«Всё намного сложнее, чем кажется на первый взгляд»

Закон Мерфи.

Дисклеймер: Автор абсолютно уверен, что все поставленные задачи можно было решить иным способом. Лучше, дешевле, умнее, креативнее… Но вышло так, как вышло. Собственно, автор придерживается точки зрения, что обАСУчивание дач — процесс творческий и субъективный: «Я художник, я так вижу». Вместе с тем автор способен также к объективному восприятию информации, а потому открыт для обмена мнениями и опытом, тем более, что творческий процесс продолжается.

Начало здесь.

Итак, «мозг» у нашей «ленивой автоматики» есть. Теперь нужно подобрать «руки и ноги», то бишь исполнительные устройства. Как уже писал выше, сначала думал о соленоидных клапанах. Очень заманчива их простота – подал напряжение, и клапан сработал, снял – вернулся в исходное состояние. Нужно всего два провода. И на первый взгляд таких клапанов на Али – море. Стоимость полдюймовых – чуть ли не от 300р. Исполнение, правда, незащищённое, но можно что-нибудь придумать. Однако почитав отзывы, пришлось отвергнуть этот вариант. Основная проблема – сильно греются. Пишут, что за 10 минут работы может нагреться до 60-70 градусов. Очевидно китайские братья сэкономили на обмотке. Для кратковременных включений оно ничего, но мне-то нужно чтобы клапан работал часами. Если клапан сгорит, а мы в отъезде, то заменить его будет некому, и дача останется без полива.

Потому пришлось переключиться на другой вариант – шаровой клапан с электродвигателем. В АСУ ТП такой называется MOV – motor operated valve. Для его работы нужно уже три провода – один на команду открытия, второй на команду закрытия, и общий. Таких тоже на Али много. Есть и двухпроводное исполнение, где обратный ход обеспечивается конденсатором. Но насколько надёжен такой конденсатор? В общем, решил не искушать судьбу, и взял трёхпроводные клапана, в защищённом исполнении. Работают от 12 вольт. Стоимость каждого - в районе 1200р. Купил три — поскольку выходов «открытый коллектор» у контроллера пять, два решил оставить про запас, в расчёте на будущие задумки и расширения. Но всё равно, хотя такой клапан и надёжен, хотелось бы контролировать – течёт через него вода или нет? Снова выручил Алиэкспресс. Там же нашлись полдюймовые дачтики потока. Стоят недорого, 130р., и отзывы, вроде, неплохие. Таким образом, стала вырисовываться общая схема – управляем насосом и тремя клапанами, расход через каждый клапан контролируем датчиком. В исходном положении все клапана открыты, по необходимости закрываем один или два.

От идеи до реализации – дистанция длинная. Схема пока существовала лишь в общих чертах, и только в моей голове. Было понятно, что проект разрастается, и “на коленке”, без какой-то хотя бы минимальной документации, банального чертежа, реализовать его не удастся. Разумеется, были наброски на бумаге. Корявые. Очень. И я озаботился поиском программы для черчения схем, достаточно простой, чтобы не слишком заморачиваться, но вместе с тем вполне функциональной, чтобы содержала весь набор примитивов и элементов.

Стал смотреть в сторону бесплатного софта, поначалу даже такого, который работает онлайн, прямо с сайта. Попробовал пару, но быстро разочаровался – либо слабый функционал, либо неудобный мне интерфейс, требующий времени для освоения. Потому перешёл к софту более традиционному, работающему с компьютера.
Тут надо сказать, что на своих домашних машинах я использую Linux, однако черчением в этой среде до сих пор не занимался. После недолгих поисков обнаружил вроде бы хороший пакет – QElectroTech. Бесплатная кроссплатформенная программа, в сети много позитивных отзывов. Поставил, начал чертить. И снова столкнулся с тем же – бедный набор примитивов, непривычные приёмы работы. Разумеется, можно создать свои примитивы, или поискать в сети готовые библиотеки, а приёмы освоить, но не хотелось тратить на это время ради одного проекта.

И тогда я вспомнил про Visio. В нём я когда-то довольно много работал. Чертил, в том числе, и электросхемы. На полке до сих пор стоит диск с различными версиями этой программы. Правда, двадцатилетней давности. Но для моей задачи функционала тех версий вполне достаточно. Вот только Visio для Linux не существует. Однако эта проблема решилась легко – при помощи Wine. Древний Visio Technical он потянул прекрасно. Набор примитивов там из американских стандартов, но для меня это не представляет проблемы.
А когда в руках знакомый инструмент, и “руки помнят”, то работается очень легко и быстро.

«Заметка на полях» по ходу черчения - может, конечно, это исключительно моё субъективное восприятие, память о тех временах, когда трава была зеленее, а девушки симпатичнее, но интерфейс старого Visio мне кажется функциональнее и удобнее чем современного QElectroTech — сравните хотя бы площадь, занимаемую элементами интерфейса, строкой меню, полоской инструментов, боковыми секциями выбора примитивов, панелью со вкладками. Даже на современном большом дисплее места для собственно чертежа остаётся не так много. Visio куда как более экономно использует экранное пространство. Быть может потому, что двадцать лет назад нормой был монитор с диагональю 15-19 дюймов, а не 24, как сейчас.

Изначально я хотел обойтись максимально простой схемой, с минимумом элементов. Хорошо бы, думалось мне, чтоб можно было управлять полевыми устройствами напрямую с релейных выходов контроллера, и не возиться с промежуточными реле. Но в реальности пришлось всё-таки «заморочиться» - у CCU825 только два «настоящих» релейных выхода, но и их нагрузочная способность невелика, а остальные пять – «открытый коллектор», который даже не всякую катушку реле потянет. Соответственно, пришлось подбирать «правильные» реле.

Сначала я думал, что сделать это будет несложно – привык, что на работе этих релюшек у нас одно время было «как грязи». Теперь же, столкнувшись с подбором в иной реальности, выяснилось, что не так всё просто. То есть, на всё том же Алиэкспресс можно найти какие угодно реле, и за совсем невысокую цену, но насколько они надёжны? Учитывая, что системе предстояло работать в условиях, когда оперативно найти и устранить неисправность не всегда возможно, надёжность приобретала ключевое значение. Пришлось искать реле среди более-менее известных производителей, имеющих сертификаты и ясные технические характеристики продукции. И оказалось, что продукцию эту дешёвой не назовёшь. Если «китайская релюшка с Али» на 12В. стоит 100-150р., то реле фирмы IEK – уже все 350. При том, что эта марка не является топовой. А реле брендов «с именем», типа Schneider или ABB, стоят и вовсе 900р.

Остановился потому на IEK, хотя по отзывам они средненькие. Два реле взял более мощных, с нагрузкой на контактную группу до 10А – как замену контакторам, через них будет включаться насос и конвекторы отопления. Они же будут коммутироваться через наиболее мощные релейные выходы контроллера.

Небольшой «сюрприз» ожидал и с клеммной колодкой, через которую должна сопрягаться система автоматики и кабели, уходящие к полевым устройствам. Пластиковые клеммы под отвёртку, садящиеся на стандартную DIN-рейку, оказалось не так-то легко найти, а цена одной клеммы составила 30р. То есть, колодка на 20 элементов – уже 600. Блок питания 220/12В обошёлся в 900р., а коробка, в которой предстояло поместиться всей моей автоматике, в 1300р. Короче, «бюджетная» система становилась, по факту, не такой уж бюджетной.

Схему реализовал так, что в дежурном режиме запитан только контроллер от штатного источника питания 15В. Когда приходит команда активировать какой-либо выход, включается промежуточное реле, и через него внешний источник 12В. Вся схема, за исключением контроллера, переключается на этот источник.

К концу марта всё было куплено и доставлено, а в начале апреля я собрал автоматику. И вот знаменательный момент – шаровой клапан открывается и закрывается по командам контроллера! Теперь можно наглядно продемонстрировать ребёнку чем папа занимается на работе.

Ещё одно примечание по поводу CCU825 – он «умеет» подключаться к компьютеру через кабель USB. При этом всё конфигурирование доступно через веб-интерфейс, не требуется никакого дополнительного прикладного ПО. Единственное что нужно – запустить на компьютере консольную программу ccuproxy. Она кроссплатформенная – разработчики не забыли про Linux. А если в месте, где установлен контроллер, доступен мобильный интернет, то устройство можно вывести в сеть СМС-командой, и потом использовать для конфигурирования и управления всё тот же веб-интерфейс, но уже через портал ccu.su, где нужно зарегистрировать контроллер. Кроме того, для управления доступны также боты в Телеграм и ВК. Очень удобно!

Клапана я закрепил на кронштейнах из алюминиевых уголков, которые рассчитывал воткнуть в землю. Снизу к клапану подводится шланг от разводки воды, а сверху подключается ответвление для полива. Клапан в этом случае не будет лежать в грязи на земле. Но в реальности такой вариант сработал плохо – отводящий шланг перегибался, создавая дополнительное сопротивление потоку воды. Потому пришлось всё же просто класть всю конструкцию на землю. А чтобы уберечь от грязи – завернуть в полиэтиленовый пакет.

В мае всё было полностью готово к установке на объект. Но нужно было подготовить сам объект. А именно – проложить кабели из домика, где будет стоять контроллер, по участку, к местам установки клапанов. Для этой цели я приобрёл 70 метров пятижильного кабеля, и защитную гофру, чтобы не кидать кабель в землю незащищённым. Кабельную разводку решил делать по пути уже готовой водяной – поверху 32-миллиметровых труб ПНД, разведённых от скважины по участку.

Попутно пришла в голову такая мысль – что если от каждого из трёх клапанов питать не одну дождевалку а две? Потому что покрыть почти 9 соток участка тремя дождевалками сложновато. Идея показалась здравой, так что я приобрёл три разветвителя. Таким образом получилось шесть точек полива, чего уже вполне должно было хватить чтобы оросить бОльшую часть владений.

Помучился с протяжкой кабеля через гофру, пока не посмотрел на Ютуб ролик от профессионала. Наконец, с прокладкой кабеля было покончено. Следующий этап – установка коробки с релейной автоматикой, подключение контроллера и пусконаладка. Коллеги на работе шутили – вызывай нас на commissioning! Но все эти шаги прошли без сучка и задоринки, так что вызывать никого не потребовалось. И вот – первый пуск! Наскоро подключив один клапан, с ноутбука дал команду на открытие, командой включил насос... Вода полилась! Что и подтвердил сигнал обратной связи от датчика потока. Успех!

Тогда смонтировал уже всё основательно, в том числе и два других клапана. Подключил дождевалки. Снова включил насос, дал команду на клапан, и... Вода льётся, но напор слабый, едва хватает оросить пару квадратных метров вокруг каждого дождевателя. Что за ерунда?! Попробовал другой клапан – аналогично. По замыслу, одновременно должны быть открыты два клапана из трёх. В ручном режиме производительности насоса как раз достаточно чтобы эффективно обеспечивать расход из двух отборных точек. А тут... даже на одну точку не хватает. Отвинтил с клапана «рога» - разветвитель, попробовал пустить воду только через одну дождевалку, как и было задумано с самого начала. Работает немного лучше, но всё равно – площадь разбрызгивания слишком мала.

Стал искать причину, и вскоре установил, что дело в датчиках потока. Чувствительный элемент внутри слишком сильно перекрывает просвет и ограничивает расход воды через датчик. Для применений, где не требуется большой расход, это приемлемо, но не для нормальной работы дождевателя. А как всё прекрасно было задумано! Обратная связь с каждого исполнительного устройства! Увы, от неё пришлось отказаться. Демонтировал датчики, и дождеватели заработали как положено.

Однако как быть с обратной связью? Как я узнаю, работает ли насос, течёт ли вода по трубам? Пришлось вернуться к первоначальной, ещё февральской, идее – использовать датчик температуры для контроля расхода. Вода из скважины холодная – не выше 13 градусов. Значит, измеряя температуру трубы, я могу понять – если труба становится холодной, то насос включён, и качает воду. Так и сделал.

«Под занавес» проверил работу через СМС-команды – всё отрабатывает прекрасно! Хотя СМС и проходят иногда с некоторыми задержками.

В таком состоянии система встретила летний сезон, и была «сдана в опытную эксплуатацию».

Продолжение следует.