Надежное user-friendly управление силовыми нагрузками умного дома: Domoticz + ручной переключатель

в 11:38, , рубрики: arduino, domoticz, internet of things, IoT, kmtronic udp relay, mqtt, Raspberry Pi, Интернет вещей

Привет, Geektimes!

Я реализую свой умный дом и хочу поделиться несколькими выстраданными решениями.

В качестве центрального контроллера в моей версии умного дома я использую Raspberry Pi с установленными Domoticz и MQTT брокером Mosqito. Центральный контроллер управляет разнообразными нагрузками, зачастую расположенными достаточно далеко от основного здания, например, в гараже или в теплице. В таких удаленных узлах я использую недорогие UDP реле KMTronic для коммутации нагрузок и Ардуино с Ethernet Shield для сбора данных и обратной связи.

Причем схему коммутации я предпочитаю использовать такую, чтобы в любой момент, в том числе при выходе из строя элементов инфраструктуры умного дома, я мог коммутировать нагрузки вручную. Для меня требование надежности вторично — главное, чтобы у моей жены всегда сохранялся привычный интерфейс управления, что позволит сохранить мир в семье и даст мне возможность и далее заниматься любимым хобби.

Идея

Идея проста: применение классической схемы включения с двух мест:

image

В качестве переключателя SA1 выступает один из релейных выходов KMTronic (NO-C-NC), в качестве переключателя SA2 — обычный бытовой одноклавишный переключатель. Все отлично работает, вот только есть один нюанс — у контроллера нет информации о действительном состоянии нагрузки. Не беда — добавим в схему в качестве нагрузки промежуточное реле или контактор KM с катушкой на 24V:

Надежное user-friendly управление силовыми нагрузками умного дома: Domoticz + ручной переключатель - 2
Так мы убьем сразу несколько зайцев:

  • получим возможность использовать дополнительные контакты реле KM для обратной связи;
  • повысим электробезопасность, что особенно важно во влажных помещениях;
  • получим возможность коммутировать более мощные нагрузки, чем те, на которые рассчитаны реле KMTronic.

В качестве промежуточных реле мне нравится использовать Hager ERxxxx на 24V с принудительным ручным управлением (OFF, AUTO, ON).

Надежное user-friendly управление силовыми нагрузками умного дома: Domoticz + ручной переключатель - 3

Эта опция здорово помогает при отладке и в дальнейшей эксплуатации.

Реализация

Кратко расскажу о подключении UDP реле KMTronic к Domoticz на Raspberry Pi:

  • Устанавливаем socat для работы с UDP:
    sudo apt-get install socat
    

  • В каталоге ~/domoticz/scripts создаем скрипт для управления KMTronic через UDP. Назовем скрипт, например, rudp.sh:
    #!/bin/bash
    RelayIP="$1"
    RelayNumber="$2"
    Status=$(echo FF0000 | socat - udp-datagram:192.168.100.${RelayIP}:12345)
    StatusBit=${Status:RelayNumber-1:1}
    CommandON=FF0${RelayNumber}01
    CommandOFF=FF0${RelayNumber}00
    if [ "$StatusBit" = "1" ]; then
    echo ${CommandOFF} | socat - udp-datagram:192.168.100.${RelayIP}:12345
    else
    echo ${CommandON} | socat - udp-datagram:192.168.100.${RelayIP}:12345
    fi
    

  • Делаем файл rudp.sh исполняемым:
    chmod +x rudp.sh
    

  • Проверяем из командной строки:
    rudp.sh 199 1
    

    Эта команда должна переключить реле #1 устройства KMTronic с адресом 192.168.100.199, используя дефолтный порт 12345.

  • В Domoticz cоздаем Dummy switch, в полях On Action и Off Action указываем:
    script:///home/pi/domoticz/scripts/rudp.sh 199 1
    

    Теперь при клике по свичу переключается контакт UDP Relay.
    Параллельно мы можем переключать нагрузку, используя ручной переключатель.

  • Заливаем в Ардуино такой скетч (внимание, в скетче нужно связать входы Ардуино и индексы Idx наших Dummy switches, заполнив массив domoticz_Idx[]):
    #include <SPI.h>
    #include <Ethernet.h>
    #include <Bounce2.h>
    #include <PubSubClient.h>
    
    byte mac[]    = {  0xDE, 0xED, 0xBA, 0xFE, 0xFE, 0xED };
    byte server[] = { 192, 168, 100, 250};
    byte ip[]     = { 192, 168, 100, 199};
    
    // I/O ports on board, 20 for UNO and Leonardo (14 DI + 6 AI) 
    static const int ioPorts = 20; 
    
    // all pins                           0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
    static const uint8_t arduinoPins[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10,11,12,13,A0,A1,A2,A3,A4,A5};
    static const int availablePin[]    = {1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1}; //  pins available for general I/O. 1 - available, 0 - not available
    static const int domoticz_Idx[]    = {5, 6, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; //
    
    // Buffers for sending data
    char  statusBuffer[ioPorts+1] = "0";           
    char  prevStatusBuffer[ioPorts+1] = "0"; 
    
    // Instantiate a Bounce object
    Bounce debouncer[ioPorts] = Bounce();
    
    // Function headers
    void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length);
    char pinToChar(int value);
    int compareCharArrays(char  array1[ioPorts+1], char array2[ioPorts+1]);
    void readAllPins();
    void publishPins(boolean all);
    void setup();
    void loop();
    
    EthernetClient ethClient;
    PubSubClient clientMQTT(server, 1883, callback, ethClient);
    
    void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
      byte* p = (byte*)malloc(length);
      memcpy(p,payload,length);
      publishPins(true); 
      free(p);
    }
    
    char pinToChar(int value) {
      char result = 'X';
      if (value==HIGH) {
        result = '0';  // if pin opened, send 0
      }  
      if (value==LOW) {
         result = '1';  // if pin closed to GND, send 1
      }   
      return result; 
    }
    
    int compareCharArrays(char  array1[ioPorts+1], char array2[ioPorts+1]) {
      int result = 0;
      for (int i =0; i <= (ioPorts); i++) {
        if (array1[i]!=array2[i]) {
          result = 1;
          break;
        }  
      }  
      return result;    
    }
    
    void readAllPins() {
      for (int i =0; i < (ioPorts); i++)
      {
        if (availablePin[i]) 
        {
          debouncer[i].update();
          statusBuffer[i] =  pinToChar(debouncer[i].read());
        }  
      }  
    }
    
    void publishPins(boolean all) {
      char topic[]="domoticz/in";
      String data;
      char jsonStr[200];
      for (int i =0; i < (ioPorts); i++)
      {
        if ((all) || (prevStatusBuffer[i]!=statusBuffer[i]))
        {
          if ((availablePin[i]) && (domoticz_Idx[i])) 
          {
            data="{"idx":";
            data+=(int)domoticz_Idx[i];
            data+=","nvalue":";
            data+=(char)statusBuffer[i];
            data+="}";
            data.toCharArray(jsonStr,200);
            clientMQTT.publish(topic,jsonStr); 
            Serial.print(topic);
            Serial.print(" ");
            Serial.println(jsonStr);
          }
        }  
      }  
    }
    
    void setup() {  
      // initialize serial port over USB  
      Serial.begin(9600);
      
      Ethernet.begin(mac, ip);
      
      // initialize the digital pins as an input.
      for (int i =0; i < ioPorts; i++)
      {
        if (availablePin[i]) { 
          pinMode(i, INPUT_PULLUP);
          debouncer[i].attach(arduinoPins[i]);       // setup the Bounce instance
          debouncer[i].interval(100);   // interval in ms
        }  
        statusBuffer[i]='0';  
        prevStatusBuffer[i]='0'; 
      }
      statusBuffer[ioPorts]='';      // EOL
      prevStatusBuffer[ioPorts]='';  // EOL
    
      readAllPins();
      
      if (clientMQTT.connect("myhome-ino-id1")) {
        clientMQTT.subscribe("myhome/ino/id1/in/#");
        publishPins(true);
      }
    }
    
    void loop(){
      clientMQTT.loop();
      readAllPins();
      if (compareCharArrays(statusBuffer,prevStatusBuffer)==1)
      // time for send information to the server
      {
          if (!clientMQTT.connected()){
            if (clientMQTT.connect("myhome-ino-id1")) {
              clientMQTT.subscribe("myhome/ino/id1/in/#");
            }  
          } 
          
          if (clientMQTT.connected()) { 
            publishPins(false);
          }  
        
        for (int i =0; i < (ioPorts); i++) {
          prevStatusBuffer[i]=statusBuffer[i]; 
        }
      }    
    }
    
  • Подключаем свободный контакт нашего промежуточного реле к контактам Gnd и DIxx Ардуино.
  • Для приема информации через MQTT в Domoticz устанавливаем MQTTWorker.

Спасибо за внимание, надеюсь, кому-то мой опыт окажется полезен.

Автор: himch

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля