Автономный релейный модуль
Автоматизированный дом, который выполняет команды владельца, предугадывает желания и исполняет их, управляет всей или почти всей электроникой в доме – это умный дом. Умный дом – очень сложная структура, состоящая из множества кирпичиков, которые подчиняются единому центру. Эти кирпичики могут: как полностью подчиняться центру, а могут быть и самостоятельными модулями, со связью с центром.
Одному из таких кирпичиков умного дома посвящена данная статья, а этот кирпичик – релейный выключатель на 3 переключающихся реле и 2 кнопки с подсветкой для управления ими. Подсветка кнопок зависит от состояния включения реле. Также модуль оснащён интерфейсом для подключения к единой сети умного дома, в качестве которого выбран RS-485, с протоколом управления всем этим хозяйством.
Кучу перемычек вокруг микросхемы ключа (ULN2803) вызвало нечаянное удаление дорожек под микросхемой, всего на плате 4 перемычки.
Две кнопки позволяют одним нажатием управлять закреплёнными за ней реле, третье реле управляется длительным нажатием на вторую кнопку (порядка 2-3 секунд, при переходе управления кнопкой от 2-го реле к 3-тьему индикатор кнопки мигнёт). Каждому реле присвоен адрес, в данном случае за ним закреплена английская буква, а состояние управляется/определяется регистром буквы: большая – реле включено, а если маленькая – реле выключено, соответственно меняется и статус индикатора (подсветки кнопки) закреплённого за реле. Статусов индикатора два: устройство выключено – горит, иначе не горит (у третьего реле индикатора работы нет).
Команды релейного выключателя:
- S – запрос состояния модуля;
- R – перезагрузка модуля;
- A,B,C – включить/включено 1, 2, 3 реле модуля;
- a,b,c – выключить/выключено 1, 2, 3 реле модуля;
Пока адрес модуля задаётся на этапе программирования, в следующих версиях прошивок – адрес у модуля будет задаваться базовым модулем при первом включении модуля в сеть умного дома.
У модуля имеется светодиод, который кратковременно загорается при передачах на линии и длительно загорается при обращении к данному модулю. Также этот светодиод при включении модуля мигнет, если всё в порядке и модуль готов к работе.
Схема
Автономный релейный модуль назван автономным – т.к. он не зависит от сети умного дома, которая содержит линии низковольтного питания (12В) для большинства модулей системы – он содержит свой трансформаторный блок питания. Трансформаторный источник питания был выбран как наиболее надёжный блок питания, т.к. он имеет гальваническую развязку от сети 220 вольт и является наиболее простым. Также автономным данный модуль делает то – что при отсутствии связи с базовым модулем он продолжает работу, выполняя функции обычного выключателя.
Следует обратить внимание, что модуль не связан с линией умного дома по линии питания +12 вольт.
В качестве микроконтроллера был выбран PIC16F628A. PIC – потому что они для меня более предпочтительны, а PIC16F628A являются наиболее дешевыми и доступным, а также содержит аппаратный UART. max1483 – преобразователь интерфейса UART <-> Rs-485. ULN2803AG – микросхема, содержит ключи для управления реле и заменяет множество транзисторов с обвязкой. VD2-VD5 – диоды шотки, по-моему MBR0540T1, выполняют роль терминаторов на линии умного дома, борются с помехами. Диоды шотки – дорогой, но наиболее эффективный способ согласования, их можно заменить любым другим способом согласования или если линия не очень длинная и проходит вдали от сетевых проводов – вообще не использовать методов согласования линии. Реле были выбраны Bestar BS-115C т.к. они на 12В, позволяют коммутировать нагрузку до 10А и достаточно компактны. Трансформатор был использован HAHN BVEI 303 2031 (посмотреть трансформаторы на сайте промэлектроники) , можно поставить любой другой трансформатор с выходным напряжением 9В и током от 200мА. Конденсатор C1 поместился на 680 мкФ. Кнопки были выбраны IGT-3 и IGT-2, каждая такая кнопка содержит 2Вт лампочку, которые были заменены белыми светодиодами. Кнопки такие, как пишут, предназначены для игровых автоматов, они глубокие – из-за этого их не везде можно применить, также у них кусается цена (целесообразнее их можно заменить любыми обычными кнопками, а светодиоды прикрепить рядом).
Плата
Из-за большой плотности монтажа на плате получилось разместить только 2 монтажных отверстия. Клеммы применены с шагом 7,5мм. На печатной плате возле отверстий для разъёма линии умного дома предусмотрены дополнительные отверстия для установки компонентов согласования линии другим способом.
Полевые испытания.
Полевые испытания автономного релейного модуля с ещё 2мя модулями умного дома прошли успешно. В качестве главного модуля был использован компьютер.
Установленный модуль.
Архив содержит:
- Прошивку модуля с адресом 5
- Печатную плату в формате *.lay
- Схему
Печатная плата была обновлена 25 декабря 2010 года
Alex_EXE | 08.02.2010 | Умный дом |
Дмитрий пишет 17.06.2011 в 14:25 #
у меня умный дом сделан (пока только на столе) на pic12f675. один вход, один выход (на BT137). для связи rs232.
использую четырехпроводный провод +5в,-, связь. один вывод контроллера используется и на прием и на передачу.
адрес модуля храниться в EEPROM. . при задании адреса подаю определенную команду и новый адрес модуля. модуль отзывается на свой адрес и на адрес 255 (используется для широковешательных команд). осталось только по квартире все это разместить, пока некогда.
Alex_EXE пишет 17.06.2011 в 21:42 #
Проект потихоньку развивается дальше, постепенно начинает внедряться дома, разрабатываются новые модули. Сейчас адресация тоже храниться во флеше и устанавливается специальной командой.
kot154 пишет 19.09.2012 в 10:12 #
Кстати, а Вы ни задумывались управлять всем этим добром через bluetooth (например HC-05)?
отпадает нужда в управляющих проводах, и по вкладу средств бюджетно.
Alex_EXE пишет 19.09.2012 в 13:49 #
Знаком с этими модулями, своей ценой они мне очень нравятся.
Но Bluetooth для умного дома мало подходит, т.к. он в основном предназначен для подключения точка-точка, но есть другие специальные решения, когда много устройств в одной сети.
О радиоканале задумывался, но проводной вариант тоже имеет свои плюсы (помехозащищённость, не будет проблем, когда эфир забит), да и занимаюсь им давненько, жалко потраченных сил и средств. Если встанет жёсткая необходимость в отказе от проводов — то откажусь от них.
Kombat пишет 16.12.2012 в 20:09 #
Bluetooth ?…… а если WI-FI ?
Alex_EXE пишет 16.12.2012 в 20:59 #
Он дороже, сложнее в плане организации, каналов меньше и при том в некоторых местах забиты.
Для некоторых решений можно применить, а для умного дома есть другие специализированные протоколы для разветвлённых сетей.
Romanst82 пишет 14.04.2014 в 17:33 #
Уважаемый Алекс! В статье написано, что адрес модуля задаётся на этапе программирования. Я уже практически закончил изготовление 3 реле. Вот собственно в чём вопрос. Можно ли поменять адрес реле. Исходники уже не прошу, скорее всего коммерческая тайна 🙂 .Но может всё-таки что-нибудь получится?
Romanst82 пишет 17.04.2014 в 19:51 #
В общем не дождался ответа.Пришлось самому с нуля писать прошивку под вашу схему. Только перекинул кнопки на RB а все выходы RA пустил под реле. Использовал внутренний генератор без внешних элементов INTRC (4 МГц). Что собственно освободило ещё 2 выхода. Также использую питание 5В, что удешевило схему. Спасибо за идею и подсказки. Заодно хоть в СИ для контроллеров научился программировать.
Alex_EXE пишет 18.04.2014 в 14:10 #
Хорошо, что сами разобрались. У меня же не всегда есть время оперативно отвечать на вопросы.
Александр пишет 19.11.2014 в 17:48 #
Уважаемий Romanst82 хочу повторить проэкт с несколькими такими устройствами можно получить Ваш вариант схемы и прошивку.
Александр пишет 19.11.2014 в 17:49 #
Уважаемий Romanst82 хочу повторить проэкт с несколькими такими устройствами можно получить Ваш вариант схемы и прошивку?
GGP пишет 29.01.2015 в 04:47 #
Добрый день, Алекс!
Просил помощи на форуме по Raspberry Pi, но не смогли помочь- наверное не смог корректно объяснить чего хотел. Постараюсь изложить детально — может Вы поможете: Хочу в подъезде корпуса установить электро замок с открытием от мобильного телефона (обычные ключи имеется для всех соседей). Сразу отмечу — домофон дорогое удовольствие (так как все покупаю я один), также готовое решение напр. «GSM Open», стоит 180 $, но девайс поддерживает только 50 номеров. В подъезде понадобится 3 шт. то ест в сумме потянет на 800 — 1000 $ все вместе. Ест простое решение на Raspberry Pi, к которому подключается GSM модуль (UBlox NEO-6M). GSM модуль получает входящий звонок, определяет номер и передает Raspberry (а может Raspberry сам определяет номер), который сравнивает номер с заранее записанной базой номеров жильцов (мобильных или домашних), и если находить совпадение, дает сигнал на открытие замка через GPIO. На словах просто, но реализовать без помощи не смогу — готовый скрипт пока не существует, я всего лишь любитель и при том «чайник». Может вы тоже заинтересуетесь и займетесь решением данного вопроса!
С уважением GGP и спасибо если дочитали все это до конца!
Alex_EXE пишет 08.02.2015 в 05:20 #
Подобные сообщения лучше писать через обратную связь.
Хоть планы на малинку у меня и есть, правда не знаю, дойдут ли до неё руки, но помочь по ней ни чем не смогу, т.к. в ней пока полный 0. Если есть вопросы по технической части — то обращайтесь, может быть смогу что-нибудь подсказать.