Ethernet in der Hausautomation
Zwillinge auf dem Chip
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Einfache Bedienung überall
Auch für die nötigen Bedienterminals lässt sich ein leistungsstarker Mikrocontroller mit Zwillings-Ethernet gut verwenden: Durch einen externen Grafikcontroller kann eine Anzeige angesteuert werden (Bild 3). Mit Hilfe neuester kapazitiver Touch-Technologie lässt sich die Anzeige problemlos mit dem Finger bedienen. Hierzu bietet Fujitsu eine Software-Touch-Bibliothek an, die bis zu 32-Analog/Digital-Kanäle bei 12 bit Auflösung pro Mikrocontroller ansteuern kann.
Neben der physikalischen Bedienung am Bedienterminal direkt wäre es jedoch auch möglich, Einstellungen online vorzunehmen. Neben proprietären Anwendungen für verschiedene Systeme ist auch der Webbrowser selbst ein beliebtes universelles Werkzeug, um das Bedienterminal virtuell nachzubauen.
Für die Live-Überprüfung kann mittels Webserver die Bedienung des ganzen Systems über den Webbrowser des angeschlossenen Clients erfolgen. Viele Geräte bieten mittlerweile einen integrierten Webserver. Somit sind schon heute Drucker, Router oder Network-Attached-Systems (NAS) einfach über Webbrowser zu bedienen, zu konfigurieren oder fernzuwarten. Während der Browser die Rolle der grafischen Benutzerschnittstelle (GUI) übernimmt, liefert das Embedded-System die dafür notwendigen Daten. Speziell für Embedded-Systeme bedeutet dies vor allem keine weiteren Entwicklungskosten.
Zusätzlich unterstützt der neue HTML-5-Standard die sogenannten Websockets. Diese ermöglichen ein noch schnelleres Feedback an das GUI und könnten in der Zukunft Java-Applets komplett ablösen. Des weiteren kann man sicher sein, dass ein webbasiertes GUI auf allen Computersystemen wie Windows, Linux, Mac OS X sowie auf Smartphones und Tablets, etwa mit iOS, webOS oder Android, laufen wird. Die sonst aufwändige Portierung auf die verschiedensten Systeme entfällt. Auch sind keine Treiber notwendig, um mit dem Embedded-System zu kommunizieren. Sobald es mit dem Netzwerk verbunden ist, ist es einsatzbereit – ohne Installation von Software und Treibern und ohne die dafür notwendigen Administrationsrechte.
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Das intelligente Haus
Die Automation im Haus wird in der Zukunft immer weiter zunehmen, da wir uns neben dem alltäglichen Stress und der immer weniger werdenden Freizeit im Alltag eine Wohlfühlzone zu Hause wünschen. Die Hausautomation (Bild 4) soll vor allem dafür sorgen, dass wir es behaglich haben, ohne uns dabei die komplette Arbeit abzunehmen.
Ziel ist es nicht, dass wir zu Hause nur noch auf der Couch sitzen, sondern dass die Rahmenbedingungen stimmen. Dazu gehören beispielsweise eine angenehme Temperatur, Licht, Luft und Luftfeuchtigkeit. Sollten wir vergessen haben, ein Gerät auszuschalten oder etwas einzuschalten, so kann das Haus auch über eine Fernsteuerung bedient werden.
Vernetzt ist das intelligente Haus mit Ethernet, in dem auch Internet (via verschlüsselter SSL-Verbindung), Multimedia, PC, Smartphone, etc. eingebunden sind. Um den Verkabelungsaufwand und Kosten zu senken, ist der Großteil des Ethernets via Ringtopologie vernetzt und Teile des Netzes werden via PoE mit Strom versorgt. Diverse Anlagenmodule besitzen nun die Möglichkeit Daten mit einer Zentrale, aber auch untereinander, auszutauschen.
Neben dem eigenem Haus können zusätzlich zur herkömmlichen Speisung aus dem Stromnetz auch eine am Haus-Bus angeschlossene Solar- und Windanlage hinzukommen. Die Steuerung des Hauses erfolgt über Bedienterminals mit Touchscreen, die in jeder Etage angebracht sind. Um das Haus fernsteuern zu können, gibt es einen integrierten Webserver im System sowie nativ laufende Smartphone-Applikationen. Wie ein Leben in solch einem Haus aussieht, wird am besten in einem Rundgang deutlich.
Ein Morgen beginnt mit einem simulierten Sonnenaufgang im Schlafzimmer, zwei Stunden bevor die Sonne tatsächlich aufgeht. Geweckt wird man mit seiner Lieblingsmusik, während das Bad vorgeheizt wird und in der Küche frischer Kaffee gebrüht wird. Während des Frühstücks erkennt das Haus, dass Duschen und Schlafzimmer nicht besetzt sind, durchlüftet diese automatisch und schaltet die Heizung wieder aus. Nachdem der letzte Bewohner das Haus verlassen hat, wird die Alarmanlage scharf geschaltet. Geräte, die nicht ausgeschaltet wurden, werden automatisch abgeschaltet. Offene Fenster und Türen werden geschlossen und verriegelt. Während die Familie außer Haus ist, schalten sich die Waschmaschine und der Geschirrspüler automatisch ein. Durch die hauseigene Wetterstation mit Internetabgleich weiß das System wann Wind- und Solar-Anlage die optimale Leistung dafür abgeben können.
Zum Feierabendbeginn teilt man seinem Haus via Smartphone mit, dass man sich früher als sonst auf den Heimweg macht. Weil niemand zu Hause ist, wurden zuvor Heizung und Standby-Geräte heruntergefahren oder abgeschaltet. Nun muss das Haus aus dem Energiesparmodus hochgefahren werden. Das eingespeicherte Programm sieht vor, dass kurz gelüftet wird und die Heizung auf eine angenehme Temperatur von 22 °C eingestellt wird. Sollten Waschmaschine und Geschirrspüler noch nicht eingeschaltet worden sein, da es tagsüber wenig sonnig oder windstill war, passiert das jetzt. Zur Dämmerung werden automatisch die Rollläden verschlossen und die Schlafzimmer für fünf Minuten durchlüftet.
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- Der Mikrocontroller im Detail
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