“Умный дом” на скорую руку

С нами продолжают делиться решениями на основе модулей Мастер Кит ^[1]:
«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.

“Умный дом” на скорую руку - 1

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 ^[2] и MP3330 ^[3], а сигналы на них передаются с помощью восьмиканального передатчика MP3329 ^[4] на частоте 433 МГц.

“Умный дом” на скорую руку - 2 “Умный дом” на скорую руку - 3 “Умный дом” на скорую руку - 4

“Умный дом” на скорую руку - 5

На MP3330 я повесил управление двумя светодиодными лентами над диваном, — уютная подсветка для вечернего чтения, — а на MP3328 — управление серво-машинкой ^[5] для открывания / закрывания окна.

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

“Умный дом” на скорую руку - 6

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.

“Умный дом” на скорую руку - 7

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.

“Умный дом” на скорую руку - 8 “Умный дом” на скорую руку - 9 “Умный дом” на скорую руку - 10

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.

“Умный дом” на скорую руку - 11

“Умный дом” на скорую руку - 12

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

“Умный дом” на скорую руку - 13

“Умный дом” на скорую руку - 14

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 ^[6]

Небольшое видео

Работа подсветки