Schalten Sie beim Verlassen das Licht aus und das Wasser aus

Solche Empfehlungen sollen die Wohnung (Haus usw.) vor alltäglichen Problemen und ernsthaften Schäden an sich selbst und anderen schützen. Einige Leute, die Angst vor Problemen haben, schalten die Automaten im Armaturenbrett aus und schließen die Wasserzulaufhähne. Die manuelle Ausführung dieses Vorgangs an sich ist nicht sehr bequem. In diesem Zusammenhang habe ich beschlossen, ein Budgetsystem zu entwickeln, das sich um die Automatisierung dieses Vorgangs kümmert, und ein wenig Funktionalität hinzugefügt. Was ist daraus geworden und wie gut - Sie können es unter dem Schnitt lesen.

Zunächst möchte ich sagen, dass ich in meinem Fall das System für den Einsatz in einer Wohnung beschreiben werde, aber im Prinzip auch für ein Landhaus und optional in anderen Räumen geeignet ist.

Die ersten Entwürfe der Lösung sehen folgendermaßen aus: Drücken Sie am Ausgang der Wohnung einen Knopf, wenn Sie gedrückt werden. Die Elektronik der Wohnung wechselt in einen der Betriebsmodi: abgesicherter Modus (im Bedienfeld sind alle Verbraucher ausgeschaltet, Wasserventile sind geschlossen) und normaler Betrieb (alle sind eingeschaltet und die Ventile sind geöffnet). Die Frage stellt sich sofort, wenn Sie für einen Monat abreisen, dann ist alles klar abgehackt und verlassen, und wenn Sie die Wohnung, die Arbeit und andere eintägige Abfahrten nicht für kurze Zeit sicher verlassen müssen, stellt sich heraus, dass es besser ist, den Kühlschrank (und andere Geräte, die ebenfalls ratsam sind, nicht auszuschalten) nicht auszuschalten insbesondere die Ausrüstung, die durch den Knopf zurück eingeschaltet wird). Als Ergebnis kam ich nach Überlegung zu dem Schluss, dass dies richtig wäre: Ändern Sie den Betriebsmodus von "sicher" in "Standby" und nennen Sie den normalen Betriebsmodus "main". Und "teilen" Sie die Verkabelung in der Wohnung in die Kategorien: Haupt 220 Volt, Standby 220 Volt.

Der Arbeitsalgorithmus lautet wie folgt: Der "Haupt" -Modus ist allumfassend, der "Standby" -Modus nur die erforderlichen Verbraucher (der Kürze halber der Kühlschrank). Es ist notwendig, für einen Monat zu gehen oder völlig sicher zu sein, das Wasser zu schließen und die zentrale automatische Maschine abzuschneiden. Wenn Sie täglich pflegen, drücken Sie die Taste. Die Automatisierung schließt das Ventil und schaltet die erforderlichen Maschinen ab, wobei der Kühlschrank eingeschaltet bleibt. Bei der Ankunft drückte ich den Knopf, die Automatisierung schaltete alles ein und öffnete das Wasserversorgungsventil.

Basierend auf dem verwendeten Algorithmus habe ich beschlossen, eine Einheit in der Schalttafel herzustellen, die die Phasen schneidet, die für die Geräte verantwortlich sind, die nicht in der Kategorie des Kühlschranks enthalten sind, und die Einheit, die für das Ein- und Ausschalten der Wasserversorgungsventile verantwortlich ist.


Die Blöcke verwenden Standardmodule, die leicht zu kaufen und zu ersetzen sind. Auch hier können Sie mit standardisierter Steuerung eine andere, zuverlässigere, verbesserte oder funktionalere Einheit einsetzen. Die Steuergeräte basieren auf und sind für Arduino Nano typisiert. Ich glaube, dass dieses Steuerungsmodul ausreicht, um das Gerät mit einem Rand zu steuern.

Ich werde auf das Thema Stromversorgung und Verkabelung zurückkommen. Zur Stromversorgung der Geräte verwende ich eine konstante Spannung von 12 Volt.

An dieser Stelle möchte ich auch klarstellen, dass ich meine Vision zu diesem Thema verwendet habe: Jetzt gibt es bereits eine ganze Reihe von Verbrauchern ab 12 Volt, beginnend mit LED-Beleuchtungsstreifen, und es ist logisch, diese Spannung für Niederspannungsverbraucher in der Wohnung zu verwenden. Außerdem ist dies im Allgemeinen eine sicherere Spannung .

Im Folgenden gebe ich die Nennspannung von 12 Volt an. Tatsächlich liegt am Ausgang der Stromversorgung eine Spannung von etwa 13 bis 14 Volt an, so dass ein Spielraum für Spannungsabfälle an den Drähten besteht und 12 V Verbraucher mit kleinen Toleranzen erreichen. Daher sollte der allgemeine Schaltplan in der Wohnung meiner Meinung nach folgendermaßen aussehen:



Natürlich kann es mehr Maschinen mit Steckdosen geben, und es kann mehr als ein 12-Volt-Netzteil mit eigener Maschine geben (möglicherweise gibt es Optionen zum Laden oder Sichern einiger Systeme - Sie können einen separaten Artikel darüber schreiben).

Energieverwaltungseinheit (BUE)

Das Gerät steuert 3 Stromversorgungsquellen, 2 elektromechanische Relais befinden sich auf der Hauptplatine und 1 Halbleiterrelais ist außerhalb des Geräts angeschlossen. Die Hauptplatine des Geräts ist nicht universell und wurde speziell für dieses Gerät entwickelt. Ich kann nicht davon ausgehen, dass die ideale Option herausgekommen ist - es ist eher ein Test dessen, was daraus werden wird. Elektromechanische Relais benötigten maximal 16 Ampere.



Ich kenne viele Unterstützer von Staffeln mit großem Misstrauen - auch hier habe ich ein Misstrauen gegenüber dieser Figur. In Bezug auf den Schutz des Gebrauchs werde ich sagen, dass das Umschalten nicht häufig auftritt und es nicht geplant ist, unter maximaler Last normal zu arbeiten. Im Allgemeinen würde ich die Last durch eine kleinere Stromstärke teilen, d. H. mehr Maschinen mit jeweils weniger Ampere, aber alles hängt von der Verkabelung in der Wohnung ab. Ich werde sehen, was während des Betriebs passieren wird, und wenn nötig, werde ich bereits einige Neuerungen akzeptieren. Implementiert in den Block die allmähliche Einbeziehung der Last, d.h. Jedes der 3 Relais schaltet sich in einem bestimmten Zeitintervall ein, was sich meiner Meinung nach allgemein positiv auf die Stromversorgung in der Wohnung auswirkt. Am Tastengehäuse befinden sich Anzeigen (LEDs), die den aktuellen Blockiermodus und den Warn- / Alarmzustand anzeigen. Eine einzelne zweifarbige LED zeigt den Modus an. Grün ist die Hauptperson, Rot ist die Begleiterin. Während des Übergangs von einem Modus in einen anderen blinkt die Anzeige in der Farbe in den Modus, in den der Übergang erfolgt. Auf der oberen Abdeckung des Geräts befindet sich eine Anzeige für das Vorhandensein von Spannung nach dem Relais (weiße LEDs). Auf der Abdeckung wird auch eine Anzeige der Betriebsarten angezeigt. Es wurde jedoch beschlossen, das Gerät nicht einzuschalten, da Es gibt eine Taste mit einer Anzeige des aktuellen Modus, und das Gerät steht im Schild, und dort ist die Anzeige der Modi nicht besonders relevant. Die Gerätesteuerung empfängt auch Informationen über das Vorhandensein von Spannung und analysiert diesen Zustand. Wenn das Relais ausgeschaltet ist, aber die Spannung noch vorhanden ist (das Relais ist verklemmt), wird eine Warnanzeige angezeigt - eine häufig blinkende LED (rund) im Tastengehäuse. Erfolgreich kam das "Siemens" -Gehäuse unter die Lärmschiene, es scheint von der Steuerung zur Belüftung, aber ich musste es noch ein wenig modifizieren.

Steuergerät für Wasserversorgungsventile (BUPV)

Das Gerät steuert 2 motorisierte Kugelhähne (bei Ali gekauft, Preis von 1 Stk. ~ 900 Rubel). Beide Ventile für heißes und kaltes Wasser sind gleich. Der Kugelhahn wird über 2 Drähte 220 V + Null gesteuert, Sie führen einen Draht 220 ein - er schließt das Ventil, legt es auf den anderen an - er öffnet das Ventil. Der Steuermotor dreht sich nur in eine Richtung, d.h. Wenn das Öffnen nicht vollständig erfolgt, kann die Öffnung nicht gestartet werden. Im Inneren des Ventilkörpers befindet sich ein Mikroschalter, der nach Abschluss des Schließ- oder Öffnungsvorgangs automatisch die Spannung vom Motor abführt.

Der Betriebsalgorithmus für dieses Gerät: Akzeptieren Sie einen Steuerbefehl, schließen Sie das Ventil oder öffnen Sie das Ventil. Das Modul verfügt über 2 automatische und manuelle Steuermodi. Im automatischen Modus werden Befehle nur vom Leistungssteuergerät empfangen. Im manuellen Modus werden die Befehle über die Taste auf der Abdeckung des Wasserversorgungssteuergeräts ausgeführt, während die Befehle vom Spannungsversorgungssteuergerät ignoriert werden. Der Block hat offene und geschlossene Modi. Auf der Abdeckung des Geräts befinden sich 3 LEDs, von denen 2 nur anzeigen, in welchem ​​aktuellen Modus sich das Gerät befindet (grün - die Ventile sind offen, rot - die Ventile sind geschlossen), und in der BUE während des Übergangsprozesses blinkt die LED, in welchen Modus das Gerät wechselt (ca. 3) Ich werde Ihnen unten von dieser LED erzählen. Dieses Gerät wird in unmittelbarer Nähe von Ventilen mit Zugang zu Anzeige und Steuerung installiert.

Bei der Implementierung der Blöcke bin ich zu dem Schluss gekommen, dass es eine bestimmte Kategorie von Geräten gibt, die schon lange in Betrieb sind, und es ist nicht ratsam, sie „sofort“ vom Netzwerk zu trennen. Zu diesen Geräten gehören eine Waschmaschine und ein Geschirrspüler (höchstwahrscheinlich kann diese Kategorie enthalten sein) einige andere Geräte, aber ich werde ein für mich relevantes Beispiel mit einer Waschmaschine geben). Manchmal stellt sich heraus, dass das Waschen gestartet wird und wenn Sie den Strom abschalten, bleibt der Prozess unvollständig und verdorben. Deshalb habe ich beschlossen, einen zusätzlichen Algorithmus für die Arbeit mit der Waschmaschine zu implementieren.

Algorithmus für die Arbeit mit der Waschmaschine: Während des Waschvorgangs von der Waschmaschine wird ein Signal an die Wasserversorgungssteuereinheit gesendet, dass die Wäsche läuft. Das Gerät analysiert dieses Signal, wenn es gewaschen wird, und hat plötzlich beschlossen, das Gerät in den Standby-Modus zu versetzen. Das Gerät schließt das Kaltwasserversorgungsventil nicht (das Warmwasserventil wird geschlossen). Wenn das Signal „Waschen läuft“ (Waschen ist beendet) im Standby-Modus verschwindet, schließt das Gerät das Kaltwasserventil. Der umgekehrte Vorgang findet nicht statt (dh wenn sich das Gerät bereits im Standby-Modus befindet und die Ventile geschlossen sind und das Signal „Waschen“ angezeigt wird, öffnet sich das Ventil nicht).

Ich werde zur 3. LED auf der Blockabdeckung zurückkehren - sie zeigt den Status an, ob zu einem bestimmten Zeitpunkt gerade gewaschen wird.

Realisierung des Empfangs eines Steuersignals von der Waschmaschine.

Anstelle eines Vorworts: Tatsächlich bin ich überrascht, dass Haushaltsgeräte (einfach, nicht spezialisiert) nicht die einfachsten elektrischen Kontakte (geschlossen-offen) haben, die über ihren aktuellen Zustand sprechen - selbst wenn der Prozess läuft oder im Leerlauf ist, würde dies der Fall sein Der Automatisierungsprozess wurde stark vereinfacht, und dann wäre es nicht erforderlich, den Garten einzäunen, um solche Informationen elektrisch zu erhalten. Ich glaube, dass dies ein zusätzliches Plus für die Funktionalität von Haushaltsgeräten bei minimalen Kosten des Herstellers wäre.

Sie müssen also ein Signal von der Waschmaschine erhalten, dass der Waschvorgang läuft. Nachdem ich in den Foren nach Lösungen für dieses Problem gesucht und den Prozess zum Starten und Beenden des Waschvorgangs beobachtet hatte, sah ich mir auch die Schaltkreise an und stellte fest, dass mehr als die Hälfte der einfachen Waschmaschinen verschiedener Hersteller mit dem Standardtyp von Leiterplatten arbeiten und die Algorithmen für ihre Arbeit plus oder minus gleich sind. Ich kam zu dem Schluss, dass die am besten geeignete Option das Schloss des Lukenschlosses zum Laden von Wäsche ist. Zu Beginn des Waschens blockiert das Schloss die Ladeklappe und am Ende des Waschvorgangs entriegelt es sie. Das Schema eines solchen Schlosses ist gut verteilt und bei den meisten Waschmaschinen gleich.



Die Funktion des Schlosses: Wenn es mit 220 Volt versorgt wird (Kontakte 1 und 3), verriegelt es die Tür, und wenn die Spannung entfernt wird, hört es auf, sie zu blockieren. Meine Lösung besteht darin, ein Relais mit einer Versorgungsspannung einer 220-V-Spule zu verwenden, die parallel zum Lukenschloss geschaltet ist. Dies sollte die Waschmaschine in keiner Weise beschädigen. Nur die Waschmaschine verbraucht beim Waschen etwas mehr Strom (die Strommenge, die die Relaisspule verbraucht). Weil Da meine Waschmaschine ziemlich alt ist und es für lange Zeit keine Garantie gibt, war diese Option für mich durchaus geeignet. Es gibt wahrscheinlich noch interessantere Möglichkeiten, Informationen darüber, was die Waschmaschine tut, elektrisch zu empfangen. Ich würde mich freuen, davon zu erfahren.

Organisation der Kommunikation zwischen Blöcken

Ich werde ein allgemeines Diagramm der elektrischen Wechselwirkung zwischen den Blöcken und ihrer Umreifung geben



Die Kommunikation zwischen den Blöcken erfolgt über die RS-485-Hardwareschnittstelle mit dem Softwareprotokoll SRDB2, das ich zuvor in meinem Artikel beschrieben habe . In meinem Fall ist der BUE der Anführer und sendet einen der Befehle (Ventil öffnen, Ventil schließen, aktuellen Status ausgeben), der BELV antwortet immer mit seinem aktuellen Status.
Algorithmus für die Zusammenarbeit: Wenn Sie die Steuertaste der Steuereinheit drücken, um in den Standby-Modus zu wechseln, sendet die Steuereinheit einen Befehl an die geschlossene Steuereinheit. BUPV überprüft den aktuellen Waschzustand. Wenn keine Wäsche vorhanden ist, werden beide Wasserversorgungsventile geschlossen. Gleichzeitig reagiert es auf die BUE, dass die Ventile schließen. Wenn gerade gewaschen wird, schließt nur das Heißwasserventil und informiert die BUE über diesen Zustand. Nach dem Schließen des Ventils meldet das BUPV, dass die Ventile erfolgreich geschlossen wurden. Aus den Antworten geht hervor, dass das Ventil erfolgreich geschlossen wurde und wenn das Waschen nicht stattfindet, wird die Spannung für die Waschmaschine und die Ventile entlastet. Wenn es gewaschen wird, wird die Spannung von der Waschmaschine nicht entfernt. Ständig eine Übersicht über den aktuellen Status von BUPV. Erst nach Erhalt des Status „Waschen ist abgeschlossen“ (dieser Status wird von BUPV ausgegeben, nachdem das Waschen beendet und das Heißwasserventil geschlossen wurde) entfernt die BUE die Spannung, die die Waschmaschine und das Ventil versorgt. Beim Übergang in den „Hauptmodus“ sendet der BUE einen Befehl zum „Öffnen des Ventils“ und legt in zeitlichen Abständen, einschließlich der Reihe nach, Spannung an die Relais an.

Die Steuerung des Wasserversorgungsventils erfolgt über ein Schaltrelais. Es hat einen normalerweise geschlossenen Kontaktzustand für den Zustand "offenes Ventil". Wenn Sie Spannung an die Waschmaschine anlegen (Relais "Waschmaschine") und keine Spannung an das Relais anlegen, das für die Steuerung des Ventils verantwortlich ist, öffnet sich das Ventil - dies ist bei einem Übergang vom "Standby" -Zustand in den "Haupt" -Zustand erforderlich. Wenn Sie vom Hauptmodus in den Standby-Modus wechseln, ohne die Spannung von der Waschmaschine zu entfernen, muss das Ventilsteuerrelais mit Spannung versorgt werden, um den Vorgang des Schließens des Ventils zu starten. In diesem Fall schließt das Ventil oder befindet sich in einem geschlossenen Zustand, während Steuersignale an beide Relais gesendet werden (Spannungsversorgungsrelais zur Waschmaschine und Spannungsrelais zur Steuerung des Ventils), da nach dem Schließen des Ventils die Spannung vom "Wasch" -Relais entfernt wird und der Relaisstatus Die Ventilsteuerung spielt keine Rolle mehr (nach einiger Zeit nach dem Umschalten in den Standby-Modus entferne ich die Spannung vom Ventilsteuerungsrelais und bereite es so vor, dass es auf den Übergang in den geöffneten Ventilzustand wartet). Dies stellt eine minimale Belastung des Ventilsteuerrelais sicher.

Autonome Arbeit von Blöcken

Aufgrund meiner Erfahrung in der Betriebsautomatisierung kann ich sagen, dass es unmöglich ist, alle Nuancen bei der Entwicklung der Automatisierung zu berücksichtigen. Daher halte ich es für richtig, eine manuelle oder autonome Steuerung der Einheiten einzuführen - seitdem Dies erleichtert einige Momente der Interaktion mit ihr in ungewöhnlichen Situationen. Ein automatischer und manueller Modusschalter befindet sich auf der BUPV-Abdeckung. Die Arbeit mit automatischer Interaktion ist oben beschrieben. Im manuellen Betrieb ignoriert der BELV Befehle vom BUE. Auf der Abdeckung des befindet sich eine Taste zum Umschalten in die Modi, um alle Ventile zu öffnen und alle Ventile zu schließen. Bei der manuellen Steuerung des BUPV werden die Messwerte „Waschen“ ignoriert. Dies erfolgt speziell zum Notabschalten von Ventilen, d.h. Wenn während des Betriebs im Hauptmodus die Waschmaschine in Betrieb ist und das Rohr gebrochen ist, muss das Gerät zum schnellen Abschalten des Wassers auf manuelle Steuerung eingestellt und durch Drücken der Taste in den Modus versetzt werden. Alle Ventile werden geschlossen. Wenn sich das BUPV im manuellen Modus befindet, analysiert das BUE nicht die vom BUPV kommenden Daten, sondern führt direkte Funktionen aus, wenn es in den Betriebsmodus geschaltet wird, und schaltet alles aus.

Es versteht sich, dass im manuellen Modus eine Person unabhängig die Verantwortung dafür übernimmt, wie das Gerät richtig und besser gesteuert werden kann, während sich die Fehlfunktion des falschen Signals „Waschen“ „überlappt“.

Außerplanmäßiger Notstromausfall

Beide Blöcke zeichnen ihren Status im nichtflüchtigen Speicher auf, falls in der Wohnung ein Stromausfall auftritt, und nach der Versorgung kehren die Blöcke in den Zustand vor dem Herunterfahren zurück. Die Ausnahme ist der Zustand, in dem das Waschen durchgeführt wurde. Bei einem Stromausfall wird dieser Vorgang höchstwahrscheinlich beeinträchtigt. Die Blöcke, die das Ventil schließen, wechseln in den Standby-Modus, während die LED am unvollständigen Waschvorgang auf der Taste zum Ändern der BUE-Modi blinkt. Die Anzeige des unvollständigen Waschvorgangs wird durch Drücken der Taste zum Ändern des BUE-Modus entfernt.

P.S. Nach der Entwicklung und dem Beginn des Betriebs funktioniert alles wie beabsichtigt, aber es ist bereits die Idee aufgetaucht, die Blöcke zu verbessern, nämlich die 220-Volt-Ventile aufzugeben und auf 12 Volt umzuschalten. Um 220 Volt vom BUPV im Allgemeinen zu entfernen, erhöhen Sie die Anzahl der Relais in der BUE und nehmen Sie sie aus dem Fall heraus - damit sie auch schnell austauschbar sind - (aber das ist eine andere Geschichte. Im Großen und Ganzen ist die Meinung der Leute zu dieser Entwicklung interessant (würden Sie es zu Hause sagen) - Ich verstehe, dass ich nichts Neues erfunden habe, ich bin sicher, dass die Büros Leichter Umgang mit Smart Homes Sie werden so etwas vorschlagen. Ich habe mich nur der Frage auf der Budgetseite der Automatisierung eines solchen Prozesses zugewandt. Jede zweite Site hat Arduino. Wenn jemand genau das gleiche Gerät herstellen möchte, hat er meine E-Mail in den Kontakten. Ich kann die Programmcodes der Blöcke senden und detaillierter erklären, wie, was und warum. Der ungefähre Entwicklungspreis lag bei 4-5 Tausend Rubel, ohne selbst erstellte Boards und andere "unbezahlbare Dinge" zu bewerten.

P.P.S. Link zum Video des Geräts.