Умный свет для дома — что это такое и как работает
Содержание
Содержание
Умный свет встречает буквально с порога умного дома. Когда вы открываете входную дверь, свет приветственно зажигается. Полезная функция, при этом далеко не единственная, появившаяся на стыке технологий освещения, радиопередачи и мобильных устройств. Разбираемся, что такое умный свет, из чего он состоит и как им управлять дома.
Как устроен умный свет
Концепция умного дома подразумевает управление устройствами голосом или через единое приложение на смартфоне и создание сценариев автоматизации. Все это справедливо и для умного света. Сам по себе умный свет — это:
- лампы — устанавливаются в цоколь, например, E27;
- локальные светильники — включаются в розетку;
- встраиваемые светильники — питаются напрямую от электрической сети, при этом подключение к ней скрыто в потолке или стене. Простейший пример — потолочный светильник;
- светодиодные ленты — работают через адаптеры питания, которые в свою очередь подключаются к розетке.
Обратите внимание на типы подключения к электросети, это важно для понимания множества вариантов работы. Каждый из приборов может быть обычным или умным. Чтобы прибор «поумнел», его снабжают модулем беспроводной передачи данных. Большинство работают по Wi-Fi, Bluetooth или ZigBee.
Возможности умного света
Дистанционно вы можете настраивать такие параметры осветительных приборов, как:
- состояние (включен/выключен);
- яркость;
- цвет;
- цветовая температура.
Есть два основных метода управления умным светом: подключение обычного прибора через умный девайс (например, обычная лампа + умная розетка) или использование непосредственно умных ламп, диммеров, лент и т. д. Варианты для удобства сведены в табличку.
Умную розетку можно удаленно выключить и включить, таким образом, манипулируя состоянием стандартного светильника. С помощью умного цоколя или выключателя тоже самое можно провернуть с лампочкой.
Если выключатель диммируемый, то можно менять и яркость. Это очень удобная опция, но будьте аккуратны и убедитесь в совместимости диммера и лампы!
Еще одна фишка выключателей — это работа от батарейки, что позволяет масштабировать свою систему без вмешательства в электросеть.
Умное реле подключается напрямую к проводке, так что через него можно контролировать состояние как розетки, так и встраиваемого светильника. Такие вещи лучше монтировать на стадии ремонта.
Умные лампы и светильники — это самостоятельные устройства, которыми можно полноценно управлять напрямую со смартфона.
В этом случае вы сможете дополнительно варьировать цвет и цветовую температуру. Учтите, что физические выключатели таких световых приборов должны всегда быть в положении «Включен».
Архитектура умного света
Для того, чтобы работали сценарии автоматизации, необходима связь между всеми элементами системы. При этом в сценариях часто используются датчики умного дома (движения, освещенности, открытия дверей). И общаются они по разным протоколам: Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee.
А почему бы не подключить все по Wi-Fi? Основная причина использования других протоколов — энергопотребление. ZigBee обладает большей энергоэффективностью, поэтому датчики работают годами от батарейки. Wi-Fi устройства же требуют постоянного подключения к электросети. Вторая причина кроется в топологии сети. Классическим беспроводным протоколам характерен тип «Звезда», что влечет за собой требования к размещению коммутатора. ZigBee изначально построен по ячеистой топологии (Mesh) для разворачивания сетей с большим количеством узлов. Сейчас доступны коммутаторы с поддержкой Wi-Fi- и Bluetooth-Mesh.
Подружить все умные устройства призван блок управления, например, Xiaomi Gateway 3. Он работает со всеми протоколами, собирает по ним данные от устройств и передает их на роутер. Если количество гаджетов измеряется десятками, то применяются промежуточные Bluetooth- и ZigBee-шлюзы. Итак, реперные точки архитектуры: датчики/устройства — шлюзы — блок управления — роутер — приложение.
Приложения для управления
Мы дошли до верхнего уровня управления — приложения в смартфоне. Его задача — предоставить пользователю удобный интерфейс для добавления устройств, контроля их параметров и создания сценариев, которые будут работать автоматически.
Напомним, что добавить гаджет можно либо напрямую, либо через шлюз. В первом случае это Wi-Fi или Bluetooth-устройство. Во втором — ZigBee или Bluetooth.
Не все гаджеты поддерживаются шлюзом и приложением. Обязательно проверяйте поддержку устройств перед приобретением в спецификациях производителя. В идеале должно быть указано, с каким конкретно софтом работает интересующий умный девайс.
Наиболее часто встречаются приложения для умного дома Mi Home от Xiaomi и HomeKit от Apple. Также стоит отметить отечественного производителя Rubetek, а также приложение Hue Sync от Philips, которое отличается тем, что оно разработано конкретно для технологии умного света.
С точки зрения «всеядности» с большим отрывом лидирует Mi Home. Помимо широкого ассортимента собственных продуктов Xiaomi (представленных суббрендами Aqara, Mijia, Yeelight) реализована поддержка умных ламп сторонних производителей, таких как Philips и IKEA. Часть этих гаджетов можно присоединить к экосистеме HomeKit, опять же посредством шлюза Xiaomi.
Самое интересное в приложение — сценарии автоматизации. Есть несколько встроенных и можно творить свои. Создаются они по принципу IFTTT — перечню условных команд «если, то».
Алиса, зажигай!
Не забываем про Алису и ее коллег по цеху голосовых помощников.
На русском умеет понимать только Алиса, поэтому про удобство использования других говорить сложно. С технической точки зрения ничего сложного — «Яндекс» поддерживает пять производителей, среди которых упомянутые Rubetek, Philips и Xiaomi. При подключении к аккаунту последнего станут доступными все имеющиеся устройства. Далее можно работать уже с известными Алисе командами, также объединяя их в сценарии.
Приведем несколько примеров крутых сценариев:
- Имитация рассвета. Постепенное нарастание яркости и цветовой температуры. Включается по расписанию или по данным от умного будильника. Да, такое тоже возможно;
- Имитация заката. Плавное уменьшение яркости и цветовой температуры и снижение яркости. Автоматическое выключение света при получении сигнала о засыпании от умного будильника;
- Полный отбой. По расписанию или по команде Алисе «Выключи все»;
- Вечеринка. По команде приглушается свет и меняются цвета светодиодной ленты.
Умный свет — это одна из ключевых технологий умного дома. Современные осветительные приборы предоставляют джентльменский набор параметров для управления и способов управления ими. Это позволяет использовать готовые и создавать новые сценарии работы освещения вашей жилой площади. Система умного света становится все более доступной, масштабируемой и зависящей только от полета фантазии.
Источник
Управление освещением на программируемых реле
Автоматизация в доме, сегодня этим уже никого не удивить, часто встречаются фото шкафов домашней автоматики, по начинке, не уступающим шкафам промышленной автоматики.
Если в мире микроконтроллеров, первая программа начинается с «Hello World!», в домашней автоматизации, часто все начинается с управления освещением. Я не буду демонстрировать самодельные наборы на релейных блоках собранные на макетках, об этом и так достаточно информации. Я хочу рассказать как можно управлять освещением с помощью программируемых реле ОВЕН.
Предыстория
В последнее время часто встречаются запросы на подобные задачи, и как раз перед тем как я запланировал данную статью, меня попросили провести презентацию для ребят, которые занимаются монтажом инженерных систем. За основу, решили взять новинку ПР102, по этой модификации уже есть несколько обзоров в сети, а обсудив задачи, которые требуется реализовать, оказалось, что этот вариант подходит идеально. Алгоритмы для этих реле создаются в программе OwenLogic на языке функциональных блоков FBD, что облегчает порог вхождения для людей мало знакомых с программированием промышленных контроллеров.
Из особенностей можно выделить большое количество каналов ввода вывода, как дискретных так и аналоговых в разных режимах работы, автоматный корпус, до 2 интерфейсов связи RS-485 для связи с внешним миром, поддержка дополнительных модулей расширения.
Техническое задание
Чтобы демонстрация была приближена к реальным условиям, было составлено краткое техническое задание по наиболее часто встречающимся алгоритмам.
Эти алгоритмы не были уникальными, так как по большей части под эти задачи уже созданы готовые блоки «макросы», доступные в онлайн библиотеке, упрощающие решение подобных задач, для более сложных алгоритмов, потребовалась незначительная корректировка готовых блоков.
В техническом задании основные алгоритмы выделены разным цветом и собраны в отдельные группы, в дальнейшем это позволит модифицировать программу под конкретный объект и функционал, все что потребуется это размножить методом «CTRL-C/CTRL-V» нужные узлы и связать входы прибора с его выходами.
По алгоритмам можно выделить следующие задачи:
- сценарии короткого и длинного нажатия;
- управление освещением и вытяжкой;
- общее выключение всех потребителей из одного места, с последующим возможным управлением потребителями по отдельности без дополнительных действий по снятию блокировки.
Реализация этих пунктов в программе OwenLogic:
Более подробные пояснения по реализации и особенностям каждого из алгоритмов, а так же проверка на реальном приборе, представлены в видео:
В описании к видео можно скачать примеры проектов в программе OwenLogic, и уже через 5 минут отработать их на своем компьютере в режиме симуляции, а также внести свои корректировки.
Данный пример демонстрирует, в основном, работу с дискретной логикой, для управления используются выключатели без фиксации «звонкового типа», я взял серию Asfora EPH1100121 от Schneider Electric:
несмотря на то, что используется дискретный сигнал, на одном входе можно реализовать до 4 сценариев, в том числе и аналоговое задание на управление нагревом или освещением через твердотельное реле. Использовать больше 2 режимов на одном входе, многим покажется не удобным, но это может помочь, когда свободные входы уже закончились, и дополнительный модуль ставить не хочется, а без этих двух режимов никак не обойтись.
Таким образом, небольшая коррекция одного блока позволила закрыть все пункты в задании.
Для дистанционного управления и контроля, в том числе и через мобильные приложения, систему можно расширить подключением к облачному сервису, или интегрировать в SCADA систему.
Шеф, все пропало
Еще один важный момент, на который хочу обратить внимание, это подбор реле по типу и мощности нагрузки. Как правило, большинство программируемых устройств с большим количеством выходов не содержат в себе мощных реле, обычно это компактные впаиваемые реле с максимальным током 5А. На первый взгляд, 5А это много и достаточно для большинства управляемых нагрузок, но очень часто после подключения светодиодных ламп или различных светодиодных лент через блоки питания мощностью 100-200 Ватт, через некоторое время обнаруживаем, что встроенные реле выходят из строя, «свариваются» контакты или просто выгорают. Тип нагрузки, именно на это нужно в первую очередь обращать внимание, в современном мире практически во всех лампах и блоках питания установлены импульсные источники питания, у которых на входе установлен конденсатор на сотни мкФ, второй вариант индуктивные нагрузки, коммутация такого рода нагрузки, быстро разрушают контакты реле, особенно если не используются защитные цепи. Обо всех этих моментах, а также как с этим бороться хорошо описано в книге «Мощные электромагнитные реле. Справочник инженера».
Для таких применений хорошей практикой является установка промежуточных реле на съемных колодках,
это, во-первых, позволяет быстро заменить вышедшие из строя реле, или перебросить провода на соседнюю группу, во-вторых, если есть ручной дублер, а он практически у всех реле есть, можно управлять в ручном режиме, хотя это и получается дороже, но позволяет оставить в работе остальные потребители и сократить время простоя при замене или перепрограммировании оборудования, так же наличие дополнительных групп контактов позволяет размножить управления на несколько групп потребителей, включить их параллельно или последовательно в зависимости от того с какие задачи нужно решить — снизить ток через контакты или уменьшить искрение на контактах.
Автоматизация не ограничивается освещением, сюда можно добавить защиту от затопления используя аналоговые каналы, контроль температуры, управление отоплением и вентиляцией. Наличие большого количества готовых блоков в программе OwenLogic позволяет быстро решать большинство задач по автоматизации.
Для задач, где не требуется большое количество каналов ввода/вывода можно использовать более простую модификацию программируемого реле ПР100, все алгоритмы будут так же функционировать, уменьшится только количество каналов.
Источник