Текст книги "«Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире"

Многие устройства «умного дома» имеют фотоэлементы инфракрасного излучения, а пульты дистанционного управления – диоды. Каким же образом происходит их «общение», если между ними нет проводов?

Электромагнитное излучение, которое занимает спектральную область от видимого света (длина волны – 0,74 мкм) до микроволнового излучения (длина волны – 2 мм), называется инфракрасным. То есть на самом деле любое тело, нагретое до определенной температуры, излучает энергию в инфракрасном спектре (длина волны, излучаемой телом, зависит от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения). Поэтому инфракрасное излучение иногда называют тепловым. Кстати, наиболее известным природным источником инфракрасных лучей является Солнце.

Излучающая и поглощающая способность тел во многом зависит от их природы, плотности, поверхности и т. д.

Диапазон инфракрасного излучения делится на три составляющие:

□ коротковолновая область: длина волны – от 0,74 до 2,5 мкм;

□ средневолновая область: длина волны – от 2,5 до 50 мкм;

□ длинноволновая область: длина волны – от 50 мкм до 2 мм.

Длинноволновая часть спектра примыкает к области микроволнового диапазона, а коротковолновая – к области видимого света. Из-за этого свойства радиоволн и видимого света присущи и инфракрасному излучению, то есть инфракрасные лучи могут проходить сквозь некоторые непрозрачные для видимого излучения материалы, а также отражаться, преломляться и передаваться прямолинейно.

ИНТЕРЕСНО

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским физиком Уильямом Гершеле. Сегодня инфракрасные диоды и фотоэлементы применяются повсеместно как в пультах дистанционного управления, так и в системах автоматики, охранных системах и т. п.

Как и радиоволны, инфракрасные сигналы не требуют проводов для передачи информации от одного устройства к другому. Однако, в отличие от радиосигнала, инфракрасные волны нечувствительны к электромагнитным помехам, что, конечно, является большим достоинством этой технологии. С другой стороны, высокая стоимость техники с устройствами преобразования электрического сигнала в инфракрасный и наоборот, а также низкая скорость передачи сигнала (меньше 5 Мбит/с) являются недостатком. Тот факт, что сигнал передается, как правило, всем устройствам, имеющим приемный фотоэлемент в пределах прямой видимости, может быть и достоинством, и недостатком. Передача сигнала каждому прибору может быть полезной, если нужно их синхронное включение, например. Но таким образом не обеспечивается секретность передаваемых данных.

Инфракрасный сигнал может передаваться на расстояние до нескольких километров, правда, только в условиях прямой видимости. Но чаще всего такие расстояния не используют – технологии инфракрасного излучения используются, как правило, для связи компьютеров, ноутбуков, мобильной и бытовой техники, которая находится в одном помещении. В таких условиях отражения сигнала от стен, пола и потолка придают надежность и устойчивость связи.

Следует заметить, что инфракрасные лучи совершенно безопасны для человеческого организма, что, несомненно, способствует их массовому применению в быту.

1.5. Системы безопасности

Жизненный опыт показывает, что профилактика обычно лучше борьбы с последствиями. Поэтому лучше подстраховаться, а не доводить до беды. Речь, конечно же, идет о безопасности нашего «умного дома»: это и информационная безопасность, и защита от утечек воды и газа, и система пожарной сигнализации. Установив подобную систему дома, можно спокойно отдыхать или работать где-то далеко, зная, что ваш дом защищен. А если все-таки что-то произойдет, датчики и системы автоматического контроля тут же оповестят вас через Интернет или при помощи мобильного телефона. Более того, с помощью этих же средств удаленно вы сможете управлять системами «умного дома» и контролировать их.

Чтобы обезопасить свой дом от утечек воды, в местах, где возможны такие происшествия: на полу под раковиной, под ванной, возле стиральной машины и т. д., – можно устанавливать специальные датчики. Такие устройства, называемые датчиками утечки воды (рис. 1.12), могут «обнаруживать» появление воды из систем водоснабжения или отопления – в тех местах, где ее быть не должно. Более того, такие датчики утечки воды могут подать сигнал хозяевам о том, что произошла авария, с помощью SMS-сообщения или через Интернет, да еще и перекрыть воду, чтобы она не распространялась дальше. Кроме того, такие системы могут быть снабжены звуковой и световой сигнализаций на случай аварийной обстановки.

Рис. 1.12. Датчик утечки воды

Датчики утечки воды следует использовать вместе с контроллерами и клапанами: первый – для управления системой, второй – для того, чтобы воду можно было перекрыть (для этого они врезаются в трубу с водой – рис. 1.13). Контроллеры обрабатывают сигналы от датчиков и выдают управляющие сигналы, которые подаются на клапаны, перекрывающие воду. Эти же контроллеры могут обеспечивать питание всех элементов системы, управлять сигнализацией и отправлять оповестительные сигналы (либо в таком контроллере может иметься реле, которое дает возможность подключения сигнализации или передачи сигнала на другие системы безопасности). Установка самих контроллеров, в отличие от датчиков утечки, которые должны находиться в непосредственной близости к потенциальному источнику воды, должна производиться в местах, где их контакта с водой не будет.

Рис. 1.13. Клапан для перекрытия воды

Клапаны для перекрытия воды в случае аварии получают сигнал от контроллера и перекрывают воду, удерживая ее до того момента, когда поломка не будет устранена.

Датчики утечки воды могут подключаться к безопасным источникам питания, предотвращая опасность при прикосновении к контактам, реагирующим на воду. Существуют также датчики, работающие не от электросети, а от аккумуляторов.

Последовательность установки системы:

1. Составление схемы размещения датчиков утечки воды, контроллера, клапанов.

2. Разметка мест установки устройств.

3. Прокладка проводов для питания устройств.

4. Врезка клапанов в трубы.

5. Установка датчиков.

6. Установка контроллера.

7. Подключение и установка параметров системы.

Некоторые системы датчиков утечки используют не блокировку воды клапанами, а отключение работы насоса, если в доме используется он.

Для уверенности в работоспособности системы датчиков утечки воды следует раз в несколько месяцев проводить проверку.

Что может быть ужаснее, чем авария газопровода? Как минимум, это может привести к взрыву и пожару, кроме того, это опасно для жизни. Чтобы дом был защищен от таких неприятностей, можно установить систему контроля утечки газа. Конечно, если в вашем доме все плиты электрические, эту часть можно опустить. Но если газовые трубы на вашей кухне имеются, лучше обезопасить себя от таких бед.

Рис. 1.14. Датчик утечки газа

Как и датчики утечки воды, датчики утечки газа (рис. 1.14) при возникновении аварийной ситуации могут отключать подачу газа, перекрывая трубу, включать вентиляцию, выключать электроэнергию, оставляя работать лишь аварийное освещение, а также сообщать хозяевам о возникшей неисправности посредством SMS-сообщений или посредством сети Интернет. Точнее, всем этим занимаются соответствующие контроллеры, управляющие клапанами и получающие информацию от датчиков, как и в системе контроля воды.

Газовые датчики устанавливаются в местах возможной утечки (рис. 1.15) – как правило, такое место оказывается на кухне у газовой плиты. Работает система следующим образом. Если датчик газа обнаруживает утечку, сигнал об этом подается с него на контроллер. Контроллер или система управления формирует команду, которая передается клапанам перекрытия газа, а также на систему оповещения. Пока система оповещения отправляет владельцам дома сообщения о случившемся, клапаны перекрывают газовые трубы. Более сложные системы контроля утечки газа позволяют не только включать при этом вентиляцию, но и отключать основной источник электроэнергии. Включение газа будет возможно лишь после устранения неполадок.

Рис. 1.15. Система контроля утечки газа

Учитывая, что работа с газом может быть весьма небезопасной, лучше при установке подобных систем пользоваться услугами профессионалов. Однако если вы все-таки решили производить установку своими силами, перед началом работ удостоверьтесь, что все газовые краны перекрыты и что поблизости нет источников открытого огня. Во время установки необходимо плотно, но без применения излишних усилий соединять все составляющие. После установки системы нужно обязательно провести тестовую проверку. И если в результате проверки утечка будет обнаружена, ни в коем случае нельзя включать газ.

Датчики пожарной безопасности и датчики дыма (рис. 1.16) реагируют на повышение температуры, а также на скорость ее изменения или заданный порог температуры, на дым, выделяющийся в процессе горения или тления, на открытый огонь и т. п. Системы пожарной сигнализации могут быть построены на датчиках, позволяющих определять точное место срабатывания, на датчиках, измеряющих текущее значение каких-то параметров окружающей среды (например, задымленность), и на специальных шлейфах с датчиками, которые определяют общее состояние: есть огонь и дым или их нет.

Рис. 1.16. Датчик огня и дыма

Системы пожарной безопасности состоят из датчиков и контроллеров, которые получают и обрабатывают информацию с датчиков, а затем выдают управляющие сигналы другим системам, управляющим вентиляцией (вентиляция отключается, чтобы поток воздуха не способствовал возгоранию), электричеством и газом (они тоже отключаются), включением сирены для предупреждения соседей, а также отправлением сообщений и т. д.

Как правило, при обнаружении пожароопасной ситуации такие системы действуют в последовательности:

1. Включается система пожаротушения.

2. Включается система оповещения о пожаре: сообщения отсылаются хозяевам квартиры или дома и в службу пожарной безопасности.

3. Выключается электроэнергия.

4. Перекрывается подача газа.

5. Отключается вентиляция.

6. Включается система удаления дыма.

7. Включается сирена и прочие системы внешнего оповещения.

Установка датчиков пожарной безопасности производится по всем помещениям в доме или квартире, а не только там, где может использоваться открытый огонь (по аналогии с датчиками утечки газа и воды). Таким образом достигается наиболее полная защита дома от пожаров. Устанавливать такие системы рекомендуется с помощью специалистов.

Поскольку в следующих главах мы еще будем рассматривать системы видеонаблюдения, а также расскажем, как программными средствами можно оповестить хозяев о подозрительных происшествиях, сейчас мы этого касаться не будем. Однако совсем оставить без внимания систему охраны дома было бы неправильно.

Охранные сигнализации устанавливаются в тех местах жилища, откуда в него могут проникнуть чужие люди: окна, двери, заборы. В каждой комнате или на каждом объекте монтируются различные датчики, начиная от инфракрасных датчиков движения, датчиков разбития стекла (они, как правило, реагируют на звук бьющегося стекла – рис. 1.17) и заканчивая герконами (реагирующими на размыкание двух частей) и лучевыми датчиками. После включения сигнализации любое срабатывание одного из таких датчиков (при открытии двери или разбитии стекла, например) вызывает целую серию действий: сигнал с датчика передается на контроллер, включается звуковая (а бывает, что и световая) сигнализация, а также отсылаются предупредительные сообщения хозяевам дома и в службы охранной безопасности, если таковые имеются.

Рис. 1.17. Датчик разбития стекла

Кстати, куда же отправляется оповестительный сигнал системы охраны, если ваш дом не охраняется специальным нарядом? Такую систему можно настроить таким образом, чтобы сигналы приходили на пульт вневедомственной охраны (однако это требует отдельной организации) или же на домашний компьютер или специальное устройство, которое тут же дозвонится хозяевам дома по запрограммированным заранее телефонным номерам или отправит им SMS-сообщение об этом. Также возможен вариант с отправкой сообщений посредством Интернета.

Кроме локальной установки квартиры на сигнализацию, существуют возможности делать это удаленно – например, при помощи мобильного телефона, КПК или через Интернет.

Подобные системы могут объединяться в комплект (рис. 1.18). В таком случае можно даже выиграть в финансовом плане, так как стоимость цельных систем безопасности оказывается меньшей, чем при покупке отдельных устройств. Кроме того, к таким системам прилагается программное обеспечение, так что не нужно будет искать что-то, подходящее именно к вашему оборудованию.

Рис. 1.18. Система безопасности всего дома

В общие системы безопасности включаются, кроме перечисленных систем газового, водного и пожарного контроля, датчики движения, системы контроля освещения, системы дозвона и оповещения через Интернет или SMS-сообщения, а также системы сигнализации и видеонаблюдения. Однако каждая из таких систем комплектуется по-разному, поэтому выбирать их следует исходя из собственных нужд.

Глава 2
Звуки «умного дома»

Звук является неотъемлемой частью нашей жизни. И играет он гораздо большую роль, чем мы привыкли думать. Иногда звук – это фон, иногда – составляющая часть происходящего. Так или иначе, аудиосистема должна быть удобной для каждого живущего в доме. Но как же создать комфортно управляемую звуковую систему, когда вся техника разбросана по всей квартире? Не собирать же все аудионосители в одном углу только для того, чтобы иметь возможность управлять ими!

Собственно, именно этим мы и собираемся заняться в этой главе – рассмотреть варианты создания аудиосистемы с уже имеющейся музыкальной техникой.

2.1. От простого к сложному

Сначала определимся. Скорее всего, у вас уже есть музыкальный центр с акустической системой, пара дополнительных колонок, которые вы можете разместить на кухне, компьютер или ноутбук и DVD-плеер, находящийся в отдельной комнате и подключенный к телевизору. Объединить все это проводами? Или, возможно, есть способ использовать беспроводную связь?

На самом деле существует масса возможностей. Начнем с простого. Создадим такую систему, в которой звук мог бы воспроизводиться в нескольких комнатах сразу при использовании только одной аудиосистемы – например, музыкального центра. Все, что необходимо в таком случае, – дополнительные колонки и акустические кабели. Колонки располагаются в тех помещениях, где вы желаете слушать музыку (например, на кухне или даже в ванной). Подключение колонок производится с помощью вышеупомянутого акустического кабеля к предназначенным для дополнительной работы разъемам ресивера или усилителя основной аудиосистемы. Подобные разъемы имеют маркировку «B» (а основная акустика подключается к разъемам с буквой «A»). Сигнал с дополнительного разъема подается на внешний усилитель, к которому будет подключена дополнительная акустика. В качестве такого усилителя может выступать любой стереоаппарат с удовлетворяющим вас качеством звучания. Теперь, после включения системы, звук появится не только в том помещении, где стоит музыкальный центр, но и в других.

Если дополнительных разъемов нет, а вывести звук в другую комнату все же хочется, можно подключить акустику и параллельно с основными акустическими системами, подключив провода в тот же разъем, что и основные колонки. Правда, надо учесть, что в таком случае мощность звука будет меньше.

Кстати о кабелях. На звучание музыкальной системы может значительно повлиять используемый для соединения кабель. Для лучшего звучания используют специальный акустический кабель с медными жилами (рис. 2.1). Оптимально использование кабелей с сечением от 2,5 до 4,0 мм2. Причем вовсе не обязательно платить бешеные деньги за активно продвигаемую маркетологами продукцию. Вполне достаточно приобрести удобный для монтажа провод, сравнительно мягкий и легкий, чтобы не допустить поломки выходных клемм усилителя и не опрокинуть акустику.

Рис. 2.1. Акустический кабель с медными жилами

Кабели подключаются к колонкам при помощи разъемов: либо вида «лопатка», либо вида «банан» (рис. 2.2). В любом случае провод лучше заизолировать (то есть использовать изолированные «бананы»), чтобы не допустить короткого замыкания в цепи нагрузки усилителя. Оптимальный вариант – спаять и обжать кабель в разъеме. Это предупреждает вероятность коротких замыканий из-за отдельных проволок, которые могут отделиться от цельного жгута. Да и контакты целее будут – их окисление ничего хорошего не принесет. Даже без использования разъемов при подключении кабеля к акустике лучше спаять его на концах. При использовании разъемов типа «банан» обратите внимание на наличие зажимных винтов. Если таковые имеются, лучше всего залудить кабель, очистив его затем от канифоли. Через пару недель винты можно будет закрутить плотнее. Если вы все же не собираетесь ничего паять, можно просто использовать разъемы типа «банан» – это лучше, чем подключать к колонкам оголенные провода.

Рис. 2.2. Разъем «банан»

ПРИМЕЧАНИЕ

При покупке кабеля стоит обратить внимание на то, где он хранился. Если помещение было холодным и неотапливаемым и кабель хранился при температуре ниже нуля, с большой долей вероятности он быстро окислится даже под изоляцией. Поэтому кабель лучше приобретать либо в магазинах, либо в проверенных точках продажи.

Кстати, кабели из комнаты в комнату можно протянуть под плинтусом, чтобы они не путались под ногами и не портили вид. А если плинтусы плоские, то и кабель можно использовать плоский: его и покрасить можно под цвет обоев, и спрятать во внутреннюю канавку для кабеля, если в плинтусе таковая имеется. Кроме того, если акустика или сам музыкальный центр находятся не у стены, а где-то посреди комнаты, можно проложить тот же плоский кабель, но под ковровым покрытием, сделав небольшое отверстие в том месте, где кабель будет протянут. При прокладке акустических проводов обратите внимание на расположение других кабелей: лучше, чтобы они находились отдельно от сетевых и тем более не лежали с ними параллельно.

Если ваш музыкальный центр оснащен двумя парами разъемов для подключения акустики, должна быть и возможность выбора: включить воспроизведение во всех помещениях или в каком-то одном.

ПРИМЕЧАНИЕ

Поскольку дополнительная и основная акустика, то есть колонки, подключается к выходам усилителей мощности параллельно, их общее сопротивление получается меньшим, чем номинальное сопротивление каждой колонки. Это нужно учесть при подключении, чтобы не возникло перегрузки выходных каскадов усилителей: не поленитесь заглянуть в инструкцию по эксплуатации, если на задней панели системы нет соответствующих надписей – искать нужно рекомендуемые значения импеданса каждой пары колонок.

До сих пор мы говорили в основном о музыкальном центре. А как же персональный компьютер или ноутбук? Ведь они тоже замечательно справляются с проигрыванием музыкальных композиций и фильмов.

Звуковая карта в компьютере является одной из важнейших составляющих аудиосистемы. Если вам недостаточно того звука, который дает встроенная в материнскую плату звуковая карта (некоторые из них имеют многоканальный звук), можно задуматься о приобретении внешней. Однако и без этого звук вполне можно настроить – и неплохо. Даже имея встроенную звуковую карту (а обычно встроенные платы не страдают отличным качеством), вы можете подключать к звуковым выходам усилителя стереоколонки. Таким образом вы получите идущий с нескольких сторон звук (в таком случае многоканальный звук распределяется по акустической системе программно). Но настоящего объемного звука все же таким способом не получить. Да и качество звучания оставит желать лучшего: в колонках могут появляться шумы от работы процессора или DVD-привода из-за плохой помехозащищенности. Внешняя звуковая карта в этом плане имеет преимущество: она освобождает процессор от кодирования звука.

Еще один момент. Если вы подключите колонки напрямую – с выходов звуковой карты, – звук будет очень тихий. Поэтому в любом случае в системе между компьютером и акустикой следует установить усилитель, в качестве которого может быть использован и сам музыкальный центр. Музыкальный центр в таком случае подключается при помощи коаксиального кабеля с подходящими разъемами на концах.

Таким образом, встроенная в материнскую плату звуковая карта вполне может удовлетворить непридирчивого пользователя. Однако настоящий объемный звук можно получить лишь использовав внешнюю карточку.

Если вы решили приобрести внешнюю звуковую карту, нужно понимать, какие функции в ней действительно необходимы. Профессионалы считают, что любая дешевая звуковая карта, пусть даже у нее будет шесть выходов, не может дать настоящего шестиканального звука. Звук при чтении с компьютера или DVD-привода сжимается дешевой звуковой картой на два канала, а затем программно распределяется по шести колонкам. И все, казалось бы, хорошо. Вот только эффекта присутствия даже при использовании самой дорогой акустической системы после этого не получить. Более того, чем качественнее будет акустика, тем сильнее будут слышны искажения и помехи, которые будет выдавать дешевая карта.

ПРИМЕЧАНИЕ

С развитием цифровой техники такой параметр, как «отношение сигнал/шум», которое маркетологи с настойчивостью преподносят покупателю в качестве одного из наиболее важных параметров, фактически неважен. Этот параметр, указываемый в технических характеристиках акустических систем, отражает громкость шумов во время пауз, наличие которых даже при 90 дБ определить человеческим ухом невозможно. Так что параметр «соотношение сигнал/шум» практически не имеет отношения к качеству звука.

Звуковым картам с цифровым выходом не приходится восстанавливать аналоговый сигнал. Они только декодируют поток, полученный с DVD или жесткого диска, и превращают его в несколько независимых цифровых звуковых потоков. Эти потоки, в свою очередь, передаются внешнему управляющему устройству акустической системы, куда присоединяются все колонки. Кроме того, цифровая связь снижает влияние сторонних наводок.

Итак, колонки расставлены (как их лучше расставить, мы поговорим позже), кабели проведены. Однако в комнате музыка слышна хорошо, а вот в кухне, где шумит электрочайник и периодически включается то холодильник, то микроволновая печь, то вытяжка, то вода в кране, звук кажется приглушенным. Дом у нас «умный», так что и эту проблему мы решим.

Для независимого изменения громкости звука в каждом помещении используют специальные регуляторы, которые смогут управлять выходным сигналом усилителя. Эти регуляторы (рис. 2.3), как правило, монтируются в стены и позволяют передавать управляющие сигналы между усилителем (или ресивером) и акустическими системами. При использовании подобных устройств для активных акустических систем, то есть если они оснащены еще и усилительной частью, можно обойтись только регулятором громкости. Однако с пассивной акустикой вам потребуется еще и усилитель.

Рис. 2.3. Регулятор громкости акустических систем