Сегодня мы начинаем знакомство с новым семейством контроллеров AlertBox компании (торговой марки/интернет-сервиса) UNIMON. Контроллеры AlertBox — это часть экосистемы мониторинга и решений для автоматизации, состоящей из интернет-сервиса my.unimon.ru и различного оборудования (контроллеров, проводных и беспроводных датчиков и пр.) специально предназначенного для работы в этой экосистеме.

Система UNIMON рассчитана на обслуживание B2B решений, то есть автоматизацию небольших и средних компаний (торговля, складская деятельность, фармацевтика, малый бизнес и т. п.) и в этом смысле является «готовым решением» — в её составе есть самостоятельно разработанное оборудование, собственное программное обеспечение, свой интернет-сервис и все остальные компоненты, необходимые для комплексного обслуживания клиентов.

Но нас, как всегда, будут интересовать именно контроллеры (семейства AlertBox) в контексте их применения в сфере DIY и домашней автоматизации, как оказалось, это очень интересные устройства на ESP32, которые можно просто купить и залить в них свою прошивку и использовать так, как нужно именно вам в ваших проектах.

Вообще, по этой теме есть много интересной информации, берите свою любимую кружку (с чаем) и приглашаю вас в очередное увлекательное путешествие в мир контроллеров.

❯ О компании

По традиции, вначале немного подробнее об экосистеме UNIMON, её решениях, идеологии и реализованных возможностях. На данный момент производитель создал все элементы экосистемы (интернет-сервис, оборудование, типовые решения и т. д.) и успешно продаёт свои услуги (и оборудование) всем желающим. Среди клиентов значатся десятки, причём довольно известных, компаний из различных областей народного хозяйства и сферы обслуживания.

Поскольку целевой аудиторией являются именно компании (часто ведущие довольно ответственный бизнес, например фармакологический), то UNIMON уделяет особое внимание надёжности своих решений: сервисная часть в интернете спроектирована с учётом возрастающей нагрузки от подключения новых клиентов и осуществляет постоянное резервирование пользовательских данных в разные ЦОДы, контроллеры AlertBox имеют встроенные аккумуляторы, а старшие версии — отдельные аппаратные модули watchdog и т. д. и т. п.



Отдельно хочется отметить официальную сертификацию всего оборудования и даже внесение в Государственный реестр средств измерения подключаемых датчиков. Я впервые увидел (внешне очень напоминающий ардуиновский) датчик температуры и влажности с официальным паспортом и интервалом метрологической поверки 2 года.

Другими словами, UNIMON предлагает очень привлекательное готовое решение для автоматизации компаниями своего бизнеса — обратился в UNIMON — получил оборудование со всеми возможными паспортами и разрешениями, настроил алгоритмику работы в личном кабинете сервиса и закрыл свою задачу по автоматизации.

❯ Обратная сторона

С точки зрения целевой аудитории, я не вижу никаких недостатков или недоработок в решениях, предоставляемых UNIMON — там и придраться не к чему, например, я давно не встречал такой качественной сопроводительной документации — она написана на хорошем техническом языке и практически не содержит никаких ошибок, что большая редкость в наше время.

Но поскольку я смотрю на всё под специфическим DIY углом, то рассматриваю решения UNIMON на предмет возможности использования в своих проектах и, скорее всего, вне его интернет-экосистемы (хотя, если потребует задача, то можно воспользоваться и интернет-сервисом).


Просто добавь воды подсоедини провода

С точки зрения DIY энтузиаста, решения UNIMON имеют некоторые недостатки: относительно высокую цену контроллеров и платность интернет-сервиса. Ещё раз повторюсь — всё это недостатки только с точки зрения DIY-щика, для целевой аудитории (компаний) цены более чем приемлемые, особенно учитывая комплексность решения и тотальную сертификацию для любых проверяющих органов.

Насколько я понял, UNIMON планирует продавать свои контроллеры для DIY применения по более низкой цене, но без своего встроенного программного обеспечения. Это воистину соломоново решение, когда все имеют шанс остаться довольными.

❯ Семейство контроллеров AlertBox

Теперь поговорим о самих контроллерах AlertBox, их разновидностях и областях применения. Линейка AlertBox содержит несколько моделей, в моём распоряжении оказались две из них: более простой AlertBox Radio Lite и продвинутый AlertBox Radio.

В целом эти контроллеры похожи и имеют одинаковое ядро в виде ESP32 и SIM800C, разница заключается в дополнительных возможностях и интерфейсах. Например, AlertBox Radio содержит интерфейсы RS485 и Ethernet, встроенные watchdog, часы реального времени (RTC), microSD картридер и прочие дополнительные функции.


Два брата: Lite и Radio

Оба контроллера содержат реле для управления оборудованием, беспроводной LoRa модуль (868 МГц), встроенный аккумулятор и прочие элементы, об этом мы подробнее поговорим далее.

Вообще, мне нравится подход UNIMON к проектированию контроллеров — это первый случай, когда контроллер штатно содержит встроенный аккумулятор, (а старшие модели) часы реального времени и аппаратный модуль watchdog — эти простые истины мне приходится доносить до каждого производителя контроллеров с которым мне доводится общаться (и, как правило, безрезультатно), а тут всё это есть в готовом виде!

❯ Датчики AlertNode

Экосистема UNIMON содержит различные проводные и беспроводные датчики как собственного производства, так и производства сторонних компаний. Контроллеры AlertBox имеют встроенный LoRa модуль и могут управлять беспроводными датчиками AlertNode и датчиками других производителей.

В моём распоряжении имеются два подобных датчика — AlertNode Base и AlertNode Standard — это похожие приборы, работающие (по несколько модифицированному) стандарту LoRaWAN, где контроллеры AlertBox выступают в роли (псевдо) базовых станций. Это интересная тема и о ней мы, возможно, поговорим в отдельной статье.



AlertNode Base является простой версией с одним аккумулятором и встроенной антенной, а AlertNode Standard — более продвинутой, с двумя встроенными аккумуляторами, внешней антенной и, соответственно, с лучшими характеристиками по дальности связи и продолжительности автономной работы. Сделаны датчики на основе интегрированного чипа Acsip S76S (STM32L073x + SX1276).

Ну и вишенка на торте: оба датчика сертифицированы и внесены в Государственный реестр средств измерения (шах и мат, все пионеры конкуренты молча встают и выходят).

❯ AlertBox Radio Lite

На этом вступительную часть я заканчиваю и перехожу к описанию и разборке контроллера AlertBox Radio Lite (AlertBox Radio мы рассмотрим в отдельной статье). Radio Lite в качестве ядра содержит микроконтроллер ESP32-WROOM-32D со всеми присущими ему характеристиками (Wi-Fi, Bluetooth и т. д.).

AlertBox Radio Lite содержит:

• ESP32-WROOM-32D
• GSM модуль SIM800C
• Разъём для SIM-карты
• Разъём для подключения GSM антенны
• 2 входа «сухой контакт»
• Беспроводные Bluetooth датчики (до 5 шт.)
• LoRa модуль с пружинной антенной (до 10 датчиков)
• Интерфейс 1-Wire (до 5 датчиков)
• Реле 220 В, 3 А
• Кнопка FN
• Аккумулятор резервного питания (18650)
• Разъём MicroUSB (только питание)
• Тумблер ON/OFF
• Разъём I2C ext
• Разъём для программирования (RX, TX, GND)
• Разъём BOOT
• Разъём RESET
• 5 индикаторных светодиодов POWER, STBY/CHRG, RELAY, GSM
• Сдвоенный светодиод NETS/STATUS

Исходя из списка компонентов, можно сказать, что в AlertBox Radio Lite есть всё для счастливой жизни и реализации ваших самых дерзких IoT фантазий, этому контроллеру не хватает только исполнительной части, что-нибудь в духе Kincony, реле эдак штук на 30, но это уже был бы совсем другой контроллер.

Ограничения по количеству датчиков касаются только «легитимного» использования контроллера в экосистеме UNIMON, если вы зальёте в AlertBox Radio Lite собственную прошивку, то количество датчиков возрастёт на порядок сможете сами определять их лимиты (зависит от вашей квалификации в программировании и понимания работы проводных и беспроводных протоколов).

Ну и отдельно нужно упомянуть GSM модуль: AlertBox Radio Lite штатно работает с GPRS, SMS и Wi-Fi. Вывести его из работы системы очень непросто — нужно умудриться одновременно перекрыть все эти каналы связи.

❯ Внешний вид и разборка

Внешний вид я не могу назвать ни хорошим, ни плохим, скорее всего к нему можно применить определение «нормальный» — просто пластмассовая коробочка с антенной. С другой стороны, такая коробочка может быть установлена где угодно в офисе или на складе и не будет привлекать к себе особого внимания.



Разбирается AlertBox Radio Lite очень просто — верхнюю крышку держат всего четыре защёлки. Немного потренировавшись, можно наловчиться разбирать контроллер вообще без какого-либо инструмента, просто надавив на боковую грань (что, надо сказать, очень удобно).



Снимаем верхнюю крышку и видим сам контроллер — своего вида произведение искусства — всё на месте (в рамках своего предназначения) и ничего лишнего.

Продолжаем разборку и отделяем нижнюю крышку корпуса. Плата держится на трёх небольших шурупах. Обращает на себя внимание то, что часть управляющих элементов (например, кнопка FN и переключатель ON/OFF) находятся внутри корпуса и недоступны без его разборки. А также недоступны для наблюдения все светодиоды, кроме NETS/STATUS, который при помощи световода выведен на корпус.



Далее переходим непосредственно к разборке схемотехники AlertBox Radio Lite.

❯ Схемотехника

И снова мы имеем дело с контроллером для которого недоступна его принципиальная схема, поэтому нам придётся ограничиться только внешним осмотром и самостоятельными попытками понять что и как там устроено. Для начала вид сверху:



Все технические разъёмы не распаяны — для комфортной работы с Radio Lite по его прошивке и программированию нужно будет вспомнить навыки монтажника и распаять недостающие пины.

Видно также, что мы имеем в своём распоряжении плату ревизии 2.0.



На обратной сторонке платы установлены только LoRa модуль и микросхема моста I2C — 1-Wire. Нераспаянный элемент под загадочным названием DSK-3R3H224U-HL — это ионистор на 0,22 Ф, по какой-то причине производитель посчитал его лишним в этой ревизии.

Теперь переходим к более детальному разбору составляющих контроллера AlertBox Radio Lite.

❯ Подсистема питания

Подсистема питания AlertBox Radio Lite состоит Li-Ion аккумулятора формата 18650 ёмкостью 1800-3800 мАч (производитель декларирует не менее 6-и часов автономной работы от него) и схемы его зарядки и формирования нужных напряжений для питания различных компонентов контроллера.



Питается Radio Lite от разъёма MicroUSB, а контролем заряда аккумулятора занимается связка микросхем TP4056E/DW01A и сдвоенные транзисторы 8205A. Напряжения 3,3 В формирует регулятор ADP3338.

В комплекте поставки идут блок питания (5 В, 2 А) и кабель, так что пользователю не нужно ничего придумывать и искать какой-то блок питания на стороне.

❯ Ядро ESP32

В качестве ядра в контроллере используется микроконтроллер ESP32-WROOM-32D. Под его встроенную антенну в плате сделан вырез.

Технологические разъёмы

Рядом с микроконтроллером ESP32 находятся (нераспаянные) технологические разъёмы RX/TX/GND, BOOT и RESET, которые можно использовать для организации самостоятельного программирования AlertBox Radio Lite.

❯ GSM часть

В качестве GSM части используется модуль SIM800C с сокетом для установки SIM-карт. Здесь же присутствует разъём для подключения внешней антенны (идёт в комплекте).



Модуль SIM800C обеспечивает GPRS (2G) связь и возможность получения и посылки SMS сообщений.

❯ LoRa часть

Работу LoRa части (868 МГц) обеспечивает модуль на чипе SX1276. Сам модуль находится на обратной стороне платы, а пружинная антенна выведена на верхнюю сторону.



Чип SX1276 более чем популярен, поэтому никаких проблем с его программированием с любой (совместимой) среде разработки быть не должно.

❯ Реле

AlertBox Radio Lite содержит всего одно реле, то есть напрямую чем-то поуправлять он сможет, но у вас в обойме будет только 1 патрон.



Цитата с сайта производителя. Максимальное напряжение/ток для реле: 250В/3А переменного тока, 30В/3А постоянного тока.

❯ Индикация и управление

На фото ниже отмечены все индикаторные светодиоды и одна управляющая кнопка (FN). Интересно, что все эти элементы, кроме сдвоенного светодиода NETS/STATUS (расположен под держателем SIM-карты) недоступны при закрытой крышке корпуса.



То есть получается, что большинство светодиодов сервисные и не предназначены для наблюдения конечным пользователем, а для нажатия кнопки FN нужно разбирать корпус (что несколько странно).

❯ Цифровые входы и 1-Wire

Собственно единственная I/O колодка контроллера AlertBox Radio Lite на которую выведены подключения 2-х цифровых входов «сухой контакт» и датчика (сети датчиков) 1-Wire. Ответная часть колодки идёт в комплекте, с уже подключённым к ней датчиком DS18B20 в металлической гильзе (см. фото комплекта в начале статьи).



Распиновка разъёма (сверху вниз): VCC (3,3 В), 1W, GND, INP1, INP2. Обслуживанием 1-Wire подключений занимается чип DS2482-100 (мост I2C — 1-Wire).



Типовая схема подключения DS2482-100:

❯ I2Cext

На плату выведен отдельный I2Cext разъём для подключения дополнительного оборудования. Этот интерфейс является вторым (отдельным) I2C интерфейсом на плате AlertBox Radio Lite. Другими словами, все внутренне I2C компоненты подключены к первому I2C, а в разъём выведены пины второго I2C интерфейса (I2Cext).



Распиновка I2Cext: 3.3V, SDA, SCL, GND.

❯ Итого по AlertBox Radio Lite

Мне в этом контроллере нравится (кроме всего прочего) наличие встроенного аккумулятора и возможность автономной работы в течение нескольких часов при пропадании питания, а также наличие GSM модуля, который делает контроллер независимым от работы локальной сетевой инфраструктуры (роутера, коммутатора и т. д.).

Ну и наличие LoRa модуля на борту открывает широкие возможности по работе с беспроводным LoRa оборудованием (датчики, актуаторы и т. д.). А если понадобится подключить дополнительное оборудование (например, блок реле), то это можно сделать через I2Cext. В общем, этот контроллер точно найдёт своё место в моём IoT хозяйстве.

❯ Заключение

В следующей статье мы продолжим знакомство с оборудованием UNIMON и разберём более продвинутый контроллер AlertBox Radio, где есть много вкусного и интересного по сравнению с моделью Lite: интерфейсы RS485 и Ethernet, встроенные watchdog, часы реального времени, microSD картридер и прочие дополнительные возможности.