Панель для умного дома своими руками

Панель управления умным домом. iPhone в стене

Автоматизировать свой дом я начал года 2 назад, в основном используя беспроводную технологию Z-Wave, но и ради фана собрал несколько устройств самостоятельно на микроконтролле ATtiny2313 и Raspberry Pi. Когда я принял решение, что буду делать умный дом, я поставил три задачи, которые умный дом должен был решать, первая — экономия электроэнергии, вторая — обеспечение комфорта, третья — отображение информации о сотоянии дома в реальном времени.

На данный момент удалось реализовать следующее:

• Автоматическое включение и выключение света в коридорах
• Управление телевизором с iPhone при помощи Raspberry Pi и ИК-модуля
• Метеостанция c датчиками температуры и влажности
• Пылесос iRobot, который скоро приобщится к WiFi

Но третья задача по отображению информации была решена не полностью. На кухне и в комнате у меня стоят метеостанции показывающие температуру и влажность, чтобы посмотреть где горит свет, нужно открывать приложение на iPad, чтобы узнать пробки, нужно открывать другое приложение. Всей этой информацией я пользуюсь каждый день, и логично было бы получать её из одного места, поэтому я решил сделать информационную панели установленную стационарно в удобном месте.

Задумав панель, я знал какими функциями она должна обладать, это:

1. Отображение температуры за окном
2. Отображение температуры в доме
3. Отображение влажности в доме
4. Информация о пробках
5. Выключение электроприборов
6. Кнопка ВЫКЛЮЧИТЬ ВСЁ
7. Часики

В качестве панели сначала планировал использовать Android планшет дюймов на 7, и в качестве софта OpenRemote, который как раз для этого и разработан. Но позже решил сделать панель из подручных средств. Под рукой оказался старичок iPhone 4, который как оказалось позже, справился с ролью панели управления на отлично, не смотря на не большой экран.

Итак, после выбора панели, встал главный вопрос, как iPhone вмонтировать в стену, погуглив нашел несколько готовых решений, каждое из которых стоило в районе 600

800 евро. Цена крепления превышала цену самого iPhone, я посчитал это не разумным и решил сделать подАйфонник сам!

Для установки iPhone в стену нужно было понять:

1. Во что закрепить iPhone, чтобы он не вывалился из стены
2. Куда спрятать блок питания

Решение первой задачи нашлось в коробке от самого iPhone, подложка разделяющая iPhone и аксессуары с небольшими доработками отлично удерживала iPhone в стене.

Из оргстекла выпилил рамочку увеличивающую толщину подложки

Нашел пластиковые антилюфтовые прокладки для выключателей, из них сделал ушки

Блок питания не стал прятать в стене, а решил перенести его в комнату, iPhone удобно расположен рядом с дверью в комнату. Купив провод питания на 2 метра, я протянул провод под наличником двери, завел в комнату через отверстие высверленное в дверной коробке и вставил блок питания в розетку специально там подготовленную.

Рамочку вырезал из черной глянцевой бумаги и приклеил прямо на обои, конечно было бы круто сделать такую рамочку из черного глянцевого оргстекла, я даже подготовил автокадовский файл для резки оргстекла на станке, но цена в 1500р меня остудила.

Вот как выгляд готовая панель:

После установки iPhone в стену, пришла очередь писать софт, я немного знаком с программированием под iOS, поэтому в программирование трудностей не возникло. Трудности возникли с дизайном, несколько ночей я корпел в Photoshop над простыми иконками и компоновкой блоков. В итоге получилось, то что вы видите!

Все же плиточный дизайн мне по душе

Во второй части я хочу рассказать о устройствах которые использую и которыми управляю с панели.
Управление светом полностью построено на беспроводной технологии Z-Wave. Выбор пал на нее из-за большого количества совместимых устройств, более 200 компаний по всему миру выпускают Z-Wave устройства, это означает, что у меня не будет в будущем проблем с докупкой оборудования. Плюс ко всему она дешевая по сравнению с knx, amx, crestron, в среднем устройство стоит 100$ и самое главное она беспроводная, мне не нужно тянуть никаких проводов между устройствами для их взаимодействия.

Установленное оборудование

Фото	Устройство
	Z-Wave.Me Dimmer 300W это диммер в комплекте с клавишей, под клавишей две кнопки, нажал вверх — свет зажегся, нажал вниз -свет выключился, клавиша всегда в нейтральном положении. У меня установлено 3 таких устройства, одно в комнате, чтобы можно было регулировать свет с телефона, одно в прихожей и коридоре, чтобы ночью свет включался на 20%, а днем на 100%. Эти диммеры устанавливаются в разрыв фазы, а по советской традиции проводка так прокладывается, что в подрозетнике выключталя нет нуля, только фазы, поэтому выключатели с реле я не могу использовать.
	Fibaro Universal Sensor это бинарный датчик, если замкнуть на два проводка на ней, то в сеть Z-Wave пошлется сигнал, что сработал датчик. У меня эти проводки замыкает датчик движения Астра-515. Тем самым я сделал свой Z-Wave датчик движения. У меня используется 2 таких, один в коридоре, другой в прихожей, управляют Z-Wave.Me Dimmer.
	Fibaro Dimmer это микромодуль диммер без клавиши размером с крону, я к нему подключил ночник, а в качестве кнопки управления использую маленький дверной звонок.
	Настенный двухклавишный выключатель на батарейках Z-Wave.Me Dual Paddle Wall Controller это пульт в форме обычного выключателя, управляет Z-Wave.Me Dimmer (люстра) и Fibaro Dimmer (ночник) в комнате. Приклеен около кровати.
	Розеточный модуль с энергопотреблением Everspring это радиоуправляемая розетка, зимой включаю в нее гирлянду и управляю с пульта Z-Wave.Me Key Fob. Сейчас в розетку подключена лампа, включаю ее с одноклавишного выключатель на батарейках.
	Настенный одноклавишный выключатель на батарейках Z-Wave.Me Single Paddle Wall Controller управляет розеточным модулем Everspring.
	Брелок Z-Wave.Me Key Fob, каждая кнопка включает/выключает где то свет.
	Плата расширения RaZberry для Raspberry Pi это плата устанавливается в Raspberry Pi и превращает его в контроллер умного дома, с его помощью я настраиваю связи и сценарии взаимодействия.

Z-Wave — это mesh сеть, т.е. каждое устройство может общаться с каждым устройством напрямую без участия центрального контроллера. Например, двойной выключатель на батарейках, который у меня приклеен на двухсторонний скотч к стене возле кровати управляет напрямую диммером в люстре и диммером в ночнике.

А вот в прихожей и в коридоре, где у меня установлены датчики движения и диммеры, управление осуществляется с помощью контроллера. При срабатывании, датчик движения отправляет сигнал на контроллер, на контроллере запускается скрипт, который проверяет сколько сейчас время, если с 7 до 0, то свет включается на максимум, если ночь с 0 до 7, то свет включается на 20 %. И конечно же всем светом можно управлять с iPad и видеть состояние датчиков.

Метеостанция в комнате состоит из двух частей
Первая часть: 2 семисегментных индикатора по 4 сегмента работают на микроконтроллере attiny2313 с 2 датчиками температуры DS18B20, один датчик в комнате, другой за окном.

Вторая часть: LCD экран от старой Nokia 6020 прикручен к Raspberry Pi, по SPI 9 bit на него выводится информация с датчика влажности DHT-22. Для Raspberry Pi я написал парочка cgi-bin скриптов, с помощью которых я вытягиваю информацию о влажности и температуре на iPhone используя HTTP запросы.
Если кому то будут интересны подробности как рисовать на экране Nokia 6020 c контроллером PCF8833 16 bit color с помощью raspberry, спрашивайте, т.к. эту задачу мне пришлось решать самому и это тема для отдельной статьи.

На той же Raspberry установлена плата для управления телевизором по ИК. Работает это просто, с iPhone по WiFi отправляется HTTP команда на Raspberry Pi с помощью программы lirc выполняется нужная ИК команда. Применить эту плату можно к любой ИК технике.

В соседней комнате живет пылесос Roomba iRobot 770 вполне самостоятельный, работающий по расписанию. В планах, приобрести к нему WiFi плату RooWiFi и рулить им с телефона или запускать его, когда меня нет дома.

К чему я пришел
Продолжать совершенствовать свое жилище я думаю, буду еще долго. Для демонстрации того, что есть на данный момент я в Planner5D подготовил план своей квартиры, и с помощью Photoshop разместил устройства Z-Wave, с указанием, что чем управляет.

Я увлекаюсь техникой и всегда стремлюсь совершенствовать свои навыки. Мне интересно разрабатывать решения, которые окажутся полезными. Совмещая развлечение и практическую пользу я создал действительно комфортный умный дом. Задумав изучить микроконтроллеры AVR и программирование под Raspberry Pi, я разработал свою метеостанцию. Увлекшись технологиями умных домов, я сделал автоматическое включения света в коридоре по временному алгоритму. Робот пылесос был приобретен по известной причине — любовь к чистоте и лень убираться.

На данный момент, установив панель управления в прихожей я добился желаемого уровня комфорта: уходя из дома, я выключаю забытый свет и телевизор одной кнопкой, через пару часов начнет свою работу пылесос, по необходимости, с работы я могу проверить не срабатывали ли датчики в мое отсутствие, а придя домой, я открою входную дверь и свет сам зажжется, не заставляя меня в темноте ломать ноги, пробираясь к выключателю.
Дом стал более комфортным, а системы которые в нем работают экономят мне время, позволяя тратить его на радость жизни!

Источник

Умный дом с нуля своими руками или путешествие длиною в год

Данную статью пишу для думающих, стоит оно того или нет, и начинающих построение своего умного дома, надеюсь она поможет сделать вам свой выбор. Для тех кто думает, я не программист у меня ничего не получится, я тоже, хотя имею техническое (теплоэнергетик) образование, но никогда не работал в IT, не знаю ни одного языка программирования. Дорогу осилит идущий. Начнем с рассуждений что такое умный дом, поверьте на слово он не решит все ваших бытовых и семейных проблем, но точно сделает жизнь немного комфортней. Что такое умный дом в моем представлении год назад: 1. Красивый планшет со схемой дома висящий на стене в прихожей с которого можно управлять всем в доме; 2. Управление всем чем можно голосом. Откровение через год: планшет не нужен, так как бегать со второго этажа на первый, чтобы по управлять, неудобно. Что бы хорошо работало голосовое управление, требуется установка умной колонки в каждую комнату, когда их две — это одно. А когда значительно больше — вопрос. Сейчас для меня умный дом это то, что работает само без моего участия, и не требует управления. Все о чем пойдет речь далее сделано мною лично, может можно сделать по-другому, может проще и лучше. Но таков путь.

Краткий ликбез

Системы умного дома

1.1 Mi Home

+ красивые сенсоры и устройства; хорошее мобильное приложение; простое построение автоматизаций;

— закрытая экосистема; данные хранятся на облачных серверах; автоматизации работают через облачные сервера.

1.2 Google home

+ это google, интерфейс на высшем уровне;

— закрытая экосистема; автоматизации работают через облачные сервера; в приложении есть поддержка таких решений, о которых вообще не слышал.

1.3 Domoticz

+ открытая экосистема; большое русскоговорящие сообщество; облако через которое ты можешь зайти на свой сервер; язык для автоматизаций blockly — удобный и понятный;

— не которые вещи в нем реализовать очень сложно (или я не разобрался); не успевает обновляться документация; делаешь по написанному в Вики, а не работает, так как все поменялось; частые обновления.

1.4 HomeBridge — для поклонников apple, а так как я сторонник светлой стороны силы, прошел мимо

+ это Apple, интерфейс на высшем уровне и работать должно как часы;

— как мне сделать вот так? — А вам это не надо, мы в Apple решили, что вам нужно только так.

1.5 ioBroker — открыл интерфейс, закрыл и больше не открывал

+ были первооткрывателями много чего, хорошая поддержка многих устройств;

— такой интерфейс в 2020 году преступление.

1.6 MajorDomo — честно говоря как-то прошел мимо

+разработчики наши, мелочь, а приятно;

1.7 Home Assistant — вишенка на торте умного дома

+ открытая экосистема, нормальный интерфейс, который можно настроить самому как угодно, актуальная документация, поддержка всего чего угодно, может интегрироваться с Яндекс Алиса, Mi Home, Google home, HomeBridge, нет ничего невозможного для реализации, автоматизации ограничены только вашей фантазией;

— сложность освоения на первоначальном этапе.

Как вы уже догадались, мой выбор пал на Home assistant и далее речь пойдет о нем.

Железо

2.1 Роутер

Я живу в частном секторе, и у нас один провайдер местного масштаба, который тянет оптику и всем выдает изделие ZTE F660. Два месяца я с ним мучился, каждый день что-то отваливалось и не работало, пока не поменял его на Keenetic Ultra. Все проблемы с отвалами умных устройств как рукой сняло. Так что роутер ключевой элемент умного дома. Цена вопроса зависит от стоимости роутера.

2.2 Сервер

Для работы Home Assistant требуется сервер, на котором будут хранится все данные и управляться устройства умного дома. Тут есть несколько путей: можно установить Home Assistant на компьютер, старый ноутбук под Windows или на мини компьютеры под Linux или Ubuntu, которых сейчас бескрайнее множество, или на NAS. Тут все зависит от вашего желания и возможностей. Так как сервер должен работать в режиме 24/7, то я для себя выбрал вариант Raspberry pi 4b 4Gb. Потому что у него низкое энергопотребление, он бесшумный (эксплуатирую в безвентиляторном корпусе). У меня на нем работает Home Assistant и Plex (медиа сервер) в режиме 24/7 уже полгода, проблем с производительностью нет. Но если вы кроме этого хотите использовать какие-то еще ресурсы, то советую посмотреть в сторону NUC. Хотя начинал знакомиться с системой на Windows 10, но у меня вызывает вопросы ее стабильность с криворукими обновлениями, от которых больше вреда, чем пользы. При использовании Raspberry pi 4b, есть несколько нюансов, должен быть хороший блок питания, который выдает честные 3 А и нельзя устанавливать в безвентиляторном корпусе в закрытые ящики, так как ее рабочая температура около 50 градусов. Цена вопроса Raspberry pi 4b 4Gb около 4 тыс. руб. на Али.

2.3 Стандарты беспроводной связи умных устройств для умного дома

WiFi — он и в Африке WiFi. Для работы нужен WiFi роутер и чтобы устройство умного дома находилось в одной локальной сети с сервером. Большое количестве WiFi устройств особенно видеокамер, может влиять на скорость WiFi не умных устройств. Для стабильной работы умного дома нужен хороший WiFi роутер, причину описал ранее.

Zigbee- энергоэффективный (устройство может несколько лет работать от одной батарейки) стандарт беспроводной связи, позволяет строить ячеистые надежные сети. Для связи умных устройств Zigbee с сервером умного дома нужен координатор (шлюз). Без него умные устройства работать не будут, нужен именно Zigbee шлюз. В Zigbee несколько поколений стандартов, самые распространенные сейчас 2.0 и 3.0. Будьте внимательны шлюзы с поддержкой Zigbee 2.0 не будут работать с устройствами Zigbee 3.0. Новые Шлюзы Zigbee 3.0. имеют обратную совместимость и будут работать с устройствами старого стандарта.

Bluetooth — энергоэффективный (устройство может несколько лет работать от одной батарейки) стандарт беспроводной связи, последние его разновидности в частности Mesh, так же позволяет строить ячеистые надежные сети. Для связи умных устройств Bluetooth с сервером умного дома нужен координатор (шлюз). Без него умные устройства работать не будут, причем нужен именно Bluetooth шлюз.

2.4 Координатор или шлюз. Координатором в Home Assistant могут быть

Шлюзы различных производителей Xiaomi , Тuуа, Sonoff и д. р. Работают через облако (китайские сервера). В основном работают с умными устройствами своей экосистемы. Не поддерживают или не полностью поддерживают умные устройства других производителей. Цена вопроса около 2-3 тыс. руб. на Али.

Stick СС2531, СС2538, СС2652, вставляются в usb сервера, работают по протоколу zigbee2mqtt, поддерживают работу с устройствами большого количества различный производителей, поддержку конкретного устройства можно посмотреть у них на сайте. Работают в локальной сети, даже без интернета. Stick СС2531 не поддерживает больше 32 устройств, если планируете больше умных устройств в своей сети, обратите внимание на Stick СС2538, СС2652, они уже поддерживают более 100 устройств. Цена вопроса около 2 тыс. руб. продают их в Telegram.

SLS шлюз отдельно устройство, такое же как шлюзы Xiaomi , Тuуа, Sonoff, но так же работает по протоколу zigbee2mqtt. И работает со большим количеством различных производителей. Работают в локальной сети, даже без интернета. Цена вопроса около 3 тыс. руб. продают их в Telegram.

Мой путь

В конце 2019 года начитавшись статей на различных сайтах про умный дом приобрел стартовый набор Xiaomi для умного дома и один выключатель решил протестировать умный дом у себя в квартире. Все подключил установил Mi Home и счастливый начал эксплуатировать, так как набор был приобретен в Китае на Али, то работать в регионе Россия он отказался и пришлось его настраивать в регионе Китай. И автоматизация работала через китайские сервера, работала громко сказано. Складывалось впечатление, что майор в Китайском КГБ согласовывал включение света в моей квартире. Задержки в автоматизациях доходили до 5 секунд и работали через раз, 5 раз сработает на шестой нет (видно майор не разрешил). Помучившись неделю, поставил крест на умном доме, снял все датчики и положил в ящик. Тут бы могла история и закончится.

Но в марте 2020 году удалось приобрести частный дом в черновой отделке и решил умному дому быть начал изучать вопрос, перелопатив весь интернет приобрел stick СС2538 и установил Home Assistant на компьютер с Windows 10, сделал копипаст со статей в интернете. И о чудо все заработало задержек нет все включается моментально и работает.

Далее распланировал размещение основного электрооборудования в доме (розетки и выключатели), угадал расположение на 90 процентов, остальное решил купив накладные розетки. Приобрел Raspberry pi 4b 4Gb на Али, купил умные розетки и выключатели Xiaomi (дизайн понравился). Смонтировал все это хозяйство. Установил Home Assistant на Raspberry по урокам Alex Kvazis на youtube, кстати огромное ему спасибо на начальном этапе его уроки были не заменимы делал с них полную копию. Так как другой информации взять было неоткуда, есть хорошее русскоязычное сообщество по Home Assistant в Telegram, но на первом этапе и спросить то не понимаешь чего, и на 90% вопросов получал ответ читай документацию. Я ее честно читал но ничего понять не мог, злился. Сейчас понимаю парней, так же сижу в чате и ежедневно одни и те же вопросы повторяются. Так и хочется сказать читайте документацию. На первом этапе очень помог блог https://ivan.bessarabov.ru/, за что спасибо Ивану.

Начал эксплуатировать на stick СС2538, все работало четко и стабильно. Но тут решил купить светильники на али Xiaomi bluetooth mesh красивый дизайн, регулируется яркость и цветовая температура, так как stick не поддерживает данные устройства был куплен шлюз третий версии от Xiaomi. О нем расскажу отдельно благодаря усилиям @AlexxIT и его интеграции Xiaomi Gateway 3 для Home Assistant, данный шлюз превращается в уникальный продукт, позволяет одновременно параллельно работать умным устройствам и в Home Assistant и MiHome, только умные устройства должны быть Xiaomi. Так же Home Assistant с данным шлюзом можно интегрировать с Яндекс Алисой, Google home и HomeBridge. Так же отдельное спасибо хотел сказать @AlexITон сделал для развития популярности Home Assistant в русскоязычном сообществе очень много, является автором интеграций Sonoff LAN, Yandex.Station. Но есть ложка дегтя в бочке меда шлюза третий версии от Xiaomi, к сожалению производитель в новых прошивках шлюза даты производства с 10.2020 г. закрыл Telnet и теперь без паяльника шлюз в Home Assistant не интегрировать (говорят 10 минут работы и все сделано), но будьте в курсе.

Как вы уже догадались начиная с сентября я переехал на Xiaomi Gateway 3, уже более полугода все работает стабильно, сейчас у меня в эксплуатации 77 устройств Xiaomi, розетки, выключатели, различные датчики.

4. Сейчас уже реализовано

Управления всеми розетками и выключателями кухня

управления всеми розетками и выключателями, из любой точки мира

автоматизировано освещение туалета, ванной, коридора, прихожей, лестницы;

настроено адаптивное освещение, когда автоматически в течении дня меняется яркости и цветовая температура;

Мониторинг погоды

мониторинг погоды и микроклимата в доме

автоматизировано управление батареями в зависимости от температуры;

Мониторинг сервера

мониторинг наличия интернета и сервера;

автоматизировано управление подачи воды в зависимости от времени суток;

Датчики безопасности

сделаны датчики безопасности и уведомления в телеграмм протечка воды, задымления, загазованность, движение в доме, выключить все розетки, выключить весь свет в доме;

уведомления о нежелательных событиях в доме остановился котел, с работка датчиков безопасности;

Учет электроэнергии по группам

учет электроэнергии по группам потребителей;

Робот пылесос, увлажнитель

интегрированы различные устройства, с возможностью их управления;

время прибытия транспорта на остановку;

управление умным домом голосовыми командами Алиса и Эй google.

В планах

автоматизировать уличное освещение;

интегрировать ворота Алю тех в Home assistant;

автоматизировать полив растений

5. Где я ошибся

Приобретение умных выключателей, а затем умных лампочек. Адаптивный свет это классно, поэтому умные лампочки нужны, а с ними можно было установить глупые возвратные выключатели. Можно было сэкономить.

Покупка видеодомофона с камерами с Али, сейчас бы купил ip камеры и интегрировал в Home assistant.

Приобретение WiFi видеокамеры Xiaomi внутри дома, которая не интегрируется в Home assistant, сейчас бы купил Reolink.

Заключение

Умный дом повышает комфорт жизни, но требует массу времени и главная проблема превращается в Хобби, получаешь умный дом головного мозга. Сейчас все стабильно работает, а ты сидишь и думаешь а может еще какой датчик куда поставить и чего-то автоматизировать. Плюс главный риск когда все работает хорошо все классно, но в процессе отладки или сбоев у вашей семьи должно быть терпение и готовность к определенным трудностям, сколько раз за эти пол года я слышал от супруги, что как я достал с этой автоматизацией, когда в туалете или в ванной отключался свет, пока все отладил. Ну и самое главное должно быть физическое дублирование выключателями.

Это первая моя статья на habr, если тема умного дома интересна пишите в комментариях о чем хотите узнать все расскажу, просто Home assistant целая планета и в одной статье все не рассказать. Какие темы интересны, что хотите узнать подробней, если будет интерес напишу более подробный материал.

Источник