Очередной умный дом, в трех частях. Часть первая, железная

Очередной умный дом, в трех частях. Часть первая, железная

 

Хочу рассказать и показать результаты проекта, который развивается примерно 10 лет. Развивается как хобби, поэтому бывает, что за неделю делается новое устройство, а потом за полгода – не делается ничего. Я очень не люблю словосочетание «Умный дом», поэтому дальше оно не встретится. Также тут не будет схем, примеров кода, опутанных проводами макетных плат и прочих скучных вещей. Будет много фото и рассуждений на общие темы.

 

4dbbc76dfb0247e1a7de2747d546e4fd

 

С чего все начиналось, или Контроллер освещения

Лет 10 назад как-то совпало, что я устроился на работу разработчиком встраиваемой электроники и купил себе квартиру. Денег было мало, квартира была однокомнатной, жил я один. Хотелось чего-то такого, что, как я потом узнал, называлось «Квартира-студия». Началось увлекательное занятие, которое нельзя закончить – ремонт. А с чего начинает делать ремонт человек, который паяльник взял в руки раньше ручки? Правильно, с проводки. Захотелось, что бы свет включался с пульта от телевизора. Сказано – сделано. Потом захотелось, что бы в темное время при открытии входной двери включался свет в прихожей. Геркон в дверь, работает. Потом захотелось, чтобы дверной звонок можно было отключать. Ок, сделал. Потом захотелось, чтобы идя ночью в туалет, включалась маленькая лампочка. Ок, подключил датчик движения. Ну а раз у меня есть такой вот умный выключатель – не подключить ли его к компьютеру? Подключил. В общем, после примерно пяти итераций железа и сотен, если не тысяч итераций софта – получился такой вот контроллер освещения.

 

7958e60ee6ba48209121d8169ada007a

 

Что он умеет?

  • 4 канала освещения, с плавной регулировкой;
  • Реле дверного звонка, или замка;
  • Датчик открытия двери, движения, кнопка звонка;
  • Приемник ПДУ RC-5.

Контроллер освещения и отопления

Следующим этапом стал ремонт в санузле. А что самое главное в туалете и ванной? Освежитель, книга или планшет. Теплый пол. И еще есть вентилятор, и пара каналов света. И хочется, что бы ночью открыть дверь и слабый свет сам включался. А потом включался вентилятор на пару минут. Так, стоп. 4 выхода. Ага, есть же контроллер освещения! Немного его переделал, и в итоге получился контроллер освещения и теплого пола. Забегая вперед – потом он был разделен на два немного разных логически устройства – для отопления и для ванных-балконов-кухонь. В первом подключаются три датчика температуры, один в контуре управления, два просто для измерений; например, наружной температуры и, например, температуры теплоносителя. Второй же остался с одним датчиком температуры, зато обзавелся парой датчиков протечек. Вот он на фото:

 

2feb7d759098479095e4b07987e833fe

 

Что он умеет?

  • 2 канала освещения, с плавной регулировкой;
  • Выход для вентилятора;
  • Выход для подключения нагревателя;
  • Реле управления мощностью обогревателей(для отопления) или исполнительного механизма защиты от протечек (для санузлов);
  • Датчик открытия двери.

Потом занялся балконом. Там тоже пара каналов света, теплый пол. Второй контроллер обзавелся братом.

Контроллер электроснабжения

Все работало, все было хорошо, пока я не поехал в отпуск… Вернулся – холодильник не работает. Вскрытие показало выгоревший варистор и предохранитель. Понятно, скачек напряжения, хорошо, что ими двумя все и ограничилось. Поменял, заработало. Но беда не приходит одна, через пару недель то же самое случилось и с кондиционером.
Надо что-то делать. Что? Правильно, контроллер для защиты электросети.

 

f4cfaf1c2d37420080a60dc4a733005c

 

Что он умеет?

  • Два канала измерения напряжения, например до и после нормализатора или бесперебойника;
  • Измерение тока;
  • Реле отключения потребителей на время превышения напряжения;
  • Выход на независимый расцепитель для полного отключения всего;
  • Настраиваемые пороги защиты, подсчет потребляемой мощности – мгновенной, за час, за сутки, полной.

Контроллер водоснабжения и полива

В это же время сменил работу, стал более лучше одеваться зарабатывать, купил машину и накопил немножко денег. А что делает городской житель с машиной и некоторой суммой свободных денег? Покупает дачу. Я не стал исключением. Электричество там было постоянное, а вот с водой было хуже. Была труба, из которой через день еле-еле что-то там текло. Задача понятна, нужна бочка, насосная станция и бойлер. Ну и конечно же еще один контроллер. На этот раз водоснабжения и полива.

Но тут начинается интересное – датчики давления и уровня воды, датчик влажности почвы. Промышленные стоят совсем не гуманно, поэтому решил сделать сам. Уровень воды в баке – сначала попробовал емкостный, не получился. И разные датчики, и разные схемы – никак. Ладно, попробую другой принцип, ультразвуковой, благо их в Китае много недорогих. Заработало. Заодно туда же добавил датчик влажности и температуры.

 

026ec1e5df9f47789e5de5e9294c4e91

 

Давление. Где еще измеряют давление жидкостей? Ага, автомобиль! У меня выбор пал на ГАЗовский датчик давления масла. По параметрам 0-6 атм, резьба такая же как и на водопроводных стрелочных манометрах. Были сомнения насчет коррозионной стойкости – но года три уже все работает. Можно заранее менять, благо стоят они копейки. Вот он, слева от манометра. Расходомер сделал на основе обычного счетчика воды, приклеив на крыльчатку магнит, а на корпус – датчик Холла.

 

8b92d37849a64e6ebf2d791cd0dc5ea8

 

Датчик влажности почвы. Тоже сделал емкостной, но не срослось, в итоге просто меряю сопротивление двумя щупами. Ну и температура почвы, пусть будет.

 

638d8dec62954f85af6e9ee7366f8b9f

 

Получилось как то так (да, внешне они все одинаковые):

 

836b141acbe74608bf8bc878b0366ba1

 

Что он умеет?

  • Выходы для насосной станции, водонагревателя и клапана набора воды в бак;
  • Выносной датчик уровня воды в баке, влажности и температуры;
  • Выносной датчик влажности и температуры почвы;
  • Два датчика давления, расходомер, контроль автоматики насосной станции;
  • 4 канала управления клапанами полива;

Контроллер RGB лент

Потом дома захотелось сделать декоративную подсветку. Купил RGB лент, а как управлять? Покупать готовое? Не мой метод, делаем контроллер интерьерной подсветки. Вот такой:

 

2e9ec4ebaba045998d482b34f572480a

 

Что он умеет?

  • 4 ШИМ выхода для светодиодных лент, RGB + белый;
  • и больше ничего.

Шлюз RS485 — Ethernet

Все хорошо, но RS485… Куда его? Было несколько вариантов, опишу в следующей части, в итоге все свелось к еще одному контроллеру. К нему же подключил и привод въездных ворот.

 

9d3a85fc04b14d7d9cb195bfe8d3bb03

 

Что он умеет?

  • 4 дискретных и 3 аналоговых входа, 2 релейных выхода.
  • Часы реального времени.
  • И самое главное – шлюз RS485 — Ethernet.

 

Подводя итоги

Хотелось бы рассказать о некоторых нюансах с моей точки зрения.

Почему RS-485, а не беспроводные интерфейсы? Почему не Wi-Fi?
Я не помню уже где, но услышал такую фразу – там, где можно проложить медь, там нужно проложить медь. Как можно заметить, для внедрения этой системы надо практически полностью переделывать проводку. Так почему бы не проложить дополнительно сигнальные провода? Что лучше — не вовремя садящиеся батарейки, забитый эфир или старая добрая медь?

Почему не ARM с линуксом, а древний 8-ми битный контроллер? Как же интернет вещей?
Все просто – принцип разумной достаточности. Зачем использовать мегабайты памяти и линукс для того что бы зажечь лампочку? Да и в любом случае силовая часть, входные цепи и прочее будут такие же точно.

Почему не сенсорные экраны, кастомные выключатели, мобильные телефоны, планшеты, голосовое управление?
Я считаю, что интерфейсы должны быть единообразны. Проснувшись ночью попить воды, я не хочу разбираться, какую из 5 кнопок мне нажать, что бы включить свет. Я хочу нажать на стандартный выключатель, попить воды и лечь спать дальше. Я не хочу каждому из приходящих, рассказывать, что надо сделать, что бы у меня дома включить свет. Одно дело с планшета настроить расписание полива или освещения, задать границы допустимого напряжения для защиты, и совсем другое – включить свет.

А как же управление через интернет?
Конечно, управление через интернет есть. Я могу откуда угодно делать что угодно в рамках реализованного в железе. Но есть одно но — все контроллеры должны быть автономны и выполнять свои базовые функции безо всякой сети, интернета и прочих серверов. Если я забыл заплатить за интернет – я не хочу остаться без света. Если у меня на даче плохая связь – я хочу просто нажав кнопку на контроллере – включить насос и бак. А расписание полива – можно настроить и потом.


С железной частью на этом все, в следующей, второй части, опишу серверную часть. И покажу еще несколько фотографий всего этого в сборе на примере пары проектов.