Idea casei inteligente există de câteva decenii. Cu toate acestea, până de curând ea a fost valabilă cu adevărat numai pentru cei care și-au putut permite costul ridicat al modernizării de la nivelul solului cu gadgeturile relevante. Convergența inovărilor în Internetul fără fir, Internetul Lucrurilor (IoT), recunoaștere/control voce și inteligență artificială (AI) au început să facă tehnologiile de automatizare a casei accesibile din ce în ce mai multor clienți. Astăzi, cuvântul “inteligent” poate sta înaintea mașinii de spălat vase, a frigiderelor, mașinilor de spălat, aparatelor de aer condiționat, aparatelor de cafea și a multor ale aparate electrocasnice.
De asemenea, competiția dintre cunoscuții giganți a tehnicii, precum Amazon, Google, Microsoft și Apple, în ceea ce privește oferta de asistenți digitali pentru a servi ca hub-uri de control pentru case mai inteligente a condus la faptul că o gospodărie medie să treacă dincolo de televizoarele inteligente și sistemele de entertainment către iluminarea, încălzirea și securitatea controlate de la distanță. Furnizorii de servicii Internet oferă, de asemenea, acum servicii pentru automatizarea casei și soluții de rețele wireless.
Toate companiile de cercetare au în vedere o creștere semnificativă în ceea ce privește afacerea caselor inteligente pentru următorii cinci ani, dar prevederile lor variază dramatic în termeni de valoare monetară. Aceasta variază de la 53 de miliarde USD în 2022 (după cum a fost prezentat într-un raport al Zion), la mai mult de 150 de miliarde USD până în 2023 (în acord cu Orbis) și peste 151 de miliarde USD până în 2024 (după cum este citat din cel mai recent studiu al MarketsandMarkets referitor la acest subiect).
Automatizarea casei continuă să fie printre tehnologiile care domină CES în fiecare an, iar evenimentul din 2019 nu a făcut excepție. Totuși, în ciuda tuturor activităților de marketing și a atenției extinse a mass mediei, nu mulți consumatori se grăbesc către oportunitatea de a-și echipa casele cu aparatură inteligentă. Acest lucru se datorează în principal îngrijorărilor legate de securitate și confidențialitatea datelor.
Incidente precum Amazon Echo, ce a trimis o înregistrare a unei conversații private unui contact aleatoriu din lista de adrese a proprietarului, precum și numeroasele atacuri cibernetice asupra lanțurilor hoteliere majore și a liniilor aeriene presupus protejate de sisteme de securitate Internet la nivel de companie, îi fac pe consumatori să fie îngrijorați cu privire la dispozitivele lor de casă inteligentă, dispozitive care întotdeauna “ascultă” și colectează date. Microsoft prezice că, până în 2020, fiecare casă inteligentă va genera în medie o valoare amețitoare de 50GB de date pe zi.
Soluțiile de proiectare pentru spațiile de locuit inteligente vor necesita tehnologii eficiente economic, care să fie nu numai conectate, ci și eficiente energetic și ușor de integrat, precum și sigure din punct de vedere funcțional și al securității datelor. Haideți să aruncăm o privire asupra tehnologiilor care ar putea ajuta la a face uzuală ideea de automatizare a casei.
Figura 1: Un exemplu de modul WICED de la Cypress.
Inteligent și Conectat
Seria JN5168-001-M0xx de la NXP este reprezentată de module wireless de ultra joasă putere, înaltă performanță și montare pe suprafață, avizate de IEEE 802.15.4, JenNet-IP, ZigBee light link, ZigBee smart energy și aplicațiile de rețea RF4CE. Aceste module gata de utilizat elimină necesitatea de dezvoltare scumpă și îndelungată de plăci RF particulare și suite de testare, permițând astfel OEM-urilor din sectorul automatizării caselor să realizeze produse competitive cu timp de lansare pe piață accelerat și investiție minimă. Ele sunt bazate pe unitatea de microcontroler (MCU) wireless JN5168 a companiei – care furnizează o resursă de memorie mare, un nucleu de procesare de înaltă performanță și performanțe radio puternice (cu toate componentele RF necesare incluse). Ceea ce este apoi necesar pentru dezvoltarea și fabricarea de produse de control sau detecție wireless este conectarea sursei de tensiune și a perifericelor (comutatoare, actuatoare și senzori), simplificând considerabil procesul.
Microcontrolerele embedded FT90x pe 32 de biți de la Bridgetek sunt dezvoltate pentru sarcini de interfațare de înaltă viteză și oferă o gamă largă de capabilități de I/O. Ele au legate în paralel intrare de cameră, interfață Ethernet 10/100 Base-TX și magistrală CAN, plus periferic USB 2.0 de mare viteză și porturi gazdă. Nucleul de procesor FT32 încorporat în fiecare MCU operează la 3.1 DMIPs/MHz, cu operare cu stare de așteptare 0 reală (0WS) de până la 100 MHz. Proiectate pentru monitorizare în circuit închis, înregistrare video digitală de securitate și sisteme de rețele de securitate, aceste microcontrolere sunt caracterizate de un domeniu unic de flux de date. Se elimină astfel necesitatea de interfețe complexe de acces direct la memorie (DMA) pentru a transfera datele intern, oferind în acest fel un model de procesare înalt determinist. Sunt încorporate 256kB de memorie program/shadow și 64kB de memorie de date.
Inteligent și Automatizat
Oferta de dispozitive embedded pentru conectivitate wireless la Internet (WICED), EZ-BLE și EZ-BT de la Cypress Semiconductor permite simplificarea proiectării și dezvoltării de hardware pentru automatizarea caselor. Aceste module complet integrate dispun pe placă de toate caracteristicile: un oscilator cu cristal, memorie Flash, componente pasive și un sistem pe cip (SoC) patentat CYW207xx cu un procesor ARM Cortex-M3 pe 32-biți. Ele sunt unități de joasă putere care suportă modulare în lățimea pulsului (PWM) și conversie analog-digitală (ADC), precum și comunicație serială I2C, UART și SPI.
Figura 2: RSL10 SiP de la ON Semiconductor.
Modulele EZ-BT WICED includ, de asemenea, o interfață audio PCM/I2S și 512kB de memorie serială Flash, împreună cu un pachet compatibil fără drepturi de autor, Bluetooth 5.0. Prin contrast, modulele EZ-BLE WICED vin cu memorie Flash de 128kB plus 60kB de memorie SRAM pentru actualizări prin aer și operare autosuficientă. Ele sunt furnizate cu un pachet BLE fără drepturi de autor, compatibil cu funcționalitatea Bluetooth 4.1. Ambele module sunt suportate de kitul de dezvoltare WICED Studio al companiei (SDK) pentru IoT care combină Wi-Fi și Bluetooth într-un singur mediu de dezvoltare integrat (IDE).
Sistemul încapsulat (SiP) multi-protocol RSL10 al ON Semiconductor este caracterizat de conectivitate wireless de ultra-joasă putere pentru a răspunde necesităților unei plaje largi de aplicații conectate din zona IoT și automatizarea caselor. Acest sistem SiP versatil, certificat Bluetooth 5 include suport pentru protocoale private sau particularizate de legături RF de 2Mbps, precum și 2.4GHz. El dispune de un procesor ARM Cortex-M3 de 48MHz sprijinit de un nucleu DSP Harvard dual pe 32-biți, care suportă sarcini de procesare de semnal intensiv. Cuprinzând memorie Flash și RAM, arhitectura sa de memorie diversă permite stocarea pachetului Bluetooth, precum și alte aplicații. Pachetul include, de asemenea, un controler DMA, oscilatoare și unități de management energetic de înaltă eficiență. Sistemul suportă o plajă a tensiunii de alimentare de la 1.1V la 3.3V. Placa de evaluare RSL10 SiP oferă acces la toate conexiunile de intrare și de ieșire prin conectori standard cu pini cu 0.1-inch. Suplimentar, ea oferă un circuit embedded de interfațare pentru comunicație și capabilități J-Link, pentru a permite inginerilor să depaneze acest hardware prin conexiune USB/PC.
Inteligent și Confortabil
Senzorul digital de umiditate relativă HTU21D de la TE Connectivity este oferit într-o capsulă DFN de 3mm × 3mm ce poate fi lipită în flux. El oferă semnale calibrate, liniarizate prin I²C. Acest dispozitiv de joasă putere este un traductor de umiditate și temperatură dedicat, de tip plug-and-play, pentru sisteme HVAC, camere de securitate sau alte sisteme de acest tip. Interfațarea directă cu un microcontroler este activată prin ieșirile digitale modulare umiditate/temperatură. Fiecare senzor este calibrat și testat individual, cu o rezoluție în funcție de comandă (de la 8/12 biți, până la 12/14 biți pentru RH/T). O sumă de verificare ajută la îmbunătățirea siguranței de funcționare a comunicației.
Kitul de casă inteligentă AAEON UP EnOcean oferă proiectanților numeroase soluții potențiale pentru casă, inclusiv variația luminii, ridicarea/coborârea jaluzelelor, senzori de fereastră și controlul temperaturii. Acest kit conține un transmițător electrodinamic cu buton cu apăsare PTM210 cu două comutatoare de test, un modul wireless STM329 de contact magnetic la fereastră, un modul wireless de senzor de temperatură STM330, un comutator de contact wireless Eltako/BSC, plus placa de adaptare a companiei pentru intrări-ieșiri de uz general (GPIO). Kitul poate fi livrat cu o frecvență de comunicație de 868MHz pentru Europa sau 902MHz pentru America de Nord.
Motoarele de iluminare inteligentă (Smart Lighting Engines) de la ams fac parte din cunoscuta familie de produse de iluminare cognitivă (Cognitive Lighting) a companiei – care se laudă cu detecție embedded complexă, funcționalitate de hub senzorial și capabilități de management autonom. Prin utilizarea lor, poate fi implementată iluminare inteligentă IoT care se adaptează proprietăților estetice dorite de utilizator. Managerul de iluminare inteligentă IoT activabil în rețea, AS7211, cu un senzor digital de lumină ambientală integrat, oferă un management automat, în buclă închisă, pe toată durata zilei. Controlul iluminării IoT este gestionat printr-o conexiune în rețea, sau prin conectare la dispozitive de reglare a strălucirii de la 0V la 10V, cu ieșiri de control care includ PWM direct către drivere LED. Un set simplu de comenzi pentru iluminare inteligentă bazate pe text și o interfață serială UART facilitează integrarea cu clienții rețelelor standard.
Tehnologia de casă inteligentă este destinată să devină mai inteligentă
Adoptarea pe scară largă a hardware-ului/software-ului de automatizare a casei mai are încă ceva drum de parcurs. Este încă nevoie de progres tehnologic înainte de a putea oferi ceea ce numele implică. Cu toate acestea, nu va mai trece probabil așa de mult până când limitările de curent ale dispozitivelor inteligente vor fi depășite – cu noi tehnologii introduse, iar încrederea în Inteligența Artificială este cu siguranță critică aici. Aceste dispozitive nu numai că devin mai inteligente, ci trebuie proiectate pentru a asigura nivele ridicate de securitate, astfel încât oamenii să se simtă cu adevărat în siguranță în propriile case inteligente.
(Nota redacției: Memoria “shadow” este o tehnică folosită pentru urmărirea și stocarea informațiilor pe memoria computerului folosită de un program în timpul executării acestuia. Memoria shadow constă din octeți shadow care mapează biți individuali sau unul sau mai mulți octeți în memoria principală. Acești octeți sunt de obicei invizibili pentru programul inițial și sunt folosiți pentru a înregistra informații despre datele originale.)
Author:
Mark Patrick
Mouser Electronics
Authorised Distributor
https://ro.mouser.com