Установка датчиков
В 2017 году я заинтересовался концепцией «умный дом». Но просмотрев рынок предложений, по этому вопросу, у меня сложилось впечатление – «Вся технология сводится к тому, что бы включить лампочку не вставая с дивана». Ну, это утрированно, конечно, но появилось желание сделать что ни будь свое, что отвечало моему видению этой проблемы. Вот основные постулаты этого решения:
- решение должно быть не дорогим;
- наиболее информативным.
- дающим возможность оперативно запросить текущее состояние системы.
Поэтому свой выбор я остановил на технологии modbus, для опроса всевозможных датчиков и исполнительных устройств а в качестве системы видеонаблюдения выбрал самое простое – это USB видео камеру. Для сбора информации с датчиков и анализа видео потока я написал свою программу.
Самые распространенные, имеющие широкую наминклатуру и минимальные по цене - это датчики имеющие физический интерфейс RS 485 и логическое подключение по шине ModBus. Технология RS485 предполагает передачу информационных посылок от активного устройства на шине к пассивному и ответ пассивного устройства на поступивший запрос. В одном сегменте шины RS485 возможно наличие до 32 пассивных устройств и одного активного. Электрически сигнал передается по витой паре. Максимальная длинна этой витой пары может достигать длины 1200 метров
Для кабельной системы был выбран провод КСПВ 4х0.4. Это не витая пара просто четыре изолированных проводника сечением 0,4 мм2. Ошибки, при передачи информации случаются, но они не превышают 0,2% от всего трафика. Физически четырех проводной кабель начинается на втором этаже, от системного блока компьютера, далее обходит весь третий этаж здания, спускается на второй этаж проходит через гараж и спускается в подвал, заканчивая свое путешествие в котельной. Общая длина шины составила приблизительно 70 метров.
Блок питания, Ethernet hub, и другие необходимые приспособления, для организации работы сетей, я смонтировал в не больном электрическом шкафу
Прежде чем остановиться на нем я произвел закупку шести видов датчиков, для шины Modbus, и пришел к неутешительному выводу – много датчиков представляют из себя откровенную
халтуру. Некоторые датчики при долговременной работе нагреваются и дают прирост измеряемой температуры на 2-3 градуса. Также распространена высокая флуктуация измеряемой величины. Неприятно поразили откровенные ошибки в «дешевых» датчиках – например неправильное отображение отрицательного значения измеряемой температуры.
Остановив свой выбор на китайской фирме XNQ Electric Company Store, в каталоге устройств, фирмы, я нашел датчик атмосферного давления. Цена на это устройство составила 3195 наших российских рублей. Измеряемая величина миллибары. При пересчете показаний прибора в миллиметры ртутного столба я столкнулся с несовпадением, измеренной величины и стрелочного барометра. Пришлось вводить поправочный коэффициент. После введения поправки показания полностью совпали.
Итак, датчики…
Основным источником информации выступает датчик температуры и влажности китайского производителя XNQ Electric Company Store. Цена данного датчика (до пандемии) варьировалась на отметке 750
Наиболее точным из протестированного мной был модуль сбора температуры, китайской фирмы on the simmer, с подключаемыми внешними терма сопротивлениями PT1000. Цена модуля около 2600 рублей, плюс каждый датчик 150 рублей. Количество одновременно подключенных терма сопротивлений 6 штук. Данный модуль показал наиболее точное отображение температуры и отсутствие «биений» при долгосрочной работе. Несомненным преимуществом модуля является один из вариантов его исполнения с информационным дисплеем, где показаны характеристики подключенной шины и измеряемая температура. Неудобство только в том, что индикатор модуля показывает температуру только с трех датчиков, а чтобы показать три следующих датчика происходит переключение с частотой раз в три секунды.
Важным фактором в «контроле» загородного дома является слежение за работой системы водоснабжения, для этого я использовал цифровой преобразователь тока и датчик давления воды. Эта связка дает возможность запрашивать по шине modbus давление в системе водоснабжения дома. Как выяснилось, впоследствии это один из самых важных параметров загородного дома. Знание о давление воды, позволяет правильно оценить расход воды за сутки и узнать сколько раз включался насос, как работает гидра аккумулятор, есть ли протечки воды, и многое другое.
Не могу умолчать о существенном минусе преобразователя, это очень большое «биение» измеряемой величины. В данной «связке» оно доходит до трех сотых атмосферы. Но это не влияет на оценку работы системы водоснабжения и принятия решения, о ремонте или техобслуживании.
Датчик потребления тока также присутствует в системе сбора информации. Это устройство позволяет снимать довольно много параметров, но я пользуюсь лишь двумя: напряжение питания в сети и величиной потребляемого тока.
Выше описывались только устройства сбора информации (датчики), теперь перейдем к устройствам - исполнительным
Двух канальное реле в моей системе подключено к уличному/комнатному освещению и позволяет программе управления включать/выключать свет, установкой соответствующего переключателя в программе, по расписанию или по команде из вне… Конструктивно - это небольшая печатная плата 5Х8 сантиметров, что дает возможность спрятать устройство в распределительную коробку
В галерее справа представлены фотографии мест установок датчиков
Существенно облегчает повседневную жизнь - модуль дисплея или, по-простому, индикатор. На данное устройство я вывожу необходимую информацию: если интересует температура с уличного датчика, ил и атмосферное давление.
Это почти что все устройства шины Modbus, которые я использовал. Опрашивает датчики и управляет исполнительными устройствами программа CaMod v3.0