekazuje również informacje dotyczące statusu (wyłączony, rozgrzewa się, ochładza się, błąd itd.), poziomu płomienia (1–5) oraz pozostałe (jak poziom CO2, pusty/pełny zbiornik na paliwo itd.). Odczytujemy te informacje z łącza szeregowego, a przy zmianie statusu kominka wysyłamy wiadomość do kontrolera, korzystając z funkcji „Send” („Wyślij”), aby powiadomić kontroler o nowym statusie. W ten sposób, gdy użytkownik obsługuje kominek wciskając jeden z guzików umieszczonych na samym urządzeniu, kontroler Candle Smart Home wyświetla rzeczywisty status kominka, nawet jeśli zmian nie dokonano przy jego użyciu.
Napotkane problemy:
- Pomimo, iż kod całkiem łatwo skopiować i rozwinąć, RF Nano działa przy 5V, a kominek przy 3,3V. Stąd też, aby uniknąć eksplozji kominka założyliśmy regulator napięcia.
Nasz uczeń przygotowuje dzielnik napięcia:
W tej chwili udało nam się skonfigurować działający zestaw:
Krok 4: Testowanie ukończonej konfiguracji
Po złożeniu wszystkich elementów oraz napisaniu kodu i dodaniu go do RF Nano nadeszła pora, aby sprawdzić, czy wszystko działa – nawet przez sterowanie głosowe i bez internetu. Odłączyliśmy więc kabel internetowy i spróbowaliśmy włączyć i wyłączyć urządzenie sterowaniem głosowym (nadaliśmy urządzeniu nazwę „fireplace” – „kominek”). Poniżej załączamy film dokumentujący nasze rezultaty: