Привет всем!
Хочу рассказать об одном авторском альтернативном проекте в области построения электрики для объекта недвижимости, который на данный момент ещё не завершён. А всё началось с того, что мой знакомый (Игорёк) приобрёл путем обмена с доплатой 3-ёх комнатную квартиру. В новом жилище требовался полнейший ремонт, за что собственно новоиспечённый хозяин незамедлительно и взялся.
В какой-то момент встал вопрос об организации всего того, что связано с электрикой. И, так как я имею некоторые навыки в области программирования и разработки устройств электронной автоматики, то предложил ему совершенно иной подход в этом деле. Его смысл заключается в переводе всех или почти всех электропотребителей на централизованное электронное управление. Знаю, звучит как-то непонятно, может даже несколько пугающе, и возможно хочется сказать: "к чему такие заморочки и усложнения, это наверное дорого, чем проще, тем лучше .....". Но на самом деле это не совсем так, я бы даже сказал - совсем не так.
Чтобы лучше понять о чём идёт речь, достаточно провести сравнение. И для начала рассмотрим то, с чем мы сталкиваемся каждый день - включение\отключение освещения. Обычно, это действие связано с ручным выбором одного из двух фиксированных положений - либо включить, либо выключить. Когда мы включаем, нажимая клавишу, то физически замыкаем два контакта, напрямую подключая источник энергии к потребителю, когда выключаем - размыкаем. То есть получается, что наш орган управления (выключатель) непосредственно связан с тем, на что он призван воздействовать (лампочку), а его контакты - это часть силовой цепи. Новый подход, о котором пойдёт речь, исключает такую жёсткую зависимость, разделяя её на два изолированных контура - управление и исполнение. Как именно? - теперь, между нашим выключателем и лампочкой появится "электронный посредник" - плата управления, которая имеет входы и выходы. А её сердцем является микроконтроллер, задача которого - вечно исполнять алгоритм, который мы в него заложили при последнем программировании. Кстати, именно по такой же схеме устроена система управления двигателем в автомобилях - контроллер, непрерывно получая информацию с датчиков, управляет исполнительными устройствами, обеспечивая работу двигателя.
Вот так выглядит основная плата управления (размеры 9x18см, приблизительная себестоимость по комплектующим 500р.)
https://b-a.d-cd.net/da353f6s-960.jpg
Ко входам системы подключают то, что может давать микроконтроллеру ту или иную информацию, исходя из предполагаемого алгоритма. Это могут быть - кнопки, герконы, различные датчики (движения, температуры, света, дыма .....итд), rf и инфракрасные приемники (ик), канал данных gsm-модуля (прием) ..... итд). В общем всё то, что необходимо для воплощения задумки. А как именно микроконтроллер будет реагировать на эти входящие данные - это и есть суть программы.
А к выходам подключают то, чем должна управлять эта система: - различные источники освещения и звука, нагревательные элементы, электродвигатели, розетки, устройства отображения информации, канал данных gsm-модуля (передача) ..... итд.
Структура такой системы может быть представлена следующим образом:
https://h-a.d-cd.net/bg59c6s-960.jpg
К примеру, обычное подключение розеток таково, что на них всегда присутствует напряжение 220В, что даёт возможность в любой момент включить тот или иной потребитель. Но вот однажды Вам понадобилось сделать так, чтобы нагрузка работала в таймерном режиме, автоматически включаясь\отключаясь по времени. Для этого придётся купить дополнительное устройство, способное на это. А ещё через некоторое время может появится необходимость в управлении этой же розеткой удалённо, с помощью сотового телефона — придётся прикупить ещё один недешёвый комплект. И так можно продолжать, перечисляя немало всевозможных отдельных устройств различного назначения.
Но если изначально организовать централизованное управление, то многих затрат можно избежать, поскольку единая система может потенциально нести в себе любой функционал и какое-либо изменение (дополнение) алгоритма работы будет связано лишь с программной модификацией (обновлением). Кстати, такая схема даёт не только удобство использования ввиду её функциональной гибкости, но и, что немаловажно, обеспечивает безопасность. То есть, к примеру, питание на те же розетки может подаваться только по какой-то команде (с пульта, кнопки....) или(и) автоматически по совокупности каких-то условий.
На начальном этапе мы определились с местом в прихожей, где будут располагаться - блок питания на 12 вольт, основная центральная плата, аккумулятор, автоматы, счётчик итд.
https://b-a.d-cd.net/d453b46s-960.jpg
Далее наметили где будут находится потребители, органы управления, датчики - и все провода от этих точек провели к системе (центральной плате). Сразу стОит отметить, что силовые медные провода пришлось покупать только для подвода к розеткам, и по всей квартире сетевое напряжение 220В не поднимается выше уровня колен. К датчикам, кнопкам, герконам, подсветке кнопок, ИК-барьерам ... итд проложены тонкие 2-ух, 3-ёх - жильные недорогие провода. На потолке во всех комнатах установлены матрицы из 12-ти вольтовых светодиодных лампочек.
Инфракрасные барьеры.
• В отличие от датчиков движения, с помощью барьеров система будет точно знать количество людей прошедших в том или ином направлении. Барьеры в итоге разместили у входной двери (чтобы система всегда точно знала общее кол-во людей в квартире) и при входе на кухню. То есть логика для кухни следующая: — если кол-во людей находящихся на кухне не равно нулю — свет горит. Но здесь также присутствует датчик освещенности, и когда светлее чем настроено, свет не включится, но если набежали тучки, стало темнее, а Вы уже на кухне, то система сразу даст Вам свет. Если к примеру, включение света было бы основано на регистрации движении, то для его выключения нужно было бы вводить некий таймаут (задержку выключения), а иначе затих с газеткой и свет вырубился, а такое в большинстве случаев неприемлемо. Поэтому в прихожей включение света основано как раз на датчике движения, поскольку это как бы проходное место.
Помимо прочего, ИК-барьеры дают некоторый комфорт и даже экономию энергии, поскольку благодаря им система может фиксировать определенные ситуации и реагировать на них: к примеру в тот или иной момент общее количество людей совпало с количеством людей на кухне - она тут же выключит свет в остальных комнатах, и даже думать об этом не надо. На моём канале в ютубе есть небольшой ролик снятый с телефона, где я как раз тестирую на специально созданном "стенде" инфракрасный барьер для программной отладки. Барьеры мы не покупали, а изготовили сами. На данный момент они уже замурованы в стене.
Кнопки для управления освещением
• Ещё в самом начале мы решили, что свет во всех комнатах (кроме кухни и прихожей) будет включаться с помощью кнопок (без фиксации, с подсветкой), которые мы приметили в магазине "электроника".
https://b-a.d-cd.net/3188b46s-960.jpg
https://g-a.d-cd.net/e88b46s-960.jpg
[FONT=Tahoma][SIZE=3]Было куплено около 10-ти таких кнопок, а чуть позже мы пришли к тому, что эти кнопки надо делать беспроводными, то есть сигнал при нажатии каждой такой кнопки будет "лететь" по воздуху. А уже система (плата управления) воспринимая его будет реагировать в соответствии с логикой программы. Сразу скажу, что себестоимость такой беспроводной кнопки на данный момент всего около 300р.. А с учётом того, что в нашем проекте её контакты будут коммутировать ничтожно малый ток, то она становится практически вечной.
Вот здесь мы подошли к ещё одному существенному преимуществу такого подхода. Дело в том, что самый простой алгоритм управления с кнопки подразумевает простое изменение состояния выхода на противоположный при каждом нажатии, то есть нажали - система включила свет в соответствующей комнате, нажали повторно - выключила.
А теперь представим, что однажды
(или изначально) Вам понадобилось, чтобы было так: - при длительном нажатии на любую кнопку, свет должен погаснуть везде, кроме той комнаты, в которой Вы нажимаете эту кнопку. И в нашем случае реализовать такое - это лишь добавить в программу несколько строк, и не более того. Но ни с каким обычным, и даже очень дорогим выключателем такое устроить не получится.
Вот ещё пример, уже конкретно из нашего проекта: - кнопки включения света в каждой спальне Игорь расположил при входе в комнату и вторую в её дальнем углу
(кстати, предела по количеству нет). То есть можно будет
включить\выключить свет в комнате с любой из них. И не только: - для этих кнопок также можно назначить и какие-нибудь иные или дополнительные
(уникальные для каждой) функции
(через удержание, последовательные короткие нажатия ... итд). Если предполагается возможность регулировки яркости, то и это вполне достижимо без покупки каких-либо дополнительных спец устройств. То же самое касается и внедрения каких-нибудь уникальных алгоритмов изменения режимов яркости, которые не всегда можно найти в серийно-выпускаемой продукции.
• Вместо кнопок также можно использовать и бесконтактное управление. Это дешевле, удобней и даже гигиеничней. Но так как мы поспешили, изначально нацелились и купили именно кнопки, то уж пришлось использовать их. Представьте, что для
включения\отключения света Вам лишь нужно приблизить пальцы к квадратной панельке на расстоянии 0 ... 3 см. В продаже конечно же имеются подобные сенсорные выключатели
(там нужно именно касание), но их цена начинается от 2000р., тогда как в нашем случае себестоимость такой "включалки" всего в районе 100р..
Я уже писал, что в кнопках есть подсветка. Подсветка - это потребитель, элемент освещения, а значит также подключается к системной плате, к одному из её выходов. В обычном режиме подсветка всех кнопок просто горит. Но чуть позже пришла идея добавить к программе функцию мигания подсветки в случае, когда кто-то нажимает на кнопку звонка, чтобы если по тем или иным причинам не слышно звукового сигнала, то хоть будет видно. Таким образом подсветка стала ещё и индикатором событий.
Кстати, насчёт звонка - его не пришлось покупать как отдельный комплект. Эту функцию взяла на себя наша система. А почему бы и нет - ведь среди прочего она управляет своим зуммером
(для разных целей), поэтому просто купили ещё одну кнопку
(антивандального исполнения) специально для звонка. Кстати, здесь как раз просматривается ещё одно очень важное преимущество такого подхода - не надо тратить лишние деньги на дополнительные узкоспециализированные устройства.
Допустим Вы решили в разных местах проложить тёплые полы и для этого поступили стандартно: купили непосредственно сами нагревательные элементы
(провода) и к ним блоки управления, каждый из которых должен контролировать свой участок. Но если использовать централизованное управление, то можно исключить покупку этих блоков, купив лишь нагревательные элементы и подключив их к системе, а она в свою очередь будет управлять ими по какому-угодно
(желаемому) алгоритму.
Охранные функции
• Или к примеру однажды Вы решили купить и установить охранную систему с gsm оповещением. К ней подключаются различные датчики, герконы итд., а общая логика работы обычно такова: - когда Вы уходите, то ставите её на
"охрану" (как и автомобиль, нажимая кнопку пульта), и после этого, если кто-то "потревожит" один из датчиков, она Вас уведомит об этом.
В нашем же квартирном проекте такое реализуется программно и ничего дополнительно покупать не надо. Дело в том, что к нашей системе
уже подключены все эти датчики, герконы, кнопки, ИК-барьеры, которые в обычном режиме выполняют функцию автоматики
(описанную выше), но когда никого нет дома —
они же становятся частью охраны и регистрируют несанкционированное проникновение. Получается, система будет иначе реагировать на сигнал с одного и того же датчика в разных ситуациях. К примеру, при сработке датчика движения в прихожей она должна включать свет в этой самой прихожей, но если в доме 0 человек, то при его сработке система сделает дозвон на телефон хозяина.
А откуда система может знать, что дома никого нет? - по ИК-барьерам. И не надо предпринимать каких-то дополнительных действий при выходе
(последнего человека), она сделает это в автомате. Или взять ту же кнопку звонка - зачем системе реагировать на неё и включать звуковое оповещение, когда все ушли, не так ли? Но помимо этого, при уходе из дома, система может выключить свет
(если он остался включен), обесточить розетки, которые контролирует - то есть, скажем, о проблеме оставленного включенного утюга можно просто забыть. Или, к примеру, можно легко организовать имитацию присутствия - в этом случае система по определённому сценарию будет
включать\отключать свет в разных комнатах, как будто там кто-то ходит.
Автономность.
• Чуть выше я упоминал про аккумулятор. Тут всё просто — если вырубят питание, система продолжит работать, но будет знать, что нет основного питания
(мы ещё не решили надо ли ей отключать подсветку кнопок в этом случае… с одной стороны хоть какое-то освещение, а с другой — на меньшее время аккума хватит) а так всё, кроме освещения, продолжит работать — ик барьеры, звонок, gsm.
Если к примеру рассмотреть преимущества такого подхода при реализации в частном доме, то окажется, что их ещё больше. Здесь, в случае наладки того же отопления можно избежать покупки отдельных блоков управления, передав контроль центральной системе. В этом случае можно получить и раздельное поддержание температуры по комнатам, и задать свой особый алгоритм изменения пороговой температуры (которого не будет ни в одном серийно выпускаемом устройстве), а gsm модуль, который и так есть в составе системы позволит управлять на любом расстоянии всем тем, что подключено к выходам системы и получать данные которые имеются в её распоряжении. А если вспомнить о безопасности, то именно в частном деревянном доме такой подход наиболее актуален.
https://b-a.d-cd.net/a708b46s-960.jpg
https://g-a.d-cd.net/cf08b46s-960.jpg