1-wire
Технология достаточно старая и широко употребляемая
Изначально, выведена на рынок компанией Dallas - Все помнят таблетки для домофонов iButton- это оно
Устройство соединяется с контроллером по одному проводу (кроме общего) - отсюда название. Большое преимущество в том, что каждый чип имеет свой адрес, что позволяет термометры соединять просто параллельно
Я провел массу экспериментов с данным стандартом. Изначально, предполагая очень широко использовать его для управления Умным Домом
Спешу поделиться результатами:
Хуже всего, если для управления 1-wire шиной не использовать никаких специализированных контроллеров (подключение напрямую к PIN у Arduino устройств) - в этом случае, проблемы возникают уже при длине кабеля более 3-х метров
Для моих целей такое расстояние не подходило, поэтому я использовал I2C to 1-wire мост DS2482-100
Стоимость чипа на Aliexpress менее 100 руб, чип имеет аппаратный драйвер шины с режимом strong-pullup, что в разы увеличивает надежность работы системы.
Альтернативные решения, как правило, используют USB контроллеры шины 1-Wire на основе DS2490 но это подразумевает использование компьютера в составе контура управления. По опыту, надежность комплексного решения, включающего в себя PC, операционную систему, ПО, сетевую инфраструктуру, в любом случае ниже решения, локализованного в пределах одного контроллера. Поэтому ответственные задачи регулирования я реализовывал таким образом, что это регулирование происходит автономно, контроллером.
У себя я использую шлейф длиной около 150 м.
Термометры опрашиваются, относительно, устойчиво, что позволило предельно дешево и управляемо реализовать систему управления теплыми полами. Но сбои в считывании значений датчиков присутствуют. (В особенности, когда задействовано диммирование освещения или работает приточная вентиляция с фазовой регулировкой мощности нагревательного элемента)
Контроллер опрашивает датчики циклично, поэтому, единичные сбои не влияют на функционирование.
Если датчик не смог прочитаться 20 раз - нагревательный элемент отключается.
На практике, я рекомендовал бы, все же, не превышать длину шлейфа в 100м для более устойчивой работы.
Кроме термометров, я пробовал использовать самую разнообразную перефирию, вооружившись Datasheet - ами написав множество процедур для управления следующими чипами и устройствами на их базе:
DS2413
DS2408
DS2890
Если коротко - себя это не оправдало
Основная проблема - все же не очень хорошая помехозащищенность
Борьба с помехами в сети 1-Wire
Это, пожалуй, самое непростое в данной технологии. Описываю свой опыт:
- Шину 1-Wire прокладывайте на расстоянии от высоковольтных проводов, трансформаторов LED освещения и проводов LED освешения (провода дают сильную помеху за счет того, что сила тока велика и используется ШИМ модулирование)
- Не надо использовать экранированную витую пару. Я проложил STP 5-й категории, но при попытке заземлить экран - связь полностью теряется. Предполагаю, что это связано с увеличением емкости проводника.
- По отзывам, невитая пара (самый дешевый двужильный провод) дает лучший результат.
- Хороший опыт - подтягивать дальний конец провода через резистор 3-4 КОм к стабилизированному фильтрованному источнику питания 5Вольт.
- Отводы от шины в 2-3 метра, в целом, не ухудшают качества работы системы, но прилично упрощают монтаж.
Провод или без? Z-Wave или 1-wire, DMX, DALI, modbus, onOcean ?
Ответ на этот вопрос у каждого свой.
Как правило, если дом уже построен и отделка его завершена - ответ: без проводов.
К счастью, появились универсальные беспроводные технологии, такие как Z-Wave, которые позволяют создать внутри дома своеобразную "сеть" из устройств, которые взаимодействуют друг с другом используя радиоканал. При этом устройства могут ретранслировать друг другу полученную информацию, что позволяет охватить технологией довольно большие объекты.
В отличии от того же WiFi технология достаточно энергосберегающая. Если устройство не является контроллером или ретранслятором - оно может потреблять достаточно мало электроэнергии, что позволит ему очень длительное время питаться от батареи.
Стоимость устройств Z-Wave еще достаточно высока (стоимость ZWave чипа, входящего в состав каждого устройства, около $6).
Контроллеры, также, еще дороги, хотя появились относительно недорогие решения. Вот, например, контроллер на базе Raspberry PI
Интересующимся рекомендую посетить сайт z-wave.ru
Вот еще вариант - беспроводной стандарт enOcean. Инженерам удалось сделать невозможное: датчики (освещение,движение), выключатели, и даже термостаты батарей без элементов питания и проводов! Датчики движения и пульты подзаряжаются от фотоэлементов, термостат батареи отопления - от тепла батареи. Выключатели - от нажатия!
Прочитать можно тут: http://enocean.com.ru/
Цены посмотреть там же. Выключатель - 100 Евро, регулятор батареи - 280 Евро.
А вот пример беспроводного контроллера enOcean/ZigBee
http://dionabms.ru/products/smartstruxure-lite/wireless-gateways/mpm-un/
Увы, не бюджетно.
Что относительно WI-FI: WiFi устройствам, в целом, есть место в умном доме, но следует учитывать ограничения технологии: Энергоемкость, загруженность диапазона, зависимость от качества WiFi покрытия.
Например, WiFi розетка, чайник и диммер вполне имеют право на существование, так как имеют неограниченный доступ к электроэнергии.
В одной из статей я расскажу про собственную разработку: WiFi AC Dimmer, устройство, размещающееся в обычном подрозетнике, с ручкой для регулировки яркости освещения, которое, тем не менее, умеет по шине MQTT управлять другими устройствами (например, яркостью и цветом LED подсветки), а также, может управляться само по той же шине.
Вот нравится мне диммер, регулируемый вращающейся ручкой. Но ничего подобного интеллектуального я найти не смог. Пришлось сделать.
Также, на рынке имеется большой ассортимент устройств, взаимодействующих друг с другом по нестандартным радиопротоколам, как правило, в диапазоне 400 Мгц. Пример - устройства Noolight.
Мой вывод:
Если жилище только строится или проектируется, есть возможность подвести медь к ключевым местам. Это имеет смысл сделать
Во первых, это обеспечивает бесконечную автономность устройств. Без безумных затрат.
Ну а если к каждому устройству необходимо подвести питание - небольшая разница, будет это два провода или дешевый слаботочный кабель, содержащий 4 пары проводов.
Методом проб и ошибок я пришел к следующему подходу:
Провода от светильников, матов теплого пола и пр. стягиваются в несколько щитков. Туда-же провода от окрестных выключателей.
У меня получается один щиток на 50-70 квадратных метров. Обязательно надо подвести туда же кабель локальной сети, кабель термодатчиков.
На первых порах, провода могут быть просто временно скоммутированы по традиционной схеме, затем, в каждый щиток устанавливается Контроллер умного дома LightHub с нужным набором модулей (релейные, диммеры, LED и пр)
В своем доме я предпочитаю использовать именно проводное подключение узлов везде, где это возможно
DMX-512
Стандарт DMX-512 стар, стабилен и хорошо документирован
Протокол, прежде всего, ориентирован на управление до 512 устройствами, расположенными на одной шине. Каждое устройство имеет свой адрес
Вот примеры:
Хотя, как оказалось, тут тоже есть засада. Подробности ниже:
Для подключения всех LED светильников я заказал на AliExpress две такие вот платы:
Возможность управлять почти полутора киловаттами 24V лент с ограничением 2А на канал всего за 2,5 тыс руб подкупала. Причем, выходные ключи по даташиту тянут аж до 60 Ампер.
Но после подключения диммера к контроллеру он напрочь отказался понимать генерируемый им DMX512 сигнал.
При этом обе платы вели себя абсолютно идентично: в демо режиме функционировали абсолютно нормально. При помехах на входе, также, моргали каналами, а вот DMX сигнал ни с одного из двух имевшихся в наличии DMX Мастеров (панели на стену и собранного на Arduino) упорно не понимали.
Проблема оказалась в следующем:
Стандарт DMX не специфицирует интервал между передаваемыми каналами. То есть, Мастеру не возбраняется выдать в шину 3-4 канала, задуматься, затем следующие 3-4 канала и так далее.
Так, в частности, устроена популярная библиотека DMXSimple для Arduino
Как оказалось, контроллер не переваривал 2ms задержку между каналами (interframe delay). Несложная модификация кода библиотеки (сократил цикл в два раза) - и все работает
Вот так выглядит DMX сигнал после модификации библиотеки (цикл около 1 ms):
LED светильники и пульсация
Много написано про преимущества LED светильников. Поговорим о недостатках.
В отличии от ламп накаливания, светодиод, практически, не обладает инерционностью.
А значит это, что если светильник запитан от сети переменного тока, то если не принимать специальных мер, он будет малозаметно мерцать с удвоенной частотой сети, а именно, 100 раз в секунду.
На первый взгляд, это незаметно, но подобное освещение прилично утомляет.
Еще более заметна пульсация если использовать диммирование.
Для экспериментов я закупил на Aliexpress кучку вполне приличных с виду недорогих спотов. Вот таких.
Первое впечатление - вполне приятные светильники. Нейтрального белого (3000К) света
Заботливые Китайцы даже прислали на 10% больше спотов. Как я понял, на случай брака.
Диммируются.
После инсталляции, заподозрив неладное, я посмотрел на светильники через камеру смартфона
На фото изображение в контрастную полоску. Что свидетельствует о серьезном уровне пульсации.
Для разбирательства с вопросом был собран вот такой стенд:
Последовательно со светильником был подключен резистор номиналом 8 Ом и при помощи осциллографа было зафиксировано падение напряжение на этом резисторе. Соответственно, далее приведены диаграммы тока через светодиоды.
(Внимание, если будете повторять эксперимент НЕ заземляйте осциллограф. У меня нет уверенности в том, что китайский драйвер светодиодов дает гарантированную гальваническую развязку от сети. Есть хорошая вероятность уничтожить дорогой прибор)
вот так выглядит диаграмма тока при максимальном уровне диммирования.
а вот так в случае "приглушенного" света
Комментарии излишни
Драйвер светодиодов абсолютно не занимается стабилизацией тока, проходящего через светодиоды. Отсюда гигантский уровень пульсации.
Ну что же. Поставим на выход драйвера конденсатор емкостью 1000 мФ
Это максимум диммера
А это ближе к минимуму
Намного лучше, не правда ли?
Камера смартфона такой уровень пульсации, фактически, не замечает.
Update спустя пару лет:
За это время, из 40 драйверов светильников 10 штук постепенно но с грохотом взорвались )
В основном, выходит из строя высоковольтный конденсатор.
Драйвера по мере "взрывания" меняю на приличные эквиваленты.
Сами споты надежнее - вышло из строя всего пара штук. В целом эксперимент надо признать не очень удачным. К выбору спотов надо подходить ответственнее.
Системы управления: Openhab, HomeAssistant, Majordomo, ioBroker
Итак, Openhab, HomeAssistant, Majordomo, ioBroker - четыре наиболее развитых Opensource (то есть, совершенно бесплатных) решения, которые позволяют управлять домашней автоматикой.
У каждого из них есть свои сторонники и сообщество, дорабатывающие новые версии, набор оборудования, с которым система может работать сразу. Также, имеются некоторые особенности.
Majordomo реализовал собственное голосовое управление системой, сделан на PHP, причем, язык PHP используется и для того, чтобы настраивать логику работы системы. По сравнению с "птичьим языком" сценариев OpenHab - на мой взгляд, плюс. Есть уже написанные интеграции к популярным контроллерам. И, конечно, MQTT. Большое русскоязычное сообщество. При этом, нет мобильного приложения (Только web, и это печально) и в этой области, развитие, относительно аналогов, на мой взгляд, несколько приостановилось. Пожалуй, это основное, почему я не использую MD. Тем не менее, недавно вышел анонс об интеграции MD с GoogleHome. Также, читал про успешные опыты интеграции с HomeKit. Система развивается, выходят новые релизы.
Получена информация об успешной интеграции MD c LightHub
OpenHab, одна из наиболее старых систем, также, имеет (не-русское) голосовое управление, кроме этого, мобильные приложения для iOS и Android (пожалуй, ради приложений, до сих пор держу эту систему в работе), наконец-то заработала интеграция с HomeKit (управление с устройств Apple вообще без установки каких-либо приложений)
Работает, хотя многое сделано, откровенно, неудобно. Ряд критичных проблем исправлено в последних сборках. Очень рекомендую использовать только последние сборки.
Полностью совместимо с Контроллером умного дома LightHub с первого дня его существования
iOBroker. Система написана на языке Node.js. Выглядит достаточно продуманной и универсальной. Легко устанавливается. Имеет визуальный редактор планов помещений VIS, работает с MQTT на основе Node.js. Интегрируется в HomeKit.
Также, имеет, на мой взгляд, средне-критичные косяки, которые я описал на странице про MQTT . Не смотря на это, развивается активно, имеет нативное приложение VIS для Android и IoS (попробую - напишу, насколько удобное)
Давно планировал попробовать интеграцию IoB с Контроллером умного дома LightHub. Пока недавно не получил скриншот от одного пользователя с уже проведенной интеграцией. На просьбу написать пошаговое руководство на Wiki человек ответил, что там и писать нечего. Подключаешь IoB и LightHub к одному брокеру и MQTT топики контроллера появляются в интерфейсе IoB. (что и было на скриншоте). Так что поверил на слово.
HomeAssistant
В целом, удачная система, разработанная на Perl3. Вот только ставится, пожалуй, не очень предсказуемо. Масса зависимостей, и простейший вариант - либо готовый образ Hassbian под Raspberry PI либо устанавливать под Docker дистрибутив от HASSIO (я пошел по второму пути и рекомендую его, далее, это позволяет такие плагины как NodeRed ставить одним кликом мышки
После прохождения квеста с установкой, ведет себя, в высшей степени, стабильно и предсказуемо. Есть мобильные приложения (причем, даже более чем одно под каждую платформу)
По-моему, пока единственная система, интегрированная как в систему GoogleHome так и с голосовым помощником Алиса. Ну и в HomeKit через компонент HomeBridge
Русское сообщество пока невелико, но уже появилось.
Данная система, на мой взгляд, является самой динамично развивающейся открытой системой из всех. Но это привносит проблемы. Я дважды сталкивался с ситуацией, когда обновление ПО (а это в HA делается одним кликом в интерфейсе), приводило к полной недоступности этого самого интерфейса. То же самое может произойти при сбоях питания. В форумах комьюнити такие случаи, также описываются, но никакого удовлетворительного ответа, что же с этим делать, кроме установки HA с нуля или восстановления из бэкапа, не приводится. Поэтому, если используете эту, во всех остальных аспектах, отличную систему - не ленитесь делать бэкапы. Обязательно, каждый раз перед обновлением. Обновления бывают крайне кривыми.
Отдельно стоит описать сценарии управления умным домом.
Openhab и Majordomo имеют собственные языки, позволяющие увязать друг с другом события, происходящие в доме и настроить поведение устройств в зависимости от таких событий. IOBroker использует визуальное средство Blockly, HomeAssistant, также, имеет своеобразные встроенные скрипты в формате yaml.
Но после ряда экспериментов, я полностью отказался от создания сценариев автоматизации на базе систем управления УД, передав эту функцию уникальному по своей гибкости и универсальности инструменту NodeRed
Интеграция с контроллером LightHub
Изначально, контроллер создавался под взаимодействие с OpenHab. Интеграция с этой системой максимально упрощена. Сейчас даже частично поддерживается конвенция homie, которая определяет рациональную и унифицированную иерархию MQTT топиков устройства, а также, публикует служебную информацию, при помощи которой, системы управления смогут автоматически настраиваться на те устройства, которыми управляет контроллер. Homie реализован в OpenHab 2.4 и как только этот релиз стабилизируется - добьемся полного Plug And Play
С HomeAssistant, были получены, также, успешные результаты тестирования. Это потребовало немного нетривиальной настройки на стороне HASS, но, в итоге, получилось.
Также, участники сообщества адаптировали контроллер под Domotics.
В последней версии контроллер работает одновременно с системами OpenHab, HomeAssistant, HomeBridge и IOBroker, выступая своеобразным преобразователем диалектов MQTT для данных систем.
Система успешно управляет двумя десятками каналов освещения, пятью теплыми полами, кондиционером, приточкой
При этом, одновременно работает голосовое управление Siri, GoogleHome и Алиса
Алиса лучше всех понимает русский язык, далее, я бы поставил Siri, Googe Home тоже работает, но часто путает языки и не понимает с первого раза
Страница 2 из 2