Умный дом, как я до такого докатился. Часть 1-я

Пару лет назад, когда стоял вопрос отделки новой квартиры, возникла тривиальная, казалось бы, задача.
Дано:

• Кухня-студия (кухня совмещенная с холлом/коридором), три точки освещения.
• Необходимо управлять освещением из двух точек. У входа в квартиру и на кухне.

Варианты решения:

• Покупаем, так называемые, проходные выключатели, ставим три штуки на кухню, три в коридоре — вот оно счастье. Вот только получилось, что от коридора на кухню нужно вести 9 жил кабеля, некрасиво, спрятать некуда.
• Покупаем готовые решения по управлению одним источником с нескольких точек.
  Точных чисел не помню, но получалось что-то около 10000р за точку освещения + 1000р за каждый выключатель, итого 36000р. Жаба.
• Как это не странно, но эту идею высказала жена, в общем-то далекая от IT: “ А помнишь, ты светофор в Яндексе делал? Может тут тоже что-то сам сообразишь?”
  В самом деле, а почему бы и нет, подумал я?

Но я не электронщик, я программист, причем контроллеры никогда не программировал, только полноценные сервера. Значит мозгом должен быть сервер. А раз ставить сервер, то управлять тремя лампочками — это из пушки по воробьям (даже, ядерным зарядом по мухам). Значит можно еще функций навешать.
Тут Остапа понесло (с), столица перемещается в Васюки. Три лампочки с выключателями превращаются в систему управления, мониторинга, видеонаблюдения и т. д.

О том как я выбрал 1-wire долго рассказывать не буду, об этом и до меня много писали.
Подкупило:

• Низкая цена
• Доступность
• Термодатчики из одной микросхемы на паразитном питании
• Легкость монтажа
• Достаточная скорость (по сравнению с X10)
• Открытый стандарт

Сразу скажу, сам микросхемы паять не собирался, хотел покупать готовые и адаптировать под себя.
Но в то время работал я вместе с BarsMonster и он «наставил меня на путь истинный».

Когда мне понадобилось управлять 8-ю источниками в одном месте (потолок со светодиодными лампочками), покупать четыре контроллера (каждый двумя точками мог управлять) по 700 рублей уже жаба душила.
И он предложил: «Давай я тебе схему сделаю, там ведь все просто». — «Давай» — сказал я.

Где-то через неделю я получил плату и набор компонентов (паять решил сам, интересно было). Сделал, понравилось. Потом сам следующую плату развел, BarsMonster ее только вытравил, а потом процесс производства печатных плат в домашних условиях освоил и последующие платы полностью сам делал.

Разводка на компьютере -> лазерный принтер -> утюг -> хлорное железо -> паяльник. Вуаля!

Первые схемы были по образу и подобию покупных, на чипе DS2413, обеспечивающим управление двумя источниками. Но потом почти полностью перешел на DS2408, дающий восемь каналов. А вот как их использовать (на управление или чтение сенсора) решалось в каждом конкретном случае. Ну и конечно же всеми любимый термометр DS18B20.

На данный момент у меня используются:

• Десять DS18B20
• Четыре платы на DS2413
• Пять плат на DS2408
• Одна покупная плата для контроля влажности и освещенности с 1-wire интерфейсом

С DS18B20 совсем все просто, подключил две ножки к шине и забыл.

Хотя, потом выяснились подводные камни. На паразитном питании датчик на время измерения температуры блокирует всю шину, причем, чем точнее нужно измерение, тем дольше (от 0.3 до 1.5 секунд), что оказалось критично для опроса датчиков отвечающих за выключатели. Так что, если бы я делал все с нуля, то либо делал для них платы с питанием, либо вообще кинул отдельную шину, их самих нет смысла опрашивать чаще чем раз в несколько минут.

Зачем так много? А потому, что легко поставить 😉

• Мониторинг температуры в каждой комнате, кухне, ванной и на лоджии
• Два датчика на улице (один возле дома, но он может нагреваться от дома, второй на спице в метре от дома, может нагреваться от солнца, итоговую температуру беру как минимальную)
• Мониторинг температуры теплого пола
• Мониторинг температуры платы теплого пола (мощность пола около 700Вт и плата ощутимо греется)
• Мониторинг температуры ”серверной” (замурованный в тайник сервер управления умным домом, ведеонаблюдением, а заодно и бекап-сервер)
• Мониторинг температуры щита с роутерами (закрытое пространство, куча греющейся электроники)

Платы на DS2413

Первые три платы я купил, потом две сделал:

• Освещение в коридоре (два источника света)
• Временное освещение в будущей спальне (ремонт не окончен)
• Управление теплым полом (на триак пришлось поставить радиатор)
• Управление затвором вентиляции
• Управление вентиляционным насосом и освещением на лоджии

Платы на DS2408

Первая плата DS2408 была использована для управления всем освещением на кухне, раз уж дом умный, то ограничиваться тремя источниками освещения, как планировалось изначально, уже не интересно. Восемь каналов? Пусть будет восемь источников. На данный момент подключено четыре и четыре в проекте (ремонт еще не закончен).

Вторая плата была целиком для чтения сенсоров. А именно, датчиков открывания на все окна и дверь на лоджии. Все окна выходят на одну сторону дома, плату разметил на лоджии и по внешней стене протянул провода ко всем окнам. Причем, в начале думал отдельно тянуть провод к каждому, а потом нашел более элегантное решение. Витая пара, от которой постепенно отходят по одной паре к датчику.

Третья плата тоже целиком для сенсоров, но уже на входной двери:

• Датчик движения в общем коридоре (для включения видеокамеры и фиксации всех проходящих мимо).
• Ближний датчик движения, который реагирует только если подойти вплотную к двери. (Зачем нам дверной звонок? Можно и так понять, что кто-то пришел.)
• Датчик на входную дверь.
• Отдельный датчик на щеколду и каждый из замков.

В качестве датчиков открывания я использовал советские герконы без маркировки, откопанные в закромах у тестя. Плюс неодимовые магниты 1×10 мм

Датчики на замки аналогично, только сами герконы я разместил внутри дверной коробки, а магниты приклеил на личинки замков.

Таким образом, почти все датчики получились скрытые.

В двух следующих платах на DS2408, для детской и ванной, я сделал два канала на управление освещением, остальные на сенсоры:

• Освещение основное и периферийное
• Выключатели (в начале казалось, что детям по сенсорной панели не всегда удобно щелкать)
• Датчик движения
• Датчик открывания двери
• Два резервных канала

На резервные каналы, в будущем, хочу повесть в ванной датчики протечки, а в детской датчик дыма.

Делая последние платы на DS2408 я, стремясь сэкономить место, допустил одну ошибку, которая усложняет монтаж и обслуживание. Я вывел на клеммники по одному контакту 5В, 12В, GND. Пришлось подключать по несколько проводов в один (например, геркон подключается между 5В и входным контактом, тоже самое с датчиком движения, но ему еще 12В и GND нужно), что неудобно и ненадежно.

С железом закончили, на софтовой части я остановлюсь подробнее в следующий раз, но забегая вперед, получилось вот так:
Веб:

Сенсорный экран: