“Умный дом” на скорую руку

С нами продолжают делиться решениями на основе модулей Мастер Кит:
«В качестве эксперимента решил я тут попробовать сделать некий прототип “умного дома” на скорую руку и с минимальными затратами. “Хотелок” оказалось много: и свет, и вентиляция, и окна, и вода, и ИК-управление электроприборами. На первых порах решил ограничиться минимумом задач: вентиляция и освещение в комнате.

За основу системы взял Arduino Uno, с возможностью управления четырьмя пинами независимо друг от друга, и несколько модулей беспроводного управления от Мастер Кит: роли исполнительных устройств взяли на себя одно- и двухканальные реле MP3328 и MP3330, а сигналы на них передаются с помощью восьмиканального передатчика MP3329 на частоте 433 МГц.

На MP3330 я повесил управление двумя светодиодными лентами над диваном, — уютная подсветка для вечернего чтения, — а на MP3328 — управление серво-машинкой для открывания / закрывания окна.

Конструкцию привода соорудил из подручных материалов, а именно, из деталей конструктора LEGO.

Ну и, разумеется, простого управления по радиоканалу мне было недостаточно: необходим был доступ ко всей системе через веб-интерфейс и мониторинг состояния в режиме реального времени.

В качестве ресурса хранения я взял стандартный MySQL, где я создал таблицу с айдишниками контроллеров, пинов и значением состояния каждого из них, в целях безопасности привязав к каждому общий идентификатор системы. Также, я жестко зашил возможность установки фиксированного таймера на изменение состояния, и под это тоже предусмотрено поле.

При работе с веб-сокетами Arduino слегка подглючивало, и разбираться в причинах пока времени не было, поэтому, набросал по-простому: ajax-запросами через каждые 100мс. Это, конечно, губительно для трафика (почти 30Мб в сутки), — но для квартиры с безлимитным интернетом на первое время хватит.

Простейший веб-интерфейс: 4 кнопки, по одной на каждый пин. Однократное нажатие изменяет состояние, а длительное нажатие устанавливает таймер (у меня пока жестко зашиты 3 минуты) на его изменение.

В итоге, упрощенная версия логики такова:

Веб-интерфейс обращается к серверу и проверяет состояние контроллеров, после чего, выводит интерфейс работы с системой: 4 кнопки в соответствующем состоянию виде:

Скрипты

$.ajax({ 			url: 'engine/ajax.php', 			type: 'POST', 			dataType: 'json', 			data: {action: 'getStates'}, 		}) 		.done(function(data) { 			for (key in data.success){ 				var controller = data.success[key]; 				if($('.btn#btn_' + controller.id).length === 0){ 					html = ''; 					html += '<div '; 					if (controller.timer_switch > 0){ 						var seconds = 60  - (controller.timer_switch % 60) 						html += 'seconds="' + seconds + '"'; 					} 					html += 'id="btn_' + controller.id + '" class="btn" state="' + controller.state + '"><div class="btn_timer"></div></div>'; 					$('#btn_placer').append(html); 				} else { 					if (controller.state == 1){ 						$('.btn#btn_' + controller.id).removeClass('btn_off').addClass('btn_on'); 					} else if (controller.state == 0){ 						$('.btn#btn_' + controller.id).removeClass('btn_on').addClass('btn_off'); 					} 					if (controller.timer_switch > 0){ 						var seconds = 60 - controller.timer_switch % 60; 						var minutes = Math.floor(controller.timer_switch / 60); 						$('.btn#btn_' + controller.id).addClass('seconds').css('background-position', (-seconds * 100) + 'px 0px').find('.btn_timer').text(minutes + 'M'); 					} else { 						$('.btn#btn_' + controller.id).css('background-position', '0px 0px').removeClass('seconds').find('.btn_timer').text(''); 					} 				} 			} 			setTimeout(function(){ 				getStates(); 			}, 1000); 		}) 		.fail(function(data) { 			console.log('error'); 		});

function getStates($sql){ 	$result = $sql->query("SELECT * FROM `controllers` WHERE `home_id` = '1' ORDER BY `order`"); 	if (isset($result->rows)){ 		$result = $result->rows; 		foreach ($result as $key => $value) { 			if (strtotime($result[$key]['timer']) > -62169990000){ 				// echo strtotime($result[$key]['timer']); 				$timer_switch = strtotime($result[$key]['timer']) - strtotime(date("Y-m-d H:i:s")); 				$result[$key]['timer_switch'] = $timer_switch; 				if ($timer_switch < 0){ 					$sql->query("UPDATE `controllers` SET `state` = '".$result[$key]['timer_state']."', `timer` = '0000-00-00 00:00:00', `timer_state` = '' WHERE `id` = '".$result[$key]['id']."'"); 				} 			} 		} 		$res['success'] = $result; 	} else { 		$res['error'] = 'Неверный пароль'; 	} 	return $res; }

При нажатии соответствующей кнопки происходит отправка POST-запроса к файлу ajax.php:

JavaScript

$(document).on('mousedown', '.btn', function(event){ 			event.preventDefault(); 			var id = parseInt($(this).attr('id').replace('btn_', '')); 			click_wait = false; 			mousetimer = setTimeout(function(){ 				click_wait = true; 				setTimer(id);	 			}, 2000); 		});  		$(document).on('mouseup', '.btn', function(){ 			clearTimeout(mousetimer); 			if (!click_wait){ 				var id = parseInt($(this).attr('id').replace('btn_', '')); 				switchController(id); 				console.log('click !!!'); 				click_wait = false; 			} 		}); 	function switchController(id){ 		var el = $('.btn#btn_' + id); 		var state = parseInt($(el).attr('state')); 		var need_state; 		if (state == 0){ 			need_state = 1; 		} else if (state == 1){ 			need_state = 0; 		} 		$(el).addClass('waiting'); 		$.ajax({ 			url: 'engine/ajax.php', 			type: 'POST', 			dataType: 'json', 			data: {action: 'setState', id: id, state: state, need_state: need_state}, 		}) 		.done(function(data) { 			if (data.success == 'ok'){ 				$(el).attr('state', need_state); 				$(el).removeClass('waiting').removeClass('btn_on').removeClass('btn_off'); 				if(need_state == 1){ 					$(el).addClass('btn_on'); 				} else if(need_state == 0){ 					$(el).addClass('btn_off'); 				} 			} 		}) 		.fail(function(data) { 			console.log('error'); 		}); 	} 	function setTimer(id){ 		var el = $('.btn#btn_' + id); 		var state = parseInt($(el).attr('state')); 		var need_state; 		if (state == 0){ 			need_state = 1; 		} else if (state == 1){ 			need_state = 0; 		} 		$(el).attr('seconds', 0); 		$(el).addClass('seconds'); 		$.ajax({ 			url: 'engine/ajax.php', 			type: 'POST', 			dataType: 'json', 			data: {action: 'setTimer', id: id, state: state, need_state: need_state}, 		}) 		.done(function(data) { 		}) 		.fail(function(data) { 			console.log('error'); 		}); 	}

В переменной id передаём айдишник контроллера, а в переменной state — значение его состояния. В файле ajax.php получаем POST-запрос и кладём новые данные в значения записи соответствующего id.

PHP

function setState($sql){ 	$need_state = (int)$_POST['need_state']; 	$state = (int)$_POST['state']; 	$id = (int)$_POST['id'];  	$result = $sql->query("UPDATE `controllers` SET `state` = '".$need_state."', `timer` = '0000-00-00 00:00:00' WHERE `id` = '".$id."'"); 	// Проверка выполенения Arduino 	$result = $sql->query("SELECT `state` FROM `controllers` WHERE `id` = '".$id."'"); 	if ($need_state == $result->row['state']){ 		$res['success'] = 'ok'; 	} else { 		$res['success'] = 'err'; 	} 	return $res; }  function setTimer($sql){ 	$need_state = (int)$_POST['need_state']; 	$state = (int)$_POST['state']; 	$id = (int)$_POST['id'];  	$result = $sql->query("UPDATE `controllers` SET `timer` = NOW() + INTERVAL 3 MINUTE, `timer_state` = '".$need_state."' WHERE `id` = '".$id."'"); 	// Проверка выполенения Arduino 	$result = $sql->query("SELECT `state` FROM `controllers` WHERE `id` = '".$id."'"); 	if ($need_state == $result->row['state']){ 		$res['success'] = 'ok'; 	} else { 		$res['success'] = 'err'; 	} 	return $res; }

Arduino же, в свою очередь, по Ethernet обращается к веб-серверу, проверяет уникальный ключ системы, значения контроллеров, парсит полученную строку и переключает значения пинов.

PHP

if (isset($_GET['key']) && $_GET['key'] !== ''){ 		$key = $_GET['key']; 	} else { 		die; 	} 	 $key = $sql->escape($key); 	$result = $sql->query("SELECT * FROM `controllers` WHERE `home_id` = '1' AND `key` = '".$key."' ORDER BY `order`"); 	foreach ($result->rows as $key => $value) { 		if ($value['id'] == '1'){ 			if ($value['state'] == '1'){ 				$ar .= 'Q'; 			} else if ($value['state'] == '0') { 				$ar .= 'q'; 			} 		} 		if ($value['id'] == '2'){ 			if ($value['state'] == '1'){ 				$ar .= 'W'; 			} else if ($value['state'] == '0') { 				$ar .= 'w'; 			} 		} 		if ($value['id'] == '3'){ 			if ($value['state'] == '1'){ 				$ar .= 'E'; 			} else if ($value['state'] == '0') { 				$ar .= 'e'; 			} 		} 	}

После чего, строка вида “%qUerTY” передается в скетч, где парсится, в зависимости от жестко зашитых правил: каждая буква соответствует своему номеру пина, а регистр отвечает за конечное значение: прописная — 1, строчная — 0.

Arduino

void readData(){   if (led_connect){     digitalWrite(6, HIGH);   } else {     digitalWrite(6, LOW);   }   digitalWrite(4, LOW);   previousMillis = currentMillis;      led_connect = !led_connect;     while (client.available()){             switch (char c = client.read()) {         case 'Q':           digitalWrite(9, HIGH);           break;         case 'q':           digitalWrite(9, LOW);           break;         case 'W':           digitalWrite(8, HIGH);           break;         case 'w':           digitalWrite(8, LOW);           break;         case 'E':           digitalWrite(7, HIGH);           myservo.write(0);           break;         case 'e':           digitalWrite(7, LOW);           myservo.write(180);           break;       }     } }

На пин, отвечающий за серво-машинку, можно передавать значения от 0 до 180 (градусов поворота), а, допустим, на диммер — до 255. Мне же пока хватает двух значений: 0 или 1.

С подключением модулей проблем не возникло: оба реле сопрягаются с передатчиком один раз, без необходимости повторной привязки, и прекрасно выполняют свою задачу.

А вот с мощностью серво-машинки я немного просчитался: взял на 6 кг, — чего, в общем, хватает для того, чтобы прикрывать и отпускать створку окна, что она открывалась под собственным весом, — но лучше брать что-то помощнее, на случай, сильного ветра или сквозняка.

Вообще, простор для творчества безграничен: к примеру, можно подключить датчики, например, CO2 или температуры, и открывать / закрывать окно при достижении определенных показателей.
Ну и всю систему, разумеется, я планирую переписать на веб-сокетах, облегчив запросы, — и сделать более гибкой передачу и парсинг значений параметров.

Скетч для ардуино

Небольшое видео

Работа подсветки