Умный дом без контроллера: как собрать систему на реле и диммерах

Не каждый проект начинается с идеи построить полноценный умный дом. В этой квартире заказчик хотел автоматизировать базовые функции и уложиться в ограниченный бюджет. Поэтому систему собрали без контроллера, используя только возможности прошивки модулей ввода-вывода.

Рассказываем, какие функции удалось реализовать таким способом и насколько далеко можно зайти в автоматизации без центрального контроллера.

Дизайн квартиры

Проект интерьера разработала Анастасия Суркова. Ниже приведены иллюстрации из дизайн-проекта, а затем — фотографии реализованного объекта, чтобы сравнить задумку с итоговым результатом. 

Дополнительные фото

Архитектура системы

Основу системы составляют модули Wiren Board с встроенными микроконтроллерами. Релейные модули и диммеры оснащены не только выходами, но и входами. Прошивка позволяет связать вход с выходом и задать логику работы устройства. На этих возможностях и построена вся автоматизация.

Основу системы составляют модули Wiren Board с встроенными микроконтроллерами. Релейные модули и диммеры оснащены не только выходами, но и входами. Прошивка позволяет связать вход с выходом и задать логику работы устройства. На этих возможностях и построена вся автоматизация.

При управлении светодиодными лентами обычно для каждой ленты устанавливают отдельный блок питания. Исключение составляют ленты, которые должны работать синхронно — тогда их подключают к одному БП. Управляют при этом не самими лентами, а их блоками питания.

В этом проекте использовали специализированные диммеры для светодиодных лент. Такое решение сократило количество блоков питания с десяти до двух. Это не только снизило стоимость системы, но и упростило размещение оборудования. И это не единственное преимущество такого подхода.

Почему не ставят выключатели на низковольтные линии

Светодиодные ленты обычно питаются постоянным напряжением 24 В. При одинаковой мощности ток обратно пропорционален напряжению, поэтому в цепи 24 В он будет примерно в 9,6 раза выше, чем в цепи 230 В. Соответственно, контакты выключателя должны выдерживать значительно больший ток.

Есть и вторая причина. Постоянный ток ведет себя иначе, чем переменный. При размыкании цепи возникает устойчивая электрическая дуга, которая постепенно разрушает контакты. Для коммутации постоянного тока выпускают специальные реле и выключатели, однако в бытовой электрике они практически не встречаются. Хотите коммутировать низковольтные цепи — используйте специализированное оборудование.

Почему выключатели не любят блоки питания

При коммутации по стороне 230 В дополнительную проблему создают пусковые токи блоков питания. Например, у типового блока питания мощностью 150 Вт пусковой ток может достигать 70 А. Если на одной группе установлено несколько блоков питания, эти токи суммируются.

Большинство бытовых выключателей рассчитаны на коммутацию токов до 16 А и не предназначены для таких режимов работы. В результате контакты быстро изнашиваются и начинают работать нестабильно. Поэтому для управления освещением используют релейные модули с мощными контактами или полупроводниковые устройства, которые коммутируют нагрузку в момент перехода сетевого напряжения через ноль.

Есть и еще один нюанс. При включении блока питания между нажатием клавиши и реакцией светильника часто возникает заметная задержка. Если же коммутировать уже низковольтную сторону, свет включается практически мгновенно.

Дополнительные фото

Что умеет прошивка модулей

Основа этого проекта — встроенные функции модулей Wiren Board. Именно они позволяют реализовать автоматизацию без контроллера.

Самый простой режим — работа с выключателем с фиксацией. Модуль может напрямую связать вход и выход: замыкание контакта включает нагрузку, размыкание — отключает. При этом через слаботочный вход можно управлять мощными нагрузками, постоянным током и устройствами с высокими пусковыми токами. Сам выключатель работает в комфортном режиме и практически не изнашивается.

Следующий уровень — управление кнопками без фиксации. В этом режиме каждое нажатие меняет состояние выхода. К одному входу можно подключить несколько кнопок и управлять освещением из разных мест без дополнительной логики.

Для более сложных задач используется mapping-матрица. Она позволяет определить, как будут реагировать выходы на замыкание и размыкание конкретного входа. Один вход может управлять несколькими выходами, а один и тот же выход — по-разному реагировать на разные события. На этой функции, например, можно реализовать мастер-клавишу для отключения всего освещения.

Еще больше возможностей дает mapping-матрица для кнопок. Здесь модуль распознает короткие, длинные и двойные нажатия, а также комбинацию короткого и длинного нажатия. Для каждого события можно задать собственное действие.

У диммеров возможности еще шире. К различным типам нажатий можно привязать не только включение и выключение освещения, но и изменение яркости, а в некоторых случаях — цвета светильника.

Кроме того, модули позволяют задать состояние выходов после включения питания: принудительно включить или выключить нагрузку либо восстановить состояние, которое было до отключения питания. Также доступны задержки включения, таймеры и другие сервисные функции. В результате даже без контроллера можно построить достаточно сложную систему с согласованной логикой работы.

Дополнительные фото

Реализация

Щит собрали и настроили в офисе интегратора AVA Electro. К входам модулей подключили кнопочные выключатели, для подключения использовали обычную компьютерную витую пару. 

Далее настроили mapping-матрицу. Короткое нажатие включает или выключает свет, длительное — меняет яркость. Модули WB-LED запоминают установленный уровень диммирования и восстанавливают его при следующем включении. 

Мастер-выключатель реализовали с помощью функции «Отключить все выходы». Для этого одну клавишу подключили параллельно к управляющим входам всех модулей освещения. В диммерах свободных входов для такой схемы не хватало, поэтому один канал вывели из работы и использовали модуль WB-LED как трехканальный. 

Например, клавишу у входной двери настроили следующим образом: короткое нажатие включает и выключает свет в прихожей, а длительное отключает освещение во всей квартире. Такой подход исключает случайное срабатывание мастер-выключателя, например, если гость нажимает все кнопки подряд. 

Возможность апгрейда

В щите предусмотрели место под контроллер. Это оставляет возможность для дальнейшего развития системы без переделки проводки и замены оборудования.

Если в будущем потребуется удаленный доступ, пользовательский интерфейс, сценарии или интеграция с другими устройствами, достаточно установить контроллер и настроить систему. При этом логика, реализованная на уровне модулей, сохранится и продолжит работать как базовый уровень автоматизации.