Сучасні проблеми – потребують сучасних підходів, це стосується й домашнього комфорту. Багато речей, таких як керування освітленням та опаленням, клімат-контроль (Вася, відкрий вікно) тощо ми звикли робити вручну, але на такі дрібниці йде занадто багато часу і вони іноді відволікають від дійсно важливих справ.
Для підвищення побутового комфорту компанії пропонують різноманітні системи «розумний дім», але вони можуть включати як готові рішення – складні технологічні сенсори й хаби з власним сервером, так і найпростіше обладнання для автоматичного освітлення.
Вважається, що в розумному домі повинно бути автоматичне керування:
- освітленням – включно з регулюванням яскравості залежно від кількості сонячного світла;
- кліматом – підтримання комфортної температури залежно від присутності людей та часу доби;
- системою безпеки – відеоспостереження, автоматичне блокування замків, активація сигналізації у випадку розбиття вікна, GSM-оповіщення в разі задимлення, появи чадного газу або витоку води;
- вентиляцією – запускається в разі перевищення концентрації вуглекислого газу;
- іншими функціями – контроль медіа, автоматичні штори тощо.
В Україні можна легко купити систему або все для розумного дому окремо, різниця тільки у вартості та можливостях. У нашому інтернет-магазині можна замовити готові рішення (в тому числі недорогі китайські), але ми розглянемо більш бюджетний варіант, і розповімо, як самостійно підібрати необхідні компоненти.
З чого почати проектування
Найпростіша система розумний дім контролює освітлення та опалення. Якою саме вона має бути, залежить від ваших індивідуальних побажань.
Найпростіше – автоматизувати вмикання світла за рухом або присутністю об’єкта. Зовнішнє освітлення можна запрограмувати на вмикання за точним часом або рівнем освітленості на вулиці (взимку та влітку різна тривалість дня й ночі).
Опалення можна налаштувати за добовим або тижневим циклом, наприклад, щоби воно працювало в будні вранці та ввечері, а у вихідні – цілий день. Можна налаштувати будь-який індивідуальний графік. Додатково можна виставити діапазон комфортної температури, щоби не було холодно, але й не «жарило». Таке регулювання не тільки дуже зручне, а ще і сприяє енергозбереженню.
Які переваги такого проекту
Нова електротехніка техніка іноді має вбудовані функції для автоматизації роботи, але вони завжди обмежені в налаштуваннях і не відрізняються високою точністю та надійністю. Виробники здебільшого використовують дешеві пристрої не найвищої якості, як ті, що продаються на всім відомому сайті китайських товарів.
Надійніше самому зібрати комплект релейного обладнання в щитку. Це надасть чимало переваг:
- Якість у рази вище, позаяк прилади розробляються й тестуються під цю конкретну мету;
- Великий вибір брендів і характеристик дозволяє робити комплектацію під індивідуальні вимоги;
- У разі потреби можна розширити функціонал;
- Універсальність, оскільки автоматизована буде саме подача електрики, а живити від неї можна будь-які електроспоживачі;
- Безпека, оскільки все обладнання «традиційно» буде захищене автоматичними вимикачами nf пристроями диференційного захисту.
Деякі блогери-технарі на YouTube пропонують використовувати для цієї мети популярні плати Arduino або китайські аналоги, але в такого підходу багато недоліків.
Чому Arduino – не підходить для цієї мети
У світі робототехніки та аматорської електроніки Arduino вже давно стало прозивним, бо це найбільша апаратно-програмна платформа. Насамперед це програмовані плати із сенсорами, модулями, приводами тощо. Через USB вони підключаються до комп’ютера й на них встановлюються завантажені з інтернету або написані самостійно прошивки під будь-які завдання й алгоритми дій.
На Arduino можна запрограмувати що завгодно й навіть «розумний дім», але це зробити дуже складно, потрібно бути щонайменше впевненими розробником даного програмного середовища. Для звичайного користувача такий варіант навряд чи підійде, тим паче змінювати налаштування теж доведеться через програмний код.
Надійність кустарно зібраного хабу теж викликає сумніви. Він не тільки «перегорить» у разі короткого замикання, а й сам може його спровокувати. Для автоматичного керування навантаженням краще використовувати спеціальне обладнання, призначене для цієї мети.
Автоматизація освітлення «власними руками»
Насамперед потрібно поставити мету, і відштовхуючись від неї вибирати виконавчі пристрої для розумного дому. Якщо вам потрібно, щоби біля гаража автоматично вмикалося світло, коли ви наближаєтеся до вхідних дверей чи під’їжджаєте на автомобілі – потрібен вуличний датчик руху. Оскільки вдень підсвічування не потрібне, через регулятор на корпусі можна виставити рівень освітленості для спрацювання. У приватному дворі вночі можуть гуляти коти, собаки чи інші тварини, тому щоби не було «дискотеки» знадобиться регулювання чутливості.
У котеджах часто можна побачити декоративне нічне підсвічування фасаду або освітлення двору. Воно може бути корисним не тільки з декоративною метою, а й щоби створити видимість присутності, коли нікого немає вдома (все-таки приватний сектор вразливий для грабіжників).
Для безпеки варто поставити сигналізацію, але вона спрацює тільки, коли зловмисник заліз на ділянку, тому для превентивних заходів можна автоматизувати освітлення. Вирішити це завдання можна двома способами:
- З допомогою таймера встановити точний час вмикання та вимикання світла. Наприклад, ABB випускає моделі, де через інтуїтивно зрозумілу панель із дисплеєм і клавішами можна запрограмувати точний час роботи за тижневим циклом;
- З допомогою сутінкового реле зробити так, щоби світло автоматично вмикалось, коли стемніє.
Для максимальної точності можна об’єднати обидві схеми й купити сутінкове реле з функцією таймера.
У квартирі ми найчастіше забуваємо вимкнути світло в туалеті або ванній, а в гостях іноді доводиться пошукати, де воно вмикається. Позбутися цієї незручності допоможуть датчики присутності. Вони реагують навіть на нерухомі об’єкти, тому затримка вимкнення не спрацює, поки людина буде в зоні видимості. Але для вітальні та спальні вони не підійдуть, тому що не відрізняють, коли людина лягла спати, а коли прилягла, щоби почитати книгу і в обох випадках відреагують однаково. Для цієї мети потрібне інше обладнання.
Просте й доступне смарт-освітлення
Замість класичної люстри можна використовувати смарт-світильники з дистанційним керуванням. Деякі моделі синхронізуються зі смартфоном, що дозволяє їх вмикати, вимикати, змінювати яскравість чи колір на відстані, а в найбільш технологічних моделях можна запрограмувати алгоритм роботи за часом, денною освітленістю чи іншим параметрам.
Одночасно з тим ними можна керувати й через звичайні вимикачі, що зручно для малих дітей та літніх людей.
Чим більший функціонал, тим вища ціна, тому такий варіант може підійти не для кожного бюджету. Щоби регулювати яскравість потрібен диммер і світлорегулятор до нього. Така схема сумістна тільки з лампами розжарювання, «економками» та спеціальними LED лампами..
Найсучасніші моделі, як Hager EV102 Комфорт, можуть контролювати яскравість за часом і підтримують кілька програм для різних груп освітлення.
Вигідніша альтернатива - вимикачі для розумного дому. На відміну від звичайних, вони підключаються до смартфону або GSM контролера для доступу на відстані. Підтримують відразу кілька каналів керування – для окремих груп або декількох кімнат. До них можна підключати й інші малопотужні прилади, наприклад,рекуператори.
Бюджетна автоматична вентиляція
Деякі бренди пропонують провітрювачі з пультом або підтримкою WiFi. Це вже готове рішення, що дозволяє дистанційно налаштовувати робочий режим, проте воно не завжди дешеве.
Щоби не переплачувати за «смарт» можна зробити його самостійно з допомогою реле часу. Замість того, щоби гратися з додатком, легше налаштувати автоматичний цикл роботи. Щоби повітря в кімнаті не застоювалося, досить налаштувати провітрювання протягом 15 хвилин через кожні 2 години або виставити інші активні діапазони, залежно від притоку повітря та погоди на вулиці. Це набагато дешевше і зручніше.
Для туалету або ванної такий варіант не підійде, тому що провітрювання має вмикатись автоматично тільки після відвідин. У такому випадку ефективніше буде реле із затримкою на вимкнення. Через нього вентиляція з’єднується з освітленням і запускається одночасно, після відвідин ви вимикаєте світло, але провітрювання не припиняється, поки не закінчиться зворотній відлік.
Вентиляція на кухні також має певні особливості. Може бути така ситуація, що хтось почав готувати й забув про увімкнену плиту. Щоби запобігти задимленню, кухонну вентиляцію можна з’єднати з датчиком диму через реле часу з функцією імпульсного включення. У такий спосіб ви об’єднаєте циклічний режим провітрювання з аварійним.
Контроль опалення за часом і температурою
Для радіаторів опалення можна використовувати програмовані термоголовки, що підтримують температуру за виставленим алгоритмом. Для допоміжного опалення дуже зручні обігрівачі з датчиками температури, але якщо такої функції немає, можна підключити термореле й налаштувати комфортний температурний діапазон.
Але опалення однаково доводиться вмикати й вимикати вручну, особливо якщо ви йдете на роботу, а потім повертаєтеся в холодне приміщення. Цю проблему можна вирішити завдяки термореле з функцією тижневого таймера. З ним можна налаштувати цілу програму на тиждень, де буде вказано на кожен день о котрій годині і яка температура повинна підтримуватися.
Через високу потужність електроопалення для керування навантаженням краще використовувати контактор, він підвищує надійність такої системи.
Автоматичне водопостачання й контроль протікання
Найнеприємніше, що може трапитися – витік води. Ця проблема може виникнути як через технічне пошкодження, так і неуважність. Наприклад, можна відкрутити кран, залишити ванну наповнюватись і забути. Під час затоплення насамперед потрібно негайно перекрити кран, тому знадобиться датчик протікання води..
У мережі він синхронізується з контролером розумного дому і ви миттєво отримаєте повідомлення про надзвичайну ситуацію на телефон. Щоб автоматично перекрити труби знадобиться кульовий кран з електроприводом. У квартирі його краще встановити відразу за лічильниками води, щоби миттєво перекрити все водопостачання.
Для контролю наповнення домашнього басейну використовується реле рівня рідини. До нього приєднується кілька датчиків рівня води, встановлених у чаші на максимальній та мінімальній межі глибини. Усе це підключається до насоса, щойно вода опускається нижче допустимого рівня, вмикається підкачка, що працює поки вода не досягне максимальної межі.
У приватному секторі водопостачання безпосередньо пов’язане з поливом. Ми вже писали статтю про те, як зробити автоматичний полив власними руками, тому не будемо зупинятися на цій темі
Приховані переваги проводового підключення
У розглянутих вище схемах ми створюємо розумний дім через електропроводку. З одного боку в цьому можна побачити недолік, бо доведеться монтувати електричні дроти, вручну налаштовувати, вводити регулювання тощо. Але насправді така система дуже надійна, тому що не залежить від бездротового сигналу і краще захищена від зловмисників.
Через інтернет активно продаються грабери – маленькі електронні пристрої, які зламують пульти керування. Вони перехоплюють радіосигнал, записують його в пам’ять, а потім можуть самі відтворювати. З допомогою простенького грабера не складно відкрити чужі гаражні ворота на радіокеруванні або вимкнути сигналізацію.
Перехоплювати радіосигнал можуть як хулігани, так і грабіжники, але якщо все підключено через проводку, то нічого в них не вийде.
Чому краще використовувати модульний щиток
Насамперед таке підключення сприяє централізації та забезпечує зручний доступ, оскільки вся система знаходиться в одному місці. За бажанням можна відкрити дверцята й поміняти будь-які налаштування чи вимкнути деякі елементи.
Попри те, що всі комплектуючі централізовано зібрані в єдиній збірній конструкції, працюють вони незалежно один від одного. На відміну від бездротового хабу, якщо вийде з ладу один із компонентів, інші й далі будуть виконувати свою функцію.
Модульна збірка дозволяє робити будь-яку комплектацію та комбінувати різні бренди. У майбутньому систему можна «безболісно» розширювати чи повністю переробляти. Наприклад, сьогодні ви автоматизували освітлення, а прийде зима й захочеться те ж саме зробити з опаленням. Ви обмежені лише місткістю, тому краще наперед розраховуйте можливе розширення.
Яким повинен бути щиток
З огляду на те, що всередині може бути встановлене реле дистанційного керування або модулі з WiFi, краще вибирати серед пластикових модульних щитків. На відміну від металу, пластик добре пропускає GSM і радіосигнали.
Місце розташування краще планувати всередині будівлі ближче до мережевого вводу. Так ви отримаєте зручний доступ і заощадите на довжині проводів. Якщо встановлюєте не у квартирі, а на сходовій клітці, для захисту від сторонніх можна вибрати модель із непрозорими дверцятами, ще краще – з замком.
Основний параметр для вибору – місткість, вона розраховується за кількістю модулів. Варто наперед планувати, що саме буде встановлено всередині, не зайвим буде намалювати умовну схему та розрахувати розміри. Розмір вибирайте з запасом – не тільки на випадок розширення, але і для зручності монтажу. Щоби довго не обговорювати, розглянемо на конкретних прикладах.
Смарт-щиток для однокімнатної квартири
Основне, що можна зробити в «однушці» – автоматизувати освітлення і вентиляцію.
Підсумковий «стартовий» комплект обійдеться в $ 100–150. У перспективі його можна розширювати, а якщо захочеться – додатково автоматизувати опалення.
Додаємо регулювання освітлення та опалення
Комплектація щитка може варіюватися, але краще розраховувати на велику місткість.
Підсумкова вартість комплекту приблизно $250–400, може відрізнятися залежно від збірки та функціональних можливостей. Щоби не витрачати великі суми, усе можна збирати поступово, спочатку зробити стартовий проект з освітленням, а потім уже додати опалення, водопостачання тощо
Додаємо дистанційне керування
Поміняти налаштування чи вимкнути деякі функції можна вручну, але краще це зробити з допомогою дистанційного керування.
Сумарно вийде ще плюс $200–400, залежно від виробників обладнання та кількості радіокерованих каналів. У результаті буде надійний, функціональний і простий в обслуговуванні проект, де все буде встановлено в одному місці.
Комплектуємо бездротову «коробочну» систему
Крім модулів на DIN-рейку, у Києві також продаються бездротові системи. Вони прості в підключенні та легко синхронізуються зі смартфоном через WiFi. Їх найефективніше використовувати для охоронних цілей. Наприклад, датчик руху для розумного дому монтується без дротів, тому може розміщуватися де завгодно без прив’язки до електромережі.
Недолік у тому, що виробники систем розробляють та впроваджують власні технології – використовують власні протоколи передачі даних, що не поєднуються з чужими. Тому, якщо ви проектуєте відеоспостереження на GSM камерах, вибирайте все обладнання від одного виробника. Наприклад, контролери Ajax використовують власний унікальний протокол Jeweller (868/915 МГц) – добре захищений від злому та стійкий до перешкод, що підтверджують численні відгуки користувачів.
Повна бездротова охоронна система буде коштувати близько $250–300.
Комфорт, доступний кожному
«Розумний дім» у його старому розумінні дійсно може бути не всім по кишені, але якщо збирати його самостійно вроздріб, можна реалізувати те ж саме набагато дешевше. З огляду на розрахунки вартості, повний комплект можна зібрати приблизно за $ 1000–1200.
Не обов’язково купувати все і відразу, можна почати з простого й доступного проекту, а з часом вже його розширювати, додаючи інші компоненти. Великий вибір комплектуючих та брендів дозволяє зібрати систему «під себе», без зайвих функцій, орієнтуючись на власні запити та бюджет.