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परिचय

पानी के मीटरों की रीडिंग के बारे में उपयोगिताओं की असामयिक अधिसूचना के कारण, एक दिन, मुझे गर्म पानी के लिए ड्यूटी का नोटिस मेल द्वारा प्राप्त हुआ। इस समय, निष्क्रिय जिज्ञासा के कारण, "रोविंग नेटवर्क्स" से वाईफाई रेडियो मॉड्यूल को "ट्रेन" करने में महारत हासिल की, ताकि उपयोगकर्ताओं की लंबी अनुपस्थिति में बिजली बचाने के लिए इलेक्ट्रिक वॉटर हीटर को दूर से चालू / बंद किया जा सके। और इसलिए यह सब एक साथ आया कि मैंने इन कार्यों और "स्मार्ट होम" के कुछ विचारों को व्यावहारिक कार्यान्वयन के लिए कम करने का फैसला किया। और निश्चित रूप से, यह दिलचस्प नहीं होगा यदि मैं अपने परिचित तकनीकों का उपयोग करता हूं, इसलिए मैंने यथासंभव नए और दिलचस्प उपयोग करने का फैसला किया।

समस्या का बयान

अपार्टमेंट में दो ठंडे पानी के मीटर, दो गर्म पानी के मीटर और एक बिजली का मीटर है। 1.5 किलोवाट की क्षमता वाला एक बॉयलर भी है। गर्म पानी की वास्तविक कमी के कारण, संबंधित मीटर का उपयोग विशेष रूप से रीडिंग लेने के लिए किया जाता है, जो लगभग शून्य के बराबर होता है। स्वचालन के पहले चरण के दौरान, केवल एक ठंडे पानी के मीटर, विद्युत मीटर और बायलर से गुजरना होगा। इसके अनुसार, समस्या का विवरण विकसित किया गया था:

1. एक ठंडे पानी के मीटर और एक बिजली के मीटर की रीडिंग लेने की प्रक्रिया को स्वचालित करें। वास्तव में उपयोग नहीं किए गए पानी के मीटर के लिए, निरंतर मूल्यों के साथ प्लग प्रदान करें।
2. उपयोगिताओं के लिए मीटर रीडिंग के साथ ईमेल अग्रेषण लागू करें।
3. बायलर को चालू करने (बंद करने) के लिए एक तंत्र विकसित करना, तात्कालिक वर्तमान खपत और पानी के तापमान को हटा देना।
4. उपरोक्त तंत्रों के प्रबंधन के लिए एक वेब सेवा विकसित करना।

संचालन का सिद्धांत

उपरोक्त आंकड़े में, मैंने डिज़ाइन किए गए डिवाइस के संचालन के सिद्धांत को चित्रित करने का प्रयास किया। उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करने वाली वेब सेवा वाईफाई मॉड्यूल से जुड़ी होती है, जो टेलनेट प्रोटोकॉल के माध्यम से आपके स्वयं के आई / ओ पोर्ट, एडीसी और यूएआरटी इंटरफेस को प्रबंधित करने की क्षमता प्रदान करती है। बायलर की पॉवर कुंजी को नियंत्रित करने के लिए स्वयं के इनपुट / आउटपुट और एडीसी पोर्ट का उपयोग किया जाता है, जबकि UART के माध्यम से, काउंटर और थर्मामीटर की रीडिंग पढ़ने के लिए माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किया जाता है। इंटरैक्शन की अधिक सही तस्वीर प्राप्त करने के लिए, मैं नीचे से व्यक्तिगत मॉड्यूल की चर्चा शुरू करूंगा।
सेंसर।

सेंसर

यह सिर्फ इतना हुआ कि जब तक इस प्रणाली का विकास शुरू हुआ, तब तक निरीक्षण के लिए मेरे "ठंडे" पानी के मीटर को पानी के चैनल पर ले जाने की बाध्यता थी, जो कि पीएटी "एलेक्ट्रोक्टेरोमेट्रिआ" द्वारा निर्मित अधिक आधुनिक पानी के मीटर केवी -1.5 के साथ बदलने के लिए एक सुविधाजनक कारण था, जो एक इंटरफेस के लिए सुसज्जित हैं। रीडिंग ले रहा है। इस मामले में, इंटरफ़ेस एक तार निकला जो मीटर के अंदर रीड स्विच से इस तरह जुड़ा हुआ है कि मीटर से गुजरने वाले प्रत्येक 10 लीटर पानी के बाद संपर्क बंद हो जाता है।
दुर्भाग्य से, एनआईके 2102-02 विद्युत मीटर पर कोई टेलीमेट्रिक आउटपुट नहीं थे, इसलिए एलईडी संकेतक की फ्लैश की संख्या को गिनने का निर्णय लिया गया था, जो कि प्रलेखन के अनुसार, प्रति किलोवाट 6400 फ्लैश का उत्पादन किया। इस प्रयोजन के लिए, निकटतम रेडियो बाजार में, मैंने बिना नाम के फोटोट्रांसिस्टर मेनू खरीदे, जिनमें से एक था जो एलईडी संकेतक के लिए उचित रूप से प्रतिक्रिया देता था।
थर्मामीटर के रूप में, मैंने एक DS18b20 थर्मामीटर का उपयोग किया, जो कि 1वायर नेटवर्क के प्रशंसकों से परिचित था, जो कि एटनी 2313 माइक्रोकंट्रोलर के साथ दोस्त बनाना काफी आसान था।
सबसे लंबे समय तक, मैंने एक वर्तमान सेंसर चुना। नतीजतन, मैं ACS712 30A पर बस गया, जिसके संचालन का सिद्धांत हॉल प्रभाव पर आधारित है। सेंसर को एक बाहरी शक्ति स्रोत की आवश्यकता होती है और आउटपुट पर यह उपट / 2 के बराबर संदर्भ वोल्टेज के सापेक्ष वर्तमान ताकत के लिए एक वोल्टेज मान देता है।

पावर की

जैसा कि मैंने पहले ही कहा है, एक वॉटर हीटर की क्षमता लगभग 1.5 किलोवाट है, इसलिए रिले का उपयोग करके इस तरह के भार को नियंत्रित करना बेहतर है। और इस तरह के एक रिले को एक पारंपरिक ओवरवॉल्टेज संरक्षण इकाई के अंदर पाया गया था, कुछ समय पहले कुछ सुपरमार्केट में खरीदा गया था। इस इकाई के बोर्ड पर, मैंने ट्रांजिस्टर कुंजी के आधार की आपूर्ति करने वाले ट्रैक को काट दिया और इसे वाई-फाई मॉड्यूल के इनपुट-आउटपुट पोर्ट पर खराब कर दिया, जिसका संकेत ट्रांजिस्टर का उपयोग करके पूर्व-प्रवर्धित किया गया था। ब्लॉक केस काफी बड़ा निकला और इसके अलावा एक करंट सेंसर भी था। इस प्रकार, वर्तमान सेंसर के साथ पूरे पावर स्विच को ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्शन यूनिट के आवास में बनाया गया था।

माइक्रोकंट्रोलर

एक एप्लिकेशन प्रोग्रामर के रूप में, मैं बहुत कम ही हार्डवेयर भर में आया और कभी भी एमके का सामना नहीं किया, इसलिए मैंने Attiny2313 को चुना, इंटरनेट पर इसके उपयोग के बहुत सारे उदाहरण थे। इसके अलावा, AVR माइक्रोकंट्रोलर के लिए USBasp प्रोग्रामर बहुत सस्ता निकला, केवल $ 9 के बारे में। C में लिखी गई फ़र्मवेयर यहाँ देखी जा सकती है: github.com/AndriiArtemenko/UARTSensorsReader । मोटे तौर पर, एमके काउंटरों द्वारा शुरू किए गए बाहरी व्यवधानों को गिनने में लगा हुआ है और जब बिजली बंद हो जाती है, तो मूल्यों को गैर-वाष्पशील स्मृति में संग्रहीत करता है। एमके वाईएफएफआई मॉड्यूल से यूएआरटी के माध्यम से बाहरी कमांड प्राप्त करता है और प्रतिक्रिया में डेटा भेजकर उन्हें जवाब देता है। अब तक मैंने कुल 5 आदेशों को क्रमबद्ध किया है:

"ए" - पानी के मीटर का मान प्राप्त करें।
"बी" - बिजली मीटर का मूल्य प्राप्त करें।
"सी" - थर्मामीटर का मान प्राप्त करें।
"डी" - पानी के मीटर मूल्य को रीसेट करें।
"ई" - बिजली मीटर के मूल्य को रीसेट करें।

Ds18b20 थर्मामीटर एमके द्वारा बाहरी पुस्तकालयों 1wire और ds18x20_v2 का उपयोग करते हुए एक नियमित बंदरगाह के माध्यम से पूछताछ की जाती है। बिजली सर्किट में बिजली की अनुपस्थिति में एमके के स्वास्थ्य को बनाए रखने के लिए प्रति फैड एक आयनिस्टर है।
एमके के साथ काम करने में मुख्य कठिनाइयां पानी के मीटर संपर्कों के झुनझुने के कारण हुईं, जो एक टाइमर का उपयोग करके प्रोग्रामेटिक रूप से दबा दी गई थीं।

वाईफाई मॉड्यूल

एक वाईफाई मॉड्यूल के रूप में, मैंने Roving Networks से RN-171 का उपयोग किया, जिसे WiFly के रूप में भी जाना जाता है। वास्तव में, यह केवल एक वाईफाई मॉड्यूल नहीं है, बल्कि अपने स्वयं के I / O पोर्ट, ADC, UART, WEB और FTP क्लाइंट के साथ एक स्व-निहित डिवाइस है। एक बहुत ही दिलचस्प बात, जिसे मैं सभी उत्साही लोगों को पढ़ने की सलाह देता हूं।
WiFly को वाईफाई राउटर के माध्यम से होम नेटवर्क से कनेक्ट करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया था, जिसका टेलनेट पोर्ट वाइली मॉड्यूल को भेजा गया था। इस प्रकार, बाहर से मॉड्यूल को नियंत्रित करना संभव हो गया।
पावर कुंजी को नियंत्रित करने के लिए I / O पोर्ट में से एक को कॉन्फ़िगर किया गया था, और ADCs में से एक वर्तमान सेंसर की रीडिंग को डिजिटाइज़ करता है। UART पोर्ट एमके से सीधे जुड़ा हुआ है।

सर्किट आरेख

21 वीं शताब्दी में रहना कितना अच्छा है जब घर में सभी अवसरों के लिए एक विशाल परीक्षण बेंच और घटकों का एक सेट रखने की आवश्यकता नहीं है। मैंने प्रोटीन 7 प्रोफेशनल में सर्किट आरेख को मॉडल किया है, लेकिन केवल वह हिस्सा जो माइक्रोकंट्रोलर के संचालन से संबंधित है। मैंने बस वाईफ़ली मॉड्यूल के बारे में भाग समाप्त कर दिया, इस कारण से कि प्रोटीन्स के लिए आरएन -171 मॉडल इंटरनेट पर नहीं मिला था। एक ही कारण के लिए, एक फोटोट्रांसिस्टर के बजाय, आरेख एक ऑप्टोकॉप्लर दिखाता है, काउंटरों के बजाय बटन, और एक वोल्टेज स्टेबलाइज़र के बजाय, बस एक और बिजली उत्पादन। बाकी योजना काफी सटीक है और "आयरन" प्रोटोटाइप से मेल खाती है। डिवाइस का पावर स्रोत 5 वी मोबाइल फोन से चार्जिंग यूनिट था। केवल एक चालू सेंसर और आउटपुट पोर्ट सिग्नल को बढ़ाता हुआ एक ट्रांजिस्टर सीधे इसे से खिलाया जाता है, WiFly और MK 3.3V डिवाइस हैं और उनके लिए एक स्टेबलाइज़र स्थापित किया गया था। आज, प्रणाली परीक्षण स्तर पर है, और इसलिए इसे सर्किट बोर्ड पर रखा गया है।

वेब सेवा

मैंने रूबी 3 पर रूबी का उपयोग करके एक वेब सेवा बनाने का फैसला किया, केवल इस कारण से कि मैं वास्तव में इस पिशाच जानवर के साथ काम करने की कोशिश करना चाहता था। प्रारंभ में, मैं क्लाउड फाउंड्री पर परियोजना की मेजबानी करना चाहता था, लेकिन, खाते की प्रतीक्षा किए बिना, मैं हरोकू के लिए लुढ़का। वेब एप्लिकेशन का स्रोत कोड यहां पाया जा सकता है: github.com/AndriiArtemenko/SmartFlat ।
एप्लिकेशन ने रत्नों का उपयोग किया, विलंबित_जॉब_एक्टिव_कॉर्ड, लिक्विड, सिंपल-नेवीगेशन, लॉग 4 आर आदि।

फिलहाल, एकत्र किए गए डेटा को प्रदर्शित करने के अलावा, एप्लिकेशन एक निश्चित समय पर उचित अधिकारियों को मीटर रीडिंग के साथ पत्र भेजने और बायलर की शक्ति का प्रबंधन करने में सक्षम है। बेशक, यह पर्याप्त नहीं है, लेकिन प्रारंभिक कार्य पूरा हो चुका है, और पहले से ही कार्यक्षमता का विस्तार करने की योजना है।

एक निष्कर्ष के बजाय

मैं अपने खाली समय में इस कार्य के कार्यान्वयन में लगा हुआ था, और इस कारण मैंने इस पर लगभग 3 महीने बिताए। इस समय के दौरान, मुझे परियोजना के आगे विकास की दिशा और इसकी प्रासंगिकता का एहसास हुआ। निकट भविष्य में मैं किसी प्रकार की भुगतान सेवा के माध्यम से उपयोगिता बिलों को स्वचालित रूप से भुगतान करने की क्षमता जोड़ने की योजना बनाता हूं, बाथरूम में पानी के आपातकालीन बंद के लिए उपकरणों को जोड़ सकता हूं, और बहुत कुछ।

धन्यवाद

पूरे प्रोजेक्ट के दौरान, हार्डवेयर डिजाइन करने में काफी मदद मुझे रेडिओकोट फोरम के उपयोगकर्ताओं द्वारा प्रदान की गई थी। आप लोगों को बहुत बहुत धन्यवाद!