Ardumotica, la domotica basata su Arduino

a cura di Matteo G. , Gabriele P.

20/02/2013 - articolo

Hardware & Periferiche - La domotica è una branca della robotica che sta sempre più prendendo piede ai giorni nostri. Vediamo insieme come realizzare un circuito per controllare carichi e sensori di casa nostra, il tutto mediante Arduino.

Introduzione

Ardumotica è un piccolo progetto di domotica, da noi creato, basato su Arduino. Per funzionare, lavora su alcuni sensori e attuatori tramite Arduino Mega e una Ethernet shield. Lo scopo di questo progetto è quello di controllare la nostra abitazione in modo intelligente, permettendoci di interagire velocemente con lampade, telecamere IP ed eventuali sensori, dando inoltre all'utente la possibilità di monitorare i consumi energetici.

Il progetto offre migliaia di possibilità di sviluppo, noi lo abbiamo adattato alle nostre esigenze. Il codice è open source, quindi ognuno è libero di modificarlo come meglio crede.

Materiale occorrente

Per questo progetto occorrono i seguenti componenti:

Arduino Mega 2560 (il normale Arduino Uno non è in grado di gestire la complessa interfaccia web)
Arduino UNO (per la rilevazione dei consumi)
Ethernet Shield (importante che abbia il chip W5100 per utilizzare le lib Ethernet.h)
Alimentatore esterno stabilizzato in continua (DC) 12V
Fotoresistenza
Scheda relè (noi useremo una scheda da 8)
Telecomando Tx 433MHz
Prese radiocontrollate Rx 433MHz
Trasmettitore Tx 433MHz
Ricevitore Rx 433MHz
Cavi di collegamento

Come potrete notare il progetto realizzato implica l'utilizzo di due Arduino, questi si trasmetteranno a vicenda dati utilizzando una connessione 433MHz mediante l'uso di Tx/Rx come questi che potete tranquillamente acquistare su eBay.

Arduino UNO verrà posto a fianco al contatore ENEL di casa ed attraverso una fotoresistenza sarà in grado di leggere il consumo istantaneo, inviando il dato in tempo reale ad Arduino Mega che a sua volta sarà dotato di Rx. Il meccanismo di rilevazione del consumo istantaneo si basa sulla rilevazione dell'intervallo di tempo che trascorre tra due lampeggi del LED stesso, per un impianto tradizionale 3KW il tempo massimo che può trascorrere tra il primo e il secondo lampeggio è di un secondo, che corrisponde a 3600W, circa il massimo sopportabile.
Arduino Mega 2560 invece verrà dotato di una Ethernet shield ed andrà ad ospitare l'interfaccia web, a quest'ultimo verrà inoltre collegata la scheda relè, il telecomando 433MHz e come già accennato il Rx 433MHz per il consumo.

Il meccanismo di controllo è piuttosto banale, mettiamo per esempio di voler accendere una lampada:

Premo il tasto sull'interfaccia -> comando passa all'Ethernet shield -> comando passa ad arduino -> pin 22 HIGH -> relè chiuso per 1 secondo -> contatto sul telecomando 433MHz (come se premessimo il tasto fisico) -> ricezione da parte della presa radiocontrollata -> luce accesa

Questo è il telecomando che è stato smontato e a cui sono stati saldati i cavi in prossimità dei tasti ed a fianco le prese riceventi radiocontrollate:

Schema di collegamento

Lo Sketch

Per questo codice servono:

-Ethernet.h library

-jscharts.js library

-VirtualWire.h (non implementata nel codice sottostante)

#include <String.h> #include <SPI.h> #include <Ethernet.h> byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; byte ip[] = { 192, 168, 1, 170 }; byte gateway[] = { 192, 168, 1, 253 }; byte subnet[] = { 255, 255, 255, 0 }; EthernetServer server(80); String readString; int Luce1; //Luce 1 int Luce2; //Luce 2 int statoluce1; //stato luce 1 int statoluce2; //stato luce 2 int statoaudio1; //stato audio1 int statoaudio2; //stato audio2 int statocancello; int temp; int consumo[10]; int i; //VALORI PER CONSUMO ISTANTANEO boolean isFirstBlink = false; int milliSecondStart = 0,milliSecondEnd=0; int lightPin = A0; int readingValue=0; const int RANGELIGHT=100; int x = 0; int row = 0; int ConsIst=0; //FINE VALORI CONSUMO ISTANTANEO void setup(){ Serial.begin(9600); Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet); pinMode(22,OUTPUT); pinMode(23,OUTPUT); pinMode(24,OUTPUT); pinMode(25,OUTPUT); pinMode(26,OUTPUT); pinMode(27,OUTPUT); pinMode(28,OUTPUT); pinMode(29,OUTPUT); pinMode(30,OUTPUT); //ON Cancello digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); } void loop(){ if(i>5) i=0; //INIZIO GESTIONE CONSUMO ISTANTANEO readingValue = analogRead(lightPin)/4; if(readingValue > RANGELIGHT){ if(isFirstBlink == false){ milliSecondStart = millis(); isFirstBlink= true; delay(200); }else{ milliSecondEnd=millis(); isFirstBlink=false; ConsIst=3600/((milliSecondEnd-milliSecondStart)/1000); Serial.print(3600/((milliSecondEnd-milliSecondStart)/1000)); Serial.println("W"); }} //FINE GESTIONE CONSUMO ISTANTANEO consumo[i]=ConsIst; i++; EthernetClient client = server.available(); if (client) { boolean currentLineIsBlank = true; while (client.connected()) { if (client.available()) { char c = client.read(); readString.concat(c); if (c == '\n' && currentLineIsBlank) { Serial.print(readString); statocancello=false; //GESTIONE LUCE 1 if(readString.indexOf("Luce1on") > 0) { digitalWrite(24,LOW); delay(200); digitalWrite(24,HIGH); delay(100); digitalWrite(24,LOW); delay(200); digitalWrite(24,HIGH); statoluce1=true; } if(readString.indexOf("Spegni1") > 0) { digitalWrite(25,LOW); delay(200); digitalWrite(25,HIGH); delay(100); digitalWrite(25,LOW); delay(200); digitalWrite(25,HIGH); statoluce1=false; } //GESTIONE LUCE 2 if(readString.indexOf("Luce2on") > 0) { digitalWrite(28,LOW); delay(200); digitalWrite(28,HIGH); delay(100); digitalWrite(28,LOW); delay(200); digitalWrite(28,HIGH); statoluce2=true; } if(readString.indexOf("Spegni2") > 0) { digitalWrite(29,LOW); delay(200); digitalWrite(29,HIGH); delay(100); digitalWrite(29,LOW); delay(200); digitalWrite(29,HIGH); statoluce2=false; } //GESTIONE AUDIO 1 if(readString.indexOf("Audio1on") > 0) { digitalWrite(22,LOW); delay(200); digitalWrite(22,HIGH); delay(100); digitalWrite(22,LOW); delay(200); digitalWrite(22,HIGH); statoaudio1=true; } if(readString.indexOf("Spegnia1") > 0) { digitalWrite(23,LOW); delay(200); digitalWrite(23,HIGH); delay(100); digitalWrite(23,LOW); delay(200); digitalWrite(23,HIGH); statoaudio1=false; } //GESTIONE AUDIO 2 if(readString.indexOf("Audio2on") > 0) { digitalWrite(26,LOW); delay(200); digitalWrite(26,HIGH); delay(100); digitalWrite(26,LOW); delay(200); digitalWrite(26,HIGH); statoaudio2=true; } if(readString.indexOf("Spegnia2") > 0) { digitalWrite(27,LOW); delay(200); digitalWrite(27,HIGH); delay(100); digitalWrite(27,LOW); delay(200); digitalWrite(27,HIGH); statoaudio2=false; } //GESTIONE Cancello if(readString.indexOf("Cancello1") > 0) { digitalWrite(30,HIGH); delay(100); digitalWrite(30,LOW); statocancello=true; } client.println("HTTP/1.1 200 OK"); client.println("Content-Type: text/html"); client.println(); client.print("<html><title>Domotic Panel</title><body bgcolor=black background= http://imageshack.us/a/img825/7808/blackbackgroundwood2560.jpg ><center><table width=1000 height=600 border=1>"); //Gestione Consumo Istantaneo client.print("<tr>"); client.print("<BR><td><font color=#C0C0C0 size=12>Consumo Istantaneo:</font></td> ");//CONSUMO ISTANTANEO client.print("<td><center><font color=white size=12>"); client.print(ConsIst); client.print("</font>"); client.print("<font color=#C0C0C0 size=12> W</font></center></td>"); client.print("</tr>"); //Gestione LUCE 1 client.print("<tr>"); client.print("<BR><td><font color=#C0C0C0 size=12>Luce Sala: </font></td>"); if(statoluce1){ client.print("<td><center><a href='/?Spegni1'><img src= http://img849.imageshack.us/img849/1513/accesao.jpg /> </a></center></td>"); } else client.print("<td><center><a href='/?Luce1on'><img src= http://img10.imageshack.us/img10/4719/spenta.jpg /> </a></center></td>"); client.print("</tr>"); //Gestione LUCE 2 client.print("<tr>"); client.print("<BR><td><font color=#C0C0C0 size=12>Luce Camera: </font></td>"); if(statoluce2){ client.print("<td><center><a href='/?Spegni2'><img src= http://img849.imageshack.us/img849/1513/accesao.jpg /> </a></center></td>"); } else client.print("<td><center><a href='/?Luce2on'><img src= http://img10.imageshack.us/img10/4719/spenta.jpg /> </a></center></td>"); client.print("</tr>"); //Gestione AUDIO 1 client.print("<tr>"); client.print("<BR><td><font color=#C0C0C0 size=12>Audio Camera: </font></td>"); if(statoaudio1){ client.print("<td><center><a href='/?Spegnia1'><img src= http://img849.imageshack.us/img849/1513/accesao.jpg /> </a></center></td>"); } else client.print("<td><center><a href='/?Audio1on'><img src= http://img10.imageshack.us/img10/4719/spenta.jpg /> </a></center></td>"); client.print("</tr>"); //Gestione AUDIO 2 client.print("<tr>"); client.print("<BR><td><font color=#C0C0C0 size=12>Audio Sala: </font></td>"); if(statoaudio2){ client.print("<td><center><a href='/?Spegnia2'><img src= http://img849.imageshack.us/img849/1513/accesao.jpg /></a></center></td>"); } else client.print("<td><center><a href='/?Audio2on'><img src= http://img10.imageshack.us/img10/4719/spenta.jpg /> </a></center></center></td>"); client.print("</tr>"); //Gestione Cancello client.print("<tr>"); client.print("<BR><td><font color=#C0C0C0 size=12>Portoncino: </font></td>"); if(statocancello){ client.print("<td><center><a href='/?Cancello1'><img src= http://img339.imageshack.us/img339/9696/38048675.gif /> </a></center></td>"); } else client.print("<td><center><a href='/?Cancello1'><img src=http://img443.imageshack.us/img443/2710/6a00e54fec8a26883300e55.gif /> </a></center></td>"); client.print("</tr>"); //GEstione telecamera client.print("<tr>"); client.print("<BR><td><font color=#C0C0C0 size=12>Gestione telecamera: </font></td>"); client.print("<td><center><a href=indirizzo tua telecamera ip><font size=14>iCam</font></a></center></center></td>"); client.print("</tr>"); //telecamera client.print("<tr><td><iframe width=640 height=480 src=indirizzo tua telecamera ip></iframe></td>"); //Grafico client.print("<script type=text/javascript src= http://labs.fauser.edu/~a2010a13/jscharts.js ></script> "); client.print("<td><div id=chart margin: auto><script type=text/javascript>"); client.print("var myData = new Array(["); client.print(consumo[0]); client.print(","); client.print(1); client.print("],"); client.print("["); client.print(consumo[1]); client.print(","); client.print(2); client.print("],"); client.print("["); client.print(consumo[2]); client.print(","); client.print(3); client.print("],"); client.print("["); client.print(consumo[3]); client.print(","); client.print(4); client.print("],"); client.print("["); client.print(consumo[4]); client.print(","); client.print(5); client.print("]"); client.print(");"); client.print("var myChart = new JSChart('chart', 'line');"); client.print("myChart.setDataArray(myData);"); client.print("myChart.draw();"); client.print("</script></div></td></tr>"); client.println("</body>"); client.print("</center>"); client.print("</table>"); client.print("</html>"); readString=""; client.stop(); } } } } }

Nel codice non è ancora stato implementato il rilevamento del consumo istantaneo da Arduino Uno, è necessario semplicemente implementare la libreria VirtualWire.h e operare sulla variabile "ConsIst" per visualizzare il consumo sul pannello.

Se avete dubbi o domande da farci, restiamo a vostra disposizione.

Sentitevi liberi di commentare.

Una domotica "cheap" pronta a soddisfarvi, cosa c'è di meglio di qualcosa costruito in proprio e di cui conosciamo ogni singola parte?

Alla prossima con il mitico Arduino!

MegaLab.it rispetta la tua privacy. Per esercitare i tuoi diritti scrivi a: privacy@megalab.it .