Ajudar com inicio: Raspberry PI e Arduino para Automação


#1

Estou começando “brincar” com Raspberry PI e Arduino e para ter objetivos específicos/metas de aprendizado, baseado em várias coisas que vi/li por ai e algumas necessidades/vontades pessoais, resolvi montar uma ideia com vários componentes, sensores, etc. Talvez ampla e complexa demais para iniciar, mas acredito ser um bom objetivo.

Sou de TI, e sempre gostei muito de “fuçar” nos mais diversos escopos. Trabalhei e trabalho com várias coisas, Windows, Mac, Linux, banco de dados, núvem, AWS, GCP, e várias outrar tecnologias. Programação básica em Golang, Lua, Javascript, Node JS, PHP e mais básica ainda em Python.

O Projeto: Automação Residencial
Premissas:

  • A parte de automação em si, deve funcionar de forma 100% autônoma. Por autônoma, eu quero dizer:
    • Todos os componentes devem funcionar com suas próprias baterias/fontes de energia (para casos de queda de energia, o principal continuar funcionando, como fechaduras e alarmes/alertas
    • Comunicação sem Fio entre os dispositivos
    • Independente de Internet (apesar de conectada para monitoramento e automação remota)
    • Independente de Rede WiFi (pois dependeria de um roteador WiFi)
  • Ser possível controle por voz
  • Ser possível fazer programações de horários, ambiente, etc
  • Ser possível monitorar/controlar remotamente
  • Evitar equipamentos caros

Dispositivos:

  • Sensor de temperatura/pressão atmosférica, dióxodo de carbono e luminosidade (com e sem visor no sensor)
  • Sensor de umidade em vasos (futuramente, automatizar com bomba de agua)
  • Sensores de Presença
  • Sensores de Identificação (saber quem está no lugar)
  • Controlar e receber informações de cameras IP
  • Automação de dispositivos de audio/video IR e IP (TV, Home Theather, etc)
  • Automação de iluminação
  • Medição de consumo de energia e controle liga/desliga (Bidirecional para receber informações de status e consumo, e controle remoto liga/desliga)
  • Fechadura de portas (bidirecional para poder abrir remotamente, e informar/registrar status da porta)

Para este projeto, o que estou pesando em usar:

  • Central de Comando
    • Algum Arduino, inicial um R3/UNO e talvez depois um Mega
    • Comunicação Monodirecional - RF 433 (não achei outras boas opções alem desta com simplicidade e baixo custo)
      • vários dispositivos irão enviar dados para este dispositivo
    • Comunicação Bidirecional - NRF24L01 (entendo que um XBee, X10, Zigbee ou Z Wave tem muitas vantanges, mas são muito mais caros)
      • vários dispositivos irão se comunicar
    • “Controle remoto universal” feito com arduino usando NRF24L01 e talvez uma tela Touch
    • Módulo GSM para enviar alertas
  • Dispositivos
    • Sensor de Temperatura, etc
      • Attiny85
      • sensores
      • rf 433
      • bateria (é possível monitorar a carga? e sinalizar quando estiver acabando?)
    • Sensor de umidade em vasos
      • Attiny85
      • sensor
      • rf 433
      • bateria (é possível monitorar a carga? e sinalizar quando estiver acabando?)
    • Sensor de Presença
      • Attiny85
      • sensor PIR
      • rf 433
      • bateria (é possível monitorar a carga? e sinalizar quando estiver acabando?)
    • Sensor de identificação
      • Attiny85
      • Bluetooth (utilizar “MAC” do bluetooth para identificar pessoas pelo smartphone)
      • rf 433
      • bateria (é possível monitorar a carga? e sinalizar quando estiver acabando?)
    • Controlar e receber informações de camera IP
      • inicialmente direto com raspberry (acho que será mais fácil)
    • Automação de dispositivos de Audio/Video
      • Attiny85
      • transmissor IR
      • rf 433
      • bateria (é possível monitorar a carga? e sinalizar quando estiver acabando?)
    • Automação de iluminação(aqui terei algum trabalho para entender como funciona quando tem várias pontos de liga/desliga)
      • Attiny85
      • Rele
      • NRF24L01
      • bateria (é possível monitorar a carga? e sinalizar quando estiver acabando?)
    • Medição de consumo de energia e liga/desliga
      • Attiny85
      • 1 ou vários reles
      • sensor de tensão/corrente
      • NRF24L01
      • bateria (é possível monitorar a carga? e sinalizar quando estiver acabando?) (para permitir mudar o status para desligado quando acabar energia e evitar queima quando voltar, faz sentido?)
    • Fechadura de porta
      • Attiny85
      • sensor de toque
      • sensor de “trepidação”
      • servo/motor para abrir/fechar
      • NRF24L01
      • bateria (é possível monitorar a carga? e sinalizar quando estiver acabando?)
  • Algum smarthub como o Samsung Smartthings Hub para integrar Zigbee, ZWave, etc
  • Raspberry PI 3 para ser a central de comando e repositório de dados com algo como home-assistant, openhab, mqtt, node-red, etc
  • Alguma solução em núvem para gateway, backups, etc (aws, gcp, azure, etc)

Esta é uma descrição que fiz do projeto para ajudar a visualizar e começar a fazer as coisas. Porém, ainda restam muitas dúvidas. Adicionalmente, devem ter muitas outras ideias melhores, e por isto gostaria de pedir ajuda de vocês.

Inicialmente fiz algumas pesquisas, mas ainda não ficou claro, as principais dúvidas que pairam sobre estas ideias são:

  1. O Attiny85 “aguenta” esta quantidade de componentes? Exemplo do caso do sensor de temperatura e outras coisas que serão vários sensores?
  2. A parte de comunicação é factível?
    • 1 receptor no arduino e vários transsores RF 433 é realmente possível e recomendável? Algum sugestão de melhor alternativas?
    • Este NRF24L01 funciona para estes casos? 1 na central e um em cada dispositivo vai me antender?
    • Tem muito riscos de interferências?
  3. Como montar os esquemas para alimentação de energia? Quais baterias utilizar?
  4. Como calcular/estimar o consumo de energia de cada dispositivo e duração das baterias?

Fora isto, toda crítica e opinião será extremamente bem vinda.

Agradeço toda contribuição e espero poder contribuir.

Tutume