Design and Development of a Smart Home System Using Arduino Uno: An Applied Study on Security, Energy Efficiency, and Automation

Fathallah Ibrahim Suleiman; Ziyad Hamad Abdulkarim; Hamed Fadallah Al-Saleheen; Salim Mohamed Arhouma

doi:10.69667/ajs.25206

Authors

Fathallah Ibrahim Suleiman Department of Electrical and Electronic Engineering, Faculty of Engineering Technologies, Quba, Libya Author https://orcid.org/0000-0001-9065-0514
Ziyad Hamad Abdulkarim Department of Electrical and Electronic Engineering, Faculty of Engineering Technologies, Quba, Libya Author https://orcid.org/0009-0005-3197-024X
Hamed Fadallah Al-Saleheen Department of Electrical and Electronic Engineering, Faculty of Engineering Technologies, Quba, Libya Author https://orcid.org/0000-0001-5256-0729
Salim Mohamed Arhouma Department of Electrical Engineering, Higher Institute of Science and Technology, Tamimi, Libya Author https://orcid.org/0000-0003-2852-8918

DOI:

https://doi.org/10.69667/ajs.25206

Keywords:

Smart Home, Arduino Uno, Security, Energy Efficiency, Automation, Internet of Things (IoT)

Abstract

The concept of the smart home represents a growing trend in the fields of electrical and computer engineering, aiming to create residential environments that are more comfortable, secure, and energy-efficient through advanced control and automation systems. This paper presents the design and development of a smart home system utilizing the Arduino Uno platform, chosen for its affordability, ease of programming, and scalability. The system integrates various sensors—including a Passive Infrared (PIR) motion sensor, MQ-2 smoke and gas sensor, Light Dependent Resistor (LDR), and Infrared (IR) sensor with remote control—to establish a comprehensive framework that enhances safety, energy efficiency, and user comfort. The system was programmed to manage household appliances such as lighting and electrical devices based on timed operations and real-time environmental responses. Experimental testing demonstrated effective sensor responsiveness, with energy consumption reduced by over 20% compared to conventional usage, while maintaining a high level of user safety. The findings suggest that employing Arduino Uno in smart home applications offers a practical and efficient solution, with potential for future integration into Internet of Things (IoT) technologies and smartphone connectivity—opening new horizons for more advanced and widespread smart home implementations.

يُعد مفهوم البيت الذكي من الاتجاهات الحديثة والمتنامية في مجالات الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب، حيث يهدف إلى تطوير بيئة سكنية أكثر راحة وأمانًا وكفاءة في استهلاك الطاقة عبر أنظمة تحكم وأتمتة متقدمة. وفي هذه الورقة، تم تصميم وتطوير نظام بيت ذكي باستخدام منصة Arduino Uno باعتبارها وحدة تحكم دقيقة منخفضة التكلفة وسهلة البرمجة والتوسع. يعتمد النظام على الدمج بين الحساسات المختلفة مثل حساس الحركة (PIR)، وحساس الدخان والغاز (MQ-2)، وحساس الإضاءة (LDR)، وحساس الأشعة تحت الحمراء (IR) مع جهاز تحكم عن بعد، وذلك لتوفير منظومة متكاملة تجمع بين الأمان وكفاءة الطاقة والراحة. تمت برمجة النظام للتحكم في تشغيل الأجهزة المنزلية المختلفة مثل الإضاءة والأجهزة الكهربائية وفق آليات زمنية واستجابات لحظية للتغيرات في البيئة المحيطة. كما تم اختباره في بيئة تجريبية أظهرت نتائج فعّالة من حيث سرعة الاستجابة لجميع الحساسات، وانخفاض استهلاك الطاقة بنسبة تجاوزت 20% مقارنة بالاستهلاك التقليدي، مع توفير مستوى أمان عالٍ للمستخدمين. تشير النتائج إلى أن الاعتماد على Arduino Uno في تطبيقات المنازل الذكية يُمثل حلاً عمليًا وفعالًا، يمكن تطويره مستقبلًا ليتكامل مع تقنيات إنترنت الأشياء (IoT) والاتصال عبر الهواتف الذكية، مما يفتح آفاقًا واسعة لتطبيقات أوسع وأكثر تقدمًا في البيوت الذكية.