Gostaria de opiniões sobre ideia inicial de projeto com Raspberry PI e Arduino

Ola pessoal,
Estou começando a "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 outras tecnologias. Programação básica em Golang, Lua, Javascript, Node JS, PHP e mais básica ainda em Python. 
Acredito que este conhecimento prévio ajude.
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. Devem ter muitas outras ideias melhores, também 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?
  • Como montar os esquemas para alimentação de energia? Quais baterias utilizar?
  • Como calcular/estimar o consumo de energia de cada dispositivo e duração das baterias?
Fora isto, toda crítica, opinião e sugestão será extremamente bem vinda.
Grato e espero poder contribuir.

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Respostas a este tópico

Vish, quanta bateria...

Eu particularmente não gosto de baterias, elas precisam ser carregadas. Pra isso vc precisa de fios. Então não é mais sem fio.

Baterias são necessárias:

1) para dispositivos que vc precisa transportar;

2) para dispositivos que precisam funcionar em caso de uma falta de energia.

Não há 3).

Se vc quer por ex colocar um dispositivo em um vaso com bateria vai ter o incomodo de periodicamente carregar essa bateria. Perdeu o automatico da coisa se precisa carregar a bateria. Aih vc deixa de regar mas tem que carregar a bateria..

Vc pedui opiniões... Essa é a minha..

Sobre a escolha do attiny. É otima, mas existe uma opção melhor ainda: ESP8266.

Essa minuscula placa já tem o processamento compatível mas mais rápido que o arduino e o radio wifi.

Google

O calculo de duração de uma bateria se baseia:

No numero de amperes hora Ah da bateria que é uma unidade de Amperes * hora (vezes) e não ("/" = por hora).

Assim vc precisa descobrir qual o consumo de seu aparelho. 

Ex: 100mA = 0,1A em 3,7V

Se sua bateria tiver 6800mAh (valor bem comum) em 3,7V = 6.8Ah

6.8Ah/0.1A= 68 horas. <= Sim, vai durar só 68 horas no máximo, antes da bateria perder sua capacidade e considerando que o chines não tenha mentido na hora de fabricar.

Obrigado pelo retorno e pela ajuda.

a necessidade da bateria se dá por que tenho algumas/várias necessidades de colocar sensores em locais onde não tem tomada e seria complicado passar fiação (penso que este é um 3o motivo importante)

sim, realmente é um incomodo usar bateria, mas tenho sensores de temperatura por exemplo (produtos finais prontos) que usam uma pilha ou mesmo bateria cr2032 que duram mais de ano. Alem de sensores de portas e janelas tb.

quanto ao ESP8266 é uma ótima opção para itens que tem alimentação de energia, pois wifi consome muito mais energia. e ainda tem o fato que é wifi, criando a dependencia de rede wifi. Por isto a ideia do uso do nrf24l01 que permite criar uma rede mesh.

e quanto ao calculo de consumo, obrigado tb, mas este eu já tinha pesquisado e conseguido. O que eu estou procurando é um jeito de medir o device final mesmo.

um sensor de corrente destes que tem para arduino conseguiram coletar esta informação em detalhes, ou teria que ir para algo como um osciloscópio?

minha ideia é por exemplo:

tenho um device final que tem 1 sensor de temperatura, 1 rf 433 com um chip attiny85 (ou mesmo um modulo attiny85). pedir o consumo deste device por um período para entender qual o consumo final e ir fazendo ajustes no código. Vi que tem como fazer hibernar, reduzir clock, reduzir coletas, etc, para reduzir o consumo de energia. Ai sim, com este resutaldo, uso estas formulas para ver que tipo de bateria utilizar e quanto tempo irá durar.

 

Para uso com baterias o caminho é esse mesmo. Como esses sensores externos que dão uma piscada de led de vez em quando. Eles hibernam quase o tempo todo. Durante a piscada de led, ou menos, eles fazem a leitura e a transmissão.

Para medir a corrente a melhor coisa é um multímetro mesmo. 

Boa tarde , 

Esta é uma descrição que fiz do projeto para ajudar a visualizar e começar a fazer as coisas" 

Minha sugestão - comece com um projeto o mais simples possível.

Depois vai implementando outros projetos. 

Sim, a ideia é essa mesmo, começar simples e ir evoluindo, mas com o "norte" em vista.

E uma das coisas que motivou isto tb foi a questão de comprar/encontrar peças, componentes, etc.

Pq comprar 1 a 1 perde muito tempo. Então defini um escopo "grande" inicial, para conseguir já achar um lote de produtos que vou precisar.

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