«Умный туалет» в обычной квартире

в 14:14, , рубрики: PIR, датчик движения, инфракрасный датчик, умный дом, управление освещением, Энергия и элементы питания

«Умный туалет» в обычной квартире

С каждым годом наших домах становится все больше электроприборов. Сейчас в пользовании почти у всех есть телевизоры, холодильники, стиральные машины, медиацентры и DVD (Blue Ray) проигрыватели, посудомоечные и кухонные комбайны, микроволновые печи, электрочайники и мультиварки, кондиционеры и увлажнители и еще много-много всего, от чего мы уже не хотим отказываться. Потребление электроэнергии растет и в конце месяца набегает вполне внушительная сумма. Волей-неволей приходится задуматься о том как уменьшить эти расходы.

Не обошла эта проблема и меня. Из-за приличных счетов за электроэнергию на семейном совете было решено избавиться от электрочайника как одного из самых мощных электроприборов, тем более что на кухне есть газовая плита. От сокращения количества остальной электротехники домочадцы отказались наотрез. Пришлось искать другие пути экономии электроэнергии. Первым шагом была замена всех ламп в доме на светодиодные. Вторым шагом должен был стать контроль за тем, чтобы электро- и осветительные приборы не оставались включенными долгое время, когда никто ими не пользуется. Проанализировав, я выделил три источника потребления электроэнергии, которые нужно ограничить: горящий свет и телевизор на кухне, включенные в отсутствие там людей и свет в туалете, который забывают выключать дети (и я).

С кухней решил разобраться позже. Во-первых, это более контролируемо. И горящий свет и работающий телевизор слышно и видно, главное — не лениться пойти и выключить. Во-вторых, у меня уже есть план системы на Arduino, нескольких датчиках движения и ИК-передатчике. Осталось только найти время ее реализовать.

А вот свет, горящий в туалете, не виден из комнаты и коридора. Поэтому он может гореть там весь день, особенно когда никого нет дома. Хотя, если честно, проблема выключения света и экономии электроэнергии в данном случае для меня была не главной. Так как в семье есть маленькие дети, они в первую очередь испытывают неудобства, поскольку не дотягиваются до выключателя и не могут сами включить себе свет. Им приходится звать кого-нибудь из взрослых, отвлекая от дел, или тащить стул из кухни и залезать на него. Стоит ли говорить, что чаще всего в обоих случаях свет остается включенным и после того, как ребенок оставил туалетную комнату (он ведь очень спешил, у него дела: мультики, игрушки, недописанная поэма...). Да что греха таить, я и сам иногда по рассеянности свет не выключаю. Добавить второй выключатель пониже, специально для детей, конечно, можно. И я так и сделал бы, если бы на улице были 60-е годы XX века. В веке XXI хочется уже более изящных и технологичных решений.

Идеальным решением было бы поставить датчик присутствия. Но эти датчики неоправданно дороги, их не так просто найти в продаже. Из бюджетных решений только поставить инфракрасный датчик движения с задержкой выключения.
Этот вариант я и решил реализовывать. Единственное сомнение вызывал тот факт, что эти датчики часто имеют невысокую чувствительность и если сделать время задержки маленьким, свет будет периодически гаснуть, заставляя человека в комнате периодически совершать движения и раздражая. Сразу в голове возник вариант построения системы на Arduino с несколькими PIR-датчиками, расположенными в разных местах, сигнал с которых бы суммировался, тем самым увеличивая чувствительность, но затем я эту идею отбросил. Стоит ли «городить огород» ради решения такой простой задачи, тем более что в квартире недавно сделан ремонт, который я и так едва пережил, стены в туалете покрыты плиткой и любые варианты с отковыриванием плитки, штроблением стен и новым ремонтом отмел сразу же. Единственное место, где у меня могут располагаться датчики — это подвесной потолок и задняя фальш-стенка, что несколько сужает возможности.

Порывшись в закромах я нашел у себя 4 вида PIR — датчиков.

Датчик №1:

image

Датчик состоит из двух частей. PIR-датчик и датчик освещенности вынесены в отдельный блок.

image

«Умный туалет» в обычной квартире

Особенности этого датчика:

• управляющая плата и pir-датчик размещены в отдельных корпусах;
• pir-датчик приесоединен к плате шлейфом с разъемом, что облегчает монтаж и ремонт;
• датчик работает как на включение, так и на выключение, т.е. он способен как включать нагрузку при появлении человека, так и выключать ее;
• нагрузка вклюлючается через реле;
• имеется фотоэлемент, предотвращающий срабатывание датчика при уровне освещенности выше заданного, уровень срабатывания задан номиналом резистора на плате и не регулируется;
• при подключении датчика, если уровень освещения выше заданного, датчик сигнализирует о своей исправности троекратным включением-выключением нагрузки;

Достоинства:
• маленький и незаметный датчик, который легко вписать в любое оформление;
• нет нагрева управляющего элемента;
• работа как на включение, так и на выключение.
• отсчет времени включения нагрузки сбрасывается при каждом обнаружении движения.

Недостатки:
• невысокая чувствительность дачика вследствие конструкции линзы Френеля. Данная линза формирует малое количество лучей, большинство из которых расположены в одной плоскости;
• нет простого управления времени включения нагрузки, которое задано одним из резисторов на плате управления.
• реле достаточно громко щелкает, что не годится для использования для управления светом в квартире.
• хоть датчик и вынесен на отдельную плату и в отдельный корпус, все равно плата управления должна находиться где-то рядом, чтобы избежать помех при использовании длинного шлейфа, что исключает возможность скрытого размещения датчика на стене. Единственное возможное применение это монтаж за подвесными потолками или фальш-стенами.

Датчик №2:

image

Особенности этого датчика:
• управляющая плата и pir-датчик размещены в одном корпусе;
• корпус «технологическиq» и больше подходит для применения в нежилых помещениях;
• требуется обязательное подключение «фазы» и «ноля»;

Достоинства:
• беззвучная работа твердотельного силового элемента (семистор);
• линза Френеля имеет другую структуру и формирует большее количество лучей равномерно распределенных в полусфере, что обеспечивает большую чувствительность датчика и более стабильное его срабатывание.
• отсчет времени включения нагрузки сбрасывается при каждом обнаружении движения.

Недостатки:
• нет простых регулировок уровня освещенности при котором прекращается срабатывание датчика и времени включения нагрузки.

Датчик №3:

image

«Умный туалет» в обычной квартире

«Умный туалет» в обычной квартире

«Умный туалет» в обычной квартире

«Умный туалет» в обычной квартире

«Умный туалет» в обычной квартире

Особенности этого датчика:
• датчик предназначен для использования в качестве заменителя обычного стенного выключателя, поэтому он сконструирован для размещения в стандартной монтажной коробке;
• датчик включается в разрыв цепи и ему не требуется обязательное подключение «фазы» и «ноля»;
• нагрузка включается через семистор.
• имеется фотоэлемент, предотвращающий срабатывание датчика при уровне освещенности выше заданного, уровень срабатывания регулируется подстроечным резистором.

Достоинства:
• легко заменяет стандартный выключатель;
• не требуется обязательное подключение «фазы» и «ноля»;
• беззвучная работа твердотельного силового элемента (семистор);
• линза Френеля имеет более сложную (фасеточную) структуру и формирует большее количество лучей равномерно распределенных в полусфере, что обеспечивает большую чувствительность датчика и более стабильное его срабатывание.
• имеются регулировки уровня освещенности при котором прекращается срабатывание датчика и времени включения нагрузки.
• отсчет времени включения нагрузки сбрасывается при каждом обнаружении движения.

Недостатки:
• установка только в монтажную коробку (конечно, возможна установка в подвесной потолок, но в этом случае придется вырезать слишком большое отверстие);

Этот датчик мне понравился больше всех, я уже примерялся где мне резать дырку в подвесном потолке. Но что-то меня сдерживало, не было уверенности что при потолочном размещении будет стабильное срабатывание, особенно на появление ребенка, и что датчик будет не вовремя гасить свет, не почувствовав небольших движений находящегося в относительном спокойствии человека. Как оказалось, я не зря затягивал с вырезанием дырки в потолке.
Некоторое время спустя ко мне попал еще один датчик, который мне понравился больше всех и с которым реализация поставленной задачи стала проще, надежнее, и качественнее по функционалу.

Датчик №4:

«Умный туалет» в обычной квартире

Особенности этого датчика:
• датчик беспроводной, предназначен для управления силовыми блоками системы nooLite (я как раз не так давно купил такой комплект из блока и выключателя чтобы сделать управление светом с рабочего стола в комнате. Что ж, комната подождет. Задействую блок управления из комплекта для этого проекта, а потом, если все получится докуплю еще один блок управления, т.к. они одной системы и совместимы между собой);
• силовые блоки включаю нагрузка через твердотельный элемент (семистор), а значит беззвучны;
• питание датчика от двух элементов AAA в течение как минимум года
• дальность действия до 50 м (зависит от среды прохождения сигнала).

Достоинства:
• датчик плоский и легкий, крепить его можно как с помощью саморезов, так и на двусторонний скотч.
• датчик беспроводной, поэтому может быть закреплен где угодно и при необходимости, перенесен в другое место.
• датчик имеет регулируемый порог чувствительности, освещенности, времени отключения;

Недостатки:
• Питание от батареек (производитель обещает как минимум год работы на одном комплекте).

Еще несколько фото этого датчика:

«Умный туалет» в обычной квартире

На обратной стороне присутствуют три подстроечных резистора, регулирующих чувствительность, уровень освещенности при котором датчик перестает срабатывать и время включения нагрузки при срабатывании. Все просто и интуитивно понятно: стрелочки в направлениях "+" и "-".
Здесь же расположена кнопка «привязка/отвязка», с помощью которой датчик «привязывается» к силовому блоку, которым он будет управлять. На силовом блоке также есть кнопка «привязка/отвязка». К силовому блоку может быть подключено до 37 управляющих пультов, брелоков, датчиков и других управляющих устройств системы nooLite.

«Умный туалет» в обычной квартире

Устройство датчика напоминает устройстово стандартного выключателя.

«Умный туалет» в обычной квартире

Внутри мы видим плату управления, антенну и два места под элементы ААА.

И вот, наконец, я приступаю к установке. Первым делом, перед тем как начать разбирать потолок, я решил привязать датчик и силовой блок и проверить как будет работать эта система и заодно подобрать место расположения датчика и время задержки выключения нагрузки (освещения). На столе это делать удобнее, чем стоя на стремянке.

Поэтому был собран испытательный стенд, который просто включался в розетку.

«Умный туалет» в обычной квартире

Датчик было решено временно закреплять при помощи маленьких квадратиков двустороннего скотча, чтобы было легко отклеивать и перемещать его в процессе экспериментов.

«Умный туалет» в обычной квартире

Так как в данном случае нет ограничений по месту расположения датчика, сначала я закрепил его на заднюю фальш-стенку прямо напротив двери, непосредственно над бачком унитаза. Эксперименты показали что при таком расположении датчик стопроцентно реагирует на появление внутри комнаты человека (ребенка) практически без задержки. Так как датчик располагается близко, скорее всего человек одновременно пересекает много (или даже все) лучи, формируемые линзой Френеля и реагирует даже на малейшие движения, обнуляя таймер времени отключения нагрузки. Проведя несколько экспериментов с разным временем задержки, я из принципа разумной достаточности я выставил это время 40 секунд, этого оказалось вполне достаточно для того чтобы свет не выключался во время нахождения в комнате человека (за 3 недели использования, свет ни разу не выключился раньше времени) и достаточно мало для времени горения света после того как человек покинет помещение.

После экспериментов на стенде я приступил непосредственно к монтажу.

«Умный туалет» в обычной квартире

Лампочка вкручена во встроенный в потолок светильник. Чтобы получить доступ к этому светильнику приходится частично разобрать потолок.

«Умный туалет» в обычной квартире

Блок управления еще на стенде был «привязан» к датчику. Его выходы подключаю непосредственно к контактам светильника. На входы будет подано сетевое напряжение 220В.

«Умный туалет» в обычной квартире

На блоке управления имеются монтажные уши. На светильнике специальная монтажная планка с двумя винтами. Это дает возможность закрепить силовой блок непосредственно на корпусе потолочного светильника.

Хорошо, что мне пришлось залезть под потолок. Джумшуты из белорусского областного центра, которые делали ремонт в туалете, накосячили, где только было возможно. Электропроводка не стала исключением. С проводов, подключенных к светильнику, изоляция была частично срезана и под потолком висели оголенные провода. Хорошо, что я это вовремя заметил и обошлось без короткого замыкания.

«Умный туалет» в обычной квартире

Провод под подвесным потолком достаточно длинный, поэтому подключить светильник можно было непосредственно стоя на полу. Кстати, сзади виден временно приклеенный датчик.

«Умный туалет» в обычной квартире

Для того, чтобы поставить светильник на место, силовой блок пришлось открутить, иначе собранная конструкция не пролазила в отверстие в подвесном потолке.

«Умный туалет» в обычной квартире

После того, как светильник установлен, силовой блок занимает свое место.
Перед окончательной сборкой потолка проверяю все на работоспособность. И вот тут у меня возникает проблема. Свет почему-то горит и не выключается. Я подумал, что при подключении сжег семистор в силовом блоке. Понимание пришло позже: я отключал силовой блок несколько раз, а ведь он запоминает состояние при отключении. Изменение состояния (включение/выключение) происходит только командой с пульта управления или в моем случае датчика. Если в момент, когда датчик подавал команду выключения блок отключен, то блок управления при подключении к сети сохранил состояние, в котором он находился при отключении, то есть подключит нагрузку и будет ждать команды отключения. А так как в данной комнате горит свет, датчик освещенности заблокирует передачу команд на включение света и соответственно и команда выключения больше не поступит и свет будет гореть все время. Поняв это, я решил заблокировать датчик света, заклеив окошко фотоэлемента непрозрачным черным скотчем, так как в туалете нет окон и нет необходимости блокировать включение света днем. Я уже собрался разбирать датчик, но сначала решил попробовать максимально уменьшить чувствительность датчика освещенности. Оказалось, что если резистор регулировки «Чувствительность» выкручен в минимальное положение, датчик освещенности полностью выключается и не участвует в работе. Таким образом, даже если в процессе горения света от силового блока будет отключено электропитание (например, отключат свет), то при следующем появлении человека PIR-датчик, независимо от того, что свет уже горит, пошлет силовому блоку команду включения, а через 40 секунд после того, как человек уйдет, команду выключения и свет погаснет.

Теперь, после всех проверок и сборки потолка, осталось заблокировать выключатель в коридоре, потому что я сам, да и другие члены семьи по привычке еще долго будут щелкать этим выключателем и электропитание силового блока будет иногда выключаться и то, главное, ради чего все это затевалось: чтобы свет стабильно сам зажигался и выключался, когда дети заходят в туалет, окажется не реализованным.

«Умный туалет» в обычной квартире

С выключателем у меня тоже не все так просто. Стенка между коридором и ванной с туалетом такая тонкая (меньше 50 мм), что в ней не помещается стандартная монтажная коробка. Раньше в этом месте стояли очень тонкие советские выключатели в квадратных коробках. Когда пришла пора менять выключатели, я выбирал самые тонкие и подрезал монтажную коробку. И сейчас выключатель вставлен на всю глубину и упирается в дно монтажной коробки, просто замкнуть два провода под выключателем не получится, там просто нет места для этих проводов.

«Умный туалет» в обычной квартире

Хорошо, что на клеммах выключателя есть по два контакта. Так как сзади у выключателя места нет, я не стал отключать от него провода, а просто зашунтировал его петлей провода в изоляции, которую пустил сбоку от самого выключателя, там где есть место. Теперь, независимо от того в каком положении находится клавиша этого выключателя, силовой блок всегда подключен к сети и свет при появлении человека зажигается.

На этом моя работа была закончена. Младший член семьи ответственно участвовал в экспериментах и мы убедились, что датчик уверенно реагирует даже на самые незаметные движения, свет всегда зажигается и не гаснет при присутствии человека.

Напоследок, я заметил еще один маленький нюанс. Датчик, когда он висит на дальней стене, срабатывает только на появление человека в створках двери. А так как коридор узкий, то любой человек, открывая дверь, стоит немного в стороне и свет не зажигается. А когда дверь открыта, еще есть небольшая задержка срабатывания датчика движения. Конечно, члены семьи к этому могут привыкнуть, но поначалу это будет вызывать некоторый дискомфорт. Не говоря уже о гостях, которые будут стоять в коридоре и щелкать выключателем, не догадываясь, что нужно просто зайти в створку двери. Им придется объяснять как зажечь свет. Это вариант мне совсем не нравится.

И тут я понял, чт нужно сделать. Датчик абсолютно автономный. Кто мне мешает прикрепить его непосредственно на дверь? Теперь при открывании двери человек, даже стоя в стороне от створа двери, все равно окажется в поле зрения датчика и не важно, что двигаться будет не человек а сам датчик, главное, что он подаст команду на включение света.

Так как PIR-датчик был закреплен на маленьких кусочках двустороннего скотча, переклейка его на новое место не заняла много времени. Теперь он располагается еще ближе к человеку и еще чувствительнее к малейшим движениям.

«Умный туалет» в обычной квартире

Мы с младшим членом семьи продолжили эксперименты. Теперь их результатами я был полностью доволен.

1. Свет загорается уже при движении двери, даже если человек не попадает в поле зрения датчика. Я специально проверил это, открывая дверь и прячась за нее, так чтобы меня не было видно. Значит датчик улавливает разницу в температурах задней и боковой стен при движении и этого ему достаточно, чтобы подать команду на включение света.
2. Датчик реагирует на малейшие движения человека, продлевая время включения света на 40 секунд при каждом срабатывании.
3. Ровно через 40 секунд после того как человек покинул комнату свет гаснет.
4. Свет не загорается сам при движении и шуме в коридоре или комнатах.
5. Датчик уверенно срабатывает присутствие человека, значительно облегчив жизнь как самим детям, так и взрослым.

«Умный туалет» в обычной квартире

А самое главное, больше всех доволен младший и главный член семьи. Теперь он стал полностью самостоятельным и обходится без помощи взрослых. Ну и сделан первый шаг в сторону построения «Умного Дома».

Автор: IVA2

Источник

Поделиться

  1. ирина:

    мы сделали проще: выключатель расположен на уровни кисти взрослого, примерно в метре от пола.
    на такой высоте почему-то не забывается выключать.

    все выключатели в квартире на этой высоте

* - обязательные к заполнению поля