Но сегодня я хочу поговорить не об этом, а о том как мой умный дом помог выстроить комфортный режим работы и сна. И работать мы будем со светом всеми возможными способами.
Материал этот является логическим продолжением первой моей статьи об умном доме "Как умный дом не дал коту замерзнуть", поэтому будут задействованы те же технологии, а управлять домом можно по заданному алгоритму, с компьютера или смартфона — таковы были мои требования к этой технике.
После общения с читателями предыдущей статьи по умному дому (Как умный дом не дал коту замерзнуть), где я использовал контроллер Fibaro Home Center Lite, мне рекомендовали обратить внимание на контроллер Mi Casa Verde Vera 3, ибо «Fibaro — это айфон среди контроллеров, а Vera — это андроид. Ты же не хочешь, чтобы у тебя губы в трубочку свернулись?». Конечно, для меня это не было аргументом, но хотелось попробовать чего-то нового. Кроме того, заинтересовало какое-то огромное количество плагинов под этот контроллер, которые мне, в итоге, пригодились. Но не буду забегать вперед.
Задача
Окна моей комнаты выходят на юго-восточную сторону. А значит, достаточно быстро после рассвета первые лучи уже проникают в помещение. А последние лучи солнца исчезают после 18 часов. Иногда плотный рабочий график и увлеченность своим делом не дают возможности оторваться от компьютера и включить свет после заката — приходится идти к выключателю света только при свете монитора. Случается и обратная ситуация, когда количество света в комнате таково, что приходится частично задергивать штору, чтобы не слепнуть и сохранить комфорт для глаз. Так и родилась задача: В комнате должен поддерживаться заданный комфортный уровень яркости автоматически.
Способы решения
Любую задачу следует разбивать на подзадачи до тех пор, пока не появится самого простого и эффективного решения.
Поэтому я начал искать пути решения. Первым и самым простым было пошаговое открытие и закрытие шторы, в зависимости от времени суток. И даже подобные плагины уже существуют. Но ведь нет никакой обратной связи и штора будет прикрыта, даже когда за окном будет буря и свинцовые тучи, а при сбившемся местоположении на половину земного шара, мои шторы начнут открываться ночью. Меня это не устроило, поэтому я пошел своим путем.
Задачу разбил на следующие этапы.
Если время дневное, то есть с 9 до 19:
1. Отслеживаем уровень яркости в помещении при помощи мультисенсора
2. Если уровень яркости превышает комфортный, частично задергиваем штору.
3. Если уровень яркости ниже комфортного, частично приоткрываем штору
4. Возвращаемся к пункту 1
Если время ночное:
1. Задергиваем полностью штору
2. Изменяем яркость искусственного освещения дискретно
3. Отслеживаем уровень яркости в помещении при помощи мультисенсора
4.1. Если уровень яркости ниже комфортного, увеличиваем на 20%
4.2. Если уровень яркости выше комфортного, уменьшаем на 20%
Для того, чтобы штора не дергалась туда-сюда при набежавших тучах или яркой вспышке, задаем дельту времени и яркости, при которых никаких действий производиться не будет.
В своих экспериментах я задействовал 5 устройств умного дома, работающих по технологии Z-wave. Предупреждаю, что данный материал является не рекламой, а инструкцией к запуску системы, поэтому я даю ссылки на задействованные мной устройства.
Устройства
1. Контроллер Z-Wave Mi Casa Verde Vera 3
2. Мультисенсор AEOTEC 4 В 1
3. Встраиваемый диммер Z-Wave.Me Dimmer
4. Встраиваемый двойной выключатель Z-Wave Fibaro Double Relay Switch 2x1.5kW
5. Микромотор с редуктором
6. 4 канальное реле для Arduino
Этап 1
Как я уже писал, работу я разделил на 2 этапа. Первый — это автоматическая работа освещения в вечернее время. Если света не хватает, тогда на основании данных, полученных с датчика освещения, контроллер увеличивает яркость освещения при помощи диммера. Так как основной свет у меня реализуется светодиодными лентами, то диммер работает только со вспомогательными галогенными лампами. Работает это так: датчик освещенности отправляет данные каждые 10 секунд контроллеру, а проверка на освещенность происходит каждые 20 секунд. Сделано это для того, чтобы случайная вспышка не выключила весь свет. Сам диммер монтируется элементарно. При правильно прокладке электропроводки у вас должна разрываться фаза, а к лампам подаваться ноль. Диммер вставляется в разрыв проводов и легко прописывается в контроллере. У меня установлены две линии светильников, но так как диммер позволяет плавно регулировать освещенность, то они были задействованы обе. Вся работа свелась к определению фазного провода и работе отверткой в течении двух минут: первая ушла на снятие старого выключателя, а вторая-на подключение диммера.
Этап 2
Второй этап — это работа с дневным светом. Когда свет слишком яркий, появляются блики и это сильно мешает. Поэтому было решено также автоматизировать задергивание шторы. С механикой начались самые большие проблемы, потому что я сначала взял скоростной, но маломощный двигатель, который не смог провернуть ролик. Потом я поменял двигатель на компактный, но с большим усилием за счет использования редуктора. Его мощность и скорость меня вполне устраивали. Доделки свелись к тому, что к первому кольцу шторы была закреплена нить, а двигатель крутил эту нить вперед и назад. Изначально планировалось поставить концевые датчики, чтобы отслеживать крайние положения шторы, но опыт показал, что натяжение нити таково, что в крайних точках ролик двигателя проскальзывает и ничего не рвет. А при обычной работе ролик имеет хорошее сцепление с нитью, которое обеспечивается дополнительным натяжным роликом. Выглядит это так:
Узнав общее время работы двигателя при перемещении из одного крайнего положения в другое, я просто разделил время на 4 и задал в настройках изменение положения шторы временем работы двигателя в том или ином направлении. Двигатель постоянного тока имеет реверс при изменении полярности и тут я столкнулся с задачей смены полярности. Простым решением было бы применение трехпозиционного реле, но найти его оказалось непросто. На помощь пришел старый опыт и немного хитрости.
Я взял стандартное двухпозиционное реле в количестве 4 штук, попарно их связал для синхронного включения и выключения. А управлял ими с помощью реле Z-Wave. Схема выглядит следующим образом:
Из схемы видно, что если одновременно замкнуть контакты 1 и 3, то двигатель начнет вращаться в одну сторону, а если 2 и 4, то двигатель получит другую полярность и начнет вращаться в противоположную сторону. Чтобы избежать путаницы и замыкать реле попарно, да еще при помощи контроллера, я задействовал двухканальное реле Fibaro Z-Wave. Для правильно работы достаточно подать на контакты in1 и in3 +5 В, или это же напряжение на воды реле in2 и in4. Само устройство Z-Wave наделено двумя реле, но они работают с одной входной шиной. Это следует учитывать, если вы захотите использовать подобное реле как два разных, к примеру, работая с переменным и постоянным током. В итоге, получили следующую схему управления из контроллера умного дома 4 реле попарно.
Для питания этой схемы потребовалось 5В постоянного тока и 220В переменного. Переменным током запитывается реле Z-Wave, а постоянным током питаются рее ардуины и электромотор. Для работы всей системы мне хватило старого адаптера от какого-то электроприбора на 5В и 1А.
А теперь посмотрим, как это работает в реальности
Собрав все воедино, получаем алгоритм, который работает по времени. В меню также был добавлен виртуальный выключатель, который позволяет запускать или останавливать режим отслеживания освещенности. Измерения освещенности проводились как при помощи мультисенсора, так и контрольным люксметром. Надо сказать, что их показания с увеличением освещенности расходились. Полагаю, что это происходило из-за того, что колпак мультисенсора сделан таким образом, чтобы собирать свет со всей сферы, а сенсор люксметра дает показания с плоскости своего датчика.
Заключение
В процессе создания автоматического освещения ко мне подходили и спрашивали: «Оно того стоит?». Но после первого проекта с оповещением, о котором я писал в начале статьи, я понял, что пределу совершенства нет. Дело даже не в том, что есть возможность почувствовать новые технологии или управлять светом, не вставая со стула. Умный дом — это совершенно иное состояние ДОМА. Как объяснить то, что в котельную за всю зиму я заглянул 4 раза, просто регулируя температуру котла в зависимости от «сезона»? При этом сам котел работал в часы наименьшей стоимости электроэнергии (двухтарифный счетчик). Или как оценить комфорт от проживания в доме, где всегда свежо, а система вентиляции работает тихо и автономно, сама включается и отключается?
Вся жизнь умного дома состоит из мелочей, которые, в принципе, можно сделать и самому, но осознание того, что ты придешь в дом и будешь уверен, что все системы функционируют должным образом — вот тут действительно понимаешь, что «Оно того стоит!».
Комментарии (58)
cry_san
26.04.2016 09:55Что за котел? Модель можете привести?
shuvaevgl
26.04.2016 10:23+1У меня стоит котел Vaillant eloBLOCK ve 12 . Если тема с автоматизацией вентиляции и переводу отопления на ночной тариф интересна, то могу сделать отдельную тему. Но там будет много технических и строительных тонкостей.
mwaso
26.04.2016 14:20Было бы интересно почитать про систему вентиляции, которая делает «всегда свежо» и комфортно. Тут еще в теме о тионовских фильтрах человек обещал расписать свою Hand-made систему кондиционирования (не только охлаждения, а также и подогрева, увлажнения и очистки) воздуха, но пока тихо.
«Правильный» воздух в доме — куда важнее света. Он дает не только бодрость, но и здоровье всей семьи.ClearAirTurbulence
26.04.2016 18:03Поддерживаю, это гораздо интереснее, а реализовать сложнее.
avp-avp
27.04.2016 18:00Для автоматизации вентиляции осмысленно использовать приточную установку. Я уже около 10 лет использую в квартире приточку Systemair. Несколько лет назад прикрутил к «умному дому» с датчиками CO2 и температуры/влажности. Комфортность по ночам повысилась радикально (на максимальной мощности приточка сильно шумит, да и максимальная мощность почти никогда не нужна)
shuvaevgl
27.04.2016 19:19У меня стоит на чердаке вытяжной выключатель. Его слышно только ночью, если кто-то пошел в туалет — автоматически включается вытяжка. В остальное время вытяжка работает по таймеру в дневное время+включение света в ванной\туалете.
vconst
26.04.2016 11:14Рекомендую перейти на потолочный карниз и шторы blackout. Такой карниз позволяет завесить окно шторами от самого потолка и до пола, без промежутков сверху, а шторы bkackout полностью блокируют свет, то есть совершенно непрозрачные для солнца светящего в упор. Темно настолько, что светодиод на материнской плате и диодики на разъемах rj-45 становятся очень заметными и даже несного освещают комнату
Более того, есть потолочные карнизы с интергированными механизмами, для закрывания/открывания штор, не надо ничего колхозитьshuvaevgl
26.04.2016 11:25Шторы классные, посмотрел про них. А как у них насчет стирки, пробовали?
Смотрел отдельно механизм для них: на али стоит от 8 тыс за механизм шириной 1м+сама штора. То есть такое решение на 1 окно — 16+ тыс. В моем варианте в три раза дешевле, сохраняется уже установленный карниз и выбранные шторы. Остается универсальность, не страдает эстетика и не надо подстраиваться под механизмы.
Самое главное, что в случае выхода из строя механики, шторы можно задернуть руками.vconst
26.04.2016 11:39Штор блэкаут очень много, проще всего поехать на большой рынок ткани и выбрать по вкусу, цвету и узору. Карнизы со встроенными механизмами дороже, но даже простой пластиковый потолочный карниз, позволяет завесить шторами окно от самого потолка, на что не способен ни один карниз вашего типа. Полная блокировка комнаты от света — это то, что трудно переоценить, можно только самому попробовать. Плюс ко всему, можно выбрать светлую ткань блэкаут и она будет здорово отражать солнечный свет, уменьшая нагрев комнаты от солнца, а так как ткань довольно плотная — то и шумоизоляция добавляется
Я не стал делать механизацию, просто купил алюминиевый карниз длиной от одной стену до другой, впритык. Толщина профиля меньше сантиметра, привинчивается к потолку насквозь, между потолком и карнизом вставил пластиковые уголки 40мм с обеих сторон, для дополнительной светоизоляции. Закрыл шторы — и окна как будто нет, сплошная стена совершенно непрозрачной ткани — очень здорово. Вся работа заняла примерно день, включая подвешивание карниза, поход в магазин за дрелью и самостоятельный пошив двух штор суммарного размера 4*2,5 метра из одного куска ткани
Стирать их не пробовал, но там обычная синтетика, не думаю, что будут проблемы, ткань особенна своим плетением, а не составомshuvaevgl
26.04.2016 11:47А как насчет крепления не к потолку, а к стене? У меня натяжные потолки, а на фото также видно, что справа идет скос крыши, то есть дальше не зашторишь.
vconst
26.04.2016 11:51Можно и на стену, крепление потолочного карниза к стене тоже очень тонкое — порядка 5 мм. Но тогда будет сложнее убрать щель между карнизом и потолком, придется использовать пластиковые уголки не 40мм — которые могут быть разных оттенков, а 60мм — а они только белого цвета, и крепить их надо будет к верхней части подвеса
Но в любом случае — светоизоляция будет несравнимо полнее, чем при использовании стержневых карнизовvconst
26.04.2016 11:57Вот такой карниз я использовал: http://terzetto.ru/netcat_files/106/65/29362ffb2995b22c147bc3082b3b7b52
Крепление на стену — полоска метала толщиной несколько миллиметров: http://terzetto.ru/netcat_files/106/65/73a0184b7c884921e6f6557139fd991c
shuvaevgl
26.04.2016 11:58Спасибо за идею. Присмотрю к ним в зал, где у меня проектор стоит. Но интереснее с механизацией, чтобы при включении проектора автоматически опускались шторы.
avp-avp
27.04.2016 18:06При использовании настенного крепления, «слабым местом» является щель между потолком и шторой. Как бы вы не старались делать крепление — зазор все равно останется. Более того, приведенный выше уголок имеет свойство прогибаться под тяжелыми шторами (а блэкаут обычно действительно тяжелые).
При ярком освещении на улице и почти полной темноте в помещении — это очень заметно. Особенно, если помещение с проектором… Как решить эту проблему в случае с натяжными потолками — большой вопрос…
shuvaevgl
26.04.2016 12:53Конечно, поскольку механизм не имеет жесткой привязки к движению штор, то остается возможность закрывать шторы вручную. Такое решение позволило избавиться от концевых датчиков.
mozg1986
26.04.2016 15:23А вот мне хотелось бы ко всему это иметь еще голосовое управление светом, шторами, кондиционером… Была тут давно такая статья, но основой голосового управления был планшет на андроиде. А мне все же хочется что-то более компактное и надежное.
shuvaevgl
26.04.2016 15:25Пока что системы распознавания голоса в нормальном виде работают только у Apple и Google и то, выполняются на мощностях компании, а не на конечных устройствах, поэтому управления голосом без сети в ближайшее время ждать не приходится. Можно было бы сделать активацию действий по хлопку или комбинации хлопков, но бесконечно хлопать в доме…
SamojlovAndrey
26.04.2016 18:04Интересный и фановый мини-проект) Не думали о рулонных шторах? Это могло бы немного упростить механику процесса.
shuvaevgl
26.04.2016 22:35Думал, но шторы уже были выбраны и повешены и только после я занялся реализацией этого проекта. Да и мое решение универсально
aivs
26.04.2016 19:21Управляемые шторы моя мечта! Утром так лень вставать, пока в комнате темно, а если бы шторы открывались с будильником вместе, было бы здорово! Надо разориться все таки!
shuvaevgl
26.04.2016 22:42Кстати, отличная идея. У меня тут был обзор светобудильника, а автоматическое открывание штор — еще круче!
aivs
26.04.2016 19:44Такой маленький моторчик может раздвинуть шторы общим весом в пару кило, он не сгорит?
Mimizavr
27.04.2016 10:40А дистанционное управление шторой реализовано? С брелка или через какое-нибудь приложение? И есть ли возможность использовать таймер?
shuvaevgl
27.04.2016 10:42На данный момент сделано только освещение через панель контроллера (доступно со смартфона и компьютера). Вы подкинули отличную идею добавить виртуальный выключатель(апплет VirtualSwitch), который позволит переводить шторы в крайнее закрытое и крайнее открытое положения.
Mimizavr
27.04.2016 15:33Я это видел как некий брелок с несколькими кнопками, каждая из которых запрограммирована на определённую подсистему умного дома: то есть при нажатии на кнопку, отвечающую за шторы, происходит изменение их состояния (с открытого на закрытое или наоборот) и отключение автоматической работы.
Тут возник следующий вопрос: а состояние штор где-нибудь учитывается?shuvaevgl
27.04.2016 15:39В данной редакции состояние штор только в коде. А насчет брелка реализовать довольно просто при помощи такого вот брелка z-wave.
PoltoS
27.04.2016 20:45А ещё есть вот такие ребята: https://www.kickstarter.com/projects/jalousier/flipflic
У них в stretch goal, вроде, Z-Wave заявлен. Сама следит за освещённостью и подправляет. А можно и в контроллер интегрировать.
Почему-то у нас именно шторы популярны (а в офисах вертикальные жалюзи), а не такие вот с поворотными горизонтальными ламелями.avp-avp
28.04.2016 11:05Странная штука… Ламели поворачивает, но опускать/поднимать не умеет…
PoltoS
28.04.2016 11:34Для поднятия механизм сложней. Они, наверное, сделают в следующих версиях. Но по факту они обычны или полностью подняты, или полностью опущены. При поднятии они не работают, а в опущенном состоянии и горизонтальном положении почти прозрачны, т.е. «открыты». Поэтому я бы сказал, что поворота только достаточно.
avp-avp
28.04.2016 11:52Есть много промышленных моторчиков, размещаемых внутри таких жалюзи. Они даже бывают с аккумуляторами (типа раз в месяц втыкаешь зарядку и пользуешься). Визуально отличаются от обычных жалюзи только отсутствием веревочек/палочек. Зачем изобретать велосипед?
PoltoS
28.04.2016 12:13Как я писал, в основном людям нужно именно поворачивать, а не открывать/закрывать. И тут речь идёт про устройство, которое будет ставиться в уже готовом доме. Кстати, именно поворот безопасен для жалюзи — не упирается в стоящие цветы/лейку/бутылку пива/… и прочее, что часто стоит на окне. А при поднятии и опускании эта проблема есть.
Но о целесообразности этого FlipFlic не могу достоверно судить. Мопед не мой, просто привел в пример.
beliakov
Жуть какая проблема… Пожалейте свое здоровье. Надо периодически делать перерывы чтобы размяться и чтобы глаза отдохнули.
shuvaevgl
Это была скорее ирония. Особенно глядя на некоторых товарищей, которые считают себя танкистами…
borislav
На всю работу по созданию «умного дома» тратится энергии и времени гораздо больше чем наверное за год мы тратим на ручное выключение света или задергивание занавесок. А еще это все надо поддерживать, улучшать и настраивать, так что физических упражнений таким любителям хватает.
shuvaevgl
Построение логики работы умного дома занимает половину времени, еще треть занимает монтаж всех электро и механических систем. Оставшееся время, если все правильно спланировано в пункте 1, уходит на доводку мелочей. И вообще, это просто интересно — заставить работать технику так, как тебе нужно.
Named
А вы с другой стороны посмотрите. У меня вот окна, как и у автора, выходят на восток, то есть солнце начинает светить уже совсем рано утром. Летом в комнате к восьми часам, когда я просыпаюсь, уже невыносимо жарко и ярко. Мне было бы очень полезно автоматически задергивать шторы или жалюзи рано утром, а лучше еще и окна закрывать. Ну или вставать раньше :)
shuvaevgl
В моей схеме можно убрать диммер и оставить работу штор по таймеру. Если еще оставить датчик освещенности, то днем не будет слишком ярко. В мультисенсоре есть и датчик температуры. Добавить условие в код и тогда при достижении определенной температуры шторы будут задергиваться или включаться вытяжная (или приточная) вентиляция.
bopoh13
Спасибо! Автоматическое управление шторой — это пожалуй первое чтобы я хотел видеть в умном доме (некое эстетическое удобство).
borislav
Я наверное не совсем корректно изложил свою мысль. Я тоже у себя дома много чего автоматизировал, и некоторые товарищи далекие от темы электроники и программирования мне постоянно задают подобные вопросы — типа чего ты инвалид что-ли, встань да выключи свет, задерни шторы, закрой окно, проблем себе только с электроникой находишь. Вот что на это ответить, мало того что мне просто интересно этим заниматься и все.
shuvaevgl
Ну иногда бывает просто интересно в железках поковыряться. Да и удовольствие от реализованного порой перекрывает любые усилия и траты
lamoss
Нужно начать с того, что не делать глянец на потолке в спальне и офисе, особенно на солнечной стороне.
Не упрекаю автора, опыт с умным домом, несомненно, интересный и полезный, но выглядит это именно так — сначала создаем проблему, делая глянцевый потолок, а потом решаем её, автоматизируя задергивание штор.
shuvaevgl
Глянцевый потолок решает проблему нехватки освещенности в пасмурные дни. А блики на экране будут и без глянцевого потолка.
lamoss
Глянцевый потолок подходит для маленьких помещений без окон на улицу, а не для жилых комнат — это, если можно так выразиться, основы отделки помещений.