SYSTEM 1
Koncept powstał przy założeniu wykorzystania w niewielkim obiekcie typu dom jednorodzinny lub budynek użytkowy i został zrealizowany w domu o powierzchni 175m, czyli typowym domu jednorodzinnym.
Z racji niewielkich potrzeb wynikających z niewielu pomieszczeń i niewielu funkcji automatyki zdecydowałem się na strukturę jednowarstwową, konkretnie na pojedynczy sterownik z bezpośrednim pełnym dostępem do wszystkich modułów wejściowych i wyjściowych nie posiadających żadnej zewnętrznej autonomii. Mamy więc klasyczny układ master-slave z wielokrotnymi slave. Medium jest przewód 3-żyłowy pełniący funkcje zasilana (12Vdc) oraz umożliwiający dwukierunkową asynchroniczną transmisję danych w półdupleksie z logiką ujemną. Linia cyfrowa jest zapętlona i rozłączenie w dowolnym punkcie nie blokuje pracy systemu.
Moduły slave dzielą się na wykonawcze (1 rodzaj logiczny w 2 wykonaniach fizycznych) i wejściowe (także 1 rodzaj). Pojemność adresowa wynosi 32 dla modułów wejściowych i 32 dla wyjściowych. Ale w praktyce wykorzystałem 8 adresów wyjściowych i <20 wejściowych.
Transmisja jest powtarzana 12x na sekundę dla wejść i wyjść, gdzie wymagana jest szybka reakcja, oraz 0,5x na sekundę dla sygnałów wejściowych specjalnych.
Wyjścia systemu sterują oświetleniem, centralnym ogrzewaniem (sekcje pomp c.o. oraz kocioł), wentylatorami oraz są interfejsem dla zewnętrznego systemu alarmowego. Nie steruję żadnymi gniazdami sieciowymi.
Wejścia systemu zbierają dane z włączników oświetlenia, czujników ruchu itp, czujników temperatury, wilgotności, oświetlenia, czujników otwarcia okien i wybranych drzwi
Moduły wykonawcze
Każdy moduł wykonawczy standardowo obsługuje 2 adresy logiczne po 8 kanałów wyjściowych każdy a więc fizycznie jest to płyta z 16 wyjściami. Ponieważ system powstał 24 lata temu, zastosowałem wyjścia przekaźnikowe. Dla wyjść o dużym obciążeniu ilością cykli przewidziałem możliwość instalacji optotriaków zamiast przekaźników, ale ostatecznie nie montowałem ich nigdzie.
Każde wyjście posiada własny przewód ochronny, neutralny oraz fazowy. Są to więc gotowe zaciski z zasilaniem 230V, nie trzeba nic dodatkowo łączyć. Wybrane wyjścia mogą być przerobione na zwykłe fizyczne styki NO.
Dla bezpieczeństwa przekaźników każda ósemka wyjść ma swój własny wspólny bezpiecznik topikowy 6,3A.
Jakkolwiek moduł wykonawczy przyjmuje zasilanie systemowe 12V, to jest one wykorzystywane tylko do zasilania części cyfrowej. Do sterowania cewkami przekaźników moduł posiada własny zasilacz transformatorowy zasilany z tej samej linii która zasila wyjścia.
Moduł wykonawczy posiada adres definiowany programowo. To kompromis z racji użytego procesora DIP28 z niewielką ilością I/O.
Moduł wykonawczy przyjmuje bezpośrednio rozkazy włączenia wyjść, filtruje tę informację i realizuje rozkazy. Ponadto na żądanie oddaje status.
Sterowanie przekaźnikami zrobione jest tak, aby ograniczyć udar prądowy na przewodzie zasilającym oraz oszczędzać styki przekaźników. Tak więc komutacja kolejnych wyjść zachodzi co kilka okresów sieci zaś cewki przekaźników są tak wysterowywane aby fizyczne załączenie i rozłączenie styków zachodziło w okolicach bliskich zera sieci.
Dodatkowo wybrane wyjścia modułu są automatycznie załączane w trybie awaryjnym, czyli kiedy zanika sygnał sterujący mastera. W ten sposób włączane są niektóre lampy oraz pompy c.o. i sam kocioł grzewczy.
Z założenia moduł wyjściowy ma być zamontowany w miejscu optymalnym z punktu widzenia odległości do sterowanych przez niego punktów.
Pobór mocy 0,1W + 0,6W na każde wysterowane wyjście.
Moduły wejściowe
Moduły wejściowe mają postać płytki dopuszkowej i są montowane we własnych puszkach podsufitowych umieszczanych zwykle nad ściennymi włącznikami światła. Nawiasem mówiąc, są to jedyne puszki podsufitowe w tym domu, bo gniazda elektryczne są łączone w przestrzeni nad sufitem podwieszanym.
Adres modułu jest ustawiany mikroprzełącznikiem.
W puszkach zbiegają się zwykle 2-3 przewody systemowe oraz sygnały wejściowe.
Moduł ma możliwość obsłużenia do 5 wejść stykowych, jednego czujnika rezystancyjnego lub pojemnościowego oraz jednego czujnika temperatury serii DS.
Elektroniczny czujnik temperatury obsługiwany jest w trybie plug&play, czyli może być w każdej chwili podłączony i dołączony.
Moduł wejściowy odpowiada na 2 rodzaje zapytań: o stan czujników on/off oraz o stan czujników wielkości nieelektrycznych.
Pobór mocy <0,1W.
Moduł sterujący
Moduł zamontowany jest w rozdzielni elektrycznej i mocowany jest na listwie 35mm.
Zasilanie jest transformatorowe 3-fazowe i wystarczy tylko jedna faza aby system działał. Każda faza ma swoją kontrolkę (LED).
Systemowe 12V wytwarza stabilizator impulsowy o wydajności 2,5A.
Na płycie znajduje się oczywiście procesor, oprócz tego interfejs RS232, RTC z podtrzymaniem bateryjnym i podświetlany ekran 2x16 znaków. Obsługiwana jest klawiatura złożona z 4 przycisków.
Ponadto sterowane przez uC ładowarka dla akumulatora żelowego 12V pełniącego funkcję backupu zasilania dla systemu.
Możliwości sterownika są następujące:
- sterowanie systemem w czasie rzeczywistym
- możliwość przypisania dowolnego wyjścia do dowolnego sygnału sterującego on/off
- możliwość przypisania dowolnego wyjścia do jednego z 16 predefiniowanych automatycznych scenariuszy związanych z porą dnia, centralnym ogrzewaniem, wzajemnymi relacjami czujników
- pełna serwisowa analiza stanu modułów slave, wejść i wyjść
Oprogramowanie składa się z zabezpieczonego BIOS oraz części wymiennej. Część wymienną w postaci specjalnego pliku ładuje się przy pomocy dedykowanego oprogramowania działającego pod Windows. BIOS obsługuje walidację pliku wsadowego i w przypadku wad pliku nie uruchomi oprogramowania.
Działanie systemu
- elastyczne sterowanie oświetleniem wewnętrznym i zewnętrznym, bardzo przydatne szczególnie w przypadku pomieszczeni z wieloma punktami świetlnymi (przy jednoczesnej oszczędności na okablowaniu)
- automatyzacja oświetlenia i wentylacji pomieszczeń sanitarnych
- zarządzanie c.o. dla maksymalnego komfortu i oszczędności (czujnik temperatury w każdym pomieszczeniu, sterowanie 5 sekcjami c.o.)
- funkcje alarmowe
- funkcje dodatkowe jak podlewanie ogrodu, sterowanie bramą, furtką
- wyświetlanie czytelnego statusu systemu na bieżąco w postaci pętli ekranów
- bardzo łatwa edycja funkcjonalności z klawiatury
ponadto system charakteryzuje
- łatwość serwisu
- łatwa możliwość rozbudowy a także dodania specjalnych modułów
- dla lękliwych, prosta implementacja równoległego sterowania ręcznego
Po 24 latach pracy systemu zostały wymienione wybrane przekaźniki, szczególnie mocno spracowane i nadwyrężone "żarówkami" LED, czyli te od łazienek i kuchni.
Mimo rozległego okablowania, nigdy nie było żadnej sprzętowej awarii, nawet przy okazji uderzenia pioruna w sieć energetyczną, który spalił kilka urządzeń RTV w domu.
Przy okazji zrobię zdjęcia modułów.
Koncept powstał przy założeniu wykorzystania w niewielkim obiekcie typu dom jednorodzinny lub budynek użytkowy i został zrealizowany w domu o powierzchni 175m, czyli typowym domu jednorodzinnym.
Z racji niewielkich potrzeb wynikających z niewielu pomieszczeń i niewielu funkcji automatyki zdecydowałem się na strukturę jednowarstwową, konkretnie na pojedynczy sterownik z bezpośrednim pełnym dostępem do wszystkich modułów wejściowych i wyjściowych nie posiadających żadnej zewnętrznej autonomii. Mamy więc klasyczny układ master-slave z wielokrotnymi slave. Medium jest przewód 3-żyłowy pełniący funkcje zasilana (12Vdc) oraz umożliwiający dwukierunkową asynchroniczną transmisję danych w półdupleksie z logiką ujemną. Linia cyfrowa jest zapętlona i rozłączenie w dowolnym punkcie nie blokuje pracy systemu.
Moduły slave dzielą się na wykonawcze (1 rodzaj logiczny w 2 wykonaniach fizycznych) i wejściowe (także 1 rodzaj). Pojemność adresowa wynosi 32 dla modułów wejściowych i 32 dla wyjściowych. Ale w praktyce wykorzystałem 8 adresów wyjściowych i <20 wejściowych.
Transmisja jest powtarzana 12x na sekundę dla wejść i wyjść, gdzie wymagana jest szybka reakcja, oraz 0,5x na sekundę dla sygnałów wejściowych specjalnych.
Wyjścia systemu sterują oświetleniem, centralnym ogrzewaniem (sekcje pomp c.o. oraz kocioł), wentylatorami oraz są interfejsem dla zewnętrznego systemu alarmowego. Nie steruję żadnymi gniazdami sieciowymi.
Wejścia systemu zbierają dane z włączników oświetlenia, czujników ruchu itp, czujników temperatury, wilgotności, oświetlenia, czujników otwarcia okien i wybranych drzwi
Moduły wykonawcze
Każdy moduł wykonawczy standardowo obsługuje 2 adresy logiczne po 8 kanałów wyjściowych każdy a więc fizycznie jest to płyta z 16 wyjściami. Ponieważ system powstał 24 lata temu, zastosowałem wyjścia przekaźnikowe. Dla wyjść o dużym obciążeniu ilością cykli przewidziałem możliwość instalacji optotriaków zamiast przekaźników, ale ostatecznie nie montowałem ich nigdzie.
Każde wyjście posiada własny przewód ochronny, neutralny oraz fazowy. Są to więc gotowe zaciski z zasilaniem 230V, nie trzeba nic dodatkowo łączyć. Wybrane wyjścia mogą być przerobione na zwykłe fizyczne styki NO.
Dla bezpieczeństwa przekaźników każda ósemka wyjść ma swój własny wspólny bezpiecznik topikowy 6,3A.
Jakkolwiek moduł wykonawczy przyjmuje zasilanie systemowe 12V, to jest one wykorzystywane tylko do zasilania części cyfrowej. Do sterowania cewkami przekaźników moduł posiada własny zasilacz transformatorowy zasilany z tej samej linii która zasila wyjścia.
Moduł wykonawczy posiada adres definiowany programowo. To kompromis z racji użytego procesora DIP28 z niewielką ilością I/O.
Moduł wykonawczy przyjmuje bezpośrednio rozkazy włączenia wyjść, filtruje tę informację i realizuje rozkazy. Ponadto na żądanie oddaje status.
Sterowanie przekaźnikami zrobione jest tak, aby ograniczyć udar prądowy na przewodzie zasilającym oraz oszczędzać styki przekaźników. Tak więc komutacja kolejnych wyjść zachodzi co kilka okresów sieci zaś cewki przekaźników są tak wysterowywane aby fizyczne załączenie i rozłączenie styków zachodziło w okolicach bliskich zera sieci.
Dodatkowo wybrane wyjścia modułu są automatycznie załączane w trybie awaryjnym, czyli kiedy zanika sygnał sterujący mastera. W ten sposób włączane są niektóre lampy oraz pompy c.o. i sam kocioł grzewczy.
Z założenia moduł wyjściowy ma być zamontowany w miejscu optymalnym z punktu widzenia odległości do sterowanych przez niego punktów.
Pobór mocy 0,1W + 0,6W na każde wysterowane wyjście.
Moduły wejściowe
Moduły wejściowe mają postać płytki dopuszkowej i są montowane we własnych puszkach podsufitowych umieszczanych zwykle nad ściennymi włącznikami światła. Nawiasem mówiąc, są to jedyne puszki podsufitowe w tym domu, bo gniazda elektryczne są łączone w przestrzeni nad sufitem podwieszanym.
Adres modułu jest ustawiany mikroprzełącznikiem.
W puszkach zbiegają się zwykle 2-3 przewody systemowe oraz sygnały wejściowe.
Moduł ma możliwość obsłużenia do 5 wejść stykowych, jednego czujnika rezystancyjnego lub pojemnościowego oraz jednego czujnika temperatury serii DS.
Elektroniczny czujnik temperatury obsługiwany jest w trybie plug&play, czyli może być w każdej chwili podłączony i dołączony.
Moduł wejściowy odpowiada na 2 rodzaje zapytań: o stan czujników on/off oraz o stan czujników wielkości nieelektrycznych.
Pobór mocy <0,1W.
Moduł sterujący
Moduł zamontowany jest w rozdzielni elektrycznej i mocowany jest na listwie 35mm.
Zasilanie jest transformatorowe 3-fazowe i wystarczy tylko jedna faza aby system działał. Każda faza ma swoją kontrolkę (LED).
Systemowe 12V wytwarza stabilizator impulsowy o wydajności 2,5A.
Na płycie znajduje się oczywiście procesor, oprócz tego interfejs RS232, RTC z podtrzymaniem bateryjnym i podświetlany ekran 2x16 znaków. Obsługiwana jest klawiatura złożona z 4 przycisków.
Ponadto sterowane przez uC ładowarka dla akumulatora żelowego 12V pełniącego funkcję backupu zasilania dla systemu.
Możliwości sterownika są następujące:
- sterowanie systemem w czasie rzeczywistym
- możliwość przypisania dowolnego wyjścia do dowolnego sygnału sterującego on/off
- możliwość przypisania dowolnego wyjścia do jednego z 16 predefiniowanych automatycznych scenariuszy związanych z porą dnia, centralnym ogrzewaniem, wzajemnymi relacjami czujników
- pełna serwisowa analiza stanu modułów slave, wejść i wyjść
Oprogramowanie składa się z zabezpieczonego BIOS oraz części wymiennej. Część wymienną w postaci specjalnego pliku ładuje się przy pomocy dedykowanego oprogramowania działającego pod Windows. BIOS obsługuje walidację pliku wsadowego i w przypadku wad pliku nie uruchomi oprogramowania.
Działanie systemu
- elastyczne sterowanie oświetleniem wewnętrznym i zewnętrznym, bardzo przydatne szczególnie w przypadku pomieszczeni z wieloma punktami świetlnymi (przy jednoczesnej oszczędności na okablowaniu)
- automatyzacja oświetlenia i wentylacji pomieszczeń sanitarnych
- zarządzanie c.o. dla maksymalnego komfortu i oszczędności (czujnik temperatury w każdym pomieszczeniu, sterowanie 5 sekcjami c.o.)
- funkcje alarmowe
- funkcje dodatkowe jak podlewanie ogrodu, sterowanie bramą, furtką
- wyświetlanie czytelnego statusu systemu na bieżąco w postaci pętli ekranów
- bardzo łatwa edycja funkcjonalności z klawiatury
ponadto system charakteryzuje
- łatwość serwisu
- łatwa możliwość rozbudowy a także dodania specjalnych modułów
- dla lękliwych, prosta implementacja równoległego sterowania ręcznego
Po 24 latach pracy systemu zostały wymienione wybrane przekaźniki, szczególnie mocno spracowane i nadwyrężone "żarówkami" LED, czyli te od łazienek i kuchni.
Mimo rozległego okablowania, nigdy nie było żadnej sprzętowej awarii, nawet przy okazji uderzenia pioruna w sieć energetyczną, który spalił kilka urządzeń RTV w domu.
Przy okazji zrobię zdjęcia modułów.
Fajne? Ranking DIY
