Proiectele de Casă Inteligentă (Smart Home) sunt întâlnite și sub numele de casă automatizată, clădire inteligentă, sisteme integrate sau domotică. Casa Inteligentă integrează diferite dispozitive, capabile să asigure controlul casei.
Inițial, tehnologia de casă inteligentă se referea numai la sistemele de control al mediului, cum ar fi lumina și încălzirea, dar tehnologia de astăzi permite includerea în sistem a aproape oricărei componente electrice. Mai mult, conceptul de casă inteligentă nu se referă numai la pornirea și oprirea unor dispozitive, ci implică și monitorizarea mediului intern și a activităților din casă. Prin urmare sistemul inteligent poate monitoriza activitățile ocupantului casei, poate opera independent dispozitivele după un model predefinit sau independent, după cum solicită utilizatorul. Este construit astfel un mediu cu numeroase funcții automate, iar dispozitivele pot comunica unele cu altele. La baza sistemului stă utilizarea unei linii magistrale, capabile de a conecta dispozitivele din întreaga casă.
Odată cu dezvoltarea puternică a internetului și a vitezelor mari de acces, a devenit posibil și conceptul de muncă de acasă. Iată de ce, în ultimii ani, proiectele de Casă Inteligentă au atins un nivel de maturitate care le permite să iasă din zona proiectelor demonstrative. Ele sunt orientate către acces multimedia, confort termic, siguranță, alte funcțiuni. Se dorește simplificarea vieții ocupanților caselor, economisind în același timp energie. Casele noastre se pot transforma chiar într-un partener pro-activ – un partener capabil de a detecta nevoile noastre, de a privi, asculta, mirosi și simți. Se poate gândi la ora actuală o abordare prin care, pe lângă aspectele “clasice” de control mediu, casa să fie capabilă și de acțiuni precum învățarea preferințelor: modificarea orei de trezire în funcție de modificarea condițiilor de trafic, dușul să fie deja potrivit la temperatura preferată, pregătirea automată a cafelei, activarea unei oglinzi inteligente cu informațiile necesare. Dispozitivele unei case inteligente evoluează dincolo de simpla conectare.
Într-o lume din ce în ce mai conectată, calitatea, siguranța în funcționare și consistența trebuie să existe împreună, în special în cazul unui ecosistem de casă inteligentă. Antenele, conectorii, releele, senzorii, comutatoarele, terminalele și legăturile dintre acestea, joacă un rol critic în funcționalitatea produsului final. Dacă nu vă concentrați pe componente potrivite sau dacă alegeți una în neregulă sau incompatibilă, atunci siguranța în funcționare devine o problemă. Câștigarea încrederii începe prin oferirea de produse de calitate, sigure în funcționare, cu componente care să permită obținerea comportamentului dorit al dispozitivului.
Cum puteți să vă maximizați performanța și siguranța, în funcționare, în cazul unei case inteligente sau a altor dispozitive conectate?
Este simplu: utilizarea de componente de înaltă calitate încă de la fazele de început ale proiectului. La alegerea componentelor unui dispozitiv inteligent trebuie analizate consecințele fiecărei decizii. Aproape toate dispozitivele conectate cu aplicare în casele noastre, sunt acum caracterizate de: ecrane tactile, activare vocală, tehnologie de detecție și comunicație fără fir, tehnologii care se găsesc în oferta COMPEC.
Funcțiile prezentate anterior, implementate corect, pot conduce la o experiență îmbunătățită a utilizatorului unui dispozitiv inteligent.
Conectivitate sigură
Utilizatorii se așteaptă ca dispozitivele să funcționeze așa cum au fost proiectate, de exemplu: motoarele să execute mișcarea, încălzitoarele să opereze, iar energia să fie distribuită printr-o bună conectivitate în dispozitiv. De aceea este importantă selectarea componentelor potrivite pentru aplicația dorită. Aceste componente trebuie să aibă o calitate ridicată, să fie sigure în funcționare și să respecte cerințele industriale și normele specifice. În cazul CONECTORILOR, un rol important îl pot juca opțiunile de cheie fizică pentru conectarea corectă, opțiunile de culoare, precum și proiectarea ergonomică ce asigură o manevrare sigură.
Conector Molex Seria ValuSeal
− Nr. stoc RS: 134-8799
− Cod producător: 172878-0002
Noua serie de la Molex, ValuSeal, prezintă conectori compacți fir la fir IP65 proiectați pentru a oferi o soluție sigură, etanșă și economică pentru utilizator, în aplicații industriale și non-auto. Acești conectori sunt caracterizați de o carcasă dintr-o bucată ce simplifică procesul de asamblare, economisind timp valoros și bani. Având un pas compact de 4.00 mm, gama ValuSeal oferă o mare flexibilitate în proiectare pentru aplicații în care spațiul este valoros. Conectorii dispun de 2 poli de tip priză. Sunt disponibile, de asemenea și variante pre-sertizate.
Caracteristici tehnice
■ Tip / gen: priză / mamă
■ Număr poli: 2
■ Metodă prindere: sertizare
■ Tip montare: pe cablu
■ Material carcasă: polipropilenă
■ Domeniul temperaturii de operare: -40°C … +85°C
Conectori TE Connectivity, seria FH, pas 0.5mm, 440 căi, 2 rânduri, montare pe suprafață
− Nr. stoc RS: 163-9983
− Cod producător: 3-1827231-6
Sistem de conectare cu două piese 0.5 mm FH (FreeHeight), pini deschiși, proiectat pentru aplicații de conectare paralelă placă la placă. Acești conectori 0.5mm FH ștecăr și priză oferă o interfață standard PICMG COM Express între module embedded și plăci purtătoare. Pasul de mare densitate 0.5 mm al acestor conectori FH conduc la o amprentă mică și oferă economii de spațiu. Carcasele acestor conectori sunt polarizate pentru a preveni lipsa conectării, iar terminalele de lipire PCB oferă o reținere sigură pe PCB. Conectorul mamă dispune de contacte de masă, iar cel tip tată dispune de dispozitive de ecranare. Conectorii sunt disponibili cu înălțimi de 4mm, 5mm și 8mm.
Caracteristici tehnice
■ Tip: placă la placă
■ Tensiune nominală: 50Vac
■ Material contact; aliaj de cupru
■ Metodă terminal: lipire
■ Curent nominal: 500mA
■ Tip montare: montare pe suprafață
■ Număr de contacte / Rânduri: 440 / 2
■ Orientare corp: drept
■ Pas: 0.5mm
Interfațarea om mașină
Majoritatea utilizatorilor sunt obișnuiți astăzi, datorită telefoanelor inteligente, să utilizeze ECRANE TACTILE. Prin urmare, ei se așteaptă ca dispozitivele să fie comandate prin intermediul acestui tip de interfață. De aceea, în mod evident, dacă o componentă hardware din spatele ecranului tactil, începe să cedeze, valoarea dispozitivului scade. Echipamentul poate crea frustrare și se pot ridica întrebări cu privire la utilitatea sa. Utilizarea unor componente și dispozitive de calitate ridicată, poate preveni funcționarea defectuoasă a sistemului, asigurând o bună interfațare între utilizator și sistemul comandat.
Ecran tactil Delta Seria DOP-B – HMI 4.3in, TFT LCD, 480 × 272 pixeli
− Nr. stoc RS: 795-1621
− Cod producător: DOP-B03S211
Caracteristici tehnice
■ Rezoluție ecran: 480 × 272pixeli
■ Iluminare de fond: da
■ Memorie integrată: 128MB
■ Clasă de protecție: IP65
■ Tensiune de alimentare: 24Vdc
■ Tip port / număr porturi: COM/2
■ Tip display: color / TFT LCD / 4.3 in
■ Dimensiuni: 129 mm × 103 mm × 39 mm
■ Domeniul temperaturii de operare: 0°C … +50°C
Display color LCD 4D Systems, STFT / Ecran tactil, 3.5in, 320 × 480 pixeli
− Nr. stoc RS: 125-8025
− Cod producător: gen4-uLCD-35DCT-CLB-AR
Caracteristici tehnice
■ Diagonală: 3.5in
■ Rezoluție: 320 × 480pixels
■ Raport contrast: 250:1
■ Iluminare de fond: LED
■ Număr de culori: 65536
■ Curent nominal: 175 mA
■ Tensiune de alimentare: 4 → 5.5V
■ Standarde respectate: CE
■ Tip ecran tactil: capacitiv
■ Tip interfață: serial
■ Strălucire: 216cd/m²
■ Dimensiuni: 104.2 mm × 72.1 mm × 7.8mm
■ Tehnologie de afișare matricială: TFT
■ Domeniul temperaturii de operare: -10 → +60°C
■ Dimensiuni arie de vizualizare: 48.96 mm × 73.44mm
Recunoașterea vocii
Capabilitatea de activare cu ajutorul vocii câștigă din ce în ce mai mult teren, rămânând însă factori ce pot afecta precizia de funcționare. Deoarece programul trebuie să “audă” clar cuvântul rostit, orice zgomot suplimentar va produce interferențe. Plăcile de sunet de joasă calitate, care pun la dispoziție intrările pentru microfoane, spre a trimite semnalul la computer, necesită o ecranare adecvată față de semnalele electrice produse de alte componente în sistem. Dacă MICROFONUL sau CIRCUITUL asociat nu funcționează corect, comanda vocală ar putea să nu fie “înțeleasă” de sistem. Alegerea unor componente de calitate poate preveni asemenea probleme. De asemenea, o altă opțiune este aceea de a utiliza așa numitele degete elastice (springfingers – Nr stoc RS 909-7255). Acești conectori interni, cu montare pe suprafață pot fi utilizați pentru împământare, pentru a preveni zgomotul EMI și efectele statice cauzate de vorbitor, microfon și alte vibrații. De asemenea, în numeroase aplicații, controlul poate fi realizat cu ajutorul unor PLĂCI DE DEZVOLTARE cu microcontroler, cum ar fi de exemplu Arduino, Nucleo etc. Pentru acestea pot fi utilizate inclusiv soluții de tip shield, capabile de a opera perfect în tandem.
Microfon omnidirecțional cu condensator RS PRO, 9.7 mm, 50 → 16000 Hz -41 dB
− Nr. stoc RS: 724-3134
− Marca: RS Pro
Caracteristici tehnice
■ Directivitate: Omnidirecțional
■ Frecvență minimă / maximă: 50 Hz / 16kHz
■ Tensiune de operare standard: 1.5V
■ Curent de alimentare maxim: 0.5mA
■ Raport semnal zgomot: 60dB
■ Sensibilitate: -41dB
■ Impedanță de ieșire: 2.2kΩ
■ Dimensiuni: 9.7 mm diam. × 4.5 mm
■ Domeniul temperaturii de operare: -20°C … +70°C
Kit − recunoaștere vocală pentru Arduino, Grove Speech Recognizer
− Nr. stoc RS: 174-3226
− Cod producător: 110020108
Kitul Grove Speech Recognizer pentru Arduino este o cale perfectă de a începe un proiect de control voce.
Recunoașterea vocală este din ce în ce mai populară în cadrul aplicațiilor IoT, iar acest kit este proiectat pentru a vă ajuta să vă implementați propriul design.
Kitul conține Grove Speech Recognizer plus alte componente care lucrează împreună în cadrul unui dispozitiv multimedia. (1× Grove – Speech Recognizer, 1× Grove – MP3 v2.0, 1× Grove – RTC, 1× suport bază, 1× Grove – receptor infraroșu, 1× Grove – emițător infraroșu, 5× Cabluri, 1x Manual de utilizare). Kitul este proiectat pentru a lucra împreună cu o placă Arduino, de exemplu ArduinoUno.
Cu acest kit pot fi realizate aplicații de comandă vocală pentru casă inteligentă, de exemplu pentru televizor, aer condiționat, iluminare, playere de muzică. Placa de bază Grove Speech Recognizer, după cum îi spune și numele dispune de recunoaștere vocală. Placa conține Nuvoton ISD9160, microfon, SPI flash, conector grove, conector speaker și un LED.
Detectarea condițiilor de mediu
În mod sigur, fără SENZORI nu s-ar putea vorbi despre casă inteligentă, aceștia oferind informațiile importante ce declanșează diferite comportamente. Se poate vorbi aici de o plajă practic nelimitată de senzori, pornind de la cei clasici de temperatură și umiditate, până la cei de prezență sau pentru detecție gaze. De exemplu, utilizarea unui senzor defect sau imprecis, într-un sistem de reglare termică, are un impact foarte mare asupra eficienței sistemului. Pe lângă funcționarea defectuoasă, pot fi generate și consumuri energetice inutile, de exemplu prin pornirea încălzirii atunci când nu este necesar. Senzorii de prezență joacă, de asemenea, au un rol foarte important, ei permițând gestionarea comportamentului casei inteligente în prezența sau absența unor ocupanți.
Senzor PIR, compact, 10m, alb
− Nr. stoc RS: 352-5007
− Cod producător: AMN14112
Este vorba despre cel mai mic senzor PIR din lume cu amplificator integrat – extrem de compact, ideal pentru utilizare în dispozitive miniaturale.
Dispozitivul este disponibil în două culori (alb și negru), pentru a se putea mai bine adapta culorii echipamentului, oferind astfel și flexibilitatea designului. Ieșirile senzorului sunt digitale și analogice (cu sensibilitate reglabilă). Senzorul dispune de amplificator integrat, ce poate fi conectat la un microcomputer. Se detectează astfel și cele mai mici mișcări ale unei persoane. Circuitul senzorial este protejat într-o capsulă metalică TO5, oferind cel puțin de două ori capabilitatea de rezistență la zgomot față de tipul convențional. Aplicațiile senzorului sunt numeroase, pornind de la electrocasnice (economisirea energiei în cazul dispozitivelor de aer condiționat, televizoarelor, PC-urilor sau ventilatoarelor și purificatoarelor de aer), piața mașinilor de amuzament (economisire energie și ghidare automată în parcurile tematice și pentru jocurile video mari), echipamente de servicii în magazine (ghidare automată, anunțuri automate și economie energetică în mașinile de vânzare, ATM-uri etc.), piața dispozitivelor de iluminare (controlul automat pornit/oprit pentru iluminare de interior, veioze, iluminare scări etc.).
Senzor de presiune barometric MS563702BA03-50, 1200mbar, ieșire 0 → 3.6 V, 4-Pini QFN
− Nr. stoc RS: 893-7168
− Cod producător: MS563702BA03-50
MS5637 este un micro-altimetru ultra-compact.
Acesta este optimizat pentru aplicații de altimetrie și de măsurare a presiunii în aplicații pe telefoane inteligente și tablete. Rezoluția altitudinii la nivelul mării este de 13 cm de aer. Modulul senzorial include un senzor de presiune de înaltă liniaritate și ultra joasă putere cu coeficienți interni calibrați din fabrică. El furnizează valori de presiune și temperatură precise pe 24 biți și diferite moduri de operare care permit utilizatorului să optimizeze aplicația pentru viteză sau consum de curent. Ieșirea de temperatură de înaltă rezoluție permite implementarea unei funcții de altimetru/termometru fără vreun senzor adițional. MS5637 poate fi interfațat cu orice microcontroler cu interfață magistrală I2C. Protocolul de comunicație este simplu, fără a fi nevoie de programarea de regiștri interni în dispozitiv. Dimensiunile reduse permit integrarea în dispozitive mobile 3 mm × 3 mm × 0.9 mm.
Comunicația și controlul de la distanță
Se vorbea mai sus de funcționarea defectuoasă a unui senzor. Dar dacă informația este în regulă, dar nu ajunge corect la destinație datorită comunicației? Comunicația dispozitiv-la-dispozitiv și posibilitatea operării autonome cu ajutorul intrărilor senzoriale sunt inima unei case inteligente conectate. Problemele de conectivitate între dispozitiv și platforma de control pot și chiar apar. Treaba unui inginer este aceea de a minimiza posibilitatea de apariție a acestor probleme, printr-un proiect solid și o alegere corectă a componentelor utilizate în sistem.
De exemplu, alegerea antenei potrivite bazate pe necesitățile aplicației poate conduce la un serviciu fără probleme de funcționare. ANTENELE de înaltă calitate oferă transmisii de înaltă claritate în dispozitive, pe o plajă largă de frecvențe, precum de exemplu Bluetooth, Wi-Fi, LTE și Zigbee.
Antenă Siretta − TANGO23/1M/SMAM/S/RP/19
− Nr. stoc RS: 140-8057
− Cod producător: TANGO23/1M/SMAM/S/RP/19
Dispunem de o gamă bogată de antene, pentru orice tip de aplicație, atât în mediul interior, cât și exterior. Un exemplu îl reprezintă Tango 23, o antenă de bandă dublă 2.4→ 2.5GHz (WiFi/WLAN/Bluetooth/ ZigBee), 5.1→5.9GHz (Dual Band WiFi/WLAN). Aceasta este compactă, în formă de puc și are un diametru de 80 mm și o înălțime de 23 mm, lungime cablu 1m. Cu o clasă de protecție IP67 și etanșare la condițiile de mediu, această antenă este potrivită pentru montare atât în interior cât și în exterior.
Modul WLAN Microchip Technology ATWINC1500-MR210PB1172 2.7 → 3.6V
− Nr. stoc RS: 177-9620
− Cod producător: ATWINC1500-MR210PB1172
ATWINC15x0-MR210xB este un modul 802.11 b/g/n cu un consum energetic redus, specific optimizat pentru aplicații IoT de joasă putere. Modulul integrează un amplificator de putere (PA), amplificator de zgomot redus (LNA), switch, management energetic și o antenă imprimată sau un conector micro co-ax (u.FL) pentru o antenă externă, rezultând un factor de formă mic (21.7 mm × 14.7 mm × 2.1 mm). Modulul este interoperabil cu punctele de acces 802.11 b/g/n ale diferiților distribuitori. Modulul oferă porturi SPI pentru interfațare cu un controler gazdă.
Alimentarea cu energie a caselor inteligente
Pentru a oferi oamenilor confortul dorit, casele inteligente trebuie să comunice date în timp real, date colectate de la numeroși senzori, ce trebuie să funcționeze tot timpul. Evident că acest lucru necesită alimentare, fiind disponibile mai multe opțiuni: alimentare de la baterii, recuperare energetică, alimentare la magistrală de curent continuu sau legare direct la rețeaua de alimentare principală. Toate acestea au avantajele și dezavantajele lor, greu de descris complet în numai câteva rânduri.
O soluție poate fi alimentarea de la baterii, oferind o flexibilitate ridicată, dar în cazul unui număr ridicat de dispozitive, înlocuirea bateriilor se poate dovedi o sarcină consumatoare de timp.
Recuperarea energetică este o alternativă promițătoare, dar încă în fază de început, așteptându-se o soluție practică. Dacă în mediul industrial alimentarea pe 24Vdc este standard, asemenea sisteme nu sunt disponibile pentru clădiri de locuință și birouri, iar instalarea lor este costisitoare.
Mult mai convenabile se dovedesc a fi MODULELE destinate alimentării senzorilor și a altor dispozitive. Ele se instalează în apropierea aplicației, precum bateriile și sunt alimentate de la rețea. SURSELE DE TENSIUNE pentru case inteligente trebuie să respecte un număr de cerințe importante: trebuie să fie accesibile și extrem de compacte, trebuie să permită schimbări frecvente de sarcină, cu treceri între mod de operare și de așteptare, modul de așteptare trebuie să necesite un consum energetic cât mai mic și, nu în ultimul rând, trebuie să fie respectate cerificările necesare pentru sisteme industriale, comerciale și casnice.
Sursă de tensiune în comutație, capsulată, Recom 10W, 420mA, 24Vdc
− Nr. stoc RS: 165-5088
− Cod producător: RAC10-24SK/277
Seria RAC10-K/277 reprezintă un modul de conversie cu randament ridicat și montare pe PCB, cu pierderi de energie ultra-reduse chiar și în condiții de sarcină joasă. Construite pentru utilizare pe plan mondial, aceste unități AC/DC acoperă domeniul de alimentare de la 85Vac până la 305Vac și răspund certificărilor pentru standarde industriale, dar și pentru uz casnic. Modulele oferă ieșiri protejate, precum și conformitate EMC clasă B, fără necesitatea unei componente externe. Capabilitatea de putere de vârf de 140% face ca seria RAC10-K/277 să fie potrivită pentru sarcini inductive, cu un curent de pornire ridicat sau pentru sarcini neliniare. Acoperind o plajă a temperaturii de operare de la -40°C la +65°C, modulele sunt ideale pentru aplicații de tip mereu pornit și mod de așteptare în procese de automatizare, în aplicații IoT și de clădiri inteligente.
Caracteristici tehnice
■ Tensiune de intrare/ieșire: 85 → 305Vac / 24Vdc
■ Stabilizare în linie/sarcină: +0.5% / ±1%
■ Riplu și zgomot: 1%
■ Putere: 10W
■ Tip montare: PCB
■ Randament: 84%
■ Curent de ieșire: 420mA
■ Masă/Dimensiune: 65g/24.7 mm × 23 mm × 52.5 mm
■ Domeniul temperaturii de operare: -40°C … +80°C
■ MTBF: 450000 ore
În concluzie, este evident că tehnologia de casă inteligentă va evolua în viitor, lansând noi provocări cu privire la: elementele de conectare, elementele senzoriale, la interfețele cu utilizatorul, la modalitățile de transmitere a datelor și comenzilor, precum și la sursele de alimentare. Dezvoltatorii trebuie să analizeze bine componentele implicate, pentru a fi cât mai siguri că produsul final va răspunde așteptărilor. În oferta COMPEC veți găsi de fiecare dată produsele potrivite, indiferent de aplicație.
Autor: Bogdan Grămescu
Aurocon Compec
www.compec.ro