Hand made: як зробити з хрущовки «розумний» будинок за $50
І чому варто спробувати втілити ідею в життя
Людство давно замислювалося над автоматизацію ведення домогосподарства та буденних справ. Уявіть: ви прокидаєтеся, йдете на кухню, один змах руки – і в кімнаті грає джазова музика, вмикається кавомашина та готуються тости з ідеальною скоринкою. З появою систем «розумного» будинку (smart home) це стало реальністю, а не сценою з кіно про далеке майбутнє. Завдяки технологіям ми здатні контролювати житло навіть на відстані, проте не завжди можемо впровадити повноцінну систему «розумного» будинку в себе. Як поліпшити якість життя та чи можна перетворити звичайну оселю в смартжитло, маючи любов до інженерії та $50, розповів Mind на прикладі власних розробок Senior Java Developer, Levi9 Олександр Булдєй.
«Розумний» будинок – явище доволі нове, хоча перші спроби автоматизувати ведення домогосподарства були ще наприкінці XIX століття. У 1898 році Нікола Тесла представив пульт дистанційного керування, який і ліг підвалиною концепції «розумного» будинку. Впродовж наступного століття людство отримало порохотяг, пральну машину, комп’ютер та інші «дива техніки», що значно спростило життя. У 1966 році з'явився ECHO IV (Home Operator Electronic Computing), який міг керувати домашнім кондиціонером, телевізором, вести облік фінансів, товарів і подій у календарі. Так поступово споживачі автоматизовували своє житло й отримували можливість контролювати більшість систем у ньому.
Що таке «розумний» будинок?
Зазвичай технологія закладається при проєктуванні оселі та передбачає, що всі елементи «розумної» системи – освітлення, опалення, побутова техніка, комп’ютери, відеоспостереження тощо – взаємопов’язані, спілкуються між собою через інтернет і виконують певну функцію. Можна також впровадити окремі смартдевайси, як-то система захисту Ajax Systems чи голосовий помічник Amazon Alexa. При цьому господар керує будинком дистанційно – через програму в смартфоні чи мережу датчиків руху. Наприклад, може голосом включити світло в ванній кімнаті чи збільшити температуру у вітальні, потягнувши праворуч бігунок у мобільному застосунку.
Люди готові платити за комфорт на 20% більше, а ринок смартбудинків за наступні 4 роки має зрости до $140 млрд. Власники люблять цю технологію за безпеку, комфорт, енергоефективність і зручність.
Сучасні «розумні» оселі також екологічні й обладнані контролерами, що допомагають зберігати обмежені природні ресурси. Наприклад, заощаджувати енергію, керуючи освітленням, системами HVAC (опалення, вентиляція, кондиціонування), віконними покриттями та зрошенням.
Нині смартбудинки – це звичне явище, хоча й доволі дороге: інтегрувати технологію коштує десятки тисяч доларів. Але що робити, коли немає можливості імплементувати всю систему в помешканні, а поліпшити якість життя хочеться? Можна зробити частину приладів власноруч – особливо, якщо маєш інженерну освіту, любиш моделювати електросхеми та розбираєшся в програмуванні.
Як маленький девайс відкрив нові можливості?
Мене електроніка супроводжує все свідоме життя. Вона мені завжди подобалася, доволі легко давалася, а перші прилади почав майструвати ще в школі. У вільний час я робив девайси для себе як хобі, тож коли до мене звернувся друг і попросив зробити його життя кращим, я залюбки погодився.
Ідея створити електронний хаб для «розумного» дому виникла спонтанно. Товаришу був потрібний пристрій, який би стояв в електрощитку та дозволяв керувати освітленням в оселі. Він також ІТ-розробник і колись впровадив елементи системи «розумного» будинку у свою квартиру. Вона була зроблена доволі швидко, мала багато проводів, але працювала.
Було лише одне але – світло постійно вимикалося чи мерехтіло. Причиною було те, що вимикачі підключалися безпосередньо проводами до мікроконтролера, через що сигнал був зашумлений і нестабільний. Тому мікроконтролер часто некоректно зчитував дані. Крім незручностей у користуванні це призводило до постійного перегорання портів у мікроконтролері. Щоб система нормально працювала, цього треба було позбутися.
Челендж прийняв і з напарником почав шукати спосіб стабілізувати сигнал, правильно передавати дані та втілити в життя задум.
У нас не було референсів, на які можна було б спертися при створенні проєкту – швидкий гуглінг не дав результатів, а чогось схожого з бажаним функціоналом знайти не вдалося. Збирали свій хаб «по кубиках», як Lego, зі звичайних елементів, які можна знайти на радіоринку чи AliЕxpress.
Після декількох етапів тестування девайса на макетній платі фінальний варіант лежав на столі. Тепер справа була за малим – розробити та зібрати друковану плату, дещо адаптувавши її під реальні умови.
За місяць ми зробили прилад, який через інтернет-мережу надсилав певну команду точці освітлення – наприклад, увімкнути світло у ванній кімнаті. Родзинкою стали hot keys, або спеціальні команди, які дозволяють комбінацією чи послідовністю натискань керувати системою. Їх можна налаштувати під себе та, наприклад, вмикати витяжку, затискаючи три кнопки водночас. Друг залишився задоволений: користується вже понад вісім місяців і каже, що так гарно світло в нього працювало лише в часи technology-free дитинства.
Як же додати «розуму» власній оселі?
«Розумний» будинок – це цілісний організм, у якому кожний девайс відповідає за своє. Сигнали надходять у «мозок» системи, тобто сервер, який приводить певний елемент у дію – запалюється лампочка, вмикається радіо. При цьому логіка моделюється ще до початку роботи над імплементацією в оселі. Як наслідок, змінити чи додати щось в неї в майбутньому важко.
Такий хаб доповнює технологію «розумного» будинку і слугує швидше центром агрегації та пересилання даних, а не їхньої інтерпретації. Його можна використати як ви хочете, адже на борту є кілька додаткових роз'ємів із протоколом i2c, що дозволяє розширювати функціонал, включно з різними датчиками, що його підтримують.
Наприклад, взявши платформу хабу, я розробив датчик якості повітря, що виводить графік рівня CO2 в кімнаті та на комп'ютер чи смартфон посилає повідомлення, що її треба провітрити. Крім того, хаб може доповнити вже розбудовану систему «розумного» будинку та працювати разом з іншими приладами.
Ще одна перевага DIY-пристроїв (з англ. Do It Yourself – зроби це сам) для смартбудинку – це ціна. Наприклад, свою систему ми зібрати менше ніж за місяць, поставили якісні елементи та витратили приблизно $50. Натомість виробники комерційних систем «розумних» будинків мають багато рівнів сертифікації та тестувань, що відповідно впливає на їхню ціну та можливості.
Звісно, наш хаб не настільки потужний, але надійний ы безпечний. Напруга в системі лежить у допустимих межах 10 вольтів, а сила струму не перевищує 100 мА, що не спричинить замикання та не зашкодить дитині, якщо вона розколупає вимикач.
Як неможливе зробити реальним?
У програмістів є таке поняття як «вічний девайс» – коли ти постійно поліпшуєш і доповнюєш розробку. Я зробив електронний хаб універсальним, щоб кожний, хто його встановить, міг через деякий час знайти йому додаткове призначення.
Знаючись на програмуванні та електроніці, а також маючи ентузіазм, наполегливість і трохи перфекціонізму, на смартоб’єкт можна перетворити будь-що – навіть хату бабусі.
Автори матеріалів OpenMind, як правило, зовнішні експерти та дописувачі, що готують матеріал на замовлення редакції. Але їхня точка зору може не збігатися з точкою зору редакції Mind.
Водночас редакція несе відповідальність за достовірність та відповідність викладеної думки реальності, зокрема, здійснює факт-чекінг наведених тверджень та первинну перевірку автора.
Mind також ретельно вибирає теми та колонки, що можуть бути опубліковані в розділі OpenMind, та опрацьовує їх згідно зі стандартами редакції.
