Часть 1
Пролог:
Приветствую всех кто занимается электроникой, программированием и т.д.! Данная серия публикаций будет посвящена проектированию и сборке системы умный дом.
В эту систему также будут входить:
— Входной фильтр-стабилизатор напряжения примерно на 10кВт.
— ИБП для системы умный дом, освещения квартиры, а также маломощной техники. Примерная мощность 4кВт.
— Сама система умный дом, с большим числом модулей, датчиков и исполнительных механизмов.
Немного о себе – нахожусь на инвалидности детства, в 1998 дали 2-ю группу, 3 категории ограничения трудоспособности (это по-старому), сейчас эта категория приравнена к 1-й группе инвалидности. Получил я эту группу по причине целого букета врожденных заболеваний, но в основном из-за врожденной травмы полученной при рождении (уронила акушерка на кафельный пол, головой вниз), чтоб ее, второстепенные заболевания – не видит глаз, парок сердца и гемофилия (нет свертываемости).
С самого детства, сколько себя помню, увлекался электроникой. Всегда что-то паял, проектировал, собирал из старых запчастей. Помню собрал устройство чтобы на спаренной линии (блокиратор), вот такой:
Можно было и модем подключить и АОН, а также много чего еще. Получилось удачно, потом часами ночью сидел в интернете.
К сожалению схемы не осталось, было это в 2002, а устройство оставили при продаже квартиры, потом они его выкинули, когда убрали блокиратор.
Далее перешел на компьютерные устройства, но т.к. город маленький и нет магазинов радиодеталей, то сборка удавалась уже сложнее.
Мои публикации будут выходить по мере возможности, на этапе проектирования будут выходить чаще, а вот на этапе изготовления готовых модулей/устройств всего скорее редко. Причина – как я выше написал, у нас нет магазинов радиодеталей, даже припой беру в автомобильном магазине.
Вот так нас обделили ими, а заказывать через интернет, долго ждать. Так что с некоторыми частями мне придется повозиться, например, искать где заказать, ждать получения пенсии, потом ждать посылку.
Вы спросите зачем этим заниматься (зачем нужен) такой проект?
Ну, отвечу по пунктам:
1. Самый основной, из-за чего я все это затеял – это постоянные перебои в электрической сети, напряжение плавает, шумы (в динамиках компьютера гул, трески, взрывы и т.д.). Горят лампы (даже светодиодные), горят блоки питания компьютера, стиральные машины, холодильники, в общем все. Сейчас у меня стоят везде где это возможно ИБП бюджетные. Электросети не реагируют, отписываются что электропроводка старая, нужно менять по всему дому, естественно за наш счет.
2. Я не могу сидеть и ничего не делать, когда я ничем не занимаюсь у меня, начинаются ПА (Панические атаки) – это приступы паники, с повышением сердцебиения, давления и страхом смерти. Мне нужно занимать чем-то свой мозг, чтобы он не сходил с ума.
3. Я хочу что-то сделать самостоятельно, более качественное и дешевое. А также в процессе понять, как это работает.
4. Хочется поделиться своими разработками с сообществом, так сказать оставить след. Чему то научиться у сообщества.
Проектировать модули и устройства буду с использованием современной элементной базы, в некоторых местах попробую использовать уже готовые устройства.
При проектировании постараюсь объяснить свой выбор в пользу того или иного компонента, постараюсь ответить на вопросы, предложения, критику.
Трансформаторы, дроссели, буду мотать самостоятельно, вроде получалось раньше. А вот печатные платы, всего скорее заказывать. Много чего нужно для их изготовления, много времени уйдет на закупку всего необходимого.
Параллельно с этим циклом статей буду выкладывать статьи обзоры компонентов проекта, постараюсь делать всесторонние обзоры всех компонентов, их минусов и плюсов, на что обратить внимание и т.д.
Что же вы получите по окончании этого цикла статей?
Вы получите возможность повторить любой модуль или устройство в целом, возможно получите дополнительные знания по компонентам.
Я буду выкладывать все исходники проекта, схемы, печатные платы, коды для прошивки контроллеров, программы для Windows, Linux/Unix, Android (На iOS нет возможности, нет устройства), исходники программ.
Техническое задание по проекту и его характеристики
— Мощность стабилизатора напряжения: 10 кВт
— Диапазон входного напряжения: 85 – 265 В (с большим запасом)
— Выходное напряжение: 230 В +- 3% (Стандарты)
— Мощность ИБП: 4 кВт
— Напряжение на DC шине: 48 В (Пока не определился с точной цифрой, но всего скорее будет так)
— Пусковые токи на стабилизаторе и ИБП: +650%
— Возможность удаленного доступа к системе
— Освещение в квартире светодиодное от DC-шины
— Питание всей системы от DC-шины
— Перевод розетки с ИБП на стабилизатор (и обратно) при превышении (снижении) тока потребления
— Датчики температуры в каждой комнате, на улице, на лестничной клетке
— Датчик атмосферного давления
— Датчики освещения
— Датчики протечки воды
— Датчики задымленности
— Система видеонаблюдения
— Сенсорные выключатели, регулировка яркости (пока не определился как регулировать)
— Розетки с защитой (есть маленькие дети)
— Сенсорный экран для вывода информации (т.к. готовый стоит дорого, буду делать из ноутбука или монитора)
— Электронные замки, где это возможно
Может что забыл, в процессе допишу
Эпилог
Вводная часть подошла к концу, этот цикл статей планирую разбить на 20 и более частей, т.к. информации огромное количество, в основном подготовка и проектирование.
Буду делать так, описание модуля, проектирование, сборка, отладка. Это для того чтобы был виден результат цикла статей, если начать описывать сначала проектирование всего и вся, я думаю интерес угаснет быстро.
Также хочу обратиться к сообществу, если вы знаете хорошие интернет-магазины (кроме чип&дип), напишите в комментарии. Буду благодарен за любую помощь в этом деле.
Все статьи будут сопровождаться подробным фото отчетом, возможно и видео.
Я вас заинтриговал? Если да, то ждите следующей статьи.
Следующая статья будет посвящена описанию необходимых инструментов и программ для начала проектирования и изготовления системы.
Конструктивная критика приветствуется.
Комментарии (39)
Psychosynthesis
09.06.2017 05:00Также хочу обратиться к сообществу, если вы знаете хорошие интернет-магазины (кроме чип&дип), напишите в комментарии
Электронщик же. Ну Платан ещё выручает иногда.
sav13
09.06.2017 06:06Самый хороший магазин, это Алиэкпресс.
+ Несколько китайских магазинов.
Так значительно сокращается число посредников
nikel_case
09.06.2017 08:55Насчет магазина http://www.romstore.ru, насчет скачков напряжения (не реклама, с данным каналом никак не связан) https://youtu.be/swwHPfgSe24 https://youtu.be/p7eBlxAFbAw https://youtu.be/wK_7-olvSTs https://youtu.be/ebXRxSJ0mx4
beresnevdr
09.06.2017 08:56Спасибо, на видео есть много интересного, что-то знаю, что-то новое. Пригодится.
fast_mutant
09.06.2017 08:56Предлагаю понизить постоянку до +24В…
Во-первых безопаснее.
Во-вторых сразу доступна куча готовых датчиков.
В-третьих 24 это 2 по 12! )) To есть пара автомобильных аккумов… Например для питания УПСов…
Мне так кажется разумнее.beresnevdr
09.06.2017 08:58Я тоже думал об этом, но тогда при преобразовании повышается ток потребления от аккумуляторов.
fast_mutant
10.06.2017 02:21Ну так и цена автомобильных аккумуляторов копеечная по сравнению с тем же литием.
Токи дают ну очень не слабые.
Питать, в основном, будут управляющие цепи ну и кой-че из важных потребителей через инверторы при пропадании или скачках напряжения сети.
Поставил пару аккумов и поехало. Долго и без проблемм.
А если использовать типа таких, то и места много не займут.beresnevdr
10.06.2017 23:52Хм, вариант достойный рассмотрения.
Подумаю, когда дойду до аккумуляторов.
Кстати, за ссылку спасибо!
edgi
09.06.2017 08:58Интересно. примерно, с какой периодичностью будете писать статьи?
beresnevdr
09.06.2017 09:00На этапах подготовки периодичность 2-3 недели.
На этапах сборки периодичность от 1 до 3 месяцев, зависит от количества электронных компонентов, их стоимости.
В любом случае не брошу эту затею.
shadovv76
09.06.2017 10:14разводка низковольтного питания повышает потребление системы.
есть вариант малогабаритных слаботочных преобразователей 220В / 3,3;5;12 (в качестве концепта — серии Mean Well IRM-03-)их можно встраивать прямо в розетки и светильники и по месту установки датчиков и исполнительных механизмов.
централизация низковольтного питания также сказывается на надежности.
выход из строя локального преобразователя это всего лишь локальная проблема, а общего…
разводка проводов тоже как правило сопряжена с трудностями (дизайна) существующего помещения.
информационное взаимодействие без беспроводного все равно не обойдется (как ни планирую ремонт все не учесть).
желаю удачи, буду следить за развитием проекта.
fast_mutant
10.06.2017 02:34Практически весь "умный дом" все равно будет собран в одном месте (кроме датчиков), И один преобразователь, который будет лить в квартирную сеть по штатной проводке 230В, в случае "ахтунга". ))
Вот с датчиками да, придется помучаться… Ну хоть "силу" не тянуть по новой.
fizikdaos
09.06.2017 17:32Глупость все это. Планы наполеоновские, а получится сделать в лучшем случае кое-что и кое-как.
Выбрали бы лучше что-то одно, и постарались бы сделать это хорошо.
dmmedia
10.06.2017 23:53Пока по описанию больше напоминает домашнюю автоматизацию, а не умный дом.
beresnevdr
10.06.2017 23:55Ну автоматизация и умный дом, не далеко.
А умный дом будет, т.к. большинство систем будет работать без участия человека.
Alexandr0202
10.06.2017 23:55А вы уже решили на какой платформе будете делать автоматизацию? Проводное, беспроводное, комбинированное управление? Какие протоколы, програмное обеспечение?
beresnevdr
10.06.2017 23:57Пока что в планах полностью беспроводное, по протоколам пока не решил.
Программное обеспечение буду писать полностью самостоятельно.Alexandr0202
12.06.2017 18:06Немного смешанные чувства оставляют ваши ответы. Пишете, что с детства увлекаетесь электроникой, а ЛУТ даже не пробовали.
Я так понял, что больше всего вас беспокоят перебои с электричеством. Может, и надо на эту проблему кинуть все силы, а не распалять внимание на разные датчики и управление? Если не собираетесь покупать готовое решение и опыта в построении мощного стабилизатора и ИБП нет, уверен, на этот проект у вас уйдет очень много сил. Где-то тут были статьи на эту тему, там много нюансов. Зачастую надежнее будет купить готовое решение. Как компромисс, купить что-то подешевле, расколупать и доделать по уму (будете по ходу разбираться, но уже будет начальный скелет).
Если всё же решите заниматься размещением датчиков и обработкой событий, оцените требуемую надежность в каждом узле, исходя из потребностей выберете протокол (WiFi? ZigBee? Bluetooth? ZWave? ...?) Я бы вам рекомендовал отказаться или хотя бы минимизировать число беспроводных модулей. Если не собираетесь следить за батарейками в каждом узле, то питание подводить вам придется, а это уже провода.
Уже сушествует куча програмных комплексов для автоматизации (openhab, Home Assistant, Domoticz, HomeGenie...), надо ли писать что-то свое? Если хочется оставить след, можно попытаться влиться в команду разработчиков одной из понравившихся систем и привнести свой вклад там и тогда сюда писать туториалы и нюансы интеграции.
В разрезе поговорки «Дорогу осилит идущий» вы пока видите только дорогу… где-то далеко за лесом (есть общий план на бумаге), но пока совсем не видно как вы собираетесь по этой дороге идти. Нет продуманных деталей. Надеюсь, к следующей статье они появятся.
(Извините, что всё в кучу написал)
vchs
10.06.2017 23:57Интересует архитектура программируемой части системы. Микроконтроллеры, всякие распбери, оранжи, связь с PC. Есть ли на это тз?
beresnevdr
11.06.2017 00:00Связь с ПК чисто для программирования, ну и в случае аварии, чтобы поправить что-либо.
распбери будет использоваться, но сначала мне ее надо пощупать, посмотреть что умеет. А с этим проблема, но решаемая. Думаю что смогу купить 1 модуль.
LAZst
11.06.2017 00:00А вот печатные платы, всего скорее заказывать. Много чего нужно для их изготовления, много времени уйдет на закупку всего необходимого.
ответ: ЛУТ и лимонная кислота с перекисью водорода.
самое дорогое это принтер но если он есть то все осталное стоит копейки.
печать на мелованой бумаге — любая рекламная газета из ближайшего магазина
перекись и лимонка рублей 30 затраты на плату.
ах да забыл про сверлилку… тут никак не заменить.beresnevdr
11.06.2017 00:03Хм, надо попробовать ваш вариант. В этом месяце попробую заказать плату, как раз собираю роутер на Atheros.
Вот и проверю что и как, а то приходится почти навесным все делать )))
Принтер лазерный, хоть и старый конечно 2007 год, но еще работает ))
instalator
12.06.2017 20:22Смысл питать все от одного ИБП? Накрылся ИБП — накрылось все, вместе с освещением.
Igorjan
это какой стандарт?
вводной АВ позволит питать 10кВт на 85В? проводку не пожжете?
beresnevdr
На данный момент практически у всех ИБП стандарт 230В. Решил и я не отставать.
Пока не знаю, просто техническое задание.
Еще буду неоднократно все пересматривать, консультироваться.
Но одно могу сказать точно, что при напряжении меньше 200В система будет вырубать самые мощные приборы.
На данный момент у меня самые мощные это:
— Микроволновка
— Электроплита
— Стиральная машина
— Электрический чайник
shuvaevgl
А если при отключении электроплиты и стиральной машины напряжение поднимется до 210? Включатся приборы и напряжение просядет до 195? Через какое количество циклов включения-выключения мозги стиралки придется менять?
beresnevdr
Тут тоже можно сделать некую защиту, например напряжение просело до 180В, стиральная машина отключилась. Система ждет повышения напряжения до номинального 220В. После нормализации напряжение подается на стиральную машину.
У нас напряжение просаживается до таких цифр раз в неделю, если оно просело, то восстанавливается только к утру, когда электрики соизволят приехать на ТП.
Можно еще сделать чтобы не было «дребезга», например таймер на включение, например через час после отключения.
Еще массу систем защиты такого оборудования можно спроектировать.
ScorpN
Прочитайте внимательней, напряжение может просесть от Вашей нагрузки.
beresnevdr
Это какая должна быть нагрузка, чтобы напряжение просело на 15-20В? 20 кВт?
На столько напряжение не проседает даже при включении всех потребителей у меня дома.
Максимум просадка при 10 кВт на 2-3В, т.е. с 226В до 223В.
Это проверено.
shuvaevgl
У меня до подстанции примерно километр проводов. При включении бойлера на 1.5 кВт напряжение проседает на 5-7 Вольт. А вечером, когда у всех включается отопление, напряжение в сети падает до 180 В
fenst
Ну, например, мой 15кВт котел на даче просаживает напряжение на 50В (240 -> 190). Хорошо, что я это заметил раньше, чем соседи пришли с вилами :)
le1ic
Я вот тоже не понимаю по поводу 85V. И большие входные токи, и КПД стабилизатора в этой зоне будет мизерным, что даст еще более дикие токи. А главное, зачем?
beresnevdr
Как написал выше, пока это все в планах, буду тестировать, проверять как и что. Консультироваться с профессионалами, компаниями по производству ИБП (которые кстати тоже работают в широком диапазоне).
Estranged01
ГОСТ 29322-92, ГОСТ 30804.4.30-2013, ГОСТ 29322-2014 — выбирайте любой.