Электронная розетка с контроллером внутри может иметь огромные перспективы в плане сбора информации вокруг себя. Освещенность, температура воздуха, наличие движения/присутствия и далее – запись голоса, видео и прочее, прочее, прочее, с возможностью передачи информации куда угодно. Более того, с подобным дистанционным управлением можно сделать и аварию в нужном месте.
По сути, за аббревиатурой IoT скрываются весьма интересные открытия. Эта очень удобная система, получившая название «Интернет вещей» (IoT), отнюдь небезопасна. Уже существуют различные вирусы, в том числе «трояны», для устройств, управляемых через Интернет. К рассматриваемой теме эти сведения имеют прямое отношение, поскольку мы собираемся управлять нагрузкой в электрической цепи именно с помощью Интернета и локальной сети Wi-Fi. Кофеварки, чайники и другое бытовое оборудование, системы, управляемые по Wi-Fi, «родились» не вчера, но и они небезупречны, несмотря на то что с их появлением для пользователей всего мира открыты новые перспективные возможности. Но одновременно с ними появились и причины всерьез опасаться нового витка прогресса. Надо полагать, производители устройств, подпадающих под определение системы управления IoT, не задумывались о безопасности пользователей или же, осознавая возможности несанкционированного управлениями своими «детищами», предлагают их именно как бытовое развлечение, не более того… Действительно, большинство производителей и поставщиков такой техники, как Wi-Fi-устройства управления и, в частности, «интернет-розетки», рассмотренные во второй главе книги, озабочены лишь удобством для пользователей, созданием «электронного комфорта», дружелюбным интерфейсом и скоростью вывода продукта на широкий рынок, то есть собственными доходами небезупречного предприятия.
Давайте задумаемся на минуту как пользователи и потребители этих гаджетов, и мы поймем, что производители торопятся заставить нас как можно скорее купить эти вещи. Но в результате, в соответствии с кратким анализом, предложенным в данной книге, оказывается, что наш дом легко может превратиться в. минное поле. Каждое подобное устройство будет иметь все более сложное программное обеспечение (прошивку, неподконтрольную пользователю) и сетевые права доступа. Уже сегодня нежелательно безусловно доверять радионяням, снабженным двусторонним аудиосопровождением, а также двусторонним видеоканалам, ибо велика вероятность подмены. Можно «взломать» экологически чистые «умные решения» – термостаты для отопления, «умные» светодиодные лампы, что приводит к возможности внешнего (несанкционированного) управления системой освещения. «Умные дверные звонки» и системы видеозаписи в XXI веке также оказались уязвимыми, что составляет счастье и интерес для потенциальных воров с соответствующим образованием.
Самое неприятное и страшное в том, что «Интернет вещей» не ограничен уязвимостями описанного характера: он реально может быть использован против нас – граждан и пользователей, причем оплативших его из своих средств. Некоторые модели телевизоров Samsung могут записывать информацию и передавать ее третьим лицам обо всем, что слышат их микрофоны и, возможно, видят их камеры. К сожалению, то, о чем я сейчас пишу, не химера и не результат паранойи. Не важно, какая именно электронная вещь взламывается. Ею может в конкретном случае стать бытовой холодильник, дверь, автомобиль или медицинское оборудование в клинике. Все эти и многие другие устройства, которыми можно управлять дистанционно, могут быть использованы для упрощения доступа и к другим «интернет-вещам». Еще интереснее соединять полученные обрывки информации для получения целостной картины в формате даже простого анализа того, что творится вокруг. То же касается и рассмотренных в книге устройств.
Такие электронные устройства, использующие систему «Интернета вещей», должны защищаться так же, как персональные компьютеры, телефоны, КПК и планшеты, если не строже. Они не должны хранить пароли в виде простого текста, им нельзя позволять собирать данные о пользователе – в любых целях. Поэтому читатели моей книги и потребители таких устройств – в общем смысле – должны понимать потенциальные опасности Wi-Fi-управления наряду с рекламой производителем их инновационных функциональных признаков.
2.4. Варианты совершенствования системы
Для реализации такой практической идеи используют сеть Pi, на которой будет крутиться веб-сервер, аккумулирующий собранные данные. Управлять несколькими розетками, каждой со своим IP, через веб-сервер не очень удобно. Конечно же, все современные устройства управляются сейчас с мобильных приложений, и никаких проблем с реализацией любого произвольного поведения не существует. Но одно дело – управляться с мобильного приложения, а другое – реализовывать автономную логику, к примеру включение вытяжки в ванной при повышении влажности: для этого нужен стационарный девайс, который будет за всем этим следить. Этим устройством вполне может служить рассмотренный выше модуль на MCU AR9331, и более того, даже самого обычного микроконтроллера хватит.
Практически же на примере рассмотренной в начале 2-й главы Wi-Fi-розетки модели HL0107 основной модуль Wi-Fi признан универсальным устройством. На рис. 2.11 представлен его внешний вид в корпусе розетки SWS-A1 производства Финляндии.
Эта иллюстрация внутренностей устройства. На рис. 2.12 представлен вид SWS-A1.
Рис. 2.11. Внешний вид в корпусе розетки SWS-A1 производства Финляндии
Рис. 2.12. Внешний вид SWS-A1
В этом месте меня могут спросить: не будет ли разумнее отказаться от электромагнитного реле в пользу твердотельного? И не столько из-за расхода электроэнергии на удержание якоря реле, сколько из-за его возможного нагрева. Действительно, твердотельные реле по распиновке и форм-фактору идентичны тому, что стоит на рассмотренной выше плате исполнительного устройства (см. рис. 2.5). А может даже выиграть в габаритах. Но не стоит забывать, что твердотельные реле на большой нагрузке будут греться сильнее, чем реле слаботочное электромагнитное, пока у него не обгорят контакты.
Отсюда – проблема больших нагрузок решается правильным подбором компонентов (как в случае с электромагнитным реле, так и для твердотельных). С десятикратным запасом по мощности, конечно, никто реле ставить не будет, а на крайний случай можно дополнительно предусмотреть автоматическое выключение при превышении определенного тока в управляемой цепи или установить плавкий предохранитель в цепь нагрузки. У электромеханических реле на таких нагрузках неоспоримое преимущество по стоимости решения.
2.5. Практика изготовления антенны для работы в сети Wi-Fi
Обладатели беспроводных устройств на базе технологии Wi-Fi часто сталкиваются с низким уровнем приема сигнала. Нередко проблема уверенного приема возникает в квартире или загородном доме, где на пути распространения Wi-Fi-сигнала встречаются преграды в виде стен или мебели. Чтобы уменьшить количество «мертвых зон», где теряется сигнал, необходимы определенные действия, самое простое из которых – закупить бюджетную Wi-Fi-антенну с относительно высоким коэффициентом усиления (больше, чем у штатной антенны).
Тем не менее простую Wi-Fi-антенну с равномерной зоной направленности для дома можно быстро сделать даже своими руками. Один конец одножильного медного провода диаметром 1-1,5 мм припаиваем к коннектору или сразу к кабелю. Затем надо отмерить первый отрезок в 60 мм и в этом месте сделать петлю диаметром 10 мм; ее удобно сделать на оправке в виде трубки. Затем отмерим второй участок провода длиной 92 мм и сделаем вторую петлю. Всю конструкцию укладываем в ПХВ-трубку, чтобы придать ей законченный и эстетичный вид, радующий глаз. Аккуратно собранная таким образом, антенна в авторском варианте имеет усиление 5-6 dbi, в отличие от штатной, имеющей всего 2 dbi.
По сути, получился антенный отражатель, представляющий собой проводящие концентрические кольцевые поверхности, расположенные в одной плоскости. Под воздействием падающей волны электромагнитного поля, согласно принципу Гюйгенса, каждое кольцо становится источником вторичного излучения (см. рис. 2.13), которое направлено в разные стороны, в отличие от параболоида вращения, отражающего все лучи в направлении фокуса. Можно подобрать такую ширину каждого кольца зональной антенны и расстояние между ними, чтобы сигналы вторичного излучения от средних линий каждого кольца в определенной точке пространства совпадали по фазе. Для этого достаточно, чтобы расстояния между средними линиями колец и указанной точкой отличались на длину.
Рис. 2.13. Схема петли
Точку в центре спирали по аналогии с параболоидом можно назвать фокусом. В фокусе, как и в параболической антенне, находится облучатель. Зональная антенна плоская по форме, поэтому более технологична именно в любительских условиях изготовления. Может быть выполнена из большого куска фольгированного пластика или методом травления, или путем вырезания промежутков между кольцами. Ее также можно изготовить наклейкой колец из фольги или ровной жести на лист гетинакса, текстолита, оргстекла, ДВП. Для снижения ветровой нагрузки в диэлектрическом основании антенны просверливают произвольное количество отверстий. Внешний вид готовой конструкции в авторском исполнении представлен на рис. 2.14.
Рис. 2.14. Внешний вид плоской Wi-Fi-антенны
Сигналы, излученные серединой колец, оказываются в фазе с сигналом, излученным центром диска. «Расфазировка» между сигналами, излученными кромкой диска и его центром, а также кромками колеи и их серединой, составляет всего 1/4 длины волны. Таким образом, расчет антенны сводится к выбору места расположения фокуса на воображаемой оси антенны, т. е. расстояния от полотна антенны, и вычислению внутренних и наружных радиусов колец в зависимости от длины волны ретранслятора. Расстояние от спирали до внешних стенок корпуса устройства не критично, и его выбирают в пределах 50-100 мм (для антенн больших диаметров – свои значения). Сигналы, которые излучают края колеи, отличаются по фазе от сигналов, которые излучает окружность (находится в середине кольца), обеспечивающая синфазность. Широкие кольца обеспечивают широкополосность антенны. В связи с тем, что радиусы колеи (петли) зависят от длины волны сигнала, может показаться, что антенна является узкополосной и для частоты (длины волны)