érzékelők

Okosházról haladóknak 2. rész – Arduino alapú figyelőrendszerek

Hogyan lehet egy okosház rendszert Arduino kütyükkel tovább okosítani?

Az otthoni automatizálásnak sokszor korlátot szab a használt okosházrendszer zártsága. Ez a zártság adódhat abból, hogy a kiépítéskor nem gondoltunk mindenre és nem mindenhol van hálózati kábel vagy áramforrás vagy éppen az okosház rendszer nem kompatibilis szoftveresen más eszközzel úgy, ahogy mi szeretnénk.

Ezt a két problémát kezeli sikerrel nálam pár Arduino rendszert futtató kütyü: ez gyakorlatilag egyfajta informatikai legó. ( https://www.arduino.cc/ )

Ennek használata már mindenképpen igényel informatikai és programozási tudást. Éppen ezért ebben a cikkben csak pár ötletet írok, amivel az előző bejegyzésben leírt figyelőrendszert ki lehet egészíteni.

1) Elfogyott a víz a locsolónál: ESP8266 wifi modullal vezeték nélküli érzékelő telepíthető bármilyen olyan pontra, ahol van wifi lefedettség ( https://shop.tavir.hu/termek/shop/arduino/expressif-esp32-esp8266/alaplap-expressif-esp32-esp8266/d1-mini-pro-16mb-alappanel-esp8266-wifi-serial-modul/ ) Nekem tartály vízszint jelző van a modulra kötve. Ez a típus képes pár elemről 1 hónapig is működni ( https://www.mischianti.org/2019/11/21/wemos-d1-mini-esp8266-the-three-type-of-sleep-mode-to-manage-energy-savings-part-4/ – nem minden ESP8266 képes a deepsleep parancs futtatására!). Az érzékelő önállóan eldönti, hogy van-e elég víz a tartályban. Ha mér, akkor beírja az adatokat a 2. pontban ismertetett Zabbixba ( https://www.zabbix.com/integrations/arduino ). Ha nincs elég víz, akkor maga az eszköz küld emailt ( https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/emailsender/ ) és nincs szükség a Zabbixra. A Zabbix nem csak arra jó, hogy önmaga kezelje a hibát, de egyben a küldött adatot, a vízszintet is megmutatja egy grafikonon.

2) Okos hűtőszekrény: ESP8266 wifi modulhoz kötöttem egy súlyérzékelőt. „Becsomagoltam a elemmel együtt” egy alacsony fadobozba, aminek a tetejére tettem a tejesdobozt. Ha nincs tej a hűtőben, akkor szól. A hiányra lehet úgy reagálni, hogy az okosházon keresztül felkapcsolja a „nincs tej a hűtőben” kislámpát. De a hibajelzésre lehet akár egy sonoff kapcsolót ( https://www.youtube.com/watch?v=wOtS091ikQw )is használni bármilyen elektromos eszközzel. Még tovább lehet variálni a tej hiányának jelzését, van egy másik ESP8266 modulunk, amin fut egy saját webserver. Ennek segítségével a tej hiányát egy belső ip-n elérhető weboldalon meg tudjuk jeleníteni például egy falra szerelt már senki által nem használt tableten. Fontos, hogy a tejérzékelő jelzését először el kell tárolni ( http://arduino.esp8266.com/Arduino/versions/2.0.0/doc/filesystem.html ). Majd utána ezt már ügyesen meg lehet jeleníteni az ESP8266 által generált weboldalon html segítségével ( https://randomnerdtutorials.com/esp8266-web-server/ ). Ha ez nem lenne kellően idegesítő a család számára, akkor lehet az egészhez pár SD kártyán eltárolt figyelmeztető wav hangfájlt csatolni, amit aztán a nappali órákban óránként egyszer le lehet játszani ( https://github.com/techman83/esp8266-wavplay ).

A hangos visszajelzésre még egy jó lehetőség ha a Sonos hangfalat utasítjuk. Nálam a Loxone okosotthon és a Sonos hangfal már úgy is együtt dolgozik. A tej hiányát eddig is jeleztem a Loxone felé, így nem csak a lámpát kell kapcsolni, hanem a „Nincs tej a hűtőben!” kétségbeesett segélykiáltást is le lehet játszani a konyhai hangfalon.

3) Nyitva maradt a garázs: a Loxone okosotthon jelzést küld a garázs nyitásakor egy ESP8266 modulnak egy virtuális outputon ( https://www.loxone.com/enen/kb/virtual-inputs-outputs/ ) keresztül, amely ezt az adatot átfordítja a figyelőrendszer Zabbixnak. A Zabbix figyelőrendszer lévén végtelenül sokoldalú. Ezért azt is tudja figyelni, hogy az utolsó garázsnyitás óta mennyi idő telt el. Ha több, mint egy óra, akkor a gyerek biztosan nyitva hagyta. Természetesen a fenti folyamat végigmegy garázszárásra is, de ott nincs mit figyelni.

Update: a fenti folyamat nem az igazi, mert a rádiós nyomógomb jelzése egyenesen a kapuhoz megy és kihagyja az okosház rendszert. Ezért a garázs nyitott állapotát egy garázsajtót figyelő távolságmérővel nézem. Az értékeket Zabbixban tárolom, ahol a figyelmeztetést úgy állítottam be, hogy: ha a távolság túl nagy fél órán keresztül, akkor szóljon, mert nyitva van a garázs.

4) Kapucsengő képének küldése okosórára Loxone okosház rendszerből. Adott egy LTE képes okosóra és egy Interneten kívülről nem elérhető okosház. Ha nem vagyok otthon, akkor push üzenetet kapok a csengetésről, de a push üzenet csak szöveget tartalmaz. Ráadásul az okosóra nem tudja kezelni a VPNt, ezért az okosház rendszerhez nem férek hozzá. Mit lehet tenni, ha a képet is szeretném látni? Csengetéskor a Loxone okosház rendszer meghívja egy virtuális outputon keresztül az ESP8266 Adruino modulon futó programot. A program veszi a lapot és leszedi a kaputelefon képét a saját fájlrendszerébe. Majd egy Telegram ( https://telegram.org/ ) Boton keresztül ( https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/universaltelegrambot/ ) elküldi üzenetként nekem az órára. A folyamat visszafele is tud működni, azaz a képként kapott üzenetre válaszolva akár a kaput is ki lehetne nyitni. Próbáltam a Bot helyett sima email küldést használni, de a Gmail smtp kliens a képet Base64 kódolással tudja csak fogadni és ez a kódolás meghaladja az ESP8266 processzorának képességeit.

Update: az Arduino Uno elvileg 50x gyorsabb ilyen számításoknál, mint a sima ESP8266. Megpróbálom átültetni az egészet erre a gyorsabb kütyüre.

5) Más “figyelned kell rá” rendszerek: https://aquaponiakishelyen.tumblr.com/ (önreklám).

Ha van olyan otthoni folyamat, aminek bizonyos elemei problémát okoznak, akkor ezekre a hibajelenségekre vélhetően van valamilyen érzékelő ( https://www.openplatform.cc/index.php/home/index/products ). Ezeket használva az ESP8266 képes adatot fogadni és adatot küldeni. Az ESP8266 megy elemről és kommunikál a Loxone okosházrendszerrel és a Zabbix figyelőrendszerrel is. Ezért utaltam az Arduino rendszerre egyfajta informatikai legóként. Hasonlóan jó ehhez más kis méretű és energiafogyasztású rendszer megfelelő szoftvertámogatással ( https://malnapc.hu/ ).

Szellőztessük okosan = a házban mindig friss levegő van

Ez a téma félig kapcsolódik csak az okosház témakörhöz, mivel a levegő minőségét a lakáson belül inkább a hőszigeteléshez használt anyagok és a gépészet befolyásolja.

Korábban hagyományos A/B energiakategóriájú házban éltünk műanyag nyílászárókkal. A szellőztetés télen és nyáron a napi rutin része volt, mivel a téglafal nem biztosította a levegőcserét kellő mértékben, a műanyag ablakok pedig hermetikusan zártak. A szellőztetés hatására csökkent le a levegő CO2 tartalma, amit egyszerűen úgy érzett az ember, hogy az állott levegőt friss levegő váltotta fel. Ennek az ablaknyitogatásnak nagy hátránya a hőmérséklet-ingadozásban mutatkozott meg, amit télen a fűtésszámlán, nyáron pedig a szoba felmelegedő hőmérsékletén vett észre az ember.

A következő ház, amibe költöztük az az okosház, miről az előző alkalmak során is írtam. A ház állandóan működő levegőcserélő gépészettel oldja meg, hogy mindig friss levegő legyen a szobákban. Ennek előnyét az alábbi grafikon szemléltet.

Jól látható, hogy mikor váltottunk lakhelyet, hiszen a korábbi relatíve magas és állandóan változó CO2 szint egy csapásra fix és alacsony értékre állt be. Ez élettani hatását tekintve azt jelenti, hogy nincs áporodott szag, és legyen akár az éjjeli alvás, vagy a nappali megszokott életvitel FRISS levegőt lélegzik be az lakó. Anélkül, hogy a részletekbe belemennék röviden leírom a folyamatot:

a levegő kintről folyamatosan jön be
a benti levegő bentről folyamatosan megy ki (fontos e kettő érték egyensúlya)
a benti levegő hője egy hőcserélőn keresztül felmelegíti / lehűti a kintről érkező levegőt
a levegő szűréséről 2 / 3 légszűrő filter gondoskodik, amelyet kb. 6-9 havonta kell cserélni (10-20e Ft körüli költség / év)

Ez szuperül hangzik, azonban van olyan eset, amikor az ember zsákutcába kerül és trükközni kell. Velünk az a szerencsétlen szituáció történt, hogy a környék szilárd tüzelésű kazánokat használ, ezért a fűtési szezonban ha nincs légmozgás, akkor a füst képes az egész utcára ráülni. Különösen húzós a helyzet, ha a szomszéd esetleg egy 1800-ban korszerűsített kályhával tüzel mindent ami, háztartási hulladékként fellelhető és mindez egy max 4 méter magas kéményből ömlik a környezetbe. Erre azt a megoldást találtuk ki – miután sikerült a szuper légcserélő rendszernek minden füstöt a lakáson belülre nyomni , hogy aktív szenes szűrővel erősítjük meg a fűtési szezonban a levegő szűrését. Sajnos ez a különösen szélcsendes és különösen büdös anyagok tüzelésének együttállásakor sem segített pedig a szűrőrendszer szerintem már a gáztámadást is elviselte volna. Nem volt mit tenni, az eddig bután állandóan működő levegőcserélőt időprogramozni kellett, azaz a 16-22 óra közötti időben, leállítottuk. Ez volt az az időszak, amikor leginkább problémát jelentett a füst. Persze erre csak akkor van szükség, ha a külső hőmérséklet 15 fok alá csökken.

Mit akartam ezzel mondani? Azt, hogy borzasztóan jó ez a friss levegő hatás, de figyelembe kell venni a külső tényezőket is! Ahhoz, hogy ezt ne csak érzékszervekkel nézzük, hanem mérjük is okos kütyük kellenek.

netatmo1-100663890-large

Nekem a Netatmo termékcsalád tetszett meg, mert:
– a felület átlátható és informatív

img_4310-copy
– az eső előrejelzője, mivel a helyi légnyomás adatokon alapul, ezért nekem bármi másnál pontosabbnak tűnik
– ha több helyszínt akarunk mérni, akkor az okostelefonon azokat együtt könnyen nyomon lehet követni (pl nyaraló)
– méri a CO2 értéket
– eltárolja a historikus adatokat, így ha véletlen valamit vissza kell nézni, akkor az adatok rendelkezésre állnak
– a hangértéket is nézi, így betörésvédelmi feladatot is elláthat
– külső szolgáltatásokhoz is hozzákapcsolható. Ehhez sok segítséget találhatunk itt: https://ifttt.com/netatmo
– európai 🙂

Következtetésképpen ha okosházban élünk, akkor ne csak a kényelmi funkciókra figyeljük oda, hanem adjunk az életminőségre, a levegőminőségre is!

Bevezető – avagy mitől lesz okos egy ház?

Miben segít ez a gyakorlati útmutató?

Előszóként megjegyezném, hogy az írás nem technológiai oldalról közelíti meg az intelligens ház koncepcióját. Abban szeretnék sorstársaimnak kis segítséget nyújtani, hogy a funkcionális leírást milyen mértékben érdemes átgondolni ahhoz, hogy utána a kivitelezés végén egy kedvünk szerint működő lakás kapjunk végeredményül és NE egy kísértetkastélyt.

Azaz a blogban leírtak egyfajta garancia lehet arra, hogy:

a kivitelező nem néz hülyének minket
a kivitelező el tudja dönteni, hogy a bevezetésre kerülő rendszer alkalmas-e arra, amit szeretnénk
a kivitelező el tudja dönteni, hogy ő meg tudja-e valósítani a kéréseinket
nem kell 2x, 3x annyit fizetni a rendszer programozásáért, mint ami tervezve lett
nem lesz ősz a hajunk a rendszer beüzemelését követő pár hónapon belül és párunk sem költözik el, mert az intelligens ház inkább zavarja őt, mint segíti

Mint minden munka elvégzéséhez itt is feltétel a megfelelő “szerszámozás”. Ezek a szerszámok jelen esetben az érzékelők. Ezek hiányában elvész a ház intelligens része, hiszen a folyamatokat és történéseket általában valamilyen változáshoz kell kötni. Kicsit úgy kell elképzelni, hogy ezek egyfajta alapanyagok a főzéshez, azaz ha később találjuk ki, hogy kellett volna, könnyen előfordulhat, hogy ehetetlen lesz amit főztünk, és kezdhetjük az egészet elölről.

Helyiségtől független érzékelők/bemenetek:

fényérzékelő/k: arra szolgálnak, hogy megmondják hány lux erősségű fényt mérnek. Ház esetében javasolt északi tájolású fényérzékelőt használni a lámpák vezérléséhez és déli tájolású érzékelőt az árnyékoláshoz. Az északi érzékelő az árnyékban egy egyenletes világossági értéket ad vissza, míg a déli a hirtelen kisütő nap esetén tud riasztást adni a redőnyöknek. Ha a déli tájolású érzékelőt használjuk a lámpák vezérlésére, akkor előfordulhat, hogy még a nap utolsó sugarai is elég fényes értéket adnak az érzékelőnek, ezért a lakásban sötét marad. Lakás vagy nem egymagában álló ház esetén tegyük kültéren oda az érzékelőt, ahol a nap legtöbbet éri.
szélérzékelő: hirtelen vihar esetén a redőny vezérlésével megakadályozza, hogy betörjön az ablak. Illetve megakadályozza, hogy letépje a napernyőt a ház faláról.
áramszünet van-e érzékelő: (ez gyakorlatilag egy szimpla mágneskapcsoló is lehet) a ház intelligenciája csak áram esetén működik, ezért erősen ajánlott egy szünetmentes használata az áramszünetek áthidalására. Ha ezt nem csak vésztartaléknak használjuk, hanem például vészvilágítást is kötünk rá, akkor kell egy jel, ami megmondja, hogy melyik lámpát kell égetni áramszünet esetén és melyiket nem.
csapadék érzékelő: öntöző rendszerek vezérléséhez.

Helyiségenként érdemes használni érzékelők/bemenetek:

jelenlét érzékelők: abban mások mint a mozgásérzékelők, hogy a finomabb mozgást is észreveszik (például légzés). Mindig hallgassuk meg a működésüket csendben is, mert a “relés” működés miatt kattogó hangja van. A halkabban kattogó drágább… Ha lehet, akkor próbáljuk is ki az érzékenységüket (tényleg észreveszi-e a légzést, vagy integetni kell neki, illetve mi a hatótávolsága)
hőmérséklet érzékelő: fűtés vezérlésre használható, de jól jöhet tűzjelzőnek is (ugye fura ha valahol 30 fok feletti a szobahőmérséklet?). Az árnyékolás miatt célszerű külső hőmérséklet érzékelőt is használni. Hiszen ha hideg van és besüt a nap, akkor az tisztán megspórolt fűtési energia.
vízérzékelő: a csőtörés jelentős károkat tud okozni, a vízérzékelő segít abban, hogy a főcsapot a rendszer azonnal elzárja, ha szivárgást tapasztal (nem árt a takarítót is tájékoztatni, mert a bő vízzel való felmosás fals riasztást adhat)
nyitásérzékelők: a hiedelmekkel ellentétben nem csak betörésvédelemben van szerepe. Például milyen jó ha tudja a rendszer a nyitott teraszajtó alapján, hogy a teraszon vagyok és nem zár ki az árnyékolás automatika éppen akkor amikor leginkább süttetem a hasamat.

Tag: érzékelők