Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Heimautomatisierung

Für manche bedeutet ein intelligentes Zuhause mehr Energieeffizienz - wie Geräte, die auf die Preisgestaltung der Tageszeit reagieren, oder motorisierte Vorhänge, die an heißen Tagen geschlossen werden. Für andere sind es Launen - wie wasserdichte Lautsprecher, die "Immigrant Song" sprengen, während sich Propanfackeln entlang der Dachlinie entzünden. In jedem Fall ist es jetzt billiger und einfacher, die seit Jahrzehnten versprochene intelligente, zuverlässige Hausautomation zu bauen. Neue Funkprotokolle und Schnittstellen auf Basis von Mobiltelefonen machen solche Installationen äußerst flexibel. Durch das Experimentieren mit Technologien der nächsten Generation wie gestenbasierten Steuerelementen und biotechnologisch entwickelten Materialien können Sie Ihr Zuhause in ein Forschungszentrum verwandeln, in dem die technologischen Grenzen erkundet werden, wie einfach, effizient und Spaß Ihr Leben sein kann.

Schnittstellen steuern

Wenn die Singularität kommt, programmieren Sie Ihr Zuhause mit reinem Bewusstsein. Bis dahin müssen Sie jedem Hausautomationssystem mitteilen, wie es sich verhalten soll. Selbst in einem Smart Home, in dem Aktionen automatisch ausgelöst werden, die auf Anwesenheitssensoren oder Wettermustern basieren, benötigen Sie eine Art Setup-Bildschirm oder Programmierschnittstelle, um das Verhalten Ihres Systems zu definieren. Einige der neuesten kommerziellen grafischen Schnittstellen können ein hervorragendes Frontend für benutzerdefinierte Hardwareprojekte bieten.

  • Cloud-Service Mit einer „Cloud-Schnittstelle“ werden Änderungen, die an einem mit dem Web verbundenen Gerät vorgenommen wurden, über das Netzwerk zu Ihnen nach Hause geleitet. Wenn Sie die Magie auf einem entfernten Server ausführen, bedeutet dies immer Status, Plattformübergreifende Kompatibilität und mobilen Zugriff. Das Einrichten dieser Dienste - wie iDigi Device Cloud von Digi, Home Monitoring und Control von Verizon Home, Iris Smart Home System von Lowe oder Home Security von Xfinity - erfordert die Zahlung einer Gebühr, die Installation eines Home-Internet-Gateways und die Anmeldung auf der Webseite des Unternehmens.
  • Heimcomputer Wenn ein PC oder Mac mit Ihrem System verbunden ist, können Sie leicht Änderungen an Ihrem Setup vornehmen. Sie können dies vom Computerraum aus oder außerhalb der Wohnung mit Fernzugriffssoftware tun. Wenn Sie jedoch an Energie interessiert sind, denken Sie daran, dass die Maschine ununterbrochen mit einer Last von mindestens 50 Watt laufen muss. Eine computergestützte Schnittstelle bietet jedoch die größte Flexibilität für Homebrew-Automatisierungs- oder Sicherheitsprojekte wie das Webcam-Sicherheitssystem (Seite 44), insbesondere wenn Sie mit C ++ vertraut sind.
  • Kommerzielle Touchscreen-Hardware / Software High-End-Automatisierungssysteme wie AMX, Control4 und Creston verwenden benutzerdefinierte Tablets, die Sie im Haus mitführen. Diese Systeme und kostengünstige Pakete bieten auch iPad-Apps und manchmal auch iPhone- und PC-Tablet-Apps.
  • DIY-Steuerbildschirm und Web-Interface Sie können einen eigenen Controller erstellen, indem Sie einen Arduino-Mikrocontroller an Tasten und einen LCD-Zeichenbildschirm anschließen (Seite 54). Ladyada.net hat ein tolles Tutorial, wie man das macht. Mit einer Ethernet-Abschirmung (oder einer anderen Schnittstelle) auf dem Controller können Sie einen einfachen Webserver ausführen, der Befehle abruft und den Gerätestatus über eine private Webseite meldet und mit anderen Arduinos über den gleichen Serverstandort synchronisiert. Eine Einschränkung beim Setzen eines Webservers auf dem Arduino selbst besteht darin, dass der Zugriff auf das gleiche Netzwerk im Allgemeinen eingeschränkt wird. Wenn der Arduino auf einem privaten Port läuft, kann er auch keine Daten aus dem offenen Web abrufen.

Protokolle

Kommunikationsprotokolle bestimmen, wie gut die automatisierten Geräte in Ihrem Zuhause sprechen. Sie können den Unterschied zwischen einer Sprinkleranlage bedeuten, die sich zum richtigen Zeitpunkt ausschaltet, und einer, die die Einfahrt überflutet. Einige Protokolle senden Signale über elektrische Kabel, andere senden sie über Funk. Sie variieren je nach Zuverlässigkeit, Hackbarkeit und Sicherheit. Die besten Möglichkeiten ergeben sich mit Protokollen, deren Lizenzgeber preiswerte Entwickler-Kits für experimentierfreudige Personen anbieten.

  • ZigBee Dieses Protokoll basiert auf dem IEEE 802.15.4-Standard für allgemeine drahtlose Zwecke sowie einigen Ergänzungen, die der ZigBee Alliance (zigbee.org) gehören. Es arbeitet sowohl mit 915 MHz als auch mit der gebräuchlicheren 2,4 GHz-Frequenz mit einer Reichweite von 50 Metern. Dummen Knoten wie Sensoren und Switches schlafen viel, sodass sie über ein Jahr mit Batteriestrom betrieben werden können, während der Rest des Systems den 250kbps-Datenstrom schwer aufhebt. Das bedeutet, dass Sie mindestens einen „Koordinator“ -ZigBee-Knoten in einem Netzwerk installieren müssen (Seite 66). Wenn Sie das nächste ZigBee-Must-Have erstellen möchten, kosten Entwicklerkits 150 bis 300 US-Dollar.
  • Z-Wave Dieser schnell wachsende Standard (z-wavealliance.org) sendet Funksignale mit einer Frequenz von 908,42 MHz über Funk, die manchmal mit schnurlosen Telefonen zu tun haben, aber den immer mehr überfüllten 2,4-GHz-Bereich vermeidet. Es ist zuverlässig, energieeffizient und reicht je nach Hindernissen zwischen 30 und 100 Metern, sendet jedoch ein mageres Signal von 9,6 kbps.
  • Insteon Kompatibel mit dem bekannten X10-Protokoll. Insteon ist das einzige System, das gleichzeitig Signale über Stromleitungen und Funkgerät sendet und so eine doppelte Abdeckung bietet. Viele preiswerte Geräte für das zuverlässige System werden auf der Smarthome-Site (smarthome.com) und im Internet verkauft. Willst du damit herumspielen? Ein Entwicklerkit kostet 250 US-Dollar.
  • X10 Dieser Powerline-Standard aus den 70er Jahren (x10.com) ist die Option für den Massenmarkt, obwohl er träge und störanfällig sein kann: In einem Test wurde ein X10-Lichtschalter unerklärlicherweise ausgeschaltet, wenn ich Stevie Ray Vaughan in der Nähe spielte Stereo. Es gibt keine vorgefertigten Entwicklerkits, aber Sie können X10 mit einem Arduino und einem 15-Dollar-Plug-In-Gerät namens PSC05 (Seite 60) lesen, schreiben und programmieren. (Beachten Sie auch, dass der Erfinder X10, Inc. sein Geschäft aufgibt, was dazu führt, dass billige X10-Gadgets als Hacking-Futter auf den Markt kommen. Zum Beispiel kann ein billiger Lichtdimmer modifiziert werden, um einen Motor zu steuern.)
  • Wi-Fi Viele sehr coole Gadgets für die Hausautomation, wie die Nest- und Ecobee-Thermostate und Belkin-WeMo-Geräte, verwenden allgegenwärtiges WLAN. Sie glauben also, dass der Mobilfunkstandard eine gute Alternative für Heimwerkerprojekte für Heimwerker sein kann. Wie das Standardnetzwerk HomePlug kann Wi-Fi jedoch viele Daten über TCP / IP transportieren. Daher sind Wandstrom (oder große Batterien) und die Verarbeitungsleistung eines Mobiltelefons erforderlich. Entwicklungsboards kosten 20 bis 60 US-Dollar.
  • Dezentrale Steuerung Einige Automatisierungsprojekte benötigen kein Kommunikationsprotokoll. Sie laufen auf Mikrocontrollern oder auch nur auf einfache Schaltkreise - sie geben einem intelligenten Zuhause eher wurmartige Reflexe als einem zentralen Nervensystem. Der Hersteller Ed Rogers verwendete beispielsweise einen Schwingungssensor, um seine Fenster automatisch zu schließen, wenn ein Zug vorbeifuhr, und der Notification Alert Generator (NAG) erinnert Sie an die Aufgaben des Haushalts, wenn Sie an ihm vorbeigehen (Seite 50).
  • Universal Powerline Bus UPB hat keine Entwicklerboards, was die Dinge dämpft. Geräte verwenden das Protokoll, indem sie ihrer Firmware proprietären Code hinzufügen, um ein Funksignal auf elektrischen Leitungen mit 40-Volt-Fettimpulsen zu senden. Der Kicker? Für die Einrichtung von UPB sind teure Softwaretools erforderlich, die normalerweise von einem Auftragnehmer erworben werden.

Physikalische Schnittstellen

Es ist eine Sache, Signale in Ihrem Zuhause zu sammeln. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass sie die beabsichtigten Aktionen auslösen. Am Rand des Netzwerks liefern Annäherung, Temperatur, Infrarot (Seite 118) und andere Sensoren Eingaben an die Steuerung. Und für Ausgänge müssen Geräte Befehle in Schritte umsetzen, z. B. das Einschalten einer 240-Volt-Stromversorgung oder den Betrieb eines Jalousie-Servomotors. Anschließend wird der Gerätestatus gemeldet, um den Erfolg der Mission zu bestätigen. (Alle Protokolle außer X10 verfügen über ein integriertes Rückmeldesystem.)

  • Plug-In-Schalter Die einfachsten Module können an die Steckdose angeschlossen werden und steuern alle Geräte, die Sie an sie anschließen. Alle Protokolle enthalten solche Wandwarzen (Preise variieren zwischen 10 und 200 US-Dollar) sowie Behälter, die Sie für ein nahtloses Erscheinungsbild in der Wand installieren können. Sie können auch eine Steckdose von einem Mikrocontroller aus mit dem PowerSwitch Tail II steuern, der einfach einen digitalen Pin-Ausgang (3–12 V DC, 3 mA - 30 mA) benötigt, um einen integrierten 120 V AC-Stecker mit 15 A umzuschalten.
  • Integrierte Steuergeräte Alle Protokolle für die Hausautomation verfügen über eine Vielzahl von Gadgets und Appliances mit der integrierten Fähigkeit, Signale zu empfangen und zu senden. Schrauben Sie z. B. einen ZigBee- oder Z-Wave-Thermostat in die Wand und er wird sofort im Netzwerk sichtbar. Automatisierungsfähige Geräte reichen von profanen Lichtschaltern und Türschlössern bis zu Sprinkleranlagen und Tierzuführungen.
  • DIY-Protokollsteuerung Wenn Sie selbst eine Schnittstelle erstellen, stellen Sie sich diese als zwei Teile vor: den protokollfähigen Transceiver und die physische Hardware, die die Aktion ausführt. Transceiver für fast alle Protokolle sind relativ günstig; B. XBee-Karten für 25 $, die ZigBee und andere Protokolle verwenden, oder die X10-PSC05 für 15 $. Diese sind über eine Schnittstelle mit der physikalischen Schicht verbunden, wie Servomotoren, die Jalousien öffnen oder Schlösser öffnen, oder Stellantriebe, die einen Wasserschlauch ein- und ausschalten. Bei der Schnittstelle kann es sich um Relaisschaltungen, Treiber, Mikrocontroller oder programmierbare Propellertaster (auch als programmierbare Schalter bezeichnet) handeln, wie in Keybanging (Seite 72) beschrieben. Das Networked Smart Thermostat-Projekt (Seite 54) führt seine physischen Aktionen aus, indem es auf das Standard-Vierdraht-Steuerungsbündel tippt, das in Umluft-HLK-Systemen verwendet wird.

    Mit diesem Grundrezept haben die Hersteller eine Vielzahl von benutzerdefinierten Schnittstellen erstellt. Alles kann alles steuern: Heimkino-Fernbedienungen, die die physische Realität „ändern“, Öfen, die mit dem Kochen beginnen, wenn Google Latitude zeigt, dass Sie sich in Ihrer Nähe befinden. In mancher Hinsicht ist Heimautomatisierung wie Kochen von Ossobuco - es ist nicht so schwierig, alleine zu machen, aber es erfordert viel Vorbereitungszeit in der Küche.

Aktie

Leave A Comment