«Умный» дом, часть 1

Таки соберусь и напишу сейчас, как я не столь давно организовал у себя в квартире то, что принято называть «умным домом». Правда, в моём случае это скорее удобный дом, нежели умный: последний подразумевает некоторый уровень автоматизации, например, автоматическую регулировку температуры, контроль открытия-закрытия дверей и уличного освещения, и так далее. В городской квартире это по большей части бессмысленно (особо нечего контролировать: дверь одна, вода течёт сразу горячая, с внешним освещением схожая ситуация), а попытки автоматизации включения освещения в сортире с привязкой к сигналу будильника (много примеров можно найти на хабре) вызывают у меня желание покрутить пальцем у виска — в 9 случаях из 10 получается автоматизация ради автоматизации, не просто не привносящая в жизнь удобства, а и вовсе более геморройная для живущих в квартире, нежели обычный выключатель.

У меня вся система родилась из двух предпосылок:

  1. Хочу включать-выключать некоторые лампы из нескольких мест: например, верхнее освещение в комнате — от входа в неё, от кровати и от стола;
  2. Хочу сделать раздельное включение групп ламп даже там, куда изначально проведены только два провода от настенного выключателя.

Всё это, в принципе, можно решить в ходе ремонта традиционными средствами, но, во-первых, он у меня не столь давно уже был, во-вторых, гибкость у такого варианта будет нулевая: переставил мебель — переделывай проводку. Соответственно, наиболее разумным решением оставались радиочастотные пульты там, где удобно, и приёмники с силовыми блоками в светильниках. Что в итоге и было сделано, только ещё с участием мини-сервера под OpenWRT (но это в следующей части).

При этом в конечном итоге к вышеозначенным пунктам добавились:

  1. Возможность назначать на кнопки не только простые действия, но и разные сценарии.
  2. Веб-интерфейс, из которого можно не только управлять освещением, но и, не поднимая жопы по стула, менять назначение кнопок выключателей.
  3. Потенциальная (мне пока оно не потребовалось) возможность прицепить в качестве передатчиков или приёмников любые устройства, которые можно так или иначе завести в USB-порт.
  4. Управление со смартфона (не очень надо, но при наличии всего остального сделать элементарно).

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Всяких систем «умного дома» такого типа существует масса, но у них два традиционных недостатка — либо дорого, либо говно (при желании можно найти совмещающие в себе оба пункта). Наиболее известные системы, построенные на распространённых протоколах типа ZigBee, надёжные и расширяемые, влёгкую могут стоить $40-50 за каждый элемент. Китайские товарищи на ебее предлагают системы втрое дешевле, работающие по неизвестному протоколу с неизвестной надёжностью, не имеющие собственно настенных пультов (только брелоки), а также с уровнем поддержки производителем и продавцом «если хочешь, я тебе в письме перепечатаю то, что на коробке написано». Первое в расчёте на квартиру очень дорого, для использования второго надо сильно себя не жалеть. Красиво, качественно и не слишком дорого — это, пожалуй, разве что довольно известные в узких кругах Livolo, которыми можно затариться за разумные деньги на ебее или алиэкспрессе.

Впрочем, в моём случае сложилось иначе — на помощь пришли белорусы «Ноотехника» с системой «nooLite».

Плюсы:

  • Сравнительно недорого — порядка 650 рублей за элемент.
  • Основной дизайн пультов — настенный выключатель, либо клеящийся на любую плоскую поверхность, либо ставящийся вместо обычного выключателя.
  • Функционально — есть выключатели и диммеры на мощности от 200 Вт до 5 кВт, а также управляемые блоки для RGB-лент с 12-вольтовым питанием.
  • Есть USB-адаптеры — отдельно приёмник и передатчик.
  • Производитель известен и понятен, так что в случае чего можно рассчитывать и на гарантийное обслуживание, и на поддержку.
  • Система потихоньку развивается, например, появились термогигрометр и датчик движения.
  • Если что — то протокол радиообмена уже расковыряли, при желании можно его реализовать на каких-либо сторонних железках своими силами.

Минусы:

  • Радиообмен на 433,92 МГц без обратной связи, то есть узнать, принял ли приёмник команду, невозможно.
  • Невыдающийся дизайн (мне безразлично, у меня изначально розетки и выключатели стояли той же шнайдеровской серии W59, на базе корпусов которой сделаны ноолайтовские пульты).
  • Для изменения назначения кнопок любого из пультов нужен физический доступ к приёмнику, которым он управляет (т.е. в общем случае надо снимать люстру). Требует это, понятно, редко, но раздражает, понятно, сильно.

Последний недостаток — общий для всех подобных систем, и как раз его я полностью решил, организовав радиообмен через сервер. Первый пока что решается только в рамках существенно более дорогих систем (за сравнимые деньги — вот может CoolRF доточат свою систему, там будет 2,4 ГГц и двунаправленный радиообмен, т.к. все модули сделаны на базе готового приёмопередатчика). Дизайн не выдающийся, зато позволил легко сделать «кастомизацию» (см. фото выше), когда на каждом выключателе на кнопках нарисовано, чем именно они управляют.

Итак, две основные части системы — это пульт (передатчик) и силовой блок (приёмник).

Силовой блок nooLite

Силовой блок nooLite

Силовой блок представляет собой коробочку примерно со спичечный коробок, из которой торчит 17-сантиметровая антенна (на картинке нет) и четыре провода: по двум 220 В приходят, по двум уходят. Бывают диммируемые и недиммируемые, рассчитанные на нагрузку от 0 Вт и от 40 Вт, а также с разной максимальной мощностью (увеличивается установкой силового симистора на радиатор, без радиатора вообще — 200 Вт, для современного освещения хватит по уши).

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Внутри зелёный светодиод (в роли неонки), микроконтроллер (PIC), собственно приёмник и симистор. Питание конденсаторное, руки не совать — убьёт. Для управления используется одна кнопка, которой включается режим привязки к пульту или, наоборот, стирается память о привязках. Привязать можно по очереди к нескольким пультам, все они будут управлять этим блоком на равных. Светодиод показывает включение-выключение режима привязки, а также просто ярко (избыточно ярко, на мой вкус) светится, когда на блоке есть 220 В.

Типичной неисправностью блока будет сгорание симистора в результате КЗ на выходе или перегрузки по мощности, поэтому сразу сообщаю интересующимся: там стоит BTB12-600TW. Зверь сравнительно редкий, на замену нужен именно с индексом «TW» — это модель с управлением логическими уровнями, иные могут от микроконтроллера не заработать. Так что КЗ на выходе лучше не устраивать.

Пульт управления

Пульт управления nooLite

Пульт управления — устройство с тремя кнопками и светодиодом, загорающимся при нажатии. Питается от батарейки CR2032, по заверениям производителя, живёт на одной батарейке до двух-трёх лет. Кнопки могут иметь разную функциональность, на картинке выше две кнопки отвечают за регулировку яркости диммера, третья — за вкл/выкл. Для управления освещением напрямую наиболее ходовые выключателями — с двумя кнопками вкл/выкл (они же могут управлять диммерами) и одной сценарной кнопкой (по нажатию привязанная к ней группа ламп приводится в заданное состояние). Сценарные кнопки удобны для вещей типа «выключить весь свет одним нажатием», но функциональность их ограничена — действие выполняется только одно, то есть включить той же кнопкой свет нельзя.

Кнопка при нажатии передаёт в эфир свой уникальный адрес и номер команды, зависящий от типа кнопки (сценарная, диммерная, вкл/выкл) и типа нажатия (длинное или короткое). В ПЗУ силового блока при привязке к нему пульта записывается адрес соответствующей кнопки, он его сверяет и отрабатывает пришедшую команду.

Если целиться на управлением всем через сервер — проще всего брать выключатели с тремя кнопками вкл/выкл и регулировкой. Они поддерживают два типа нажатий — длинное и короткое, от всех трёх кнопок на сервер будут приходить одинаковые номера команд (меньше путаницы), ну а все сценарии всё равно будут реализованы программно.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Выключатель состоит из трёх деталей: декоративной рамки (взята от серии W59 Schneider Electric), крепежной рамки и собственно выключателя — пластмассовый корпус и плата с электроникой и батарейкой. Крепёжную рамку можно приклеить на стену или прикрутить на стандартное розеточное гнездо.

Подробнее про все процессы привязки и типы кнопок можно почитать в руководстве пользователя (любом, они одинаковые) на сайте «Ноотехники», там всё подробно и понятно.

Кстати, если есть желание сохранить клавишные выключатели — тоже можно сделать. Нужен блок пульта серии PK (у него нет своих кнопок, только четыре входа) и клавишник без фиксации. В качестве последнего подойдёт кнопка звонка (1 клавиша), переключатель управления жалюзи (2 клавиши) или доработанные по рекомендациям CoolRF выключатели серии LK60 (1, 2 или 3 клавиши). Последний вариант надо специально заказывать (там нужны пружинки, которые превращают обычный выключатель в выключатель без фиксации), но он будет одновременно самым дешёвым и самым симпатичным.

Дальше всё просто: надо расставить пульты и силовые блоки по дому. Для этого понадобится смекалка, отвёртка и по одной коробке клемм WAGO 222-412 и 222-413 (одна коробка — 50 штук, вам хватит). Тип клемм принципиален во-первых, потому, что WAGO — это хорошо, а во-вторых, потому, что у ноолайтовских силовых блоков сравнительно тонкие многожильные провода, которые в других типах клемм вы нормально не закрепите.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Снимаем старый настенный выключатель, идущие к нему провода закорачиваем клеммой (теперь на люстру просто идут 220 В всегда), прикручиваем крепежную рамку ноолайтовского выключателя (помним, что это пластик, так что если стены кривые — не пытаемся их выровнять грубой силой).

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Надеваем декоративную рамку, вставляем внутрь собственно выключатель и нажимаем до характерного щелчка. При необходимости снять — поддеваем его сбоку любым широким предметом, например, стальной линейкой.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Снимаем люстру и ставим внутрь неё силовой блок.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Ну или убираем его внутрь подвесного или натяжного потолка — это лучше, так как в таком случае антенна будет прямая и не будет экранироваться металлическим корпусом люстры.

При подключении люстры из нескольких секций с общим проводом к нескольким силовым блокам делать надо так:

2014-07-26 21-12-59 Презентация1 - Microsoft PowerPoint некоммерческое использование

Объединяются и подключаются к общему проводу крайние выходы силовых блоков — на них всегда 220 В. Ну и входы соединяются строго крайний к крайнему, средний к среднему, естественно, а то пробки вышибет. Да, именно для этой конструкции вам и понадобятся 3-контактные клеммы WAGO.

Да, к вопросу об антеннах: для стабильной работы всей системы при установке силовых блоков надо проявить минимальную аккуратность.

  1. Антенны надо распрямлять. Они сделаны из толстого, но мягкого многожильного провода, чтобы он был максимально прямым — можно на антенну надеть обычную коктейльную соломинку. Антенна не обязательно должна быть прямой как струна, но если она будет скручена в кольцо — высока вероятность проблем с приёмом.
  2. Антенны желательно располагать более-менее перпендикулярно направлению на передатчик (если мы говорим о системе без сервера, где силовые блоки принимают команды напрямую от пультов — перпендикулярно направлению на самый удалённую пульт, который будет этим блоком рулить), ибо диаграмма направленности.
  3. Если у вас алюминиевый подвесной потолок (в ванной, например) — не кидайте силовые блоки на него, приклейте их двусторонним скотчем к потолку бетонному. Антенна, лежащая на листе металла, обычно работает не очень хорошо.
  4. Не располагайте блоки ближе 10 см от энергосберегающих ламп — последние сильно фонят в эфир, могут забивать радиообмен между пультом и блоком. Характерный признак — лампа включается всегда с первой, а выключается обычно с десятой попытки.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

После сборки систему надо настроить: разложить вокруг пульты, которые будут рулить этим блоком, а далее нажимать на блоке кнопку привязки, нажимать на пульте кнопку привязки, нажимать на пульте нужную кнопку — и так пока кнопки не кончатся. Если необходимо сделать это под потолком, приходится извращаться (см. фото: люстра висит на двух кусках толстого одножильного провода, чтобы к её силовым блокам можно было подлезть, не отключая их от 220 В), поэтому совет мой прост, но мудр: распишите заранее, какие кнопки управляют какими блоками, потом разложите всё это добро на столе и, подключая блоки по очереди к 220 В, привяжите к ним соответствующие пульты.

Да, как отмечалось выше, в силовом блоке 220 В — везде, в любой его точке, даже на антенне. Поэтому не надо в него лазить острыми металлическими предметами — убьёт. Влажные ладошки тоже лучше сначала высушить.

Для настольных ламп можно сделать вот так:

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Блок убирается под розетку, антенна вытягивается внутри вдоль других розеток, лампа собственно в розетку включается. Всё это хозяйство, включая ваговские клеммы, умещается в стандартный подрозетник. Минус системы — антенна оказывается в стене и под стальной рамкой розеточного блока, так что, если стена капитальная (на фото выше она кирпичная), приём радикально ухудшится, для штатных пультов радиус действия может сократиться до 5-7 метров; при желании заморочиться можно вытащить антенну наружу и положить под пластиковой декоративной рамкой розеточного блока. Что интересно, при управлении через сервер этой проблемы нет — передатчик в USB-адаптере мощнее, чем в пультах.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Если у вас стоят розеточные блоки Wessen или Schneider Electric модели W59, можно пульты вставлять прямо в них. Либо вместо одной из розеток, либо как на снимке выше — поставив в розеточный блок размерности N рамку размерности N+1.

Ну и последний штрих — промаркировать выключатели так, чтобы на них были не безымянные вкл/выкл, а указания на конкретные лампы, которыми эта кнопка управляет.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Берёте вот этот файл, рисуете в нём любые обозначения, какие вам нравятся, печатаете, ламинируете (или просто клеите полосу широкого скотча в нужных местах). При печати смотрите, чтобы в настройках не стояло никакого масштабирования, тогда размеры сразу будут правильными: толстая рамка — размер этикетки, тонкая серая — размер её видимой части после установки в выключатель.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Разбираете выключатель, выковыриваете изнутри плату (она держится на двух шлепках термоклея), меняете штатную этикетку на свою собственную, собираете и склеиваете обратно. Всё.

В следующей части — как сделать последовательное переключение нескольких ламп одной кнопкой, как управлять светом с Samsung GALAXY S5, как добавлять пульты, не снимая люстру ради доступа к силовому блоку, а также OpenWRT, C, PHP, блэкджек, sqlite, шлюхи и JavaScript.

Upd.: часть вторая.

Эта заметка в LiveJournal. Текст тот же, но часто там бывает много комментариев.

Комментарии

«Умный» дом, часть 1 — 4 комментария

  1. Уведомление: «Умный» дом, часть 2 | Технический сказочник

  2. Класс. Спасибо, теперь точно займусь. А то в свое время читал-читал про NooLite, но руки так и не дошли.
    С удовольствием продолжение почитаю.

Добавить комментарий