Датчики движения в системах умный дом. Базовый набор для умного дома Xiaomi - шлюз и датчики ZigBee

Сегодня существует множество элементов системы управления электричеством – разнообразные , датчики температуры, движения и звука. В единой связке с внутренней электропроводкой дома или квартиры, они способны автоматизировать процессы включения/выключения света, отопления, контролировать работу некоторых бытовых приборов с учетом временных режимов. Но при этом не будет централизованной системы управления, то есть, Вы не сможете управлять светом и другими потребителями с единого устройства.

Тем и хороша система умный дом, ведь с помощью нее можно управлять всеми потребителями, подключенными к проводке, при помощи одного устройства – мобильного (планшет, смартфон, пульт ДУ) и/или стационарного (компьютер/ноутбук, графический интерфейс системы). При этом все датчики и реле также присутствуют в системе и производят управление электропитанием в автоматическом режиме.

Кроме элементарных бытовых потребителей, интеллектуальный (умный) дом может производить контроль и управление за системами связи, пожаротушения, охранных сигнализаций, телефонных линий и многим другим, включая инженерные коммуникации.

Однако, для полного контроля бытовых приборов, например, регулирование режимов кондиционера или холодильника, в самих приборах должен быть специальный разъем, по средствам которого производится подключение к электронному логическому контроллеру системы управления. Далее рассмотрим те основы, которые дадут Вам понятие о системе умный дом, ее принципе работы и составных элементах.

Составляющие элементы системы умный дом

Прежде всего, стоит заметить, что на сегодня появилось множество модификаций и комплектаций, в которых система управления умный дом может быть выполнена. Множество производителей предоставляют комплекты системы со встроенными Wi-Fi и/или Bluetooth передатчиками (модулями связи), вшитыми в контроллер, по средствам которых можно управлять системой беспроводным способом через мобильное устройство в пределах квартиры/дома.

Разновидность архитектуры системы умный дом

Имеются модификации, в которых управление происходит через интерфейс Ethernet (проводным способом, через ); к ним дополнительно нужно подключать коммутаторы и Wi-Fi роутеры для беспроводного управления, если они не встроены в контроллер. Что касается ручных выключателей, то они также могут подключаться к центральному контроллеру беспроводным способом или через электропроводку. В общем, имеется разнообразное оборудование для системы умный дом, и система состоит из таких элементов:

• контроллер умного дома (главный и дискретные модуляторы ввода-вывода);
• модули расширения и связи (коммутаторы, роутеры, GPS/GPRS модули);
• элементы коммутации электрической цепи (реле, диммеры, блоки питания);
• измерительные приборы, датчики и сенсоры (движения, температуры, света и др.);
• элементы управления системой (пульты, сенсорные панели, КПК, планшеты);
• исполнительные механизмы (клапаны воды, вентиляции, газа, ролеты и т. д.).

При выборе оборудования также важно учесть, какой протокол (способ) передачи данных системы «Умный дом» используется. Например, распространенный протокол EIB\KNX, использует в качестве передачи данных компьютерные сети, радиоканалы, силовые электрические сети. Имеется и протокол X10, который для передачи данных использует бытовую сеть переменного тока 230 В: устройства обмениваются сигналом, поданным в момент перехода переменного тока через нулевое значение. Такие сигналы представляют собой радиочастотные импульсы в 120 кГц, длительностью 1 мс.

Что такое контроллер для системы умный дом.?

Контроллер умного дома – это аппарат, который руководит всеми потребителями, приборами, а также высылает отчет хозяину о состоянии этих потребителей. Руководствуется датчиками температуры, воздуха, света для контроля систем освещения, обогрева, кондиционирования. Может быть запрограммирован на совершение различных действий с течением времени, по временному графику. Кроме автономного режима, с контроллером можно связаться через специальный интерфейс (компьютерную сеть, мобильный оператор или радиосеть), и управлять вручную приборами.

Приборы, управляемые контроллером системы умный дом

Подбирать контроллер необходимо в зависимости от того, как Вы желаете построить архитектуру системы управления. Например, есть две разновидности системы управления: централизованная и децентрализованная. В основе централизованной системы управления лежит единственный высокопроизводительный центральный контроллер, который руководит всеми потребителями (приборами) и инженерными сетями в доме.

В случае децентрализованного управления, интеллектуальная система умный дом состоит из нескольких более простых контроллеров, каждый из которых несет функции по управлению определенной зоной – комнатой и всеми приборами в ней, отдельно группами освещения во всем доме, определенного назначения бытовыми приборами и т. д. (региональные контроллеры).

Центральный контроллер для системы умный дом современного образца представляет собой компьютер, заключенный в небольшой пластиковый корпус, имеющий собственную ОС (операционную систему), оперативную память и множество электронных компонентов коммутации (управления) сигналами: электронные реле, терристорные ключи и др.

Одна из комплектаций центрального домового контроллера системы умный дом (на борту модуль беспроводной передачи, USB, COM, Ethernet порты)

Также в зависимости от комплектации, может быть встроенный GSM модуль для удаленного управления через мобильный телефон, Wi-Fi передатчик для управления системой из любой точки дома и графический сенсорный или кнопочный интерфейс (ЖК экран). Кроме того, разъемы для подключения к компьютеру и/или сетевому оборудованию: Ethernet, USB.

Такой контроллер способен управлять интеллектуальной техникой, как холодильники, микроволновки, инженерные коммуникации и т. д. (если в самой технике предусмотрена такая функция), докладывая хозяину даже такие данные, как температура в холодильнике, входные-выходные звонки телефонной линии и многое другое.

Региональный контроллер , дискретный модулятор ввода-вывода – это маломощный логический электронный блок управления, на котором реализована технология умный дом (к сравнению, частота микропроцессора ЦК – около 500 мГц, РК – около 50 мГц), как правило, не имеющий операционной системы и настраиваемый системно. Его можно настроить на любые элементарные сценарии по времени или по сигналам тех или иных датчиков.

Программируемый контроллер системы умный дом с интерфейсом (разьемом для подключения к сети) Ethernet

Он руководит элементарными задачами и событиями. Например, датчик света, подключенный к нему, дает сигнал (при наступлении темноты); контроллер подает сигнал на исполнительное реле или группу для управления освещением. Также он уведомляет хозяина о каждом действии. Другими словами, дискретный модулятор ввода-вывода – это своего рода интеллектуальное программируемое электронное реле.

Состоит такой аппарат также из электронных компонентов коммутации сети и интеллектуальной части: микропроцессор с памятью. В нем (зависит от производителя и комплектации) может быть USB, интерфейс Ethernet и другие порты для управления, программирования и предоставления отчетов хозяину.

Что такое модули расширения и связи для системы умный дом.?

Модули расширения – это устройства, подключаемые к контроллеру и расширяющие его функциональность. Отчасти переходники, двоители-троители и измерительные приборы также являются модулями расширения. Такие устройства могут быть встроенными в контроллер, подключаемыми отдельно через специально предназначенный разъем или общий разъем Ethernet, USB и другие интерфейсы. По причине того, что компании производители систем умный дом используют различные системы шифрования передачи данных, при выборе модуля расширения важно обратить внимание на его совместимость, если контроллер приобретен другого производителя.

Справа — контроллеры системы умный дом со встроенными модулями беспроводной передачи данных

Модули расширения связи для системы умный дом представляют собой устройства передачи данных беспроводным или проводным способом. К первым относятся всем известные Wi-Fi роутеры, которые подключаются к контроллеру так же, как и к компьютеру, через Ethernet или USB (есть и специально «заточенные» фирменные модули со своей системой подключения). Реже используются отдельно подключаемые GSM/GPRS модули (так как обычно они встроенные), с помощью которых система умный дом может связываться с хозяином через СМС-оповещения на его номер телефона. Существуют модули беспроводной связи Bluetooth (радиосигнал) и ИК (передача по средствам инфракрасного луча).

Модули беспроводной связи GSM и Wi-Fi; коммутатор для проводной сети Ethernet

Для проводного способа расширения связи используются коммутаторы – устройства, которыми подключают несколько клиентов (компьютеров, контроллеров и других интеллектуальных устройств) в одну локальную сеть. Они необходимы при устройстве децентрализованной системы умного дома, когда имеется несколько региональных контроллеров, а также для создания общей сети с компьютерами и другими интеллектуальными устройствами, использующими соответствующие интерфейсы. При большом расстоянии передачи сигнала, для его усиления применяются специальные цифровые усилители – репитеры.

Модули расширения функциональности системы умный дом имеют самый разнообразный функционал, и, как правило, подключаются в общий или специальный разъем интерфейса. Они расширяют перечень функций контроллера, например, модуль голосовых сообщений дает возможность руководить системой по средствам звуковых (голосовых) команд. Также имеется возможность сделать так, чтобы система управления умный дом воспроизводила звуковые сообщения (приветствия, предупреждения, поздравления и др.) на динамики.

Модули расширения для управления сложными механизмами, шаговыми двигателями и т. д.

Также стоит отметить расширение функционала по средствам модулей-переходников, которыми можно добиться совместимости различных стандартов устройств. Специальные модули управления предназначены для контроля различных специфических приборов (двигателей, механизмов открытия/закрытия дверей, клапанов вентиляции; многое другое) и элементов коммутации электрической цепи. Так, контроллер умного дома не имеет власти над силовыми защитными автоматами (пробки, автоматические выключатели), а при подключении модуля управления автоматами и использования управляемых автоматов, функция их включения/выключения по средствам контроллера становится доступной. Для подключения к системе умного дома регуляторов освещения (диммеров – см. ниже) также необходимы специальные модули расширения.

Что такое элементы коммутации цепи системы умный дом.?

Под понятием коммутации электрической цепи стоит понимать замыкание/размыкание ее, а также регулирование напряжения и других параметров электрического тока. Регуляторы напряжения (освещения), преобразователи/трансформаторы, блоки питания, автоматические выключатели и реле – все это элементы коммутации, без которых монтаж системы умный дом (как и любой электропроводной системы), выполнен не может быть. Они могут иметь встроенную защиту от перегрузки сети и короткого замыкания и срабатывают, размыкая цепь, таким образом, выполняя защитную функцию.

Простая схема системы умный дом с контроллером, элементами коммутации (управления) электрической цепи и элементарные потребители (в данном случае — лампы освещения)

Автоматические выключатели предназначены для предохранения электропроводки от перегрузки или замыкания. Они подбираются по мощности, на которую рассчитана контролируемая ими линия электропроводки. Для системы умный дом существуют как обыкновенные ручные, так и управляемые автоматические выключатели.

На изображении — простые однополюсные автоматические выключатели

Первые имеют в своей конструкции механизм, который при нагревании вследствие перегрузки размыкает цепь, а также могут быть выключены вручную. Контролируемые же автоматы имеют специальный интерфейсный выход на модуль управления, через который главный контроллер и хозяин может ими управлять дистанционно, не заглядывая в щитовую вообще.

Реле и релейные блоки – это элементы управления силовыми цепями при помощи подаваемого сигнала от контроллера. Сигнал может выглядеть в виде тока небольшой мощности, как правило 24 В (опять-таки, единого стандарта нет, есть разные системы и производители) или другого сигнал.

На изображении — электромагнитные реле для контроля одной и несколькими линиями силовой цепи

В отличие от автоматических выключателей, реле не имеют защиты и механизм замыкания/размыкания цепи выглядит противоположно: при подачи управляющего напряжения на электромагнитную часть, последняя приводит в действие якорь и механическим влиянием замыкает контакты силовой цепи питания (220 В). Самое элементарное реле управления одной силовой линией фазы имеет три входа и один выход: ноль и фаза управления электромагнитом (24 В которые), вход фазы силовой (220 В) от защитного автоматического выключателя и выход ее на потребитель.

Регуляторы напряжения (освещения) применяются в основном для контролирования подаваемой мощности и напряжения тока для осветительных приборов. В основе таких регуляторов лежит элемент цепи – реостат, прибор для регулирования освещения. Для обыкновенной цепи питания представляет собой механизм с ползунком, заключенный в коробку с габаритами выключателя и имеет также функцию вкл/выкл.

Диммер, управляемый вручную (справа) и дистанционно (слева)

Нового образца система управления умный дом группами освещения вмещает в себе прибор, именуемый диммером (подключают его к контроллеру также через специальный модуль управления). Этот прибор рассчитан на управление одной или несколькими группами питания освещения и управляется при помощи контроллера в автоматическом режиме или дистанционно хозяином, что есть удобно. Еще преимущество диммера – через него контроллер может контролировать яркость освещения, руководствуясь данными про уровень освещенности, полученными из датчиков света.

Блоки питания, трансформаторы, преобразователи – это сложной архитектуры приборы, которые предназначены для изменения параметров электрического тока при необходимости на том или ином участке цепи или на всей цепи.

Блок питания с 220 В на 12 В

Применяют их в связи с тем, что некоторые потребители рассчитаны на другие характеристики тока, нежели переменного 220 В/50 Гц, подаваемые в быту в СНГ и Европе. К примеру, взять то же освещение: есть специальные люминесцентные, неоновые и другие высокодекоративного освещения, которые работают от 10/12/24 В постоянного тока. Для того чтобы добиться таких характеристик, на соответственный участок цепи монтируют блок питания 220-10В, 220-12В, 220-24В. Такие устройства могут работать в одном режиме, например 220-24В, или во всех трех, вышеперечисленных.

Что такое измерительные приборы, датчики и сенсоры в системе умный дом.?

Эти устройства – как органы обоняния и осязания для человека: они дают представление о происходящем в окружающей среде. Благодаря современным измерительным приборам, датчикам и сенсорам (коих разнообразие на сегодня очень велико), на контроллер системы умный дом поступают данные о температуре, влажности, степени освещенности и атмосферном давлении снаружи и внутри помещения.

На рисунке датчики с элементарными функциями

Имеются контрольно-измерительные приборы для контроля состояния инженерных коммуникаций: давления и учета расхода воды и утечки газа с электронным интерфейсом, позволяющим передавать эти данные интеллектуальной системе умного дома, которая будет строить отчеты и отправлять их хозяину.

Датчики и сенсоры аналоговые традиционного образца используют в качестве передачи данных низковольтный ток до 24 В, как правило, и электрическую проводку малого сечения в качестве среды передачи. К примеру, самый элементарный датчик света содержит фотоэлемент с входом и выходом, через который проходит фаза низковольтного тока. Этот фотоэлемент меняет сопротивление при попадании на него света, таким образом, выдавая различные параметры тока в разное время суток.

На рисунке — элементарные аналоговые датчики, реагирующие на бытовой и углекислый газы

Контроллер получает эти значения, обрабатывает их и, соответственно, посылает сигнал о включении/выключении групп осветительных приборов, а также регулировании уровня освещения (при наличии диммера). Примерно аналогичная система, только с разными рабочими элементами, имеется в датчиках контроля температуры (на основании их данных интеллектуальная система умный дом управляет обогревом), движения и шума (свет, сигнализация), утечки газа и воды (управление клапанами, перекрывающими газ и воду) и многое другое.

Датчики и сенсоры цифровые нового поколения имеют расширенный функционал и являются интеллектуальными устройствами. Например, современные многофункциональные датчики движения, способны не просто выводить данные на контроллер в двух параметрах: 1 («да», есть движение) или 0 («нет», нет движения).

На рисунке — цифровой датчик контроля влажности воздуха

Они способны измерять расстояние от датчика до движущейся цели, засекать задержки при передвижении объекта и многое другое. Все это обрабатывается встроенным в датчик микропроцессором и подается на контроллер в виде цифровых сигналов. Стоит отличать датчики от контрольно-измерительных приборов: датчики и сенсоры засекают события, а контрольно-измерительные приборы засекают физические величины измеряемого тела, объекта (скорость, вес, оббьем и т. д.).

Контрольно-измерительные приборы – это более сложные в отличие от простых аналоговых сенсоров аппараты, которые вмещают в себе новые технологии умный дом и контролируют широкий диапазон параметров, предоставляют их физические единицы измерения. Цифровые барометры, счетчики воды и газа, того же напряжения – все это контрольно-измерительные приборы.

Контрольно-измерительный прибор температуры и расхода горячей воды

В отличие от аналоговых приборов и датчиков, современные цифровые, имеют собственную систему вычисления на основе простого микропроцессора; они обрабатывают сигналы и в готовом виде подают данные на контроллер умного дома, тем самым частично разгружая его процессор. В качестве среды передачи данных цифровые контрольно-измерительные приборы и датчики используют специальный интерфейс.

Какие бывают элементы и способы управления системой умный дом.?

Управление системой интеллектуального (умного) дома может производиться тремя способами: беспроводным локальным, удаленным беспроводным, проводным локальным, удаленным проводным. Устройства управления идут в комплекте с системой – это графические панели управления с сенсорным или кнопочным вводом, пульты с приемниками, настроенными на определенную частоту. Не идущие в комплекте устройства, как мобильные компактные компьютеры (смартфоны, планшеты) настраиваются при помощи специального программного обеспечения для управления удаленным способом, через всемирные информационные сети.

Системой умный дом можно управлять пультом, панелью управления и мобильными устройствами

Беспроводной локальный способ управления с ограниченным радиусом производится с применением устройств управления через локальный (местный) радиосигнал, Wi-Fi или Bluetooth беспроводные радиосети. В принципе, таким способом можно управлять системой с любой точки дома и даже находясь на приусадебном участке неподалеку. Однако, в больших домах, возможно, понадобятся дополнительные радиоточки, усилители беспроводного сигнала. Управление осуществляется пультами, сенсорными панелями, мобильными устройствами (смартфонами, планшетами, ноутбуками), которые имеют встроенный или подключенный извне передатчик той или иной сети Wi-Fi, Bluetooth или фирменного радиочастотного сигнала.

На экране планшета — программное обеспечение для контроля показателей и приборов, подключенных к системе умный дом

Беспроводной удаленный способ управления доступен, если произведен монтаж системы умный дом к глобальным сетям или модулям расширения связи, обеспечивающим к ним доступ. К таковым сетям можно отнести GSM/GPRS (управление по средствам мобильной связи), мобильный интернет, специальный выделенный радиосигнал. Наличие выхода в GSM/GPRS сеть дает возможность системе отсылать СМС, ММС и звуковые сообщения на номер телефона владельца дома. Также теоретически возможно управление через голосовое меню. Средства для управления системами умного дома через глобальные сети – это, как правило, смартфоны, а также планшеты и ноутбуки со встроенными модулями-передатчиками для мобильного интернета.

Проводной локальный способ управления , в зависимости от применяемых протоколов передачи данных системы умный дом, может иметь среды передачи данных по витой паре (кабелю компьютерной сети), электрической проводке (протокол системы X10) или каким-либо другим кабелем. В каждом региональном и центральном контроллере система управления умный дом предусматривает выход для проводной связи с управляющими устройствами, а также обмена информацией с другими интеллектуальными устройствами, которые находятся у него в «подчинении». Если устройств несколько, то интерфейс расширяют при помощи коммутатора (см. выше «модули расширения связи»), создавая несколько ответвлений. Для проводного локального способа управления применяются идущие в комплекте и отдельно панели управления и выключатели (кнопочные и сенсорные), а также можно управлять через подключенный к кабелю компьютер или ноутбук.

Сенсорная панель управления системой умный дом, совмещенная с домофоном

Проводной удаленный способ управления системами умного дома – это сеть, по размерам больше локальной, то есть, управление домом происходит извне по проложенному кабелю, подключенному к внутренней сети управления. Как правило, такой способ управления применяется в управлении автоматизированными процессами корпусов зданий. В общем, для домашнего пользования этого (управления системами через региональные проводниковые сети) знать не нужно.

Что такое исполнительные механизмы системы умный дом.?

В отличии от реле, которые отчасти можно назвать исполнительными элементами (подача команды – реле замыкает/размыкает цепь), исполнительные механизмы, которыми руководит интеллектуальное оборудование для системы умный дом, являются сложными электромеханическими изделиями, приборами, рассчитанными на испытание высоких механических нагрузок.

На изображении можно наблюдать объекты, в которые могут быть встроенные исполнительные механизмы системы умный дом

Рабочий орган более сложных приборов (приводов открытия/ закрытия ворот, жалюзей и т. д.) – это двигатель, у менее сложных (клапанов, замков) – сердечник, приводящийся в движение электромагнитом. Управляются в большинстве от низковольтного тока до 24 В включительно, но есть и высокомощные приводы, рассчитанные на 220 В.

Электромеханические приводы открытия/закрытия ворот, калиток, дверей, окон, жалюзей и штор; встроенные в мебель электромеханические детали, делающие ее моторизированной. В комплекте они могут иметь интерфейс подключения и пульт ДУ.

Девушка управляет оконным механизмом системы умный дом при помощи беспроводного пульта

В продвинутых моделях приводов имеются элементарные системы автоматизированного управления: встроенные датчики и возможности настройки скоростей и крайних положений открытия/закрытия. Сегодня чаще всего встречаются автономные приводы для штор и жалюзей, которыми не управляет интеллектуальная система умный дом: управляемые с пульта инфракрасного передатчика, и не имеющие никакой связи с контроллером умного дома. Тем не менее, такие устройства тоже считаются отдельными элементами умного дома.

Клапаны низкого, среднего и высокого давления – это более простые механизмы для управления водопроводными сетями (в т. ч. и пожаротушения), газовыми трубами и вентиляцией. Клапаны применяются в системах контроля: газовые – в системах контроля за газом, водные – контроль водообеспечения, предотвращения затопления и пожаротушения.

На изображении — клапан воды, управляемый системой умный дом

Очень полезно для здоровья, и стоит отметить систему вентиляционных клапанов, которая срабатывает от датчиков углекислого газа (CO2). Система выветривает вредный для человека газ и создает благоприятный микроклимат. К подобным элементарным механизмам можно отнести электромагнитные замки и другие элементы контроля доступа в помещение, входящие в систему безопасности умного дома. Такие устройства в основном не имеют микропроцессоров, имеют только два положения: открыто и закрыто.

Взаимодействие человека с окружающей средой, в том числе для выполнения определенных действий, происходит с помощью органов чувств. Внедряя «умный дом», мы автоматизируем многие процессы и избавляем человека от рутинных операций, при этом можно пойти двумя путями:

• Первый подразумевает программирование оборудования на срабатывание в определенные моменты времени (по таймеру) или по инициативе пользователя (по нажатию клавиши). Такой способ находит свое применение в «умной» автоматике, но есть также и другой, который дает больше свободы. Использование датчиков.
• В этом случае сенсоры выступают в роли своего рода «органов чувств», которые сообщают системе о наступлении определенного события, после чего «мозг» (контроллер) в свою очередь дает нужные команды приборам, которые выполняют ту или иную функцию.

В нашем обзоре рассмотрим два вида датчиков или сенсоров. Одни из них регистрируют движение и срабатывают на него (датчики движения), другие – реагируют на факт присутствия человека в помещении (датчики присутствия).

Различие между двумя видами датчиков

Сталкиваясь с описаниями различных датчиков можно увидеть их разделение на две группы:

• датчики движения;
• датчики присутствия.

В чем же различие между датчиками движения и присутствия? Принципиально – это аналогичные устройства. Разница состоит только в чувствительности. Датчик движения срабатывает на достаточно активное перемещения объекта, в то время как сенсор присутствия может реагировать на мельчайшие движения человека: перемещение руки, лежащей на мышке компьютера, едва различимое покачивание головой и даже дыхание. Важным моментом для датчиков присутствия является ситуация, в которой вошедший в комнату человек какое-то время полностью остается без движений, которые возможно зафиксировать. Чтобы избежать ошибок включения/выключения, устройство имеет настройку задержки срабатывания. Благодаря этому достигается 100%-ное соответствие момента включения или отключения приборов. Аналогичная ситуация с датчиком движения, установленного в проходных зонах.

Как это работает на примере?
Допустим, есть офис, освещение в котором включается датчиками присутствия. В таком случае, будет разумным настроить задержку срабатывания датчика в 5-10 минут. В течение этого времени, даже если в помещении с людьми не будет зафиксировано движения, датчик не сработает, так как еще не истекло время задержки. Если же все покинули офис, то ровно через 10 минут, когда истечет время задержки, а движений в помещении так и не будет, датчик сделает свое дело и свет будет отключен. В небольших помещениях задержка может составлять несколько секунд.

Параметры датчиков

Принцип, на основании которого происходит регистрация датчиком наличия движения, основан на эффекте теплового излучения человека, которое находится в инфракрасной невидимой для глаз зоне спектра. С помощью специального элемента датчик определяет пассивное инфракрасное излучение (PIR) и его изменение, на основании чего формируется электрический сигнал (или радиотелеграмма), включающий или выключающий приборы (чаще всего освещение), а также изменяющий параметры их работы любым исполнительным радиоустройством переключателя или диммера. Закономерный вопрос: А как такой датчик отреагирует на домашних животных? Ведь тепло, исходящее от них, также будет фиксироваться прибором? Да, это так, но с помощью настроек чувствительности добиваются того, чтобы, например, датчик не реагировал только на животных с массой менее 15 кг. В таком случае ваша собака или кошка, пробегающие в зоне покрытия не будут вызывать срабатывание.

Тепловое излучение присуще не только живым существам, но также и светильникам, обогревателям, солнцу. Поэтому чтобы избежать помех и ложных срабатываний, необходимо при размещении датчиков учитывать расположение греющихся устройств и не допускать попадания на линзу прямого солнечного света.

Следует отметить важный момент в отношении датчиков движения, которые используются достаточно давно и повсеместно. Эти небольшие приборы можно купить в любом строительном супермаркете, они выпускаются множеством производителей и достаточно сильно варьируются по цене. Это происходит за счет использования линз разного качества и наличия программной составляющей в самом устройстве. Зачастую они имеют низкую стоимость и минимальный функционал. Называть такие сенсоры или дом, снабженный ими, «умными» – будет преувеличением. Они могут только включать/выключать освещение при фиксации движения или изменении естественной освещенности. В качестве хорошего автоматического «выключателя» работают неплохо. Но для решения задач, поставленных перед « », нужны приборы совершенно иного класса. По-настоящему «умные» датчики движения имеют массу настроек, которые позволяют создать на самом деле интеллектуальное жилище, учитывающее бесконечное разнообразие ситуаций и соответствующих реакций автоматики. Например, многие модели для протокола KNX являются своего рода мультисенсорами, могут не только регистрировать движение и измерять поток естественной освещенности, но также:

• фиксировать температуру;
• вибрации;
• время нахождения человека в помещении;
• распознавать поведение людей в комнате;
• самообучаться для изменения порога срабатывания при изменении освещенности;
• гибко изменять при необходимости зону обнаружения;
• издавать акустическое предупреждение за 15 секунд до отключения.

В совокупности с другими датчиками и остальным оборудованием (например, мультимедиа-устройствами и климатической техникой) этим достигается то, что невыполнимо для простых датчиков начального уровня. Примерами таких устройств могут послужить датчики «8 в 1» и «12 в 1» от компании HDL . Кроме того, несмотря на массу параметров, контролируемых системой, потолки и стены «умного дома» не становятся похожими на космический корабль – все выглядит элегантно. Одним из самых изящных решений является встраиваемый потолочный датчик движения Auro от Basalte, который едва различим в интерьере. Немного более заметные, но и более чувствительные модели выглядят также аккуратно и технологично.

Подбор параметров датчиков должен осуществляться с учетом местных условий. Так в зависимости от высоты установки один и тот же сенсор будет иметь различную площадь покрытия. Например, в характеристиках потолочного датчика присутствия на SPHINX 104-360 AP указано, что при высоте монтажа 2 метра он сможет обнаружить сидящего человека на расстоянии 4, а идущего – на расстоянии 9 метров. А при установке на высоте 4 метра эти же показатели составят 5 и 12 метров соответственно. Поэтому важно правильно рассчитать количество устройств, чувствительность и зону охвата, необходимость в дополнительных опциях (экономически целесообразно использовать простые сенсоры, там, где «умные» опции не требуются). Эти параметры зависят от особенностей пространства размещения: формы, высоты потолков, наличия преград в виде мебели и перегородок; возможностей для монтажа устройства (материала стен или потолков, требований дизайта); ситуаций использования; наличия всевозможных помех и нестандартных условий.
Таким образом, залогом успешного использования всех возможностей аппаратуры является правильный выбор компании, занимающейся установкой «умного дома» и датчиков движения.

Виды датчиков

Основная классификация датчиков движения выглядит таким образом:

По месту монтажа они бывают:

• потолочные (с углом обзора до 360 градусов);
• настенные (угол обзора до 180 градусов).

По рабочему напряжению :

• 24 Вольт (в т.ч. от шины HDL);
• 30 Вольт (от шины KNX);
• 230 Вольт;

По способу закрепления :

• накладные;
• врезные или скрытые, межпотолочные, извне заметна только линза и дизайнерское кольцо.

По геометрии зоны обнаружения :

• c круглой;
• с полукруглой;
• с прямоугольной;
• с квадратной зоной обнаружения;
• o с отключаемыми секторами (настраиваемая).

Геометрия датчиков обычно сопоставима с формой зоны покрытия. Если она квадратная, сам датчик имеет квадратную (прямоугольную) форму, благодаря чему его оптическая часть, аккуратно выступая из плоскости потолка, «смотрит» на четыре стороны в виде пирамиды с четырьмя гранями. Настенные датчики обычно имеют такую же форму, за исключением оптической части, которая выполнена в виде полусферы.

Например, ECO-IR DUAL-C NT BK – потолочный датчик присутствия на 230 Вольт имеет квадратную зону обнаружения. Это означает, что в помещении равном по площади зоне покрытия прибора будут отсутствовать «слепые» зоны. Одним датчиком могут управляться две группы света. Для каждой группы он имеет отдельную зону измерения освещенности. Таким образом, эти группы не обязательно будут включаться синхронно. Имеет возможность параллельного подключения с другими датчиками (до 10 шт.). На практике это означает, что каждый из датчиков будет, как и раньше, коммутировать две группы световых приборов, но зона покрытия для включения этих двух групп увеличится пропорционально количеству установленных датчиков минус площадь зон, которые будут перекрываться соседними приборами. Настройка датчика может выполняться потенциометром на самом сенсоре или дистанционно через пульт.

Настенный датчик присутствия ECO-IR 180-24V BK также выполнен в квадратном форм-факторе, но его оптика в виде полусферы «смотрит» на 180 градусов покрываемой площади.
В цветовой гамме датчиков преобладает белый и черный цвет. Поставляются с дополнительными аксессуарами. К ним относятся коробки для монтажа, а также ударопрочные решетки, защищающие оптику от механического повреждения. Функционирование устройств также обеспечивается пультами дистанционной настройки, позволяющей изменять параметры датчиков без их демонтажа.

Датчики движения, в отличие от сенсоров присутствия, часто используются на улице, иногда – в связке с прожектором. Они бывают:

• уличные;
• уличные с прожектором;
• для помещений.

По типу настройки могут быть:

• без дистанционного управления ;
• управляемые дистанционно.

По зоне обнаружение объекта:

• 110, 150, 180, 220, 300, 360 градусов;

Поле обнаружения любых датчиков может разделяться на несколько отдельно включаемых и регулируемых зон. Например, если говорить о стандартном универсальном датчике движения KNX, он имеет 360 градусов покрытия, которые могут быть разделены на 3 зоны. Каждая из зон программным способом настраивается и анализируется отдельно. При необходимости часть зоны, доступной прибору, можно просто сделать неактивной для слежения.

Для помещений датчики движения, как и присутствия, бывают потолочными и настенными.
Управляются автоматически при наличии движения или в зависимости от уровня естественной освещенности. Важным моментом в достижении приемлемого уровня безопасности является то, что они имеют отдельную зону обнаружения под датчиком, защищающую от попыток «подползти» незаметно под ним.

Ограничения

При всей своей интеллектуальности «умные» датчики движения имеют некоторые ограничения. Если у вас собака весом более 40 килограмм, все, даже самые большие сенсоры, будут на нее срабатывать. Датчик не сможет отличить одного человека от другого. Поэтому на передвижение обслуживающего персонала и домочадцев он будет реагировать одинаково. Учтя эти особенности и грамотно спланировав расположение комплекса сенсоров, можно добиться наилучшего эффекта.

Чего можно достичь благодаря «умным» датчикам движения?

Практическое применение, облегчающее повседневную жизнь, является главным критерием успешности современных технологий. Сухое техническое описание должно всегда находить свое выражение в уровне удобства и комфорта, сопоставимом с усилиями разработчиков, потраченных на создание устройства. В качестве примера практичности использования возьмем высокоинтеллектуальный датчик движения FIBARO Motion Sensor. Основные возможности, предоставляемые прибором, таковы:

• небольшое устройство с диаметром корпуса в 44 мм легко впишется в помещение любого дизайна;
• удобное беспроводное управления без необходимости находиться рядом с датчиком;
• помимо фиксации движения измеряет интенсивность освещенности, температуру (пожарная сигнализация), вибрации (датчик разбития, сейсмические толчки);
• настраиваемая LED-подсветка датчика всегда визуально оповестит о фактической температуре в помещении;
• высокая регулируемая чувствительность датчика движения на малейшие движения;
• контроль времени нахождения объекта в помещении;
• пара датчиков, установленных по разные стороны дверей, смогут вести подсчет гостей в помещении и, в зависимости от их количества, включить дополнительную вентиляцию или выполнить другое действие;
• фиксируя начало вашего пробуждения, датчик активирует нужный сценарий, открывающий окна, подымающий жалюзи и заваривающий кофе на кухне.

«Умный дом» может предоставить эти и другие возможности благодаря грамотно установленным и настроенным датчикам движения. Они, являясь «органами чувств» автоматики и следя за происходящим вокруг, помогут создать действительно интеллектуальное жилище.

Всем привет, с вами команда Wiren Board!

Нас часто спрашивают: «Что можно подключать к вашему контроллеру? Как на нём собрать “умный дом”?»
Чтобы немного прояснить этот вопрос, мы покажем стенд, где к Wiren Board 4 подключены периферийные устройства. На его примере расскажем про типовые варианты подключения устройств и датчиков.

На стенд можно посмотреть на него через онлайн-трансляцию и зайти в демонстрационный веб-интерфейс .

Краткий список подключаемого оборудования:

Счётчики

Подключать счётчик нужно к входам типа “сухой контакт”. В конфигурационном файле указывается тип счётчика и константа (импульсов на единицу). После этого в веб-интерфейсе отображается как общая сумма показаний и скорость их изменения (мощность в ваттах, литры в секунду и т. д.)

Датчики

Беспроводные погодные датчики Oregon Scientific

Из недостатков - маленькая антенна в передатчике датчика, поэтому уже через пару стен может не ловиться. Хотя на Хабре была про то, как увеличить дальность.

Датчики температуры и влажности, подключающиеся по RS-485

Датчики температуры 1-Wire

Детектор движения

Резистивные датчики

Датчики дыма, огня, газа, утечки воды и пр.

Внешние кнопки

Управление светом

Управление светодиодными лентами

Чтобы включить ленту, нужно подключить её к источнику напряжения 12В (или 24В) через диммер для лент. Тогда при помощи диммера вы сможете управлять цветом RGB-лент и регулировать яркость одноцветных.
На стенде установлены диммеры WB-MRGB нашего производства и диммеры производства Uniel и “Разумный Дом”. Все они подключены по шине RS-485.

Кроме них, по радиоканалу 433 МГц подключен RGB-диммер nooLite. Но так как монтаж светодиодных лент сам по себе предполагает большую работу по монтажу самих лент, проводов, дополнительных блоков питания, то мы бы советовали бы и управляющие устройства использовать проводные. Тогда вы получите надежную работу при низкой цене модулей, а радиоканал 433 МГц всё-таки не застрахован от помех.

Диммирование ламп 220В

Новички (такие часто встречаются и среди разработчиков) часто думают так - вот запилю себе управление лампочками с айфончика и будет счастье. Более опытные понимают, что управление необходимо дублировать настенными выключателями (или панелью управления). Конечно, ходить в туалет с айфоном - это инновационно, но приехавшей из деревни бабушке придется долго объяснять, как этим всем пользоваться.
Варианты решения проблемы:

• настенные панели управления - красиво, удобно, дорого
• обычный выключатель. Сигнал с него заводится либо непосредственно в контроллер, либо в подключаемый по RS-485 модуль цифровых входов. А вот релейном и диммерном модулях нашего производства есть входы для двух внешних кнопок управления. Это позволяет модулям работать полностью автономно - нажал кнопку, включился свет - и при этом оставаться управляемыми с контроллера. В целом это повышает надежность всей системы: при отказе центрального контроллера, обрыве шины RS-485 и при других экстренных случаях, освещение и настенные выключатели продолжают нормально работать.

“Классическая” схема монтажа предполагает установку всего управляющего оборудования на DIN-рейку внутрь электрощитков. Это удобно, но расплата за это - десятки метров проводов от каждой лампочки и выключателя до щитка. Но этого можно избежать, если располагать управляющие модули ближе к лампам и выключателям - тогда все лампы запитываются от общей проводки 220В, а управляющие устройства подключаются одной шиной RS-485. Для удобства монтажа по такой схеме мы разработали - компактный релейный блок на два канала по 5А, он помещается даже в стандартном подрозетнике.

Другая нагрузка

Примеры других устройств на стенде:

• небольшой нагреватель на 12В подключен напрямую к релейному выходу контроллера
• вентилятор 12В включается выходом “открытый коллектор”
• водяной насос 220В управляется через внешний релейный блок по RS-485

Для имитации сценария на поддержание определенной температуры собрана мини установка из нагревателя, вентилятора, термодатчика и большого радиатора. При этом, детали расположены так, что бы проявлялась задержка между показаниями датчика и работой нагревателя.
Такая ситуация часто наблюдается на практике - сначала котел греет воду в трубах, и лишь потом тепло передается в воздух. Для поддержания постоянной температуры на встроенном в Wiren Board движке сценариев написано правило для термостата.

Заключение

Xiaomi «Умный дом» – автоматизированная система, позволяющая с легкостью управлять бытовой техникой, она создаст уют в доме, облегчит жизнь потребителя во многих аспектах. Продукция компании имеет ряд преимуществ:

• Комплект «Умный дом» Xiaomi имеет компактные габариты;
• Привлекательный дизайн, который станет эффектным дополнением любого интерьера;
• Доступность и простота эксплуатации;
• Легкая настройка – с задачей справится даже неопытный пользователь;
• Доступно подключение нескольких устройств;
• Для управления понадобится мобильное устройство, базирующееся на операционных системах Android или iOS.

Xiaomi Smart Home

Оригинал Xiaomi «умный дом» включает в себя несколько датчиков, посредством которых пользователь имеет возможность управлять системой дистанционно. Гаджет умеет оценивать степень освещенности, показывает текущую температуру воздуха, оповестит потребителя о движениях, наблюдающихся в доме в момент его отсутствия.

Комплект умного дома Xiaomi Smart Home оснащен следующими элементами:

• Датчик, работа которого заключается в обработке информации и передачи ее в сеть;
• Датчик, фиксирующий движения. Настроив элемент, пользователь может использовать подсветку комнаты в любое удобное время;
• Датчик, предназначенный для монтажа на дверь или окно;
• Беспроводной дверной звонок.

Набор датчиков Xiaomi для «умного дома» может работать в сочетании с другими элементами системы, например, лампами, розетками и прочее. Комплект прост в использовании, а для его установки не потребуется привлечение специалиста.

Популярные продукты «Умного дома»

Купить «Умный дом» от Xiaomi можно в сочетании с другими устройствами. Популярностью пользуется веб-камера, снимающая видео в разрешении HD. С ее помощью можно отслеживать все происходящее в помещении.

Умная розетка дает возможность удаленно выключать приборы от сети. Устройство имеет сертификат безопасности и привлекательный дизайн.

Одним из ярких продуктов от китайского производителя является smart-лампа, способная отобразить 16 миллионов цветов и оттенков. Устройство украсит любой дом, обеспечит комфорт и при необходимости создаст романтическую обстановку.

Преимущества «Умного дома» Xiaomi

Производитель предлагает большой ассортимент аксессуаров для создания комфортной жизни. Комплект умного дома Xiaomi Smart Home в сочетании с другими продуктами станут эффективными инструментами для обеспечения безопасности и уюта. Также, «умный дом» Xiaomi имеет ряд других достоинств:

• Экономия времени и средств на оплату коммунальный счетов. Теперь за включением и выключением освещения следит Xiaomi – набор датчиков для умного дома;
• Свежий взгляд на отдых и развлечения. Досуг вместе с системой станет приятным и интересным;
• Наблюдать за происходящим в доме можно в любое время, где бы ни находился пользователь;
• Надежный сторож, который оперативно оповестит своего владельца о посторонних движениях в доме или квартире.

Производитель регулярно разрабатывает и создает новые продукты, способные удивить потребителей. Интернет-магазин предлагает внушительный ассортимент изделий для создания полноценной «умной» системы. Реализация «Умного дома» от Xiaomi осуществляется по доступным ценам!

показать полностью

Здравствуйте друзья

В этом обзоре я бы хотел немного вернутся к истокам построения системы умный дом на основе устройств Xiaomi, рассказать про то, с чего начинать и как работают датчики ZigBee

Вступление

Прикладываю скрин оплаты

Дополнительная информация

Обо всем я обязательно расскажу в своих дальнейших обзорах, а сегодня я хотел бы остановится на базовом комплекте Xiaomi - состоящем из шлюза, двух датчиков открытия и беспроводной кнопки:

На момент покупки (как и написания обзора) цена за комплект - $49.99

В момент покупки, по отдельности стоимость шлюза составляла - $29, датчиков открытия около $10 и кнопки $7. Легко посчитать, что в комплекте получалась - кнопка в подарок. Даже с учетом флешсейла, на датчики открытия по $8, все равно цена такого комплекта по отдельности - получается на несколько долларов дороже. Так что покупка вполне оправдана.

Зачем нужен шлюз, теория, ZigBee

Как можно догадаться из названия - шлюз - устройство должно быть «мостиком» между чем-то. В роли «чего-то» - выступают беспроводные интерфейсы - всем знакомый wi-fi и менее известный zigbee. Вот как раз с последним и возникает множество вопросов, которые мне задают в комментариях к моим обзорам и видео.

ZigBee - это самостоятельный сетевой протокол, разработанный для безопасной передачи данных при небольших скоростях и характеризующийся крайне низким энергопотреблением. Этим он выгодно отличается от Wi-Fi и даже весьма экономного Bluetooth 4+. Одного миниатюрного элемента питания типа CR2032 - хватит вам примерно на год работы!

А главной особенностью ZigBee, является то, что при крайне низком энергопотреблении, она поддерживает не только простые структуры типа точка-точка (как Bluetooth) или звезда как Wi-Fi - но и сложные самоорганизующиеся и самовосстанавливающиеся ячеистые сети, с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений.

Как это выглядит?

Представим себе простую ситуацию - один шлюз и несколько датчиков:


Это классическая сети типа «звезда» - где центральным устройством является шлюз, который и отвечает с сбор и обработку команд от датчиков, и обратную отправку команд управления. Напрямую датчики между собой не «контактируют» и отключения шлюза - ведет к отключению всех управляемых им датчиков.

Такая схема напоминает работу обычной домашней Wi-Fi сети - где вместо шлюза - роутер, а вместо датчиков - ноутбуки, планшеты телефоны.

В принципе такая схема - одна из самых распространенных, и неплохо себя зарекомендовала. Однако есть нюанс. Если между шлюзом и датчиками находятся пара-тройка стен, особенно из железобетона, то мощности слабеньких передатчиков - запросто может не хватать. И это будет выражаться в периодическом «отваливании» датчиков, либо просто их неспособности работать в нужном месте.

И тут самое время вспомнить о особенностях протокола ZigBee - самоорганизация и ретрансляция. В роли такого ретранслятора выступает смарт розетка - естественно ZigBee версия, версия Wi-Fi тут не подойдет.


В такой схеме, розетка выступит ретранслятором сигнала датчиков, что позволит им работать на удалении от шлюза. Эта схема проверена мной лично, и действительно работает. Кстати могу с уверенностью сказать что настенный выключатели Aqara - без 0 линии не работают как ретрансляторы. Про встраиваемую розетку и выключатели с 0 - пока не уверен.

Топология сети - изменяется автоматически, вам достаточно лишь включить в сеть розетку, подключенную к этому же самому шлюзу. При этом состояние реле - которое подает / отключает 220 для внешнего потребителя - значения не имеет.

Каким устройствам нужен шлюз?

Шлюз однозначно нужен всем беспроводным датчикам - движения, открытия, кнопкам, утечки газа, воды, дыма. Нет проводов - 100 % ZigBee (мы говорим про устройства для умного дома Xiaomi).

Кроме них по ZigBee работают упоминаемые выше смарт - розетки (но у них есть брат близнец с Wi-Fi - это самостоятельное устройство), проводные и беспроводные выключатели и встраиваемая розетка Aqara, и двигатель для штор от того же бренда.

Им нужен шлюз - без шлюза они работать не будут. Ни с MiHome ни с Domoticz ни через малинку. Однозначно нет - только через шлюз и точка. Так как ZigBee - это аппаратный протокол.

Все остальное - светильники Yeelight, Philips, чайники, очистители, удлинители, ИК базы - в большинстве работают через Wi-Fi, в некоторых случаях через Bluetooth. В любом случае, шлюз для работы им не нужен.

Шлюз Xiaomi Multifunctional Gateway

По торцевой части шлюза проходит полоска из полупрозрачного пластика - это RGBW подсветка.

Первое включение, подключение

Плагин управления имеет довольно много различных окон. Основное - это окно управления подсветкой шлюза, где устанавливается цвет и яркость свечения. Впоследствии, после добавления датчиков - в этом эе окне появится панель управления с выключателями и розетками и список датчиков - условий (температуры, движения, открытия, и т.д.)

Второе окно содержит в себе настройки сигнализации, дверного звонка, управлением освещением по расписанию, и будильника. Так же тут будет содержаться перечень всех сценариев, в которых участвуют управляемые шлюзом устройства.

Третье окно - содержит в себе список подключенных подустройств. В этом окне можно их удалять и добавлять.


Пройдемся по настройкам.

В меню настроек сигнализации у нес есть возможность настроить время ее работы, установить триггер срабатывания - например датчик открытия или движения, только датчик должен быть обязательно подключен именно к этому шлюзу, интервал - время которое пройдет после срабатывания датчика и включением сирены, установить звук и громкость сирены, а так же просмотреть лог срабатываний.

В меню автоматической работы подсветки, можно включить режим ночника - свет будет автоматом включаться в темноте, добавить триггер - например датчик движения, по которому будет включатся подсветка, время работы этого триггера и длительность работы подсветки.

Так же можно включать свет просто по таймеру.

При включении света по таймеру можно выбрать и режим повторения - по определенным дням, каждый день, однократно, задать период работы и цвет подсветки.

В режиме дверного звонка - настраивается условие срабатывания - например нажатие на беспроводную кнопку, настроить тип и громкость звонка, а так же настроить отправку сообщения на управляющий гаджет - например смартфон, на котором установлено приложение Mi Home

Режим будильника - очень похож на режим освещения по таймеру, только там включается не свет а звук. Так же этот режим интересен тем, что здесь можно выбирать не только предустановленные мелодии но и закачивать свои mp3 треки. Для того чтобы шлюз воспроизводил и с нормальной скоростью следует кодировать их в 256 кбит


На этом рассказ про основные возможности шлюза я буду заканчивать и перейду к датчикам, входящим в комплект набора.

Датчик открытия окон и дверей

При использовании в смарт сценариях, датчик выступает условием сценария и имеет три варианта триггеров - открытие, закрытие и открытие более 1 минуты.

В одном сценарии можно объединять датчики подключенные к разным шлюзам, но в таком случае эти сценарии будут работать только при наличии интернета. Если участники сценария подключены к одному шлюзу, либо например действием сценария является включение умного светильника Yeelight или Philips - сценарий будет работать и без подключения к интернет.

Беспроводная кнопка

Диаметр кнопки - 5 см, вся ее фронтальная поверхность - это плоскость нажима, в отличии от кнопки Aqara - про которую я недавно рассказывал, где нажимная поверхность находится в центре квадратной кнопки.

Добавляется кнопка аналогично датчику движения, все необходимые действия демонстрирует мастер подключения.

После сопряжения - необходимо выбрать название и расположение кнопки, после этого она появляется в списке подключенных устройств.


Окно настроек - подобно описанному у датчика открытия (у датчика движения например или кубика - такие же), с двумя вкладками - перечень сценариев и лог срабатываний.

Кнопка предлагает к использованию в условиях сценариев три действия - однократное нажатие, двойной клик и длинный клик.


Пример простого сценария - на включение и выключения потолочного светильника Philips.

В основном окне плагина шлюза - появляются добавленные нами датчики, и в окне автоматизации - составленный сценарий.

Вывод

Видео версия обзора у меня в этот раз получилась более чем на полчаса. Основной смысл вы уже прочитали (если читали) более подробно - можно посмотреть здесь

Спасибо за внимание, надеюсь обзор был полезен.