Умная розетка самому

Очередная умная розетка для очередного умного дома

Много лет мечтал о создании умного дома, но каждый раз останавливала проблема связи модулей (розеток, датчиков и выключателей) с центром и между собой. Но прогресс не стоит на месте, все чаще и чаще встречающаяся информация о микроконтроллерах со встроенными трансиверами подтолкнула меня опять вернуться к моей давней идее. В этом посте я расскажу о том, как создавалась «умная розетка» (на самом деле сетевой фильтр), который и представлен на фото ниже.

Все остальное под катом. Осторожно! Много картинок.

Предисловие

Сначала надо сказать, что в городе, в котором я сейчас живу, очень большая проблема с электронными компонентами (резисторы по 5р. штука, а о микроконтроллерах тут вообще не слышали). Все приходится заказывать или просить товарищей мне передавать из более продвинутых в этом плане мест. Надеюсь, эта информация объяснит возможные вопросы по применению тех или иных компонентов. Это не первое моё устройство и, благодаря использованию готовых модулей, надобность в рисовании схем отпала. Представлю только схему симисторного ключа.

Компоненты

Заказал у наших любимых друзей из поднебесной замечательные модули с распаянным nRF24LE1. О этом микроконтроллере уже много написано на хабре (тут, и тут, и еще вот тут), и это очень помогло на старте.
Мои модули, в отличие от большинства рассмотренных на хабре, меньше размером и имеют PLS с маленьким шагом (кстати, может сообщество подскажет, как правильно называются эти штырьки и где достать ответную часть).

В качестве мученника модернизируемого был выбран обычный, уже прошедший испытание бухгалтерами и уборщицами, сетевой фильтр. Я его протер на сколько смог, но некоторая усталость от постоянных пинаний ногами налицо.

Так же из поднебесной были заказаны симисторы BTA16 (600v, 16A) и опто-симисторы MOC3063. Рассыпуха частично была, частично докупил.
Итак, в бой!

Процесс разработки

Для начала разобрал сетевой фильтр, что бы понять, хватит ли мне места.

Места вагон и телега хватает.

Далее для прошивки nRF24LE1 решил использовать microUSB разъем. Контактов хватает, но нужно подтягивать вход PROG к питанию, чтобы перевести мк в режим программирования. Решил обойтись простым джампером (который пришлось самому делать из термоусадки и проволоки).

Отдельное, большое, спасибо посту от MaksMS, а так же ему лично. Статья и переписка с ним очень помогли начать программировать nrf24le1, а так же завести радио часть.

Итак, модуль отзывается на запросы программатора (использую USB ASP), переходим к управлению силовой части. Для управления симистором решил использовать опто-симистор MOC3063. Данная микросхема полностью отделяет силовую часть от низковольтовой, но есть один нюанс. MOC3063 имеет встроенный детектор перехода через 0 (zero-cross) в сети питания и сама подает открывающий импульс на симистор, что в свою очередь ведет к тому, что мы не можем диммировать розетку, но эту цель я и не преследовал. Схема включения ниже:

Схема проста, думаю, дополнительных объяснений не надо. Единственное отступление, вместо ограничивающего резистора поставил зеленый светодиод, который будет оповещать о включении опто-симистора.
По схеме собрал, маленькие, модули для 5-и розеток (на фото только 3):

Далее, одну из линий в сетевом фильтре порезал в указанных местах, а из вырезанных промежутков сделал перемычки на «не скрепленные» концы, что бы при включении вилки они сильно не разгибались.

Припаял управляющие выводы симисторных модулей к пинам микроконтроллерного модуля 0.2, 0.1, 0.0, 1.6, 1.5.
5 желтых светодиодов припаял к выводам 0.7, 1.0, 1.1, 1.2, 1,3. К выводам 0.5, 0.6 припаял зеленый и красный светодиоды для индикации работы модуля (парсинг команд, прием или отправка данных).
Все это добро упаковал в корпус сетевого фильтра.

Симисторные модули отлично поместились в промежутки между коробками для вилок (на фото к ним идет зеленые и серые проводки), под модулями установлены зеленые светодиоды (в заранее высверленные отверстия) в противоположной от них стороне, установлены желтые светодиоды.
Слева посередине видны концы двух светодиодов состояния мк.
Ну и в левом нижнем углу виден сам радиомодуль с висящим разъемом для программирования. Постой, а где же хваленый microUSB!? На момент съемки, microUSB кабель, который у меня был, оказался слишком длинным и программатор не видел мк.

Далее, самая большая проблема всего мероприятия: питание для микроконтроллера. Сначала хотел сделать конденсаторное питание, но нужных конденсаторов и стабилитрона в городе не нашел, а заказывать и ждать уже не было желания. Решил использовать блок питания из зарядки для какого-то телефона.

Долго мучился с блоком, который сверху ( с красной полосой ), но оказалось, что у него сгорела оптопара, и стабилитрон на блоке крайне сильно грелся. Такую штуку ставить было очень опасно, и я решил использовать блок, который снизу ( с желтой полосой ), хоть и пришлось оставить один из домашних девайсов без питания.

Понятно, что конденсаторный вариант был бы гораздо меньших размеров, но у зарядки есть гальваническая развязка, что позволяет в будущем вывести разъем для программирования вне корпуса.
Тем не менее, блок отлично поместился в корпус фильтра, и вся конструкция приняла следующий вид:

После сборки в рабочем состоянии:

Функционал

К сожалению, пока не могу выложить прошивку, потому что она очень запутана. Писалась с учетом работы в сети со многими устройствами, и в ней куча лишнего. Если сообществу будет интересно и я наконец получу инвайт то опубликую все в следующем посте. Хочется отметить, что никакого хитрого алгоритма там нет. Все сводится к простому дерганью пинами вкл/выкл. Никакого шима и тд. Простое мигание светодиодами (силовые модули для мк — обычные светодиоды)

Принцип работы следующий: при получении пакета от сервера, модуль определяет, что следует сделать с выбранной розеткой, и включает или выключает её. В выключенном состоянии на против розетки горит желтый светодиод, во включенном состоянии горит зеленый.
Тут я допустил очень серьезную ошибку, надо было сверлить дырки для светодиодов перпендикулярно к отверстиям для вилки. Так как 80% всех блоков питания, что я нашел дома, закрывают или оба светодиода, или один.

Немного о сервере

Сервер представляет собой такой же модуль nRF24LE1, подключенный через USB-UART конвертер к ПК, с которого через Java приложение идет управление другими устройствами в сети. Фото ниже

Заключение

Сетевой фильтр уже трудится на благо моего дома. Софт еще сырой и смысла его показывать и краснеть нет.
Тем кто собирается повторять сие чудо я могу прислать облегченную версию прошивки и сервера, а так же дать пару советов:

• Светодиоды надо установить перпендикулярно, а для особо обеспеченных оргстеклом, рекомендую сделать светящуюся обводку. Будет круто!
• Сам радио модуль стоит установить в противоположную сторону от входа напряжения. Помех меньше, да и места больше.
• Используйте короткие microUSB
• Стоит добавить функцию сохранения состояния пинов при отключении питания. Сам планирую в новой версии прошивки это сделать

Отдельная благодарность доценту Юрию Ивановичу Иванову (каф. САУ, ЮФУ) за помощь в разработке конденсаторных и других типов блоков питания. Хоть в этом проекте их нет, буду применять их в следующих, и обязательно расскажу об этом, если сообщество одобрит этот пост.

Ожидаю критики а лучше похвалы и предложений по улучшению конструкции.

Источник

Очередная «умная» розетка своими руками. Часть 1

Да, да, да. Еще одна. Понимаю, всем надоело. Но очень уж хотелось сделать самому, свою собственную «умную» розетку, с лото и курсистками. Встраиваемую (в доме — скрытая проводка). С управлением через WiFi (локально) и Интернет (глобально). С получением текущего статуса (в перспективе — с информацией о потреблении). С подключением нескольких розеток в одном блоке (до четырех). С датчиками температуры, освещенности и присутствия. С видеокамерой, в конце концов!

Первая часть — просто проверяем общую работоспособность схемы. По сути — некий аналог WeMo Switch, только встраиваемый в стандартный подрозетник и потому не привязанный к какому-то определенному дизайну (чтобы вписаться в любой уже существующий интерьер).

Итак, чего хочется? Хочется управлять независимо каждой из четырех розеток (у меня дома в одной из комнат розетки объединены в блоки по два двухрозеточных модуля вплотную друг к другу, в двух стандартных пластиковых подрозетниках соответственно). К одному из таких блоков подключены все агрегаты (освещение, насос фильтра, нагреватель, компрессор) аквариума с красивым парчовым сомиком, вот ими и будем управлять. Сомик вот такой, если что (картинка для привлечения внимания):

Итак, что нам надо?
1. Получать команды через WiFi и выдавать соответствующие управляющие сигналы на замыкание контактов. Т.е. нужен модуль контроллера с WiFi. Поскольку у меня есть наша платка на AR9331 (рояль в кустах, да: собственно, изначально и хотелось ее в реальном деле опробовать), она и будет таким контроллером.

2. Реле на 16A 220V. Чтобы не заморачиваться — взял готовый модуль от Амперки. Заодно там и светодиод есть для индикации режима работы розетки.

3. Питать эти два модуля напряжением 5V. Разобрал компактный блок питания с разъемом USB.

4. Подрозетник глубиной 60мм.

5. Собственно розетка (пока для экспериментов взял первую попавшуюся в соседнем хозяйственном магазине):

6. Светодиод для индикации режима работы розетки (On/Off). Нашел у себя в тумбочке зеленый и красный. Сначала хотел использовать зеленый (цвет больше нравится), но он оказался недостаточно ярким, так что в результате взял красный.

Прикинул схему (примитивная, да):

Нарезал проводов, запаял:

Отрезал куски термоусадочных трубок, заизолировал модули:

Запихал все в подрозетник, подсоединил кабель, подключил к розетке. Пока в стенку еще рано пихать, надо на столе отладиться.

Чтобы светодиод был виден получше, тонким жалом паяльника проделал небольшое отверстие в розетке.

Испытательный стенд готов.

Софт для первоначальной простой проверки взял из поста ув. Ariman’а.

Ну что же… Как ни удивительно, но все работает. Реле щелкает, светодиод моргает, электричество в розетку подается. Первый шаг сделан. Времени ушло где-то часа полтора в общей сложности. Денег:
1. Контроллер на AR9331 — не знаю даже, как оценивать. Пусть будет 750р — по такой цене мы его продавать собираемся, когда партию сделаем.
2. Модуль реле — 290р.
3. Блок питания — ну, пусть будет 200р (видел в переходе подземном по такой цене, мой-то у меня уже пару лет валялся).
4. Подрозетник — 45р.
5. Розетка — 120р.

Теперь надо довести до ума софт (прежде всего — прошивку). Об этом — в следующей части, если народу будет интересно. А потом буду подключать датчики и еще три модуля реле, чтобы управлять четырьмя розетками, а не одной.

Источник

Миниатюрное ZigBee-реле Girer WGH Tuya: делаем умной любую розетку

Сегодня речь пойдет о самом маленьком умном реле от компании Girer. Из-за своих размеров его можно установить даже в стандартное посадочное место любой розетки.

Умное ZigBee реле Girer WGH Tuya — УЗНАТЬ ЦЕНУ

ZigBee шлюз Tuya — УЗНАТЬ ЦЕНУ

Внешний вид

Вот такая маленькая коробочка. На задней части QR кода для скачивания и установки приложений Tuya Smart или Smart Life.

Внутри коробки находится само реле и небольшая инструкция на английском языке. Из полезного в инструкции можно посмотреть различные варианты интеграции и подключения умного реле Girer. Можно использовать реле совместно с выключателем, или группой выключателей, или подключать непосредственно к приборам.

Реле очень маленькое, его размеры 41*41*20 миллиметров. Работает по протоколу Zigbee 3.0, поэтому нам будет необходим ZigBee шлюз.

На передней части реле находится небольшая кнопка сопряжения со шлюзом, а над ней светодиод индикации работы.

В нижней части расположилась контактная колодка.

В задней части винты для зажима проводов в колодке и «распиновка» контактов. Как видно реле у нас может коммутировать нагрузку до 16 ампер, или до 3,5 Киловатт. Для работы реле требуется нулевая линия.

Внутренности

Давайте проверим, действительно ли реле сможет вытянуть 3,5 кВт. Разбираем реле, для этого просто аккуратно отщелкиваем верхнюю крышку. Поможет в этом любая пластиковая карточка. Электромеханическое реле довольно популярное JQC-12FT и судя по спецификации, таки выдерживает ток в 16А.

За «умность» устройства отвечает встроенный модуль Zigbee с низким энергопотреблением, разработанный Tuya — ZS2S. Он состоит из чипа RF-процессора (EFR32MG21A020F768IM32-B) и нескольких периферийных компонентов со встроенным стеком сетевых протоколов 802.15.4 PHY / MAC Zigbee .

На обратной стороне платы расположилась кнопка сопряжения, над ней светодиод индикации работы. Тут же можно посмотреть, как происходит коммутация контактных групп.

Монтаж

Я буду использовать реле по простой схеме, по сути, сделаю умную розетку, в которую можно включить любой прибор. Для этого я демонтирую розетку и вставлю умное реле в подрозетник. Как видим место вполне остается для розетки и проводов.

Подключаю просто в разрыв провода, где фаза, где ноль разбираться не надо, просто не путаем провода к контактам N и Lin. Устройство, которым мы хотим управлять, подключаем к контактам N и Lout.

Не стоит переживать за счета электроэнергии, реле практически ничего не потребляет.

Smart Life

Скачиваем и устанавливаем приложение Smart Life или Tuya Smart. Можно их найти или в плеймаркете или отсканировав QR код на задней части упаковки. Переводим наше умное реле в режим сопряжения. Для этого долго удерживаем центральную кнопку, пока светодиод не начнёт быстро моргать. После этого выполним поиск ZigBee устройств в мобильном приложении.

Управлять устройством можно прямо с главного экрана программы. Там же отображается его статус вкл/выкл.

В главное меню — одинокая клавиша выключения или выключения реле. При изменении статуса, так же изменяется иконка в приложении.

Из полезного — можно задать таймер изменения статуса устройство, если было включено — выключиться, и наоборот.

Возможно создавать различные расписания по дням недели.

А вот остальные пункты оказались нерабочими. Почему так я не знаю, возможно поправят в следующих прошивках, но на данный момент ни цикличный таймер, ни случайный таймер и «толчковый» режим — НЕ РАБОТАЕТ.

Жаль, что именно толчковый режим не сохраняет свой статус, так, можно было применять реле для краткой коммутации контактов. Можно было, бы использовать его вместо реле от Sonoff из моего прошлого обзора.

Прошивка на момент написания обзора V1.0.0, обновлений пока нет.

В дополнительных настройках можно задать режим работы реле после отключения электропитания. А так же изменить режим работы. Подробно об этих режимах ничего не могу сказать, они так же не работает. Состояние не сохраняется.

Подключение с выключателем

Второй вариант подключения, это возможность связать обычный выключатель и умное реле. Для этого используем подключение из варианта выше, но к контактам S1 и S2 подключим простой выключатель.

Можно даже использовать проходные выключатели, что тоже довольно удобно. Схема будет вот такая.

Теперь освещением можно управлять как с мобильного приложения, так и привычным выключателем. Это удобно, когда дома не все ходят с гаджетами, но при этом выключателем не «перерубают» напряжение на умной лампе. У меня умная лампа Сяоми, есть свои сценарии, но стоит, кому-то просто выключить свет выключателем, и все, все сценарии не сработают. А такая связка отлично будет использоваться и как в сценариях умного дома, так и для простого включения/выключения света. Например, задаем сценарий включать освещение в 18-00, а выключить в 19-00. Но нам резко захотелось спать в 20-25. Телефон в другой комнате на зарядке, поэтому просто нажимаем кнопку выключателя. Если надо свет включить, так же можно это сделать снова выключателем или через меню управления на мобильном телефоне.

Для моих задач это реле подошло идеально. Я смонтировал это реле рядом с вытяжкой в ванной комнате. Теперь по условию автоматизации вытяжка будет работать при сработке датчика движения и спустя 2 минуты, если нет движения выключаться. В планах добавить дополнительную сработку по влажности.

Видеообзор

Итого

В целом за свои деньги это отличное решения для управления бытовыми приборами или освещением. На данный момент меньше устройств я еще не видел, и думаю, пока и не будет, так как 70% корпуса — это электромеханическое реле. Но есть и свои недостатки, наличие нулевой линии обязательно, а также отсутствие энергомониторинга. Хотя за такие деньги, увидеть мониторинг, я откровенно, и не ожидал. Штука действительно получилась функциональная и удобная, а самое главное не дорогая. Покупкой доволен.

Источник