Contrôle de la lumière sur ZigBee

Bonjour mes amis! Aujourd'hui, je veux vous parler d'un développement intéressant d'un système de contrôle d'éclairage à distance.



Une maison moderne est un grand nombre de fils pour au moins réduire et rationaliser leur radio. En réalité, un tel système n'est pas nouveau, mais dans le contexte d'un budget limité, il s'est pleinement justifié.

Pour l'avenir, je veux montrer immédiatement le schéma fonctionnel du système de contrôle.


Fig. 1

Je m'intéresse à quelqu'un sous chat.

La question logique est pourquoi tout cela est nécessaire? L'utilisation d'un système de contrôle d'éclairage sans fil donne:

• Réduction du nombre de fils allant de chaque interrupteur à la boîte de jonction de la pièce.
• Possibilité d'implémenter des commutateurs de passage.
• La flexibilité de contrôler toutes les charges depuis n'importe quel interrupteur ainsi que l'utilisation de boutons normalement fermés normalement ouverts.
• La possibilité d'implémenter n'importe quel délai de fonctionnement marche / arrêt.

La tâche technique, au début, n'était que des mots et semblait très boueuse et incompréhensible. Le fait est que dans un chalet à deux étages avec une superficie de 208 m², il est nécessaire de contrôler l'éclairage interne on / off, le système doit être alimenté en 220v et interrupteur 21-23pcs. charges (lampes) d'une capacité ne dépassant pas 200 W. Au moment de la première inspection de l'objet, tout ressemblait à ceci


Fig. 2. La partie principale des communications est posée dans le sol, puis tout est coulé avec une chape en béton


Fig. 3. Place pour l'installation d'une armoire de distribution au deuxième étage

La forte recommandation était d'utiliser le moins de fils possible. Idéalement, seuls ceux qui sont déjà posés dans le sol, les murs et le plafond, ils vont du site d'installation du tableau à chaque ampoule. En raison de la compatibilité électromagnétique de tous les appareils de la maison, il n'était pas recommandé d'utiliser le wi-fi ordinaire car il existe d'innombrables appareils de ce type et le client de ce compte a la sensation que les appareils de la maison commenceront à vivre leur propre vie et la mijoteuse incluse affectera la lumière dans la salle de bain ou les toilettes. La première chose que j'ai faite a été de décrire le diagramme, car j'imagine la solution à ce problème. Sur fig_4 cette option.


Fig. 4. Diagramme fonctionnel de la commande d'éclairage.

La base a été prise par le module radio Texas Instruments CC2530 qui prend en charge la technologie ZiegBee et est tout simplement programmé en C ++ en utilisant IAR-studio 5.5. La commutation directe des charges est effectuée à l'aide des modules de relais WB-MR6 (wirenboard), j'ai choisi cet élément car dans le boîtier compact sur le rail din, six relais avec canaux indépendants sont installés sur la commande 16A, toutes les caractéristiques de commutation des charges d'alimentation à usage général en t sont prises en compte. h avec des courants de démarrage élevés: contrôle des lampes LED, lampes à incandescence, alimentations à découpage. De plus, chaque contact de relais est protégé contre les surtensions par une varistance. Six de ces modules ont dû être installés afin de gérer sereinement un nombre donné de charges. Tous les WB-MR6 sont connectés via l'interface ModBus dans un seul réseau. Chaque module de relais est réglé sur une adresse correspondant au schéma de connexion, et l'ensemble du système avec blocs d'entrée, fusibles, disjoncteurs est assez bien monté dans deux tableaux SHCHMP2-1 500x400x450. Pour un placement compact des 46 câbles d'entrée 3x1,5 (cuivre unipolaire), il était nécessaire de changer la position traditionnelle des rails din en verticale.


Fig. 5. Tableau de distribution avec placement des dispositifs de commande d'éclairage.

Il convient de noter que la fonction incroyablement utile du WB-MR6 était la capacité de contrôler les sorties de relais en connectant simplement les boutons normalement ouverts au bornier inférieur, c'est ce dont vous avez besoin pour un schéma de câblage temporaire. T.K. Le contrôle ModBus est apparu cinq mois plus tard, après l'assemblage et l'installation des tableaux. Pendant ce temps, tous les câbles allant à chaque charge ont été entièrement testés et numérotés. Et un schéma de commutation détaillé a été élaboré, avec la logique de commande de l'interrupteur - l'ampoule de la Fig_6.


Fig. 6. Schéma de contrôle de l'éclairage et modules de placement et d'interrogation des charges.

En ce qui concerne les modules d'enquête, je peux dire ce qui suit, le diagramme fonctionnel montré dans la Fig_7 s'est avéré tout à fait fonctionnel. Il n'y avait pratiquement pas besoin de refaire quoi que ce soit, le module RF ss2530 vous permet d'affecter n'importe quelle entrée à n'importe quelle sortie. La seule exception est UART (pin20-Tx, pin21-Rx). La plupart de la liste des éléments a été achetée sur ali. Les cartes de circuits imprimés ont été commandées sur résonateur. besoin de. Mais acquis une expérience inestimable en installant des composants SMD.


Fig. 7. Diagramme fonctionnel du module d'interrogation des boutons

Le processus de débogage du système et de le mettre dans un état pleinement opérationnel a pris un peu plus de trois mois. Les premières étapes après l'assemblage des cartes Rice_8, la vérification de l'alimentation et la connexion au programmateur, ont été d'écrire un programme d'interrogation de bouton et de générer des commandes de contrôle pour les modules de relais WB-MR6 via le bus ModBus.


Fig. 8. Module d'interrogation des boutons

Cela s'est avéré assez rapide et facile. Un module d'interrogation à un bouton est connecté à un module relais via RS485 jusqu'à présent sans interface réseau. Immédiatement réussi à appliquer le succès obtenu sur l'objet pic_9, la paire torsadée UTP, à partir des boutons situés dans la chambre, a été posée à l'avance. Avec la fixation des modules, je ne suis pas devenu trop intelligent;


Fig. 9. Fixation des modules d'interrogation des boutons.

Il a ensuite ajouté par programme l'adresse de chaque module, qui a été définie à l'aide du dip-switch et de la carte de commutation correspondante, du mode de fonctionnement maître / esclave et de la transmission des commandes par radio. Un pas en avant était grave et, par conséquent, le débogage posait de nombreuses difficultés. Le plus grave est le transfert d'informations sur le bouton pressé vers le module maître connecté au bus Modbus dès que le protocole de transfert de données zig-bee a été activé, tout s'est avéré être beaucoup plus compliqué. Pour ceux qui ont lu jusqu'ici, je peux dire que le problème était que les temporisateurs dans le cœur du processeur fonctionnent de manière imprévisible, plus précisément dans le compilateur IAR, vous devez constamment spécifier ses paramètres lors de l'appel de la procédure de comptage du temps. Pour trouver un moyen de résoudre ce problème, des fonctions de surveillance et de contrôle des données envoyées par radio ont été ajoutées. Le contrôle de la pression d'un bouton en mode service a été instantanément affiché dans l'hyper-terminal de l'ordinateur, qui est connecté via l'adaptateur RS485-USB au module d'interrogation. Un autre problème sérieux dans l'organisation du réseau de contrôle d'éclairage était la portée inadéquate de l'interface radio. Plus ou moins, en toute confiance, tout ne basculait que dans les limites de la table sur laquelle le tracé était assemblé. Ceci est une conséquence de la fonction de mode d'économie d'énergie du SS2530, elle a par défaut pour fonction de réduire la puissance de rayonnement, une fois le lien établi, je ne sais pas pourquoi cela a été fait, mais cela a été découvert via jtag en mode de débogage étape par étape. Après avoir désactivé ce mode, le réseau a commencé à fonctionner dans un seul étage du chalet, en fait, les commandes d'éclairage marche / arrêt ont été traitées par le serveur, uniquement à partir des modules d'interrogation situés dans un rayon de 12-14 m. Pourvu qu'il n'y ait pas de murs. Pour résoudre ce problème, nous avons choisi la façon de remplacer le module CC2530 par une antenne plane par un module avec une antenne externe (avec connecteur IPEX), d'autant plus qu'il a été très réussi d'acheter trois modules en version E18-MSI-IPX plus une antenne et un câble dans l'un de Saint-Pétersbourg boutiques en ligne. Tout cela a été soudé rapidement, les coins pour le montage des antennes ont été réalisés et vissés sur les plaques adaptatrices Fig_10.


Fig. 10. Utilisation d'une antenne externe

Le résultat d'une telle mise à niveau a été très déroutant pour moi - car la gamme n'a pas beaucoup changé, je dirais même qu'elle a légèrement diminué. J'ai commencé à chercher un moyen de sortir de cette situation en optimisant les algorithmes du programme, les réglages initiaux du SS2530 ont dû relire la fiche technique voiture et les forums sur ce sujet. L'objectif était de faire fonctionner chaque module du réseau comme un répéteur, d'autant plus qu'une telle fonction est activée par défaut et est prise en charge par tout appareil exécutant le protocole Zig-Bee. Mais dans mon cas, ce n'était pas évident. En conséquence, j'ai décidé d'introduire un module supplémentaire dans le système, qui aurait un firmware unique activé en n'élevant que pin_6 sur le dip-switch. Il devait, était au plafond du premier étage et venait de diffuser les commandes reçues, c'est-à-dire être un amplificateur de signal.

Je dirai tout de suite que c'était une impasse. Mais lors de la mise en œuvre de cette idée, j'ai accidentellement mesuré les paramètres de l'antenne «noire», que j'ai vendue dans une boutique en ligne avec le CC2530 et le câble. L'analyseur de réseau a montré un SWR 1.9 à une fréquence de 2,4 GHz - les commentaires ne sont pas nécessaires, vous devez créer votre propre antenne. Une demande au moteur de recherche donne immédiatement la bonne réponse, l'antenne Clover et les instructions de fabrication détaillées.


Fig. 11. Antenne et dispositif pour sa fabrication.

Littéralement dans la soirée, j'ai fait trois morceaux de ces antennes, vérifié leur SWR pour pas moins de 1,2. Je ne peux pas dire sur les autres caractéristiques, le diagramme de rayonnement et le gain. Mais le fait est que la gamme de réception et d'envoi fiables des commandes a doublé. Fig_12


Fig. 12. Mesure d'antenne

En conséquence, nous avons réussi à obtenir une réception normale du signal du serveur sur les 12 modules d'interrogation installés dans le chalet. T.O. l'exigence de savoirs traditionnels est pleinement remplie à temps; j'ai pratiquement respecté les délais. Le client est satisfait.