Умный дом своими руками. Часть 2. Инфраструктура.

Управление освещением:

Так уж повелось, что если есть хоть какая-то автоматизация освещения, то её уже называют умным домом, хотя это не более чем просто лампочка с дистанционным управлением. Итак посмотрим на чём же можно эту автоматизацию сделать. Для примера приведу один самодельный вариант и 2 покупных:

ESP8266

Самодельный на базе Wi-Fi модуля ESP8266 Wemos D1Mini, стоимостью около 3 USD, например, с прошивкой от проекта Wi-Fi IoT, стоимостью около 2 USD (за платные функции в прошивке). Плюс понадобится блок питания, ценой около 2 USD и реле, например твердотельное, стоимостью около 1 USD (можно к одному модулю подключать 2 и более реле и управлять несколькими нагрузками). Но нужно помнить, что мощность у твердотельных реле ограничена и кроме светодиодных и энергосберегающих ламп к ним лучше ничего не подключать — всего ватт 120 на одно реле — предел, я думаю. Но для освещения этого более, чем достаточно… Итого имеем около 8 USD за 1 канал управления по ценам AliExpress.

Плюсы: Самый дешёвый, работает по Wi-Fi, для интеграции с сервером умного дома не требуется ни каких специальных адаптеров, поддерживает стандартные протоколы управления (MQTT), сразу обеспечивается обратная связь с сервером умного дома.

Из минусов:  требует некоторых навыков работы с радиоэлектроникой. А если делать все по уму, то надо влезать в проводку, иначе, если расположить компоненты непосредственно в светильниках, то светом можно будет управлять только со смартфона или выключателями сторонних производителей через умный дом, а это уже не сопоставимые затраты (стоимость этих выключателей может доходить до 30 USD). И в этом случае систему не получится сделать децентрализованной, т.к. она будет зависима, как минимум от wi-fi роутера (если ограничиться управлением со смартфона), а если применить выключатели (радиопульты) сторонних производителей, то еще и от сервера умного дома.

Впрочем, если есть возможность перепроложить проводку, то возможно сделать уже удобоваримый вариант, для этого нужно использовать углубенные подрозетники (65мм) и завести в них, кроме фазы еще и нейтраль (или просто низковольтное питание для ESP). В этом случае модуль ESP8266 вместе с миниатюрным блоком питания и твердотельным реле устанавливается в подрозетник и управляется стандартным выключателем с возвратными клавишами. Такие выключатели уже присутствуют в линейках практически всех производителей. Для размещения в подрозетнике лучше изготовить отдельную печатную плату, на которой разместятся все компоненты:

  

Еще вариант: вместо размещения в подрозетнике миниатюрного блока питания (и затягивания в подрозетник нейтрали), можно пойти другим путем и разместить этот блок питания, например, в распределительной коробке, а в подрозетник протянуть витую пару, по которой подать питание для модуля ESP8266.

Но самым оптимальным вариантом будет использование одного централизованного блока питания для всех модулей ESP8266, но уже с повышенным напряжением (12в или 24в), чтобы исключить просадку напряжения и снизить токовую нагрузку на довольно тонкие жилы витой пары. А в подрозетниках, вместе с Wi-Fi модулями, нужно установить DC-DC преобразователи. Линию питания в этом случае можно вести одну, а в распределительных коробках делать отводы и спускать в подрозетники к DC-DC преобразователям. Для увеличения сечения нужно соединить провода по парно: соединяем вместе оранжевую жилу с бело-оранжевой и синюю с бело-синей. На оранжевую пару подаём плюс питания, а на синюю минус. Оставшиеся жилы можно использовать для сети 1wire, к которой можно подключить температурные датчики DS18B20. Коричневую пару можно так же соединить вместе — по ней пойдет питание 5в для термодатчика, зеленую жилу использовать для данных, а бело-зеленую, как общий провод. В начале линии между коричневым и зеленым проводами (питание-данные) необходимо включить резистор 4,7K.

Управлять всем этим хозяйством можно посредством протокола MQTT, который стандартизирован и поддерживается многими серверами домашней и промышленной автоматизации, например, сервером MajorDoMo. Модули ESP8266 также имеют  свой web-интерфейс.

Noolite

Следующий вариант по доступности, но уже покупной и в сравнении с самодельным гораздо дороже — это продукция Белоруской компании «Ноотехника», выпускаемая под собственным брендом Noolite (ноолайт). 

Сразу перечислим основные плюсы: 

  • возможность полноценной установки без вмешательства в существующую проводку. 
  • наличие собственной инфраструктуры (выключатели, датчики…) перечень которой постепенно расширяется.
  • простая интеграция со сторонними системами (MajorDoMo и др.), посредством специализированного USB адаптера.
  • обратная связь с сервером умного дома (в последних версиях компонентов, в маркировке которых присутствует буква F).
  • полностью децентрализованная система управления — компоненты (например, выключатели — силовые блоки) стыкуются друг с другом напрямую.
  • наличие радиопультов, устанавливаемых в подрозетник за обычный выключатель (все радиопульты работают на батарейках по нескольку лет). Таким образом монтаж компонентов выключателей умного дома не вредит общему дизайну помещения.
  • система работает по радиоканалу на частоте 433,92 МГц (быстрое срабатывание, не требуется постоянно поддерживать соединение, в отличии от от устройств работающих по Wi-Fi).
  • свободное комбинирование компонентов, например, к одному силовому блоку можно привязать несколько беспроводных выключателей и получить функционал проходного выключателя не протягивая ни каких проводов.
  • стоимость, в сравнении с более именитыми конкурентами. Этот пункт не однозначный, т.к. в некоторых случаях он является и минусом, опять же некоторые вещи у более именитых конкурентов могут стоить дешевле, при этом имея более привлекательный дизайн.

Минусы:

  • Я бы сразу отметил дизайн, некоторые компоненты уж очень убоги, особенно меня поразил датчик затопления, сравните его, хотя бы с Xiaomi или с Z-Wave (слева направо изображены все три).
  • Далеко не все необходимые компоненты присутствуют, но как я писал выше, ассортимент постепенно расширяется. А за счёт интеграции с сервером MajorDoMo, можно использовать сторонние компоненты в дополнение к компонентам Noolite.
  • В сравнении с самодельным вариантом минусом так же является стоимость.

Но вернемся к освещению:

Для управления освещением (и другими потребителями) у компании «Ноотехника» присутствуют следующие компоненты,

Радиопульты Noolite:

Первый по счёту, это самый новый сенсорный пульт с лицевой панелью из стекла. Третий по счёту (PK311), поставляется в виде модуля для установки в подрозетник для подключения к существующему клавишному выключателю). Четвертый по счету (PU311-1), выпускается в двух вариантах дизайна, тот что на иллюстрации поставляется в рамке от Schneider Electric серии W59 и поэтому может легко группироваться с другими компонентами шнейдеровской серии (розетками и выключателями) в многоместных рамках. Такой же сенсорный радиопульт есть и в более простом дизайне, стоимостью около 19 USD. Радиопульты PU серии могут иметь разное кол-во каналов управления (от 1 до 3х), кнопки вызова сценариев и кнопки управления RGB светильниками. Остальные подробности про радиопульты можно прочитать на сайте производителя.

Управление с ПК

Отдельно нужно упомянуть USB и RS232 адаптеры, которые являются приёмопередатчиками и позволяют управлять системой Noolite при помощи внешних устройств — контроллеров, типа Arduino, микрокомпьютеров и персональных компьютеров…)

Модуль приёмопередатчика MTRF-64 (UART) и Адаптер для персонального компьютера MTRF-64-USB. Друг от друга они отличаются только тем, что у последнего есть корпус, разъём USB и распаяна на плате микросхема USB-UART. Посему делаем вывод что адаптер с USB стоит не оправдано дорого. А во многих случаях можно даже обойтись версией с UART (Например для подключения к микрокомпьютеру Raspberry Pi). 

Ну и в заключение темы устройств управления Noolite нужно упомянуть об их Ethernet-шлюзе PR1132, стоимостью около 130 USD. При помощи данного девайса можно организовать централизованное управление компонентами Noolite, используя смартфон или планшет. Подробности на сайте производителя

Силовые блоки Noolite:

Первым на иллюстрации показан 10-канальный релейный модуль SRF-10-1000 с управлением по радиоканалу и с креплением на DIN-рейку. Данный модуль многоканальный и предназначен для установки в домашний электрощит, поэтому провода от всех потребителей так же должны быть подведены к этому щиту для подключения к модулю. SRF-10-1000, как и 2 последующих силовых блока, поддерживает новый протокол обмена и может передавать своё состояние по каждому из 10 каналов (обратная связь). Данный силовой блок рассчитан на управление нагрузкой, мощностью до 1000 Вт на канал. Если позволяют условия его использовать, то это довольно выгодная покупка, стоимость за 1 канал получается около 15 USD, в отличие от модели SRF-1-3000 (она правда и мощнее, но эта мощность вряд ли пригодится при управлении освещением). Рассматриваемые модели силовых блоков работают по новому протоколу (буква F в названии) и в отличии от старых — имеют обратную связь (таким образом на сервере гарантированно можно поддерживать актуальное состояние всех устройств). 

В корпусе для установки на DIN-рейку производятся и одноканальные силовые блоки, но они представлены, почему-то, только на российском сайте Ноотехники, а на белорусском про них ни слова.

Второй и третий силовые блоки SRF1-3000M и SRF1-3000, имеют по одному каналу управления и отличаются друг от друга только внешним исполнением (встраиваемый и в виде проходной розетки). Управляемая нагрузка до 3000Вт. Встраиваемый силовой блок устанавливается непосредственно в светильник в разрыв цепи 230В. 

Четвёртый и пятый силовые блоки SLF-1-300 и SUF-1-300, имеют также по одному каналу управления и предназначены для коммутации нагрузки мощностью до 300Вт. Отличаются они друг от друга только тем, что последнем предусмотрена возможность регулировки яркости (предназначенных для этого ламп).

Кроме выше перечисленных силовых блоков Ноолайт, также продаются несколько моделей старой серии — без обратной связи и шифрования. Отличаются они друг от друга мощностью и некоторыми функциями. Что бы разобраться во всём их разнообразии обратимся к таблице с сайта производителя:

Сравнение различных типов силовых блоков nooLite
 Тип блока
SLF SUF SRF SB  SU  SR SD
ФУНКЦИИ Включение/выключение + + + + + +
Регулировка яркости НЕТ  + НЕТ + + НЕТ +
Запоминание яркости НЕТ  + НЕТ + + НЕТ +
Запоминание состояния при пропадании сети 220 В + + НЕТ НЕТ НЕТ** +
Запоминание сценариев + + + + + +
ТИП НАГРУЗКИ Лампы накаливания и галогенные лампы 220 В + + + + + + НЕТ
Галогенные лампы 12 В с ферромагнитным трансформатором + + + НЕТ + + НЕТ
Галогенные лампы 12 В с электронным трансформатором + + + НЕТ + + НЕТ
Люминесцентные и энергосберегающие лампы* + + + + + + НЕТ
Светодиодные лампы, светильники*  + + +
+ + НЕТ
Диммируемые светодиодные лампы* + + + + + + НЕТ
Нагреватели (ТЭНы) + + + + + + НЕТ
Электродвигатели (вентиляторы, насосы)* +  + + НЕТ + + НЕТ
Любая нагрузка (телевизор, компьютер, муз. центр и т.д.)* +  + + НЕТ + + НЕТ
Cветодиодная лента на 12 В НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ НЕТ +

* Необходим двукратный запас по мощности силового блока.
** В новой версии блоков SR добавлена функция сохранения состояния.

Вот некоторые из них:

Первые четыре блока с симмисторным управлением (нагрузка только 220в), отличаются друг от друга только мощностью подключаемой нагрузки, а вот пятый и шестой нужно выделить отдельно:

SR-2-1000 это двух-канальный (2×1000Вт) модуль с релейным, а не с симмисторным управлением нагрузкой, в следствии чего при помощи него можно коммутировать абсолютно любые (подходящие по мощности) нагрузки, а не только на 220В, так же он выполнен по стандарту IP67, что позволяет его без проблем использовать на улице.

SB-1-150 этот силовой блок можно установить за обычный клавишный выключатель — он работает от паразитного питания, т.е. включается в разрыв фазы, как обычный выключатель и не требует наличия нейтрали. Мощность коммутируемой нагрузки — 150Вт.

Управление светодиодными лентами:

Так же отдельно нужно отметить контроллер для RGB-лент и пульты управления для них:

К RGB-контроллеру можно подключить одну RGB ленту или 3 одноцветные ленты (и управлять ими независимо при помощи обычных пультов (типа PU311)). Максимальная нагрузка до 60 Вт на канал (при наличии соответствующего блока питания). Блок питания внешний на 12 В.

Силовые блоки, как правило, подключаются следующим образом:

Более подробно про силовые блоки можно почитать на сайте производителя.

 

Продолжение следует…

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *