Я реализую свой умный дом и хочу поделиться несколькими выстраданными решениями.
В качестве центрального контроллера в моей версии умного дома я использую Raspberry Pi с установленными Domoticz и MQTT брокером Mosqito. Центральный контроллер управляет разнообразными нагрузками, зачастую расположенными достаточно далеко от основного здания, например, в гараже или в теплице. В таких удаленных узлах я использую недорогие UDP реле KMTronic для коммутации нагрузок и Ардуино с Ethernet Shield для сбора данных и обратной связи.
Причем схему коммутации я предпочитаю использовать такую, чтобы в любой момент, в том числе при выходе из строя элементов инфраструктуры умного дома, я мог коммутировать нагрузки вручную. Для меня требование надежности вторично — главное, чтобы у моей жены всегда сохранялся привычный интерфейс управления, что позволит сохранить мир в семье и даст мне возможность и далее заниматься любимым хобби.
Идея
Идея проста: применение классической схемы включения с двух мест:
В качестве переключателя SA1 выступает один из релейных выходов KMTronic (NO-C-NC), в качестве переключателя SA2 — обычный бытовой одноклавишный переключатель. Все отлично работает, вот только есть один нюанс — у контроллера нет информации о действительном состоянии нагрузки. Не беда — добавим в схему в качестве нагрузки промежуточное реле или контактор KM с катушкой на 24V:
Так мы убьем сразу несколько зайцев:
- получим возможность использовать дополнительные контакты реле KM для обратной связи;
- повысим электробезопасность, что особенно важно во влажных помещениях;
- получим возможность коммутировать более мощные нагрузки, чем те, на которые рассчитаны реле KMTronic.
В качестве промежуточных реле мне нравится использовать Hager ERxxxx на 24V с принудительным ручным управлением (OFF, AUTO, ON).
Эта опция здорово помогает при отладке и в дальнейшей эксплуатации.
Реализация
Подключение UDP реле KMTronic к Domoticz на Raspberry Pi
- Устанавливаем socat для работы с UDP:
sudo apt-get install socat
- В каталоге ~/domoticz/scripts создаем скрипт для управления KMTronic через UDP. Назовем скрипт, например, rudp.sh:
#!/bin/bash RelayIP="$1" RelayNumber="$2" Status=$(echo FF0000 | socat - udp-datagram:192.168.100.${RelayIP}:12345) StatusBit=${Status:RelayNumber-1:1} CommandON=FF0${RelayNumber}01 CommandOFF=FF0${RelayNumber}00 if [ "$StatusBit" = "1" ]; then echo ${CommandOFF} | socat - udp-datagram:192.168.100.${RelayIP}:12345 else echo ${CommandON} | socat - udp-datagram:192.168.100.${RelayIP}:12345 fi
- Делаем файл rudp.sh исполняемым:
chmod +x rudp.sh
- Проверяем из командной строки:
rudp.sh 199 1
Эта команда должна переключить реле #1 устройства KMTronic с адресом 192.168.100.199, используя дефолтный порт 12345.
- В Domoticz cоздаем Dummy switch, в полях On Action и Off Action указываем:
script:///home/pi/domoticz/scripts/rudp.sh 199 1
Теперь при клике по свичу переключается контакт UDP Relay.
Параллельно мы можем переключать нагрузку, используя ручной переключатель.
Сбор информации о состоянии нагрузок при помощи Ардуино по протоколу MQTT
- Заливаем в Ардуино скетч для работы с MQTT (внимание, в скетче нужно связать входы Ардуино и индексы Idx наших Dummy switches, заполнив массив domoticz_Idx[]).
Скетч#include <SPI.h> #include <Ethernet.h> #include <Bounce2.h> #include <PubSubClient.h> byte mac[] = { 0xDE, 0xED, 0xBA, 0xFE, 0xFE, 0xED }; byte server[] = { 192, 168, 100, 250}; byte ip[] = { 192, 168, 100, 199}; // I/O ports on board, 20 for UNO and Leonardo (14 DI + 6 AI) static const int ioPorts = 20; // all pins 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 static const uint8_t arduinoPins[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10,11,12,13,A0,A1,A2,A3,A4,A5}; static const int availablePin[] = {1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1}; // pins available for general I/O. 1 - available, 0 - not available static const int domoticz_Idx[] = {5, 6, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; // // Buffers for sending data char statusBuffer[ioPorts+1] = "0"; char prevStatusBuffer[ioPorts+1] = "0"; // Instantiate a Bounce object Bounce debouncer[ioPorts] = Bounce(); // Function headers void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length); char pinToChar(int value); int compareCharArrays(char array1[ioPorts+1], char array2[ioPorts+1]); void readAllPins(); void publishPins(boolean all); void setup(); void loop(); EthernetClient ethClient; PubSubClient clientMQTT(server, 1883, callback, ethClient); void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) { byte* p = (byte*)malloc(length); memcpy(p,payload,length); publishPins(true); free(p); } char pinToChar(int value) { char result = 'X'; if (value==HIGH) { result = '0'; // if pin opened, send 0 } if (value==LOW) { result = '1'; // if pin closed to GND, send 1 } return result; } int compareCharArrays(char array1[ioPorts+1], char array2[ioPorts+1]) { int result = 0; for (int i =0; i <= (ioPorts); i++) { if (array1[i]!=array2[i]) { result = 1; break; } } return result; } void readAllPins() { for (int i =0; i < (ioPorts); i++) { if (availablePin[i]) { debouncer[i].update(); statusBuffer[i] = pinToChar(debouncer[i].read()); } } } void publishPins(boolean all) { char topic[]="domoticz/in"; String data; char jsonStr[200]; for (int i =0; i < (ioPorts); i++) { if ((all) || (prevStatusBuffer[i]!=statusBuffer[i])) { if ((availablePin[i]) && (domoticz_Idx[i])) { data="{\"idx\":"; data+=(int)domoticz_Idx[i]; data+=",\"nvalue\":"; data+=(char)statusBuffer[i]; data+="}"; data.toCharArray(jsonStr,200); clientMQTT.publish(topic,jsonStr); Serial.print(topic); Serial.print(" "); Serial.println(jsonStr); } } } } void setup() { // initialize serial port over USB Serial.begin(9600); Ethernet.begin(mac, ip); // initialize the digital pins as an input. for (int i =0; i < ioPorts; i++) { if (availablePin[i]) { pinMode(i, INPUT_PULLUP); debouncer[i].attach(arduinoPins[i]); // setup the Bounce instance debouncer[i].interval(100); // interval in ms } statusBuffer[i]='0'; prevStatusBuffer[i]='0'; } statusBuffer[ioPorts]='\0'; // EOL prevStatusBuffer[ioPorts]='\0'; // EOL readAllPins(); if (clientMQTT.connect("myhome-ino-id1")) { clientMQTT.subscribe("myhome/ino/id1/in/#"); publishPins(true); } } void loop(){ clientMQTT.loop(); readAllPins(); if (compareCharArrays(statusBuffer,prevStatusBuffer)==1) // time for send information to the server { if (!clientMQTT.connected()){ if (clientMQTT.connect("myhome-ino-id1")) { clientMQTT.subscribe("myhome/ino/id1/in/#"); } } if (clientMQTT.connected()) { publishPins(false); } for (int i =0; i < (ioPorts); i++) { prevStatusBuffer[i]=statusBuffer[i]; } } }
- Подключаем свободный контакт нашего промежуточного реле к контактам Gnd и DIxx Ардуино.
- Для приема информации через MQTT в Domoticz устанавливаем MQTTWorker.
- Вручную включаем и выключаем нагрузку и наблюдаем изменение состояния нагрузки в интерфейсе Domoticz.
Спасибо за внимание, надеюсь, кому-то мой опыт окажется полезен.
Комментарии (27)
dakiev
14.09.2016 17:42В схеме я так понял есть импульсное реле… зачем тогда использование проходного выключателя SA2? Не легче ли SA2 заменить на импульсный выключатель? Схема станет проще.
himch
14.09.2016 18:10Реле или контактор обычные. Немного не понял вашу мысль по поводу замены ручного переключателя на импульсный.
dakiev
15.09.2016 13:06Ну смотрите… импульсное реле подключается непосредственно к лампочке, а все выключатели подключаются к управляющим входам на указанном реле, плюс контроллер который тоже подключается к одному из управляющих входов. Обычно на импульсных реле три комбинации входов — ON, OFF и импульсный контакт положение которого меняется на противоположное при подаче импульса (РИО-1, РИО-2 от Меандра к примеру). Выключатель используется — кнопка без фиксатора, то есть такой как на дверном звонке, таких в магазинах валом, есть даже сенсорные. Настенные выключатели можно подать на импульсный контакт, а контроллер будет подведен к контактам ON и OFF.
eldarmusin
15.09.2016 08:39Данная схема исключает возможность использования н-количества выключателей. Как нипример для гостинной, или коридора.
Во многих Z-Wave устройствах, используется параллельное включение нормально разомкнутых кнопок, или последовательное нормально замкнутых. Я использую нормально замкнутые, так как цепь всегда под напряжением, и наводками случайно ничего не коммутируется. Затем всё это добро идёт на вход логики, которая имеет 1 физический вход, для кнопок и 1 логический, для управления через планшет (или что-то в этом роде). Затем всё это подаётся на физический выход, который сам коммутирует уже реле управления накрузкой.
Плюс такого подхода в том, что одно другому не мешает. А при использовании 1 выключателя, можно всё равно логикой отключить свет/бойлер, выставив приоритет на логический вход. То есть не вставая с постели.
Минус в том, что если сам модуль выходит из строя, то кнопочками нагрузку уже не включишь.
himch
15.09.2016 10:20>Данная схема исключает возможность использования н-количества выключателей. Как например для гостиной, или коридора.
Я в таких случаях использую схему управления с перекрестными выключателями. Их можно хоть десять поставить в цепочку, гуглите «Управление освещением с трех мест и более мест».
>Минус в том, что если сам модуль выходит из строя, то кнопочками нагрузку уже не включишь.
О том и речь. А еще пользователям привычнее переключатель, а не нажимная кнопка.eldarmusin
15.09.2016 10:42О том и речь. А еще пользователям привычнее переключатель, а не нажимная кнопка.
В подъездах по 1му выключателю на этаж, и он как раз таки кнопочный. В Европе используют latching relay.
В Швейцарии поголовно кнопки, вместо выключателей, или переключателей.Это скорее дело привычки. У родителей дома как раз всё на кнопках. Сначала было не привычно, сейчас уже в порядке вещей.
legioner
15.09.2016 08:58Нужно иметь в виду, что подход с промежуточным реле подходит только для нагрузок без высоких стартовых токов, например, лампы накаливания. Большой стартовый ток, от тех же светодиодных светильников, со временем может привести к залипанию контактов реле в одном из положений. Выходов из этой ситуации два: 1) выбирать более мощное реле 2) выбирать «умное» реле, которое включается в момент перехода напряжения через 0. Оба варианта удорожают конструкцию.
himch
15.09.2016 10:24Ну да, удорожают. Например, хороший мощный четырехполюсный контактор на 63А может стоить 4000-6000 руб. плюс информационный допконтакт 1000 руб. А что делать?
В любом случае, коммутировать мощную нагрузку напрямую с контроллера не получится.
xxvy
15.09.2016 10:40Немного не понял. Я правда не в курсе.
для нагрузок без высоких стартовых токов, например, лампы накаливания
Спираль лампы накаливания в холодном состоянии имеет на порядок (да, примерно 10 раз) меньшее сопротивление, чем, когда разгорится.
Большой стартовый ток, от тех же светодиодных светильников, со временем может привести к залипанию контактов
У светодиодных светильников большой стартовый ток? Во сколько раз больше номинального? (так-то светодиоды сами по себе раз в 5-7 меньше жрут чем лампы)himch
15.09.2016 15:43У светодиодных светильников на самом деле большой стартовый ток. Нет, не так. У дешевых светильников и драйверов к ним на самом деле большой стартовый ток. Это реальная проблема, при большом количестве светильников выгорают контакты выключателей, отрубаются автоматы с характеристикой C и приходится ставить автоматы с характеристикой D.
Но лучший способ решить проблему — использовать дорогие драйвера с плавным запуском.
BurlakovSG
15.09.2016 12:20Чтобы оставить возможность управлять светом, если контроллер/сервер накрылись, нужно использовать импульсные/бистабильные реле. К нему можно подключить сколько угодно кнопок (выключателей) и можно управлять контроллером.
himch
15.09.2016 15:45Да, можно и так.
Два момента:
1) импульсные реле дороже и не больше 16А, то есть на большие токи все равно нужно добавлять контактор (поправьте, если ошибаюсь),
2) кнопкиBurlakovSG
15.09.2016 15:531. Так речь идёт только про освещение. В освещении очень сложно забить все 16А.
2. Ну и что, что кнопки. У используемого варианта всё равно нужно менять обычные выключатели на проходные, а проходные стоят дороже кнопок.
4ebriking
Поделитесь — в чём выстраданность решения рвать выключателями 0, а не фазу?
Dark_Purple
Просто за дело взялись «айцишники», а не электрик.
A3a
Да, есть такой момент. Я тоже наступал на эти грабли при составлении схемы для «умной» лампы. Проблема в том, что у большинства программистов, как правило, безопасность пользователей никак не фигурирует в повседневной работе, а вот ноль рвать на первый взгляд кажется полегче чем фазу чтоли. А потом я разобрал выключатель, увидел что там переключается фаза и «быстро» понял почему это сделанно именно так. Спасибо электрикам :)
webkumo
Хм...? При чём тут выключатель? Там рвётся один из контактов — да… вот только в зависимости от грамотности устанавливавшего/менявшего электрику там может оказаться и ноль…
И спасибо не электрикам — как и прочие правила ТБ эти написаны «кровью». Электрики, же, по должности обязаны эти правила знать и соблюдать.
PS а если вам очень «повезло» с распределительной станцией, то у вас и ноль небезопасен (хотя убить всё-таки не должен).
A3a
так в том то и дело, что электрика была проведена хорошо. И расцветка проводов правильная, и ноль на месте, и заземление есть.
black_semargl
Угу. Когда я поменял обычную люстру на светодиодную, внезапно выяснилось что выключатель рвёт ноль.
Даже того слабенького тока утечки оказалось достаточно для «пепельного света»
saege5b
У нас после проведённого ремонта электрики, ноль 'внезапно' может стать фазой.
А так как, в среднем, таких ремонтов по паре штук в год, то мы не заморачиваемся.
himch
Да, согласен, это моя ошибка, конечно, нужно рвать фазу