DE102013101331A1

DE102013101331A1 - House automation system for use as control system for controlling e.g. component of house, has control device formed as speech recognition system that comprises microphone and software, where software is operated on processing system

Info

Publication number: DE102013101331A1
Application number: DE201310101331
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-11
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2013-08-14

Abstract

The system has a data processing system communicatively connected to a control device. The control device is formed as a speech recognition system that comprises a microphone and a speech recognition software, where the software is operated on the data processing system. A data memory is provided in the data processing system, where control commands are stored in the data memory and retrievable using the speech recognition system. The data memory stores a sequence of control instructions in form of a control program. A microprocessor board i.e. Arduino board, is arranged in the system.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtung ein Hausautomationssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device of a home automation system according to the preamble of patent claim 1.

Solche Hausautomationssystem sind bereits aus dem Stand der Technik, bspw. der DE 10 2006 015 045 A1 , bekannt.Such home automation system are already known from the prior art, for example. The DE 10 2006 015 045 A1 , known.

Hausautomationssysteme sind Steuersysteme, deren Aufgabe es ist, Häuser effizient zu steuern. Sie erlauben dem Benutzer Strom und Licht intelligent zu schalten und bieten auch im Bereich der Heizungstechnik einen Komfort, welchen den Lebensstandard im Eigenheim steigern sollen. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Systeme. Das eine System basiert auf Funkstrecken. Die Informationen bzw. die Steuersignale werden via Funksignal zu einer Station gesendet, welche die Daten auswertet und die Geräte steuert. Das Zweite basiert auf Kabelleitungen zwischen den Stationen, wobei hierbei in der Regel ein sogenanntes Bus-System zum Einsatz kommt.Home automation systems are control systems whose job is to control homes efficiently. They allow the user to intelligently switch power and light and also offer comfort in the area of heating technology, which should increase the standard of living in the home. Basically, one differentiates between two systems. The one system is based on radio links. The information or the control signals are sent via radio signal to a station which evaluates the data and controls the devices. The second is based on cable lines between the stations, which usually a so-called bus system is used.

Ein Bus-System besteht aus drei notwendigen Komponenten:

1.) Sensoren: Sie erzeugen, durch Messung einer Zustandsgröße, wie bspw. der Temperatur, einen Befehl.
2.) Aktoren: Das sind die Bauteile, welche die Befehle der Sensoren in Aktionen umsetzen, zum Beispiel die Heizung höher drehen, sollte der Sensor kalt gemeldet haben.
3.) Busleitungen: Sie verbinden alle Sensoren und Aktoren miteinander, damit sie mit einander kommunizieren können.

A bus system consists of three necessary components:

1.) Sensors: They generate, by measuring a state variable, such as the temperature, a command.
2.) Actuators: These are the components that convert the commands of the sensors into actions, for example, turn the heating higher, should the sensor have reported cold.
3.) Bus lines: They connect all sensors and actuators together so that they can communicate with each other.

Bussysteme benötigen keine feste Station, welche die Daten auswertet und in Befehle umwandelt, da jedes Endgerät seinen eigenen Mikroprozessor enthält. Bekannte Hausautomationssysteme sind zum Beispiel das FHZ 1000 von Conrad oder das Homematic von eQ-3 AG.Bus systems do not require a fixed station, which evaluates the data and converts it into commands, since each terminal contains its own microprocessor. Known home automation systems are, for example, the FHZ 1000 from Conrad or the Homematic from eQ-3 AG.

Ein klarer Vorteil eines Hausautomationssystems ist die Kontrolle über Stromverbraucher im Haushalt. Diese Funktion ist mit Hilfe eines Smartphones über das Internet sogar aus dem Urlaub möglich, sollte man zum Beispiel mal vergessen haben, die Waschmaschine auszuschalten, oder die Heizung runterzufahren.A clear advantage of a home automation system is the control over household power consumers. This function is even possible with the help of a smartphone via the Internet, even if you have forgotten to switch off the washing machine or to switch off the heating, for example.

Ein Nachteil hingegen ist die aufwändige Verkabelung im Haus, die nur beim Neubau wirklich realisierbar ist. Eine Nachrüstung ist sehr aufwändig und somit auch sehr teuer. Dieses Problem kann man durch die Nutzung von Funksystemen umgehen, die jedoch störanfällig sein können. Desweiteren sind die einzelnen Systeme Insellösungen, also nicht miteinander kompatibel. So hat man ein System für die Steuerung des Lichts und eins für Strom.A disadvantage, however, is the complex wiring in the house, which is only really realizable in the new building. A retrofit is very complex and therefore very expensive. This problem can be avoided by the use of radio systems, which, however, can be prone to failure. Furthermore, the individual systems are island solutions, ie not compatible with each other. So you have a system for controlling the light and one for electricity.

Zwar bieten die bekannten Systeme viele Möglichkeiten Energie zu sparen und auch einen großen Komfort bei der Bedienung, jedoch gibt es einige Lücken in der Umsetzung. Die Steuerung ist entweder über viele unterschiedliche Fernbedienungen oder über einen Zentralrechner möglich, an dem die Daten eingegeben werden müssen. Dies alles kann der Endverbraucher jedoch nur am jeweiligen Gerät eingeben oder er benötigt ein Smartphone.Although the known systems offer many ways to save energy and also a great convenience in the operation, but there are some gaps in the implementation. Control is possible either via many different remote controls or via a central computer to which the data must be entered. However, all this the end user can only enter on the respective device or he needs a smartphone.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Hausautomationssystem zur Verfügung zu stellen, bei dem auf herkömmliche Fernbedienungen bzw. Eingabegeräte und auf einen eigenen Zentralrechner für das Hausautomationssystem verzichtet werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a home automation system available in which can be dispensed with conventional remote controls or input devices and on a separate central computer for the home automation system.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Hausautomationssystem mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.This object is achieved by a home automation system with all features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Hausautomationssystem weist wenigstens eine Datenverarbeitungsanlage, wenigstens eine automatisiert zu steuernde und mit der Datenverarbeitungsanlage kommunikationstechnisch verbundenen Einrichtung innerhalb eines Hauses bzw. eines Grundstückes auf dem das Haus steht, und wenigstens eine mit der Datenverarbeitungsanlage kommunikationstechnisch verbundenen Steuerungseinrichtung, wobei die Steuerungseinrichtung derart mit der Datenverarbeitungsanlage kommuniziert, dass diese die wenigstens eine Einrichtung anweist bestimmte Zustände anzunehmen bzw. bestimmte Aktionen durchzuführen. Das erfindungsgemäße Hausautomatisierungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass die wenigstens eine Steuerungseinrichtung als Spracherkennungssystem, bestehend aus wenigstens einem Mikrofon und einer auf der wenigstens einen Datenverarbeitungsanlage betriebenen Spracherkennungssoftware, ausgebildet ist.The home automation system according to the invention comprises at least one data processing system, at least one automatically controlled and communicatively connected to the data processing device within a house or a plot on which the house stands, and at least one communicatively connected to the data processing system control device, wherein the control device so with the data processing system communicates that it instructs the at least one device to accept certain states or perform certain actions. The house automation system according to the invention is characterized in that the at least a control device is designed as a voice recognition system, comprising at least one microphone and a voice recognition software operated on the at least one data processing system.

Somit ist durch das erfindungsgemäße Hausautomatisierungssystem eine benutzerfreundlichere Steuerung bereitgestellt, welche die Steuerung des Hausautomatisierungssystem über Sprachbefehle ermöglicht. In einem mit ausreichend Mikrofonen ausgestatteten Haus bzw. Grundstück, vorzugsweise jeweils mindestens ein Mikrofon in jedem Raum bzw. dort auf dem Grundstück, wo eine Einrichtung zu steuern ist, ist so eine dezentrale Steuerung möglich.Thus, a more user-friendly control is provided by the house automation system according to the invention, which allows the control of the home automation system via voice commands. In a house or land equipped with sufficient microphones, preferably in each case at least one microphone in each room or there on the property where a device is to be controlled, a decentralized control is possible.

Eins solches Hausautomationssystem lässt sich in jedes bestehende Haus integrieren, da dazu kein gesonderte Datenverarbeitungsanlage notwendig ist, sondern jeder Personal-Computer, der in der Regel mittlerweile sowieso in jedem Haushalt vorhanden ist, als Datenverarbeitungsanlage für das Hausautomationssystem genutzt werden kann.One such home automation system can be integrated into any existing house, as this no separate data processing system is necessary, but each personal computer, which is now anyway anyway present in every household, can be used as a data processing system for the home automation system.

Nach einen ersten weiteren Gedanken der Erfindung ist in der Datenverarbeitungsanlage ein Datenspeicher vorgesehen, auf dem Steuerungsbefehle zur Steuerung der wenigstens einen Einrichtung gespeichert sind, die mit Hilfe des Spracherkennungssystem abrufbar sind. Hierdurch ist es möglich auf einen reduzierten Befehlssatz zurückzugreifen, wodurch die Erkennungsgenauigkeit des Sprachbefehls erhöht ist, da er nur mit einer Minimalzahl von ausführbaren Befehlen verglichen werden muss. Einer Fehlbedienungen des erfindungsgemäßen Hausautomationsystems ist somit wirkungsvoll entgegengesteuert. Alternativ ist es natürlich möglich die Sprachbefehlen auch mittels normaler Umgangssprache einzugeben, allerdings erfordert dies eine Anforderung an die Spracherkennungssoftware und die Datenverarbeitungsanlage, da diese den gesprochenen Text anhand der Semantik verstehen muss, um ihn in einen Befehl umzusetzen. Dazu sind heutige Personal-Computer in der Regel noch nicht in der Lage.According to a first further aspect of the invention, a data memory is provided in the data processing system, on which control commands for controlling the at least one device are stored, which can be called up with the aid of the speech recognition system. This makes it possible to resort to a reduced instruction set, which increases the recognition accuracy of the voice command, since it only has to be compared with a minimum number of executable instructions. An incorrect operation of the home automation system according to the invention is thus effectively counteracted. Alternatively, it is of course possible to enter the voice commands also by means of normal colloquial language, however, this requires a request to the speech recognition software and the data processing system, since they need to understand the spoken text based on the semantics to convert it into a command. Today's personal computers are usually not able to do this.

Nach einem anderen Gedanken der Erfindung sind zur zeitlichen Steuerung auch eine Abfolge von Steuerbefehlen in Form eines Steuerprogramms auch auf dem Datenspeicher abgespeichert. Dadurch lassen sich verschiedenste Szenarien vorab programmieren und mittels eins einzigen Sprachbefehls gemeinsam abrufen. Eine Szenariensteuerung, also eine Steuerung, die auf vorgegebenen Variablen basiert, erlaubt es darüber hinaus, dass eine Eingabe von Befehlen gar nicht mehr möglich ist. Ist dem System bekannt, dass man zum Beispiel um 08:00 Uhr aufsteht, so kann es den gewohnten Aufstehrhythmus des Benutzers gezielt unterstützen, zum Beispiel durch Einschalten von Licht oder das Vorheizen von Räumen. Auch soll das Energiesparen durch einige Modifikationen verbessern werden. So sollen alle sich ohnehin im Haushalt befindlichen Sensoren eingebunden werden, um Informationen über Licht, Temperatur oder Wetter zu liefern. Über diese Informationen lassen sich dann Licht und Temperatur steuern. So geht die Heizung beim Lüften selbstständig aus oder der Rollladen fährt hoch, wenn man Licht haben will und es draußen hell ist.According to another idea of the invention, a sequence of control commands in the form of a control program are also stored on the data memory for temporal control. This allows a wide range of scenarios to be pre-programmed and called up together using a single voice command. A scenario control, ie a control based on predefined variables, moreover makes it possible that input of commands is no longer possible. If the system is aware that you get up, for example, at 08:00 o'clock, it can specifically support the user's customary rhythm of setting up, for example by switching on light or pre-heating rooms. Also, the energy savings will be improved by some modifications. All sensors in the home should be integrated in order to provide information about light, temperature or weather. This information can then be used to control light and temperature. So the heating goes off automatically when airing or the roller shutter moves up, if you want to have light and it is bright outside.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn zwischen der Datenverarbeitungsanlage und der wenigstens einen Einrichtung ein Mikroprozessor-Board angeordnet ist, welches mit wenigstens einer digitalen und/oder analogen seriellen Schnittstelle, sowie einem USB-Anschluss und/oder einen Ethernet-Anschluss, der auch mittels eines Funkmodule kabellos ausgebildet sein kann, ausgestattet ist, mittels welcher/welchen Komponenten der wenigstens einen Einrichtung, wie beispielsweise Motoren, Dioden, Leuchtdioden, Relais, Schalter oder dgl. ansteuerbar sind. Durch derartige Mikroprozessor-Boards ist möglich eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Einrichtungen in einem Haus mit dem erfindungsgemäßen Hausautomationssystem zu steuern, eine Vielzahl solcher Boards von einem Personal-Computer angesteuert werden können.It has proven to be particularly advantageous if a microprocessor board is arranged between the data processing system and the at least one device, which has at least one digital and / or analog serial interface, as well as a USB connection and / or an Ethernet connection by means of a wireless modules can be formed, equipped by means of which / which components of the at least one device, such as motors, diodes, LEDs, relays, switches or the like. Can be controlled. By such microprocessor boards is possible to control a virtually unlimited number of facilities in a house with the home automation system according to the invention, a variety of such boards can be controlled by a personal computer.

Besonders bevorzugt ist es deshalb, dass das Mikroprozessor-Board als Arduino-Board, insbesondere Arduino Uno Boeard ausgebildet ist, das kostengünstig zu erhalten und mittels der dazugehörigen Software und eines Personal-Computers in einfacher Weise programmiert und so an die speziellen Bedürfnisse des jeweiligen Hausautomationssystems angepasste werden kann.It is therefore particularly preferred that the microprocessor board is designed as an Arduino board, in particular Arduino Uno Boeard, to obtain the cost-effective and easily programmed by means of the associated software and a personal computer and so on the specific needs of each home automation system can be customized.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass die Datenverarbeitungsanlage zum Visualisieren des Zustandes der wenigstens einen Einrichtung wenigstens ein Anzeigegerät, vorzugsweise ein Monitor, aufweist, der besonders bevorzugt als Touchscreen ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich sich den Zustand des Hausautomationssystems anzeigen zu lassen. Durch den Touchscreen ist außerdem eine redundante Schnittstelle zur Steuerung des Hausautomationssystems gegeben, sollte die Sprachsteuerung aufgrund eines Fehlers mal nicht funktionieren.It has proved to be advantageous for the data processing system for visualizing the state of the at least one device to have at least one display device, preferably a monitor, which is particularly preferably embodied as a touchscreen. This makes it possible to display the state of the home automation system. The touch screen also provides a redundant interface for controlling the home automation system, should the voice control malfunction due to an error.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Datenspeicher ein Startbefehl abgelegt, der sobald dieser Startbefehl vom Spracherkennungssystem erkannt wird, das Hausautomationssystem aktiviert. Hierdurch ist vermieden, dass das Hausautomationssystem einen Befehl ausführt, wenn es den Befehl in eine Gespräch erkennt, in dem der Befehl nur zufällig vorkommt und nicht als Befehl gedacht ist. Ferner kann das erfindungsgemäße Hausautomationssystem auch mit einem Identifikationssystem versehen sein, so dass nur bestimmte Personen berechtigt sind, Befehle einzugeben und ausführen zu lassen. Insbesondere kann ein solches Identifikationssystem als Sprachmustererkennungssytem der Spracherkennungssoftware ausgebildet sein.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, a start command is stored in the data memory, which as soon as this start command is recognized by the speech recognition system, the Home automation system activated. This avoids that the home automation system executes a command when it recognizes the command in a conversation in which the command occurs only at random and is not intended as a command. Furthermore, the home automation system according to the invention may also be provided with an identification system, so that only certain persons are authorized to enter and execute commands. In particular, such an identification system can be designed as a speech pattern recognition system of the speech recognition software.

Analog dazu kann bei dem erfindungsgemäßen Hausautomationssystem in dem Datenspeicher ein Endbefehl abgelegt sein, der sobald dieser Endbefehl vom Spracherkennungssystem erkannt wird, das Hausautomationssystem deaktiviert oder in dem Datenspeicher eine Zeitvorgabe abgelegt ist, nach dessen Ablauf das Hausautomationssystem deaktiviert wird, sofern die Spracherkennung innerhalb der Zeitvorgabe keinen durchführbaren Befehl erkennt.Similarly, in the home automation system according to the invention in the data storage an end command can be stored, the home automation system as soon as this end command is disabled, the home automation system or stored in the memory, a time default is set, after which the home automation system is disabled, if the speech recognition within the time limit does not recognize a feasible command.

Hausautomationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere Mikrofone aufweist, die in einem Haus oder auf einem Grundstückes auf dem das Haus steht räumlich getrennt angeordnet sind.Home automation system according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of microphones, which are arranged in a house or on a plot on which the house is spatially separated.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Other objects, advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings. All described and / or illustrated features alone or in any meaningful combination form the subject matter of the present invention, also independent of their summary in the claims or their dependency.

Es zeigen:Show it:

1: Schematischer Aufbau eines Hausautomationssystems, 1 : Schematic construction of a home automation system,

2: eine Kaffeevollautomat, 2 : a coffee machine,

3: schematischer Aufbau eines Zuckerkarussells und 3 : schematic composition of a sugar carousel and

4: schematische dartsellung des an das erfindungsgemäße Hausautomationssystem angeschlosssenen Kaffevollautomaten. 4 : schematic representation of the coffee machine connected to the home automation system according to the invention.

Heutige Hausautomationssysteme haben viele Vorteile, die es erlauben, dem Benutzer das Leben im Haus zu erleichtern. Doch sind diese Systeme vor Allem darauf ausgelegt Energie zu sparen und das Haus in Standby zu fahren, wenn man es verlässt, demzufolge ist dies nicht der größtmögliche Komfort, den ein Hausautomationssystem bieten könnte. Vorliegend stand neben dem Energiesparaspekt vor allem die Bedienung alltäglicher Geräte im Vordergrund, da viele Menschen Probleme haben ein technsiches Gerät zu bedienen oder sie die zur Bedienung notwendige Fernbedienung gerade nicht finden können. Eine Steuerung dieser Geräte oder Systeme mit einer Sprachsteuerung ist für viele Menschen daher eine große Entlastung.Today's home automation systems have many advantages that make it easier for the user to live in the house. However, these systems are primarily designed to save energy and put the house into standby when you leave it, so this is not the greatest comfort a home automation system could offer. In the present case, in addition to the energy-saving aspect, the main focus was on the operation of everyday devices, since many people have problems using a technical device or they just can not find the remote control necessary for operation. Control of these devices or systems with voice control is therefore a great relief for many people.

Als Beispiel für die vorliegende Erfindung dient im Folgenden eine Kaffeemaschine in Form eines Kaffevollautomaten. Die Kaffeemaschine sollte in ein Hausautomationssystem eingebunden werden und sich auch über dieses System steuern lassen.As an example of the present invention, a coffee machine in the form of a fully automatic coffee machine is used below. The coffee machine should be integrated into a home automation system and also controlled by this system.

Doch um ein Gerät in ein System zu integrieren braucht man zunächst ein System und so wurde ein Hausautomationssystem anhand des Alltages entwickelt und nach Dingen Ausschau gehalten, die vereinfacht werden könnten. Es war wichtig, dass man das Haus von jedem Raum aus steuern kann, ohne in einen anderen Raum zu gehen. Zum Beispiel sollte man beim Verlassen des Hauses an einem Monitor neben der Haustür nachsehen können, ob die Waschmaschine noch läuft, oder ob sie bereits ausgeschaltet ist. Auch wollte ich das Klima im Haus steuern können. Warum die Heizung erst anstellen, wenn man da ist, wenn das Haus sich selbstständig, je nach Außentemperatur, auf die Minute aufheizen kann?But to integrate a device into a system, you first need a system, and so a home automation system was developed on the basis of everyday life and looked for things that could be simplified. It was important to be able to control the house from any room without going to another room. For example, you should be able to see when leaving the house on a monitor next to the front door, whether the washing machine is still running, or whether it is already off. I also wanted to be able to control the climate in the house. Why not turn on the heater when you're there, when the house can heat up to the minute on its own, depending on the outside temperature?

Durch viele Sensoren, wie man sie im Alltag findet, sollte erreicht werden, Energie zu sparen. Ein Bewegungsmelder schaltet das Licht an, wenn man in sein Messfeld tritt. Er könnte aber auch einen Monitor anschalten, wenn man einen Raum betritt und ihn wieder ausschalten, wenn man ihn verlässt.Through many sensors, as they are found in everyday life, should be achieved to save energy. A motion detector switches on the light when you enter its measuring field. He could also turn on a monitor when you enter a room and turn it off when you leave it.

Eine Wetterstation bietet bereits Sensoren für die Temperatur innen und außen und somit kann man damit auch die Heizung steuern, ohne extra teure Sensoren zu kaufen.A weather station already offers sensors for the temperature inside and outside and thus you can also control the heating, without buying extra expensive sensors.

Damit ein Hausautomationssystem seine Aufgaben erfüllen kann, muss es auf Sensoren zurückgreifen können. Für Automationssysteme gibt es bereits fertige Sensoren, die sich in ein bereits existierendes System integrieren lassen. Sensoren können sein:
Thermometer, Lichtsensoren, Schalter/Taster, Bewegungsmelder, Gas-/Wassermelder und viele Andere. For a home automation system to perform its tasks, it must be able to rely on sensors. Automation systems already have ready-made sensors that can be integrated into an existing system. Sensors can be:
Thermometers, light sensors, switches / push buttons, motion detectors, gas / water detectors and many others.

Das erfindungsgemäße System erlaubt eine Steuerung per Sprachbefehl. Dies ist in vielen alltäglichen Situationen einfacher, als zu dem jeweiligen Gerät zu laufen. Auch bietet das System die Möglichkeit viele Sensoren zu verbauen, die es für weniger als die Hälfte des Geldes gibt, als die normalen Sensoren für Hausautomationssysteme. Zwar ist es momentan so, dass man alles selber zusammenbauen muss, aber man könnte die einzelnen Komponenten soweit weiterentwickeln, dass man sie mit einfachen Steckverbindungen verbinden könnte. Ein Bewegungsmelder, zum Beispiel, kostet für ein herkömmliches Hausautomationssystem (als Beispiel „Homematic“ von eQ-3 AGii) bspw. 49,95€. Hinzu kommt eine Empfängerstationiv für bspw. 199,00€ und ein Funkschaltaktor für bspw. 39,95€, welcher das Endgerät überhaupt erst schaltet. Ein Bewegungsmelder, wie er auch für Lichtinstallationen im Außenbereich benutzt wird kostet bspw. 10,35€. Dieser Bewegungsmelder muss nur mit einem handelsüblichen Verlängerungskabel für bspw. 7,90€ angeschlossen werden und nun kann man ein Endgerät via Bewegungen steuern. Möchte man nun, genau wie bei „Homematic“ den Bewegungsmelder steuern können, so bedarf es eines Arduino-Boards für bspw. 27,20€ und eines handelsüblichen Personal-Computers, den jeder zu Hause hat. Mit der Opensource-Umgebung des Arduino-Boards lassen sich auch andere Komponenten steuern. Die Ersparnis beträgt im vorliegenden Fall 251,70€. Zwar muss man das System selber programmieren, jedoch ist dies mit der Arduino-Software nicht allzu schwer. Für das vorliegende System habe wurde ein Netbook für 150€ gekauft, da nicht abzusehen war, wie viel Arbeitsspeicher und Festplattenspeicher die Software brauchen würde. Für die Beispielrechnung bedeutet dies, dass eine Ersparnis von 101,70€ erzielt wird. In vorliegenden Fall werden die Beleuchtung der Kaffeemaschine, sowie der Touchscreen-Monitor über einen Bewegungsmelder gesteuert.The system according to the invention allows a control by voice command. This is easier in many everyday situations than walking to the particular device. Also the system offers the possibility to install many sensors, which are available for less than half of the money, than the normal sensors for home automation systems. Although it is currently the case that you have to assemble everything yourself, but you could develop the individual components so far that you could connect them with simple connectors. A motion detector, for example, costs for a conventional home automation system (for example, "Homematic" by eQ-3 AGii), for example, € 49.95. In addition, there is a receiver station for example, € 199.00 and a radio switch actuator for example, € 39.95, which switches the terminal in the first place. A motion detector, as it is also used for light installations in the outdoor area costs, for example, 10.35 €. This motion detector only has to be connected with a commercially available extension cable for eg 7.90 € and now you can control a device via movements. If you want to be able to control the motion detector just as with "Homematic", you need an Arduino board for eg € 27.20 and a standard personal computer that everyone has at home. The open source environment of the Arduino board also controls other components. The saving amounts in the present case 251,70 €. Although you have to program the system yourself, but this is not too difficult with the Arduino software. For the present system, a netbook was bought for 150 €, because it was not clear how much memory and hard disk space the software would need. For the example calculation, this means that a saving of € 101.70 is achieved. In the present case, the lighting of the coffee machine, and the touch screen monitor are controlled by a motion detector.

Um die Bedienung des Hausautomationssystems für den Benutzer so angenehm wie möglich zu machen, musste die Benutzeroberfläche mehre Anforderungen erfüllen:

a.) Sie muss übersichtlich strukturiert sein, damit und das Bedienen nicht schwieriger ist, als das Bedienen der einzelnen Geräte allein.
b.) Bereiche, die zum Beispiel steuern müssen per Passwort geschützt sein, damit sie nicht so leicht gehackt werden können oder Kinder sensible Änderungen am System vornehmen können.

In order to make the operation of the home automation system as pleasant as possible for the user, the user interface had to fulfill several requirements:

a.) It must be clearly structured so that and the operation is no more difficult than operating the individual devices alone.
b.) Areas that control, for example, must be password protected so that they can not easily be hacked or children can make sensitive changes to the system.

Eine der übersichlichsten Benutzeroberflächen bietet das LCARS (Library Computer Access and Retrieval System) aus Star Trek. Dabei handelt es sich in der Serie um ein Betriebssystem, das für berührungsempfindliche Oberflächen entwickelt wurde. In vorliegenden Fall ist es ein Programm, das die Benutzeroberfläche von Windows überlagert.One of the most comprehensive user interfaces is Star Trek's Library Computer Access and Retrieval System (LCARS). The series is an operating system designed for touch-sensitive surfaces. In this case, it is a program that overlays the user interface of Windows.

LCARS besteht aus unterschielich farbigen Ovalen, die sich auf schwarzem Hintergrund befinden. Zu jeder Zeit befindet sich am linken Rand ein Hauptmenü, über das man zu jeder Zeit auf jede Programmebene zugreifen kann. Darüber hinaus bietet LCARS futuristisches Aussehen, was es für ein modernes Hausautomationssystem sehr interessant ist.LCARS consists of different colored ovals, which are located on a black background. At any time, there is a main menu on the left, which gives you access to every level of the program at any time. In addition, LCARS offers a futuristic look, which makes it very interesting for a modern home automation system.

Um eine Kaffeemaschine automatisieren zu können, wurde ein Kaffeevollautomat gesucht, der zwar sowohl eine Kaffee- als auch eine Warmwasserausgabe hatte, und dennoch nicht zu viele Einstellungen bot, da es zunächst nur ein Prototyp sein sollte, um zu testen, ob ein solches Gerät überhaupt in ein Hausautomationssystem zu integrieren ist. Nach ausgiebiger wurde der Kaffeevollautomat Philips Sacco Xsmall ausgewählt.In order to automate a coffee machine, a coffee machine was searched, which had both a coffee and a hot water output, and yet did not offer too many settings, as it should initially be just a prototype to test whether such a device at all to be integrated into a home automation system. After more extensive coffee machine Philips Sacco Xsmall was selected.

Um die Kaffeemaschine in ein System einzubinden, musste zunächst festgestellt werden, welche Komponenten man automatisieren kann. Zunächst musste geklärt werden, wie die Maschine funktioniert und an welcher Stelle man den PC anschließen kann. Zu diesem Zweck wurde die Maschine auseinander gebaut und die einzelnen Komponenten untersucht. Das überraschende war, dass die Platine, auf welcher die Knöpfe angelötet sind, die ganze Maschine steuert. Alle Knöpfe, LEDs und anderen Bauteile sind auf dieser Platine verbaut, sodass man diese Steuerplatine mit dem PC steuern muss, um die Kontrolle über die Kaffeemaschine zu haben. Als steuernden Mikroprozessor wurde ein Arduino Uno gewählt, da es eine Open Source-Umgebung bietet und das Arduino bereits alle Bauteile mitliefert, die man benötigt, um serielle Anschlüsse via USB steuern zu können. Ergänzt wurde eine Schaltung aus Reed-Schaltern und Transistoren. Durch ein Signal des Arduinos, welches beim Drücken des Tasters auf dem PC entsteht, wird der Transistor auf Durchfluss geschaltet und der Reed-Schalter löst aus. Dieser wiederum schließt die Kontakte der Steuerplatine der Kaffeemaschine und die Maschine erhält einen Befehl, zum Beispiel An oder Kaffee.In order to integrate the coffee machine into a system, it first had to be determined which components could be automated. First, it had to be clarified how the machine works and where you can connect the PC. For this purpose, the machine was disassembled and examined the individual components. The surprising thing was that the board on which the buttons are soldered controls the whole machine. All buttons, LEDs and other components are installed on this board, so you need to control this control board with the PC to have control over the coffee machine. An Arduino Uno was chosen as the controlling microprocessor as it offers an open source environment and the Arduino already has all the components needed to control serial ports via USB. A circuit consisting of reed switches and transistors was added. A signal from the Arduino, which is created when the button is pressed on the PC, switches the transistor to flow and the reed switch triggers off. This in turn closes the contacts of the control board of the coffee maker and the machine receives a command, for example coffee or coffee.

Nachdem der technische Aspekt geklärt war, musste geklärt werden, wie die mechanischen Komponenten so umgestalten werden konnten, dass sie die Bedienung der Kaffeemaschine erleichterten. Beim ausgiebigen Testen der Kaffeemaschine wurden schnell einige Sachen festgestellt: Der Wassertank war immer sehr schnell leer und man musste ihn erst per Hand wieder auffüllen und die gebrauchten Pads sammelten sich schnell im Abfallbehälter. Deshalb sollten diese Probleme zu automatisiert werden, um einen größeren Komfort zu erreichen. Damit der Computer weiß, ob sich eine Tasse unter dem Schlauch befindet wurde eine Lichtschranke eingebaut, welche ein Signal an den Computer übermittelt. Ist die Lichtschranke unterbrochen, so erhält der Computer die Freigabe, Kaffee zu brühen. After the technical aspect was clarified, it had to be clarified how the mechanical components could be redesigned so that they facilitated the operation of the coffee machine. Extensive testing of the coffee maker quickly found a few things: The water tank was always very quickly empty and you had to refill it by hand first and the used pads collected quickly in the waste container. Therefore, these problems should be automated to achieve greater comfort. In order for the computer to know if a cup is under the hose, a photocell has been installed which sends a signal to the computer. If the light barrier is interrupted, the computer receives the permission to brew coffee.

Der Wassertank fasst im Auslieferungszustand einen Liter Wasser, was für fünf Tassen Kaffee reicht. Die Idee war nun, den Tank automatisch zu füllen, wenn er leer ist. Dazu wurde in den Tank ein Schwimmschalter eingebaut, der einen Relais-Stromkreis schließt, wenn der Wasserpegel sinkt. Das Relais schaltet ein Elektronisches Ventil, das direkt an den Hauswasseranschluss angeschlossen ist. Eine Steuerung über den PC ist auf diese Weise nicht notwendig und dennoch kann man über die Stellung des Schwimmschalters am PC auslesen, ob der Tank voll ist oder nicht.The water tank holds one liter of water when delivered, which is sufficient for five cups of coffee. The idea was to fill the tank automatically when it was empty. For this purpose, a float switch was installed in the tank, which closes a relay circuit when the water level drops. The relay switches on an electronic valve which is connected directly to the domestic water connection. A control via the PC is not necessary in this way and yet you can read about the position of the float switch on the PC, whether the tank is full or not.

Der Kaffeebohnentank der Maschine fasst 175g Kaffeebohnen. Da die Maschine aber in einem Schrank eingebaut ist und die Bohnen sehr schnell leer waren, wurde ein externer Tank gebaut, welcher über ein Rohr die Bohnen ins Mahlwerk führt. Der externe Tank fasst 466g Bohnen und kann noch vergrößert werden.The machine's coffee bean tank holds 175g of coffee beans. However, since the machine is installed in a cabinet and the beans were very quickly empty, an external tank was built, which leads the beans into the grinder via a pipe. The external tank holds 466g beans and can be increased.

Beim Brühen des Kaffees entsteht auf zwei Wegen Abwasser. Einerseits über ein Überdruckventil vor der Brühgruppe, andererseits durch Kondenswasser in der Brühgruppe. Dieses Wasser läuft normalerweise in eine Auffangschale unterhalb der Maschine. Diese Schale muss vom Benutzer ab und zu geleert werden. Um dies zu vereinfachen, wurden die Schläuche verlängert und diese an den Siphon einer Spüle angeschlossen. So kann das Abwasser direkt in die Kanalisation fließen. Gespült werden die Schläuche beim normalen Entkaltungsvorgang.When the coffee is brewed, waste water is produced in two ways. On the one hand via a pressure relief valve in front of the brewing group, on the other hand by condensation in the brewing group. This water normally runs into a drip tray below the machine. This shell must be emptied by the user from time to time. To simplify this, the hoses were extended and connected to the siphon of a sink. This allows wastewater to flow directly into the sewage system. The hoses are rinsed during the normal decoupling process.

Ein Problem stellte sich jedoch. Um einzustellen, ob man Kaffee, heißes Wasser oder Dampf zum aufschäumen von, zum Beispiel, Milch haben möchte, muss man an einem Rad an der Maschine drehen. Dieses Rad bewegt ein Ventil, welches den Verlauf des Wassers steuert. Dazu ist ein gewisser Kraftaufwand nötig und da drei Stellungen benötigt werden, wurde das Ventil mit einem Servo-Motor gesteuert, der wiederum über das Arduino angesteuert wurde. Die, durch eine Ausstülpung am Rad geschlossenen Lichtschranken auf der Steuerplatine, wurde über Transistoren gesteuert.However, a problem arose. To set whether you want coffee, hot water or steam to froth, for example, milk, you have to turn on a wheel on the machine. This wheel moves a valve that controls the flow of water. This requires a certain amount of force and since three positions are required, the valve was controlled by a servo motor, which in turn was controlled via the Arduino. The light barriers on the control board, closed by a protuberance on the wheel, were controlled by transistors.

Die Maschine wird über die Steuerplatine vorne am Gerät gesteuert. Diese ist über ein Datenkabel mit der Hauptplatine im Inneren der Maschine verbunden. Schnell war deutlich, dass man eine PC-Steuerung dort ansetzen musste. Das Datenkabel wurde verlängert, um besser an die Anschlüsse zu kommen und einen Schaltplan der Platine gezeichnet, um besser entscheiden zu können, an welchen Stellen die Schaltungen des Arduinos zuschließen sind.The machine is controlled by the control board on the front of the unit. This is connected via a data cable to the motherboard inside the machine. It quickly became clear that you had to start a PC control there. The data cable has been lengthened to better fit the ports and draw a circuit diagram of the board to help pinpoint where the Arduino's circuitry is closing.

Bekommt die Maschine den Befehl zum Kochen des Kaffees, so wird eine gewisse Menge an Bohnen zunächst gemahlen und in eine Form gepresst. Durch das so entstandene Pad wird nun das kochende Wasser gedrückt und der Kaffee fließt aus der Maschine in die Tasse. Das Pad allerdings fällt nur in einen Auffangbehälter, welcher bereits nach kurzer Zeit voll ist. Um dies auszuschließen, wurden über ein Rohr die Pads in den Abfalleimer rutschen gelassen, sodass man nur den Abfall, der ohnehin in einer Küche anfällt, nach draußen bringen muss.If the machine receives the command to cook the coffee, then a certain amount of beans is first ground and pressed into a mold. Through the resulting pad now the boiling water is pressed and the coffee flows from the machine into the cup. The pad, however, only falls into a collecting container, which is already full after a short time. To prevent this, the pads were slipped into the trash can through a pipe, so you only need to bring the waste, which is in any case incurred in a kitchen, outside.

Nachdem die Kaffeemaschine so umgerüstet wurde, dass man sie über einen Computer ansteuern kann, wurde das System noch weiter umgerüstet, um den Kaffee direkt zum Verzehr fertigzustellen. Also mussten noch zwei Dinge ergänzt werden: Zum einen Zucker für den Kaffee, zum anderen Milch. Auch sollte das heiße Wasser, was die Maschine ausgibt direkt zu Tee verarbeitet werden.After the coffee maker was converted to be controlled by a computer, the system was further upgraded to finish the coffee for consumption. So two things had to be added: on the one hand sugar for the coffee, on the other milk. Also, the hot water, which spends the machine should be processed directly into tea.

Viele Menschen trinken ihren Kaffee nicht schwarz, sondern vermischen ihn mit Milch, damit er nicht zu bitter schmeckt. Aus diesem Grund sollte der Kaffeevollautomat auf Wunsch Milch zum kaffee hinzufügen. Die Idee ist, dass man im Kühlschrank ein Gefäß mit Milch stehen hat. Dort ist die Milch gekühlt, kann nicht verderben und man sieht schneller, ob der Behälter voll ist oder nicht. Aus dem Gefäß führt ein Schlauch in den Schrank, in dem der Kaffeevollautomat steht. Dort wird auf Wunsch die Milch in den Kaffee geleitet und der Kaffee steht zum Verzehr bereit. Nach jedem Durchfluss von Milch wird das Schlauchsystem automatisch mit heißem Wasser gespült, Schimmel oder anderen Mikroorganismen vorzubeugen.Many people do not drink their coffee black, but mix it with milk so it does not taste too bitter. For this reason, the coffee machine should add milk to the coffee on request. The idea is that you have a jar of milk in the fridge. There, the milk is chilled, can not spoil and you can see more quickly whether the container is full or not. From the vessel, a hose leads into the cupboard in which the coffee machine is located. On request, the milk is passed on to the coffee and the coffee is ready for consumption. After each flow of milk, the tube system is automatically rinsed with hot water to prevent mold or other microorganisms.

Vor allem jüngere Kaffeetrinker trinken ihren Kaffee mit Zucker, um die Bitterstoffe zu überdecken. Aus diesem Grund sollte die Maschine auch Zucker ausgeben. Es wurden drei Einstellungen für die Zuckerausgabe festgelegt: Zuckermenge [Würfel/Liter] Stufe 0 Kein Zucker 6 Wenig Zucker 10 Viel Zucker Especially younger coffee drinkers drink their coffee with sugar to cover up the bitter substances. For this reason, the machine should also spend sugar. There are three sugar output settings: Amount of sugar [cubes / liter] step 0 No sugar 6 Little sugar 10 Much sugar

Um den Zucker zu dosieren, wurde ein Karussell gebaut, welches den Zucker durch Volumen begrenzt und ihn dann über eine Rutsche in den Kaffee schüttet.To dose the sugar, a carousel was built, which limits the sugar by volume and then pour it over a chute in the coffee.

Der Schrank, in den die Kaffeemaschine und der Hauptsteuermonitor eingebaut werden sollten musste einige Anforderungen erfüllen. Zum einen durfte er nicht zu groß sein, damit man ihn in eine Küche integrieren kann, andererseits auch nicht zu klein, damit die physische Benutzung des Kaffeevollautomaten leicht fällt. Auch musste die Kaffeemaschine einen gewissen Abstand zu den Wänden haben, um die Brandgefahr auszuschließen.The cupboard in which the coffee machine and the main control monitor should be installed had to meet some requirements. On the one hand, it was not allowed to be too big to be integrated into a kitchen, but on the other hand not too small, so that the physical use of the coffee machine is easy. Also, the coffee maker had to be a certain distance from the walls to avoid the risk of fire.

Ein Hausautomationssystem besteht vor allem aus einem, einem Computer. Einen Computer muss man steuern können, damit er tut, was der Benutzer von ihm will. Dies ist auf mehrere Weisen möglich. Entweder mit Hilfe von Maus und Tastatur oder mit Hilfe von Sprachbefehlen. Vorliegende sollten beide Eigenschaften in das System integriert werden. Maus und Tastatur wurden durch einen Touchscreen ersetzt, als Sicherheitssystem, sollte die Sprachsteuerung Fehlfunktionen aufweisen. Die Sprachsteuerung wollte ich aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit einbauen.A home automation system consists mainly of one, a computer. You have to be able to control a computer so that it does what the user wants it to do. This is possible in several ways. Either with the help of mouse and keyboard or with the help of voice commands. Present, both features should be integrated into the system. Mouse and keyboard have been replaced by a touch screen, as a security system, should the voice control malfunction. I wanted to install the voice control for reasons of user-friendliness.

Die Sprachsteuerung ist der Hauptbestandteil des neuen Hausautomationssystems. Darin ist die Neuerung der Benutzerfreundlichkeit zu sehen.Voice control is the main component of the new home automation system. This is the change in usability to see.

Die Sprachsteuerung erlaubt dem Benutzer das Bedienen des Systems, ohne ein Eingabegerät aufzusuchen. Im Haus verteilte Mikrofone erlauben es so, jeder Zeit einen Sprachbefehl zu erteilen, welchen der Computer dann ausführen kann. Die Bedienfreundlichkeit ist hierbei, nach einiger Eingewöhnung, sehr groß. Da die Windows-Sprachsteuerung nicht ausreichte benutze ich die Sprachsteuerung Dragon Naturally Speaking 11.5 Premium aus dem Hause Nuance.The voice control allows the user to operate the system without having to visit an input device. In-house distributed microphones allow it to give any time a voice command, which the computer can then run. The ease of use is here, after some familiarization, very large. Since the Windows voice control was not sufficient I use the voice control Dragon Naturally Speaking 11.5 Premium from Nuance.

Der große Vorteil der Sprachsteuerung besteht darin, dass man zum Beispiel nicht erst nach der Fernbedienung suchen muss, um Fern zu sehen, sondern man kann einfach den Sprachbefehl geben. Genauso ist es mit der Kaffeemaschine, dem Licht oder den Rollläden, durch ein simples Aussprechen, führt der PC den Befehl aus. Ein Nachteil besteht allerdings darin, dass man immer deutlich sprechen muss und der PC auch nicht jeden verstehen kann. Momentan werden Spracherkennungssoftwares allerdings noch weiter entwickelt, sodass dieses Problem auch gelöst werden wird. Ein weiterer Nachteil sind Umgebungsgeräusche, sind diese zu laut, erkennt die Spracherkennung die einzelnen Wörter nicht mehr, sondern stellt den Betrieb ein.The big advantage of voice control is that, for example, you do not have to search for the remote to watch TV, you can just give the voice command. Just as it is with the coffee machine, the light or the shutters, by a simple pronunciation, the PC executes the command. A disadvantage, however, is that you always have to speak clearly and the PC can not understand everyone. Currently, however, speech recognition software is being developed further, so this problem will also be solved. Another disadvantage is ambient noise, these are too loud, recognizes the speech recognition the individual words no longer, but stops the operation.

Ein weiteres Problem ist, dass der Computer jeden Befehl ausführt, den er hört. Unterhält man sich zum Beispiel und es fällt das Wort Kaffee, so führt der Computer den Befehl aus. Dies muss durch ein Sicherheitssystem umgangen werden. Die Lösung ist, dass man den Computer vorher sagt, dass man mit ihm spricht. Der Befehl für Kaffee würde also lauten Computer. Kaffee. Durch Computer erkennt der Computer, dass man mit ihm spricht. Kaffee ist dann der normale Befehl.Another problem is that the computer executes every command it hears. For example, if you talk and the word coffee comes down, the computer executes the command. This must be bypassed by a security system. The solution is to tell the computer beforehand that you are talking to it. The command for coffee would be Computer. Coffee. Through computer the computer recognizes that one speaks with him. Coffee is then the normal command.

Ein Monitor war zum anzeigen von Informationen ohnehin notwendig und ein Touchscreen erleichtert zusätzlich die Eingabe von Daten, etc. ....A monitor was needed to display information anyway and a touch screen also facilitates the input of data, etc. ....

Um sicher zu gehen, dass man den Computer und damit auch das System steuern kann, sollten die Umgebungsgeräusche zu laut für die Sprachsteuerung sein oder die Sprachsteuerung eine Fehlfunktion haben, musste eine alternative Steuerung her. Einen Computer steuert man normalerweise über Maus und Tastatur. Ein Touchscreen vereint diese beiden Geräte im Bildschirm. Außerdem lassen sich die Monitore so anbringen, dass man bequem im Stehen Programmänderungen vornehmen kann, ohne, dass man einen Platz für Maus und Tastatur sucht.To make sure that the computer and thus the system can be controlled, should the ambient noise be too loud for the voice control or the voice control system malfunctioning, an alternative control had to be provided. A computer is usually controlled by mouse and keyboard. A touchscreen combines these two devices in the screen. In addition, the monitors can be mounted in such a way that it is easy to make program changes while standing, without having to search for space for the mouse and keyboard.

Ein Touchscreen-Monitor vereint drei Komponenten, die für einen Computer unabdingbar sind. Zum einen die Eingabegeräte Maus und Tastatur und zum Anderen den Monitor als Ausgabegerät für visuelle Informationen. Ein Touchscreen-Monitor eignet sich also für ein Hausautomationssystem, da es drei Geräte in einem vereint. A touch screen monitor combines three components that are essential for a computer. On the one hand the input devices mouse and keyboard and on the other hand the monitor as output device for visual information. A touch screen monitor is therefore suitable for a home automation system because it combines three devices in one.

Sieht man einen Stuhl, so assoziiert man mit ihm setzen. Der Benutzungscharakter von Gegenständen ist ein wichtiger Punkt in der Produktentwicklung, denn keiner will eine Kaffeemaschine entwickeln, bei der man den Knopf zum Kaffeebrühen erst einmal suchen muss. Moderne Geräte wie ein Touchscreen bieten leider noch keine Affordance. Mit einem Monitor verbindet man nur das „Blicken“, nicht das „drücken“. Dank Smartphones entwickelt sich aber, vor allem in jungen Generationen, mittlerweile eine Affordance für Touchscreen-Oberflächen. Man probiert bei einem Handy ganz automatisch, ob man es über den Bildschirm steuern kann. Mit einem Mikrofon verbindet man zwar das Hineinsprechen, jedoch sieht man die Mikrofone in einem Haus nicht, da sie versteckt in Schränken und anderen Gegenständen sind. Daraus resultierend muss sich der Benutzer erst daran gewöhnen, mit seinem Haus zu sprechen.If you see a chair, you associate with it. The use of items is an important issue in product development, because no one wants to develop a coffee machine, where you have to first search the button to brew coffee. Unfortunately, modern devices like a touch screen do not yet offer an affordance. With a monitor one connects only the "looking", not the "pushing". Thanks to smartphones, however, especially in younger generations, an affordance for touchscreen surfaces is now developing. You automatically try with a mobile phone if you can control it via the screen. Although you can connect with a microphone, you do not see the microphones in a house because they are hidden in cabinets and other objects. As a result, the user must first get used to talking to his house.

Um die Kaffeemaschine stellvertretend für andere Komponenten des Systems mit dem Computer zu verbinden musste zunächst überlegt werden, inwieweit dies möglich ist. Die Steuerung über den Computer war absolut notwendig, da der Benutzer live in die Programme des Computers eingreifen können sollte. Die einfachste Lösung war die Benutzung eines Arduino-Uno-Boards.To connect the coffee machine representative of other components of the system with the computer first had to be considered to what extent this is possible. Control over the computer was absolutely necessary as the user should be able to intervene live in the programs of the computer. The simplest solution was to use an Arduino Uno board.

Arduino-Boards sind Mikroprozessor-Boards, die über mehrere digitale und analoge serielle Schnittstellen und einem USB-Anschluss ausgestattet sind. Über eine Opensource-Software programmiert man den Mikroprozessor, der über seine Ausgänge Komponenten wie Motoren, Dioden oder LEDs steuern kann.Arduino boards are microprocessor boards that have multiple digital and analog serial ports and a USB port. Open-source software is used to program the microprocessor, which uses its outputs to control components such as motors, diodes or LEDs.

Um die Kaffeemaschine mit dem Arduino zu verbinden, wurden Dioden zwischen die Steuerplatine der Kaffeemaschine und dem Arduino geschaltet. Nun kann man durch das Arduino die Dioden steuern, welche den Strom auf der Steuerplatine schalten.To connect the coffee machine to the Arduino, diodes were connected between the control board of the coffee machine and the Arduino. Now you can control through the Arduino the diodes, which switch the power on the control board.

Die Steuerplatine der Kaffeemaschine beinhaltet alle wichtigen Komponenten der Maschine. Neben den Schaltern für die Befehlseingabe auch die LEDs, welche je nach Rhythmus des Blinkens die Fehlermeldungen anzeigen. Aus diesem Grund wurden alle Komponenten selber angesteuert bzw. ausgelesen.The control board of the coffee machine contains all the important components of the machine. In addition to the switches for the command input, the LEDs, which indicate the error messages depending on the rhythm of the flashing. For this reason, all components were controlled or read out themselves.

Programmiert wurde in Java. Java bietet den Vorteil, dass man einerseits die Programmstruktur schreiben kann und andererseits auch die Benutzeroberfläche gestalten kann. Dies ist über Freeware-Programme möglich, was auch ein Argument für Java war.Programming was in Java. Java has the advantage that on the one hand you can write the program structure and on the other hand you can design the user interface. This is possible via freeware programs, which was also an argument for Java.

Zu beachten war vor allem, dass immer ein Sicherheitssystem eingerichtet wurde. Man muss die Kaffeemaschine zu jedem Zeitpunkt abbrechen können, um einen Brand oder eine Überschwemmung zu verhindern. Desweiteren war es notwendig alle Fehlermeldungen in das System zu integrieren, da man die LEDs später nicht mehr sehen würde um trotzdem am PC die Fehlermeldungen zu erkennen und eingreifen zu können. Der Computer musste außerdem in der Lage sein Informationen über den Status aller angeschlossenen Geräte anzuzeigen.It was especially important to note that a security system was always set up. You have to be able to stop the coffee machine at any time to prevent a fire or a flood. Furthermore, it was necessary to integrate all the error messages into the system, because you would not see the LEDs later to still be able to recognize the error messages on the PC and to be able to intervene. The computer also needed to be able to display information about the status of all connected devices.

Das gesamte System verfügt über mehrere Sicherheitssysteme. Zum einen gibt es einen Not aus. Dieser kappt sofort bei Betätigung sämtliche Stromzufuhr zu allen Komponenten. Ein Rauchmelder ist diesem Not aus noch übergeordnet. Erkennt der Rauchmelder Rauch, so wird ebenfalls der Strom gekappt. Dies nimmt dem Feuer einen Teil der Gefahr und die Feuerwehr kann mit Wasser löschen, ohne Angst zu haben, dass sie einen Kurzschluss verursacht, welcher selber einen Brand auslösen könnte.The entire system has several security systems. For one thing, there is an emergency. This immediately cuts off all power to all components when actuated. A smoke detector is still superior to this emergency. If the smoke detector detects smoke, the electricity is also cut off. This takes the fire part of the danger and the fire department can clear with water, without fear that it causes a short circuit, which itself could cause a fire.

Natürlich besteht das System nicht nur aus der Kaffeemaschine und einem Computer, welcher diese steuert. Damit es mehrere Bereiche steuern kann waren mehrere unterschiedliche Systeme notwendig.Of course, the system does not just consist of the coffee maker and a computer that controls it. To be able to control several areas several different systems were necessary.

Damit ein Hausautomationssystem richtig arbeiten kann und sich den Bedürfnissen des Benutzers anpassen kann und trotzdem in der Lage ist, Strom zu sparen, benötigt das System mehrere Sensoren. Neben Sensoren, die potentielle Benutzer erkennen benötigt man auch Informationen über Temperatur, Stromverbrauch, Uhrzeit und Helligkeit. Das System muss wissen, wo sich der Benutzer aufhält, um ihm die Möglichkeit zu bieten, ihm das Leben zu erleichtern. Vielleicht ohne es zu bemerken haben wir im Haushalt viele unterschiedliche Sensoren, die uns Informationen anzeigen oder Gegenstände, die man leicht zu Sensoren umrüsten könnte. Bereits vorhanden sind Bewegungsmelder, sie schaltet das Licht an, wenn wir an ihnen vorbei gehen. Damit der Steuercomputer also weiß, ich welchen Räumen sich grade jemand befindet und welche Räume er auf Standby schalten kann sind mehrere Sensoren im Haus notwendig.For a home automation system to work properly and adapt to the needs of the user while still being able to save power, the system requires multiple sensors. In addition to sensors that detect potential users, you also need information about temperature, power consumption, time and brightness. The system needs to know where the user is in order to give him the opportunity to make his life easier. Perhaps without realizing it, we have many different types of sensors in the household that can show us information or objects that can easily be converted into sensors. Motion detectors already exist, they turn on the lights when we pass them walk. In order for the control computer to know which rooms someone is currently in and which rooms he can switch to standby, several sensors are needed in the house.

Fast jedes Haus verfügt im Außenbereich über Bewegungsmelder, welche einen Stromkreis schließen, sobald jemand ihr Infrarotfeld betritt. Über dieselbe Idee soll vorliegend Strom gespart werden, indem Komponenten wie Monitore und Beleuchtung über Bewegungsmelder geschaltet werden. Deshalb würde der Steuermonitor und die Beleuchtung der Glasplatte, auf die man die Tassen stellt, um Kaffee zu bekommen an einen Bewegungsmelder angeschlossen. So schalten sich Monitor und Beleuchtung erst an, wenn jemand die Küche betritt. Ein Problem ergab sich jedoch, je nach Schnitt der Küche ist es notwendig, mehrere Sensoren parallel zu schalten, um die gesamte Küche abzudecken.Almost every house has outside motion detectors that close a circuit as soon as someone enters their infrared field. In the present case, electricity should be saved by switching components such as monitors and lighting via motion detectors. Therefore, the control monitor and the lighting of the glass plate, on which you put the cups to get coffee connected to a motion detector. This is how the monitor and lighting only switch on when someone enters the kitchen. One problem however, depending on the cut of the kitchen, it is necessary to switch several sensors in parallel to cover the entire kitchen.

Man kann jeden Lichtschalter im Haus als Sensor ansehen. Drück man ihn, so schaltet sich das Licht an. Allerdings ergab sich vorliegend jedoch eine Lücke: Man öffnet die Tür und sucht im dunklen erst einmal den Lichtschalter. Die Idee war nun, in der Türklinke einen Schalter zu platzieren, der das Licht im Raum anschaltet, wenn man ihn betritt. Dies ist über einen Relais-Stromkreis möglich. Sollte man die Tür nun eine gewisse Zeit lang nicht mehr schließen, so wird ein Bewegungsmelder aktiviert. Erkennt dieser in einem gewissen Zeitraum keine Bewegung geht das Licht wieder aus, bis eine Bewegung erkannt wird.You can see every light switch in the house as a sensor. If you press it, the light will turn on. However, there was a gap in the present case: you open the door and look for the light switch in the dark. The idea was to place a switch in the doorknob, which switches on the light in the room when you enter it. This is possible via a relay circuit. If you do not close the door for a while, a motion detector is activated. If it detects no movement within a certain period of time, the light goes out again until a movement is detected.

Relais bieten die Möglichkeit mit einem Niederspannung-Stromkreis Hochspannung-Stromkreise zu schalten. Dies spart Energie, da alle Verbraucher aus geschaltet sind und nicht auf Standby, was ja auch Strom braucht. Ein Relais schaltet den Stromkreis an, sobald es durch einen Sensor ausgelöst wird. Somit stehen die Geräte wieder zur Verfügung.Relays offer the option of switching high-voltage circuits using a low-voltage circuit. This saves energy, since all consumers are switched off and not on standby, which also needs power. A relay switches on the circuit as soon as it is triggered by a sensor. Thus, the devices are available again.

Eine der wichtigsten Variablen im Alltag ist die Zeit. Nach der Zeit richtet sich fast alles, was wir tun. Also ist die Zeit ein Sensor, den man nur benutzen muss, um Dinge geregelt steuern zu können. So kann man Zeitschaltuhren dazu benutzen, Geräte wie die Kaffeemaschine in der Küche anzuschalten, während man im Schlafzimmer aufsteht. Dazu baut man einen Sensor in der Tür des Schlafzimmers ein, welcher die Kaffeemaschine anschaltet. Hat man abends eine Tasse in die Maschine gestellt (daran erinnert der Computer abends), so löst ein Bewegungsmelder im Flur den Brühprozess aus. Dies geschieht allerdings nur bei vorher programmierten Szenarien, damit die Kaffeemaschine nicht jedes Mal einen Kaffee brüht, wenn man durch den Flur geht.One of the most important variables in everyday life is time. After the time, almost everything we do depends. So time is a sensor that you just have to use to control things. So you can use timers to turn on appliances like the coffee machine in the kitchen while getting up in the bedroom. To do this, you build a sensor in the door of the bedroom, which turns on the coffee machine. If you put a cup into the machine in the evening (the computer reminds you in the evening), a motion detector in the hall triggers the brewing process. However, this only happens with previously programmed scenarios so that the coffee maker does not brew a coffee every time you walk down the hall.

Da es die Variable der Zeit gibt, kann man Szenarien erstellen, welche man auch als Ablaufplan für das Ein- und Ausschalten von Geräten ansehen kann. Einmal einprogrammiert führt der PC das Szenario jedes Mal wieder aus. Desweiteren könnte man auch ein Programm schrieben, welches selbständig nach Regelmäßigkeiten im Tagesablauf sucht und diese als Szenario anbietet. Das hat den Vorteil, dass man nicht allen einprogrammieren muss, sondern sich das System selber an den Benutzer anpasst. Als Beispiel kann man hier das Aufstehen morgens anführen. Klingelt der Wecker (Zeitsensor), geht die Kaffeemaschine an und heizt auf. Das Licht im Bad, im Flur und in der Küche schaltet sich ebenfalls ein, da der PC weiß, dass der Benutzer die Räume aufsuchen wird. Verlässt er nach zum Beispiel einer Stunde das Haus, schaltet der PC alle Geräte und Lichter wieder aus.Since there is the variable of time, you can create scenarios that can also be viewed as a schedule for turning devices on and off. Once programmed, the PC executes the scenario each time. Furthermore, one could also write a program, which independently searches for regularities in the daily routine and offers them as a scenario. This has the advantage that you do not have to program all, but the system adapts itself to the user. As an example, one can cite getting up in the morning. When the alarm clock (time sensor) rings, the coffee machine starts and heats up. The light in the bathroom, in the hall and in the kitchen also turns on, as the PC knows that the user will visit the rooms. If, for example, he leaves the house for an hour, the PC switches off all devices and lights.

Um sicher zu gehen, dass man bei der ganzen Extraverkabelung dennoch den Benutzer nicht in Gefahr bringt, muss man Sicherheitssysteme installieren. Ein Rauchmelder erkennt Rauch, wenn es brennt. Je nach Tageszeit würde ein Rauchmelder, also alles Licht im Haus einschalten, einen Alarm auslösen und alle Geräte wie Herd, Waschmaschine etc. ausschalten. Die Fenster würden automatisch geschlossen und über LEDs an den Wänden oder der Decke werden die Fluchtwege angezeigt.To make sure that you do not put the user at risk with all the extra cabling, you have to install security systems. A smoke detector detects smoke when it is burning. Depending on the time of day, a smoke alarm, ie switching on all light in the house, would trigger an alarm and switch off all devices such as the stove, washing machine, etc. The windows would be closed automatically and LEDs on the walls or ceiling will show the escape routes.

Neben dem Rauchmelder lassen sich auch Einbruchs-Alarmanlagen integrieren, die automatisch alles Licht im Haus anschalten, einen akustischen Alarm auslösen und eventuell einen Sicherheitsdienst verständigen.In addition to the smoke detector, burglar alarm systems can also be integrated, which automatically switch on all lights in the house, trigger an acoustic alarm and, if necessary, notify a security service.

Das System sollte nicht nur das Licht, die Heizung und die Kaffeemaschine steuern. Die Idee ist, mehrere Geräte gezielt anzusteuern.The system should not only control the light, heating and coffee machine. The idea is to target several devices.

Der Kühlschrank ist eines der wichtigsten Geräte in der Küche. Er hält unser Essen kühl und bewahrt es vor dem Verderben. Jedoch vergisst man beim Einkaufen oft Dinge, die fehlen, mit zu bringen. Deshalb ist der Kühlschrank mit Barcode-Scanner ausgerüstet, um somit eine Einkaufsliste zu erstellen. Diese kann durch manuelle Eingaben ergänzt werden.The fridge is one of the most important appliances in the kitchen. He keeps our food cool and keeps it from ruin. However, one often forgets to bring along things that are missing when shopping. Therefore, the refrigerator is equipped with a barcode scanner to create a shopping list. This can be supplemented by manual entries.

Um unser Essen zuzubereiten benötigen wir einen Herd, egal ob wir kochen oder backen wollen, man braucht ihn in fast jeder Küche. Heutige Herde bieten die Möglichkeit, sie so zu programmieren, dass sie nur eine bestimmte Zeit lang heizen oder sich irgendwann ein bzw. ausschalten. Dies soll ebenfalls mit in dem Hausautomationssystem integriert sein. Man soll am Computer einstellen können, was man zubereitet, welcher dann den Herd so steuert, dass nichts mehr verbrennen kann oder man sich mit den Zeiten irrt und das Essen so misslingt. Allerdings bedarf der Herd, genau wie alle anderen brandbeschleunigenden Geräte eine weitere Sicherung, um Selbsteinschaltung durch einen Programmfehler oder einen Bedienfehler zu verhindern. To prepare our food we need a stove, no matter if we want to cook or bake, you need it in almost every kitchen. Today's herds offer the possibility to program them so that they only heat for a certain amount of time or eventually turn themselves on or off. This should also be integrated with the home automation system. You should be able to adjust on the computer, what you prepare, which then controls the stove so that nothing can burn or you are wrong with the times and the food fails so. However, the stove needs, just like all other fire-accelerating devices, another fuse to prevent self-closing by a program error or operator error.

Wichtig für ein solches System ist, dass es selber nur die Energie verbraucht, die es auch einspart. Das bedeutet, dass das System nicht mehr Strom verbrauchen darf, als seine Steuerung einspart. Aus diesem Grund war die Einsparung von Energie und der somit verbundene Umweltschutz ein Punkt, der bei der Umsetzung der Erfindung auch nicht außer Acht gelassen wurde.Important for such a system is that it consumes only the energy that saves it. This means that the system can not consume more power than saving its control. For this reason, the saving of energy and the associated environmental protection was a point that was not overlooked in the implementation of the invention.

Ein Energiebutler des Frauenhoferinstituts bietet die Möglichkeit, Geräte, wie zum Beispiel eine Waschmaschine erst dann laufen zu lassen, wenn der Strom am günstigsten ist. Darüber hinaus lässt sich über Funksteckdosen der Stromverbauch des Hauses oder der Wohnung live kontrollieren. Dieses System integrierte ich in meines, um immer aktuelle Informationen über den Stromverbauch zu erhalten und durch die intelligente Stromschaltungen Strom zu sparen.An energy worker of the Frauenhofer institute offers the possibility to let devices, such as a washing machine, only run when the electricity is cheapest. In addition, the power consumption of the house or apartment can be controlled live via radio-controlled sockets. I integrated this system into mine to keep up-to-date information about the power consumption and to save electricity through the intelligent power circuits.

Als Alternativschaltungen bezeichne ich Schaltungen, die mehrere Sensoren überprüfen, bevor sie einen Befehl ausführen. Bekommt der PC zum Beispiel den Befehl Licht, überprüft er zuerst die Tageszeit. Ist es Tag und die Rollläden sind unten, so fährt er diese hoch. Dies spart Strom, weil nun das Sonnenlicht den Raum erhellt. Dieses System lässt sich auch auf Temperatur anwenden.As alternate circuits, I refer to circuits that check multiple sensors before executing a command. For example, if the PC receives the light command, it first checks the time of day. When it is day and the shutters are down, he drives them up. This saves electricity, because now the sunlight illuminates the room. This system can also be applied to temperature.

Über ein Netzwerk von Strommessgeräten lässt sich der Stromverbrauch für jeden einzelnen Raum bestimmen und über den PC auslesen und überwachen. Dies bietet die Möglichkeit, Räume gezielt auszuschalten, sollten sie an (also der Strom und das Licht an) sein, ohne dass man sie benutzt und der Computer einen Fehler gemacht haben sollte.Through a network of current measuring devices, the power consumption for each individual room can be determined and read out and monitored via the PC. This provides the ability to intentionally turn off rooms should they be on (ie the power and light on) without them being used and the computer should have made a mistake.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006015045 A1 [0002]

Claims

Home automation system with a) at least one data processing system, b) at least one automatically controlled and communicatively connected to the data processing equipment within a house or a plot on which the house stands, c) at least one communicatively connected to the data processing system control device, wherein the control device such communicates with the data processing system that instructs the at least one device to assume certain states or perform certain actions, characterized in that as the at least one control device as a speech recognition system, consisting of at least one microphone and one operated on the at least one data processing system speech recognition software is formed ,

Home automation system according to claim 1, characterized in that in the data processing system, a data memory is provided on which control commands for controlling the at least one device are stored, which are retrievable by means of the speech recognition system.

Home automation system according to claim 1 or 2, characterized in that for the temporal control and a sequence of control commands in the form of a control program are also stored on the data memory.

Home automation system according to one of the preceding claims, characterized in that between the data processing system and the at least one device, a microprocessor board is arranged, which with at least one digital and / or analog serial interface, and a USB port and / or an Ethernet port , which can also be wirelessly formed by means of a radio module is equipped, by means of which / which components of the at least one device, such as motors, diodes, light emitting diodes, relays, switches or the like. Can be controlled.

Home automation system according to claim 4, characterized in that the microprocessor board is designed as an Arduino board.

Home automation system according to one of the preceding claims, characterized in that the data processing system for visualizing the state of the at least one device has at least one display device, preferably a monitor.

Home automation system according to claim 6, characterized in that the at least one display device is designed as a touch screen.

Home automation system according to one of the preceding claims, characterized in that in the data memory, a start command is stored, which as soon as this start command is recognized by the speech recognition system, the home automation system activated.

Home automation system according to one of the preceding claims, characterized in that a) in the data store an end command is stored, which as soon as this end command is recognized by the speech recognition system, the home automation system disabled or b) in the data store a time is stored, after the expiry of the home automation system is disabled, unless the speech recognizes within the time specification, no feasible command.

Home automation system according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of microphones, which are arranged in a house or on a plot on which the house is spatially separated.