Projekti pametne kuće s Arduinom, ESP32 i Raspberry Pi

Projekti pametne kuće su korak dalje od treptanja LED diodom. Umjesto ispisivanja očitanja senzora na serijskom monitoru, postavljate ih na zidni zaslon, šaljete u Home Assistant ili ih koristite za uključivanje nečega. Ovaj vodič pokriva koju pločicu odabrati i 20 projekata koje možete izraditi s Arduinom, ESP32 i Raspberry Pi uređajima.

Zašto graditi vlastite projekte pametne kuće?

"Uradi sam" projekt radi točno ono što je vašem domu potrebno, a ne ono što je odlučio voditelj proizvoda. Uz to, usput ćete naučiti o senzorima, bežičnoj komunikaciji, automatizaciji i programiranju.

• Rješava stvarni problem. Curenje ispod sudopera, zaboravljena biljka, garaža u kojoj je premalo mjesta za parkiranje.
• Fleksibilan je. Vi birate senzor, zaslon i kamo podaci odlaze.
• Povezuje se s onim što već koristite. Home Assistant, MQTT, ESPHome, Node-RED ili vlastita nadzorna ploča.
• Raste s vama. Danas senzor u jednoj prostoriji, idućeg mjeseca nadzorna ploča za cijelu kuću.

Arduino, ESP32 ili Raspberry Pi: što koristiti?

Sva tri imaju svoju svrhu. Izbor ovisi o tome treba li projektu Wi-Fi i koliko računanja mora obavljati.

Koristite ploče kompatibilne s Arduinom za jednostavne upravljačke projekte

Ploča kompatibilna s Arduinom najlakši je način za učenje o tipkama, relejima, LED diodama i jednostavnim senzorima. Prikladna je za školske projekte i osnovnu automatizaciju koja ne mora komunicirati ni s čim drugim. Kada projekt zahtijeva Wi-Fi, prijeđite na ESP32.

Koristite ESP32 za povezane senzore pametne kuće

ESP32 ima ugrađen Wi-Fi i Bluetooth, stoga je uobičajen izbor za senzorske čvorove, pametne tipke, sobne monitore i sve što se putem MQTT-a ili ESPHome-a javlja Home Assistantu. ESP32 ploče male potrošnje mogu mjesecima raditi na bateriji ako "spavaju" između očitanja.

Koristite Raspberry Pi za hubove, nadzorne ploče i lokalne servise

Raspberry Pi je malo Linux računalo. Na njemu se može vrtjeti sam Home Assistant, Node-RED, baze podataka, nadzorne ploče, projekti s kamerama i računalni vid. On je hub, a ne senzor: treba mu stalno napajanje i radi puno više nego što bi jedan senzorski čvor ikada trebao.

Koristite Inkplate za uvijek vidljive zaslone pametne kuće

Inkplate je e-papir zaslon s ugrađenim ESP32. E-papir zadržava sliku bez potrošnje energije i čita se poput papira, stoga je pogodan za zidne nadzorne ploče, natpise u sobama, kalendare, vremenske prognoze i energetske ploče koje trebaju biti čitljive cijeli dan.

20 projekata pametne kuće s Arduinom, ESP32 i Raspberry Pi uređajima

1. Sobni senzor za Home Assistant

ESP32 svake minute očitava temperaturu i vlažnost te ih šalje u Home Assistant. Ovo je najbolji prvi projekt: jedna ploča, jedan senzor i graf u Home Assistantu do kraja večeri. NULA Mini ESP32-C6 i SHTC3 senzor povezuju se jednim Qwiic kabelom, bez lemljenja.

2. Nadzorna ploča pametne kuće na e-papiru

Na jednom zaslonu prikažite sobne temperature, vrijeme, sljedeći događaj u kalendaru i stanje vrata. Inkplate dohvaća podatke putem Wi-Fi-ja, osvježava sliku svakih nekoliko minuta i između toga troši gotovo nimalo energije. Inkplate 10 ima zaslon od 9,7 inča, dovoljno za pregled cijele prostorije.

3. Pametni prikaz vremenske prognoze

Povucite prognozu s besplatnog vremenskog API-ja i prikažite je uz sobnu temperaturu. Ažuriranje svakih 30 minuta je sasvim dovoljno, a zaslon ostaje čitljiv s druge strane prostorije. Inkplate 6COLOR dodaje boju ikonama.

4. Pametni monitor energije

INA219 mjeri napon i struju u istosmjernom krugu, poput solarne ploče, baterije ili USB uređaja. Zabilježite podatke u Home Assistant ili nacrtajte dnevni graf na Inkplate 10. Nemojte njime mjeriti mrežne instalacije: to je visokonaponski senzor.

5. Pametna obavijest o poštanskom sandučiću

Prekidač ili senzor nagiba na poklopcu sandučića budi ESP32 koji pošalje jednu poruku i vraća se u stanje mirovanja. NULA DeepSleep ESP32-S3 troši oko 16 µA dok spava, pa može živjeti u sandučiću na baterije.

6. Senzor statusa vrata ili prozora

Reed prekidač i magnet govore ESP32 uređaju jesu li vrata, prozor, ormarić ili garažna vrata otvorena. Pošaljite stanje u Home Assistant i možete provjeriti kuću s telefona ili dobiti podsjetnik kada ostavite prozor otvoren.

7. Zaslon u hodniku aktiviran pokretom

Osvježite zaslon u hodniku samo kada netko prođe pokraj njega kako bi prikazao svježe informacije bez cjelodnevnog ažuriranja. Inkplate 6MOTION ima zaslon s brzim osvježavanjem te ugrađen senzor pokreta i blizine. Za zasebni okidač pokreta, koristite PIR senzor s Qwiic-om.

8. Pametni monitor za biljke

Kapacitivni senzor vlage u tlu u tegli javlja vlažnost ESP32 uređaju. Primite obavijest kada vlažnost padne ispod praga ili bilježite podatke kako biste vidjeli koliko se brzo koja biljka suši. Kapacitivni senzori traju dulje od onih s otvorenim metalnim kontaktima jer ne korodiraju.

9. Monitor okoliša u kućnom uredu

Pratite temperaturu, vlažnost i kvalitetu zraka u prostoriji u kojoj radite. BME688 mjeri sve troje plus plinove, a SCD43 mjeri stvarnu razinu CO₂. Inkplate 2 je dovoljno malen da stane na stol i prikaže jedan broj koji je bitan.

10. Pametni asistent za parkiranje u garaži

Ultrazvučni senzor na zidu garaže mjeri koliko je auto udaljen. Pokažite udaljenost na zaslonu ili prebacite LED iz zelene u crvenu boju kada ste dovoljno blizu. HC-SR04 radi na 5 V, stoga provjerite napon echo pina prije spajanja na 3,3 V ESP32.

11. Raspberry Pi Home Assistant hub

Instalirajte Home Assistant OS na Raspberry Pi 5 i on postaje središte za svaki drugi projekt s ovog popisa. Pokreće automatizacije, pohranjuje povijest i poslužuje nadzornu ploču na vašoj lokalnoj mreži, bez potrebe za cloud računom. Model s 8 GB RAM-a ostavlja mjesta za dodatke poput baze podataka ili Node-RED-a.

12. Pametni znak za zauzetost sobe

Postavite znak pored vrata sobe za sastanke, ureda ili radionice koji pokazuje je li soba slobodna i kada je sljedeća rezervacija. Inkplate 5Gen2 osvježava se dovoljno brzo da promijeni prikaz čim sastanak počne. Inkplate 6FLICK dodaje dodirni zaslon kako bi ljudi mogli rezervirati sobu izravno na vratima.

13. Pametni obiteljski kalendar

Povežite Inkplate sa zajedničkim Google kalendarom i prikažite iduća dva tjedna na zidu kuhinje. Ažurira se nekoliko puta na sat i radi tjednima s jednim punjenjem. Inkplate 10 stane za obiteljski tjedan; Inkplate 13SPECTRA daje svakoj osobi boju na 13-inčnom zaslonu.

14. Pametna tipka za Home Assistant

Fizička tipka kraj vrata koja gasi sva svjetla, pokreće scenu ili šalje poruku. ESP32 prepoznaje jedan, dvostruki i dugi pritisak kao tri različite akcije. Zero to Hero komplet podučava rukovanje tipkama od prvog poglavlja.

15. Detektor curenja vode

Postavite senzor razine vode na pod pokraj perilice rublja, sudopera ili bojlera. Kada se smoči, ESP32 odmah šalje upozorenje. Koristite NULA DeepSleep ESP32-S3 kako bi uređaj mogao mjesecima stajati na mjestu bez kabela.

16. Pametni kontroler rasvjete

Uključite LED traku ili lampu putem tipke, senzora pokreta ili rasporeda u Home Assistantu. Qwiic relejna ploča priključuje se na NULA Mini ESP32-C6 jednim kabelom. "Uradi sam" ožičenje koristite samo za niskonaponska trošila; za mrežne svjetiljke, ožičenje neka izvede kvalificirana osoba.

17. Pametna sigurnosna kamera s Raspberry Pi uređajem

Usmjerite kameru prema ulaznim vratima i neka Raspberry Pi snima kada se nešto pomakne. Raspberry Pi AI Camera pokreće detekciju objekata na samoj kameri, pa Pi može razlikovati osobu od mačke bez ikakve cloud usluge.

18. Pametni prikaz kvalitete zraka

Prikažite CO₂, temperaturu i vlažnost na zaslonu u boji u dnevnoj sobi ili spavaćoj sobi. Očitanje CO₂ promijenite u crveno kada je vrijeme za otvaranje prozora. Inkplate 6COLOR čini upozorenje vidljivim s druge strane sobe.

19. Prikaz statusa poslužitelja ili mreže

Prikažite jesu li NAS, usmjerivač i Home Assistant uključeni, uz slobodan prostor na disku i brzinu interneta. Skripta na Raspberry Pi uređaju prikuplja brojke, a Inkplate ih iscrtava. Inkplate 6FLICK omogućuje listanje stranica za svaki uređaj.

20. Pametna nadzorna ploča za radionicu

Zidni zaslon u radionici s bilješkama o projektu, mjeračem vremena, sobnom temperaturom i podsjetnikom na ono što je još na stolu. Inkplate 10 je dovoljno velik za čitanje s radnog stola.

Kako povezati projekte pametne kuće s Home Assistantom

• ESPHome. Opišite senzor u kratkoj YAML datoteci, fleširajte ESP32 i Home Assistant će ga sam pronaći. Bez pisanja koda.
• MQTT. ESP32 objavljuje očitanja brokeru, a Home Assistant se pretplaćuje na njih. Malo više posla, ali radi s bilo kojim kodom i bilo kojom pločom.
• Raspberry Pi. Pokrenite Home Assistant na samom Pi uređaju i on postaje hub na koji se drugi uređaji javljaju.
• Inkplate. Može čitati vrijednosti s Home Assistant API-ja, MQTT brokera ili vašeg vlastitog poslužitelja i iscrtavati ih.

Započnite s jednim senzorom i postignite pouzdano izvještavanje prije dodavanja automatizacija. Naš ESPHome MQTT vodič prolazi kroz oba puta, a naš vodič o Home Assistant e-papir zaslonima pokriva stranu s nadzornim pločama.

Ideje za projekte pametne kuće prema težini

Česte pogreške u "uradi sam" projektima pametne kuće

• Raspberry Pi tamo gdje je dovoljan ESP32. Pi kao senzor vrata troši struju i novac uzalud.
• Arduino za projekt koji treba Wi-Fi. Započnite s ESP32 umjesto naknadnog dodavanja Wi-Fi modula.
• Nema plana napajanja. Odlučite se za USB, mrežni adapter ili bateriju prije izrade kućišta.
• Običan zaslon za informacije koje trebaju biti uvijek vidljive. E-papir ostaje čitljiv cijeli dan uz djelić potrebne energije.
• Sve u oblaku (cloudu). Ako internet padne, lokalna kontrola drži svjetla uključenima.
• Deset automatizacija prije jednog pouzdanog senzora. Prvo učinite prvi uređaj stabilnim.
• Nejasna imena u Home Assistantu. "sensor_3" ne znači ništa za šest mjeseci. Imenujte uređaje prema prostoriji i namjeni.
• Nema razmišljanja o postavljanju. Senzor temperature pored topline samog ESP32 ili iza televizora krivo očitava.
• Neuredni Wi-Fi ili MQTT topic-i. Planirajte strukturu poput home/kitchen/temperature prije nego što nabavite dvadeset uređaja.
• Baterije bez načina dubokog spavanja (deep sleep). ESP32 koji nikada ne spava isprazni bateriju za dan ili dva.

Koji projekt pametne kuće prvo izraditi?

1. Izradite sobni senzor.
2. Pošaljite očitanja putem MQTT-a ili ESPHome-a.
3. Vidite ih u Home Assistantu.
4. Prikažite ih na Inkplate nadzornoj ploči.
5. Dodajte prvu automatizaciju, poput obavijesti kada soba postane prevruća.

Naši ESP32 projekti za početnike i ideje za Raspberry Pi projekte imaju još konstrukcija jednom kada ova proradi.

Zašto je Soldered sjajno mjesto za početak gradnje projekata pametne kuće

Često postavljana pitanja

Koji su najbolji projekti pametne kuće za početnike?
Sobni senzori, senzori vrata i prozora, pametne tipke, monitori biljaka, asistenti za parkiranje i jednostavne Home Assistant nadzorne ploče. Oni su jeftini, korisni i lako proširivi.

Mogu li graditi projekte pametne kuće s Arduinom?
Da, za jednostavne kontrolne projekte s tipkama, relejima, LED diodama i osnovnim senzorima. Za sve što treba Wi-Fi, ESP32 je bolji izbor.

Mogu li graditi projekte pametne kuće s ESP32?
Da. Ugrađeni Wi-Fi i Bluetooth čine ga uobičajenom pločom za senzore, MQTT i ESPHome uređaje, Home Assistant senzore i pametne tipke.

Mogu li koristiti Raspberry Pi za projekte pametne kuće?
Da. Pokreće Home Assistant, Node-RED, nadzorne ploče, bilježenje podataka i projekte s kamerama. On je hub, a ne senzor na baterije.

Koja je najbolja ploča za Home Assistant senzore?
Obično ESP32: malen je, jeftin i ima Wi-Fi. Povezuje se s Home Assistantom putem ESPHome-a ili MQTT-a.

Što mogu prikazati na nadzornoj ploči pametne kuće?
Temperaturu, vlažnost, vrijeme, kalendarske događaje, status prostorije, potrošnju energije, status poslužitelja, stanja vrata i prozora, scene rasvjete i bilo koju Home Assistant vrijednost.

Je li e-papir dobar za nadzorne ploče pametne kuće?
Da, za nadzorne ploče bez animacija. Čitljiv je na dnevnom svjetlu, troši energiju samo pri promjeni slike i pogodan je za natpise, vremenske prognoze, kalendare i statusne ploče.

Trebam li koristiti Arduino, ESP32 ili Raspberry Pi za projekte pametne kuće?
Arduino za jednostavnu elektroniku i kontrolu, ESP32 za povezane senzore i Home Assistant uređaje, Raspberry Pi za hubove, nadzorne ploče, poslužitelje i kamere.