Utilisation de Raspberry Pi pour la domotique

Il y a environ deux ans, la Fondation Raspberry Pi a sorti un appareil plutôt intéressant - un ordinateur à carte unique, dont la taille est légèrement plus grande qu'une carte bancaire en plastique à un prix très attractif. La nouveauté a immédiatement gagné en popularité, la gamme de précommandes s'étalant sur plusieurs mois.

Le Raspberry Pi a été présenté en deux niveaux de finition: modèle «A» et modèle «B». Les deux versions sont équipées d'un processeur Broadcom BCM2835 ARM11 avec une fréquence d'horloge de 700 MHz et d'un module RAM 256 Mo / 512 Mo. Le modèle "A" est équipé d'un port USB 2.0, le modèle "B" - avec deux. Le modèle «B» possède un port Ethernet. Le processeur BCM2835 comprend également un cœur graphique. La sortie vidéo se fait via un connecteur RCA composite ou via une interface HDMI numérique.

Le système de fichiers, l'image du noyau et les fichiers utilisateur se trouvent sur une carte mémoire SD, MMC ou SDIO. La caractéristique la plus attrayante du Raspberry Pi est sa faible consommation d'énergie (5V / 700mA), la présence de ports d'E / S GPIO avec interfaces I2C, SPI, UART, ainsi que la possibilité de travailler à distance via Ethernet.

Actuellement, seul le modèle «B» est publié avec 512 Mo de RAM et un support Ethernet. De plus, une nouvelle version est apparue à la vente, qui diffère du modèle précédent «B» par une disposition plus compacte des composants, la présence de 4 ports USB, une augmentation du nombre de ports d'E / S GPIO et l'absence de sortie vidéo composite. L'apparition du modèle "B" et du nouveau modèle de l'ordinateur Raspberry Pi est illustrée à la Fig. 1

Fig. 1

Pourquoi puis-je utiliser un tel appareil? Tout d'abord, il convient de noter que le Raspberry Pi est, bien que pas très puissant, mais en même temps un ordinateur à part entière. En y connectant un moniteur, un clavier, une souris et en installant n'importe quel kit de distribution du système d'exploitation Linux, il peut être utilisé comme un ordinateur de bureau pour résoudre des tâches qui ne nécessitent pas de puissantes ressources informatiques.

Le Raspberry Pi est tout à fait approprié pour une utilisation en tant que serveur multimédia domestique, serveur de stockage, cerveau d'un robot ou d'une machine, serveur domotique (ou la soi-disant "maison intelligente").

L'apparition du Raspberry Pi a immédiatement fait sensation autour de cet appareil. Quand les passions se sont un peu calmées, et qu'il est apparu en vente libre à un coût suffisant, j'ai décidé de mieux connaître ce mini-ordinateur. Pour moi, le Raspberry Pi était principalement intéressant du point de vue de son utilisation dans un système domotique, dont l'idée était «mûre» depuis longtemps et nécessitait une mise en œuvre pratique.

J'utilise le terme «domotique» parce que je n'aime pas beaucoup l'expression «maison intelligente». Non, il n'y a rien de mal avec le terme «maison intelligente», mais récemment ce concept a été très perverti.

Une maison intelligente est un système complexe «multi-circuits» qui, en plus d'exécuter divers scénarios spécifiés par l'utilisateur, peut prendre diverses décisions en fonction d'une situation d'urgence particulière. En d'autres termes, il s'agit d'un système «pensant» (bien sûr, au niveau de la machine). Et dernièrement, j'ai appelé quelque chose de «maison intelligente» - par exemple, Alarme GSM, capteur de fuite d'eau, contrôle de la lumière par des capteurs de mouvement, etc. Oui, ce sont tous des composants distincts d'une maison intelligente, mais pas une maison intelligente dans son ensemble.

Ainsi, nous considérerons la structure de construction d'un système domotique utilisant Raspberry Pi (Fig.2).

Fig. 2Structure de construction d'un système domotique utilisant Raspberry Pi (cliquez sur l'image pour agrandir)

Le système domotique se compose d'un serveur central connecté via une interface RS485 avec des contrôleurs installés dans chaque pièce, et à son tour, divers dispositifs de contrôle, de surveillance, de régulation et de protection sont connectés aux contrôleurs.

L'avantage d'une telle architecture réseau est qu'il n'est pas nécessaire de tirer les fils de chaque périphérique vers le serveur, mais plutôt de connecter les contrôleurs auxquels ils sont connectés avec un câble UTP - une paire de fils est utilisée pour l'interface RS485, et les paires restantes sont utilisées pour alimenter les contrôleurs et capteurs. De plus, la logique de travail est conçue de manière à ce que la défaillance de tout contrôleur ou même d'un serveur central n'affecte pas les performances du reste du système.

Le Raspberry Pi est utilisé comme serveur central du système domotique. Un serveur Web y est installé, à travers lequel l'utilisateur à partir de n'importe quel appareil de communication (smartphone, ordinateur portable, tablette) via le navigateur peut recevoir des informations sur tous les processus en cours dans la maison et, en conséquence, les gérer. L'accès au serveur Web en saisissant l'identifiant et le mot de passe peut être obtenu à la fois depuis le réseau local domestique et depuis Internet via un routeur Wi-Fi.

Le port série UART Raspberry Pi via un appareil correspondant via l'interface RS485 connecte les contrôleurs avec un ensemble différent d'entrées / sorties. De plus, un modem GSM peut être connecté à RS485 pour accéder au système via un réseau téléphonique cellulaire ou fixe au cas où il n'y aurait aucun moyen d'accéder à Internet au point où se trouve l'utilisateur. L'accès au système dans ce cas se fait également en entrant un mot de passe.

Un autre appareil du réseau RS485 est un module radio. Son but est de se lier au système d'automatisation générale de tous les capteurs radio et télécommandes radio.

Actuellement, la première version du système domotique utilisant le Raspberry Pi a été développée. En plus du serveur central, il comprend plusieurs types de contrôleurs dotés d'une interface RS485 pour la communication avec le serveur:

• Contrôleur de température et d'humidité à huit canaux. Le contrôleur vous permet de collecter des relevés de température et d'humidité à partir d'un capteur DHT22 et de sept capteurs DHT11;

• Régulateur de température à quatre canaux (thermostat). Le contrôleur peut contrôler 4 charges à la fois en mode manuel et en fonction des paramètres de température définis. La saisie des valeurs de température est possible soit directement sur le contrôleur, soit à distance via l'interface Web. Les modes de contrôle direct et inverse du type de canal vous permettent d'utiliser le contrôleur pour le contrôle du chauffage et du refroidissement;

• Le module radio est utilisé pour émuler des télécommandes et collecter des informations à partir de capteurs radio. Vous permet d'émuler jusqu'à 5 télécommandes et de recevoir des données de 10 capteurs radio;

• Contrôleur universel. Il dispose de 4 entrées et sorties indépendantes et de deux entrées pour connecter les capteurs de température et d'humidité DHT11 et DHT22.

Vous y trouverez également des liens vers la description de l'installation du logiciel pour le Raspberry Pi, ainsi que vers des matériaux décrivant la technologie de fabrication des contrôleurs, qui ont été décrits ci-dessus. Je voudrais noter que ce projet est entièrement à but non lucratif, avec des sources ouvertes pour les solutions de circuits et de logiciels et avec un support technique sur le forum.

Mikhail Tikhonchuk

31.10.2014

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