Jste zde

Domácí automatizace - komunikace po síťovém rozvodu 230V

Redakce HW serveru, 20. Březen 2003 - 0:00

Trošku jsem rozvinul možnosti komunikace po síti 230V. Udělal jsem univerzální modul pro řízení téměř čehokoli v domě (plynové ústřední topení, bazénu, otvírání oken a podobně). Výhodou je, že jednotlivá zařízení se vzájemně vidí a je možné ovládat odkudkoli cokoli.

Uplatnění tohoto zařízení v domácnosti je zéměř neomezené. Lze jím například nezávisle řídit teplotu v jednotlivých místnostech, kontrolovat leplotu vody v bazénu či třeba napouštět vanu a zapínat televizor. Jedinou podmínkou je mít u každého ovládaného spotřebiče nainstalován modul základní jednotky doplněný o využívané vstupně/výstupní obvody.

Jedná se o zapojení trošku složitější, také to není úplně levné, ale za ten komfort to stojí. Například když si večer v posteli vzpomenete, že zítra nebudete doma, tak můžete z ložnice naprogramovat "výjimku" v topení pro všechny místnosti současně nebo jednotlivě. Taktéž můžete v každé mistnosti vidět údaj z kteréhokoli teploměru v domě nebo stav kteréhokoli spínače.

To vše lze navíc jednoduše ovládat z PC přes rozhraní USB. V počítači můžete samozřejmě mít všechno pohromadě - stavy všech spínačů a teploměrů, ovládání topení ve všech místnostech, export naměřených hodnot do grafu v Excelu apod. Lze si tak velmi elegantně a jednoduše vytvořit i velmi koplikovaný systém ovládání domácích spotřebičů.

Třešničkou na dortu pak může být bezdrátové ovládání řídící jednotky dálkovým ovládačem pomocí rádiového přenosu na frekvenci 433MHz.

Seznam dostupných bloků

  • Základní jednotka - v minimální konfiguraci musí obsahovat alespoň napájecí zdroj 230V, jádro s procesorem Atmel AT89C52 a Komunikační modul (Power Line Modem) s TDA5051. Lze ji však doplnit i o dvouřádkový textový displej 1602 s integrovaným řadičem, spínač 230V (galvanicky oddělený triak) WatchDog (restart procesoru v kritických aplikacích, konektor pro připojení PC a až 8 teploměrů DS1721 a přijímač dálkového ovládání
  • Modul s 8triakovými spínači
  • Velký LED displej
  • Vysílač dálkového ovládání (přijímač 433MHz, kódování Manchester1)
  • USB rozhraní k PC a 128kB Cache

Princip ovládání topení:

Jelikož servo ventily, které by uměly zavírat a otvírat radiátory jsou velmi drahé, vyřešil jsem to jednoduše a za několik korun. Stačí použít stávající termostatické hlavice (já jsem měl hlavice ze slovenské armaturky Myava po 170Kč - už 2 roky byly na radiátorech). Nastavit na nich vysokou teplotu, kteru nikdy v místnosti nebudete požadovat (např. 35°C) a kolem tepelně roztažného tělíska uvnitř termostatické hlavice udělat z SMD odporů topné tělísko o výkonu asi 3W. Já jsem jej udělal na 230V, protože trafo v modulu neutáhne celkem jen 1W. Když je v místnosti zima (nižší teplota než požadovaná), tak se topné tělísko vypne, počká se 10 minut aby vychladlo, a pošle se kotli příkaz "Topit". Po zahřátí místnosti se pošle kotli příkaz "Netopit" a zapne se topné tělísko v termostatické hlavici.

Kotel samozřejmě eviduje požadavky na "Topit/Netopit" ze všech místností a vypne jen v případě, že již žádná místnost nepožaduje topení. Také každá místnost požadavek na zapnutí kotle opakuje v pravidelných intervalech, a v případě že kotel nedostane 10 minut žádný požadavek na zapnutí, tak se automaticky vypne. Aby se minimalizovala spotřeba plynu, tak 10 minut po vypnutí kotle není možné jeho zapnutí (jedině ručně z modulu kotelny nebo z počítače).

Ovládání

Ovládání modulu se provádí 4tlačítky a je intuitivní. Po chvilce bádání by na to měl přijít každý, kdo je zvyklý dělat s počítačem nebo mobilem. Vždy na prvním řádku je dotaz ("Vyber zařízení" apod.) a na druhém řádku provádíte výběr nebo editaci. Takže není třeba si nic pamatovat - na všechno vždy přijdete. Výběr údaje se provádí tlačítkem MINUS pro první řádek display, PLUS pro druhý řádek. Jedno stisknutí přepne na další teploměr/spínač. A dvě rychlá stisknutí za sebou přepnou na další modul (první teploměr dalšího modulu).

Struktura Menu je následující:

Vyber zarizeni (výběr kteréhokoli modulu v domě, 

                                       který chcete programovat)
Tydenni rezim
Vyber den (pondělí až neděle)
Vyber udaj (až 8 programů pro každý den)
Editace údaje (čas a teplota)
Vyjimky
Vyber údaj (až 18 výjimek)
Editace výjimky (datum a čas začátku, teplota, datum a čas konce)
Nastavit čas
Editace datumu a času v každém modulu (počítač 

to může synchronizovat automaticky)
Rozptyl termostatu
Např.: 0,12°C = zapne topení při nastavené 

teplotě -0,12°C a vypne při nastavené teplotě +0,12°C
Spínače zap/vyp (ruční ovládání spínačů)

Základní universální jednotka

Základní universální jednotka je jádrem celého zařízení. Aby však výsledné zapojení nebylo příliš drahé, je použito modulárního systému. Na schématu je vidět úplné zapojení jednotky, ale protože ne všechny základní jednotky budou využívat všech systémů v jednotce obsažených, stačí osazovat pouze součástky těch bloků, které budeme opravdu potřebovat.


Schéma zapojení řídící jednotky

Povinné komponenty:

  • Napájecí zdroj 230V
  • Jádro s procesorem Atmel AT89C52
  • Komunikační modul (Power Line Modem) s TDA5051

Volitelné komponenty:

  • Dvouřádkový textový displej 1602 s integrovaným řadičem. Místo něj je možné připojit cokoli jiného - např. modul s 8triakovými spínači a velký LED displej
  • Spínač 230V AC (triak galvanicky oddělený)
  • Kontakt relé (pro spínání malého napětí - např. plynový kotel)
  • Hodiny zálohované akumulátorem (datum a čas s DS1302)
  • Paměť EEPROM, aby nastavené hodnoty byly zachovány i po výpadku proudu
  • Až 8 teploměrů DS1721 (měří na 0,06°C) zapojených paralelně 4 dráty (liší se nastavenou adresou)
  • WatchDog - v kritických aplikacích (např. řízení plynového kotle) případě vytuhnutí procesoru jej restartuje
  • Konektor pro připojení dálkového ovládání (přijímač 433MHz, kódování Manchester1)
  • Konektor pro připojení PC - přes optočleny (na sériový port PC nebo ke Cache s USB rozhraním)

Popis funkce

  • Každý modul (v každé místnosti) má dvouřádkový display. V klidu může být na každém řádku hodnota z jednoho teploměru nebo spínače kdekoli v domě (aktualizuje se po 30s). Výběr údaje se provádí tlačítkem MINUS pro první řádek display, PLUS pro druhý řádek. Jedno stisknutí přepne na další teploměr/spínač. A dvě rychlá stisknutí za sebou přepnou na další modul (první teploměr dalšího modulu).
  • Každý modul má režimy topení uložené ve své vlastní paměti EEPROM (bazén tam má uložen režim filtrace apod.). Do EEPROM se samozřejmě ukládá více informací, ale paměť není povinná (např. kotelna ji nepotřebuje).
  • Každý modul má své vlastní hodiny zálohované akumulátorem, aby byl nezávislý na ostatních. Také nejsou povinné (např. kotelna je nepotřebuje).
  • Každý modul, který má hodiny (obsahují i paměť RAM), má v jejich paměti seznam okolních zařízení. Tím se urychlí vyhledávání jiného modulu (toho, koho ještě nikdy neslyšel komunikovat, se nebude pokoušet kontaktovat).
  • Každý modul může mít jeden triakový spínač 230V AC (silový) a jeden nízkonapěťový kontakt relé (např. pro ovládání plynového kotle)
  • Komunikace po síti 230V AC je realizována obvodem TDA5051 od Philips Semiconductors. Je to obyčejný sériový přenos rychlostí 1200b/s se sudou paritou. Jedá se ale o poloduplexní víceuzlovou komunikaci, takže je použit podobný princip, jako v sítích Ethernet.
  • Ovládání modulu se provádí 4-mi tlačítky a je intuitivní. Po chvilce bádání by na to měl přijít každý, kdo je zvyklý dělat s počítačem nebo mobilem. Vždy na prvním řádku je dotaz ("Vyber zařízení" apod.) a na druhém řádku provádíte výběr nebo editaci. Takže není třeba si nic pamatovat - na všechno vždy přijdete.

     



Plošný spoj řídící jednotky



Osazení plošného spoje řídící jednotky

 

Celé to vejde do krabičky U-SEB5, kterou prodává např. EZK (81x30x122mm zvenku). Jelikož použité součástky nejsou zrovna běžně prodávané a jejich ceny jsou u různých distributorů různé (i dvojnásobné), nabízím dodavatele, které jsem použil na podzim 2002:

Více informací o jednotlivých blocích naleznete na stránkách autora - http://mujweb.cz/www/jnetopil/.

DOWNLOAD & Odkazyl

Hodnocení článku: