Контроллер умного дома для установки на Din рейку

Решил провести модернизацию блока учета электроэнергии и управления освещением в коридоре и ванной комнате. Заняться модернизацией уже установленного оборудования продиктовано желанием сделать безопасную электропроводку. Крепление контроллера на din рейку будет способствовать при необходимости установке на нее нового оборудования и расширения возможностей умного дома. Он будет совмещать обрабоку, обмен и публикацию информации параметров электропитания и управлять умным освещением. Старый контроллер умного дома был снят и часть его комплектующих использовал в новом проекте. Использовал вот такой набор:
модуль PZEM-004T
Микроконтроллер ESP8266
Микросхему с оптопарами
Два реле на 5 вольт для света.
разные мелочи - разьемы, перфорированный кабель-канал

После наладки автоматизации на макетной плате приступил к сборке. При самостоятельной сборке контроллера в процессе проектирования есть несколько тонкостей. Внимание!!! Проверяйте станет ли по высоте плата при закрытой крышке корпуса на din рейку. Внутреннее пространство корпуса ограничено. Если это не делать можно получить проблему и переделывать по новой всю конструкцию. Поэтому конструкция состоит из двух основных плат. Одна, на которой расположены высоковольтная силовая часть с напряжением 220 вольт: PZEM-004T, силовые реле. Предусмотрены разъемы для связи с платой, на которой располагается ESP8266. Работает контроллер по протоколу MQTT, выводя данные на другие приборы (смартфон, планшет) и веб интерфейс. Для передачи информации используется беспроводное соединение.

Блок питания изготовил в отдельном корпусе. Установить контроллер и блок питания вместе в один корпус было проблемно, хотя и дешевле. Питается он от напряжения 220 вольт. На выходе БП два напряжения на 3,3 и 5 вольт с общим минусовым разъемом. Нагрузочная способность до 3 ампер на каждый канал. На din рейку установил автоматический выключатель на 3 ампера для отключения оборудования при необходимости.

На плате в верхней крышке корпуса на разъемах установлен МК ESP8266 и микросхема с оптопарами. В крышке установлены два светодиода - один красного света (сигнализирует что питание подано), второй синего цвета, указывающий на статус соединения с сервером MQTT. С боковой части корпуса установлены два разъема для подключения при необходимости дополнительных датчиков

После окончательной сборки будет приобретен перфорированный кабель канал, в котором будут уложены все провода подходящие к контроллеру умного лома

Пример использование кабель канала для организации рабочего места. Ни какие провода не путаются под ногами и не висят пучком. Все уложены в кабель канал. Работает у меня уже лет 10 без всяких проблем. Такое решение позволяет быть уверенным что проводка не будет повреждена и система будет работоспособна.

В субботу приобрел короб и в воскресенье потратил весь день для установки контроллера на рабочее место. Я проживаю в стандартной квартире в панельном доме, мест для установки контроллера не много. Долбить несущую стену для установки дополнительного щитка или устанавливать в коридоре навесной щиток посчитал лишним так как места и так нет и это дом и не промышленное помещение. Кроме всего это дорогое решение из-за высокой стоимости и последущего ремонта коридора. Выбор места для установки контроллера пал на встроенную антресоль которая идет с коридора в кухню.

Монтаж контроллера на din рейку занял много времени. Монтаж со стремянки через ограниченное отверстие сложный (дверца размером всего 34 на 25 см) и не самое приятное занятие. На монтаж, который обычно затрачивается 10- 15 минут, со стремянки уходит больше часа. Плюс монтаж идет при свете фонаря. Освещения в андресоли нет. Технические подробности. Функции контроллера:
- передает все параметры электропитания - напряжение, потребляемый ток и мощность, мощность потребленную за месяц, частоту сети. Сообщения о параметрах питания и состояния реле отправляются на сервер, откуда выводятся на смартфон, планшет и веб интерфейс. Было собрано простейшее умное устройство для вывода информации на ESP-01. Блок индикации выводит на индикатор попеременно в течении 5 секунд напряжение и потребляемую мощность. Можно выводить другие параметры в зависимости какие кого интересуют. Подписку можно оформить на любые топики. В коридоре и ванной установлены датчики движения для управления светом.
-Возможность получать параметры электропитания через Яндекс Алису
- управляет освещением в коридоре и ванной комнате. Можно управлять с смартфона. Предусмотрено управление голосовыми командами. Так как используется Яндекс колонка то с таймерами в программном обеспечении не заморачивался. Проще сказать Алиса включи свет в коридоре на три минуты.
К блоку индикации в хочу собрать речевой информатор на мини модуле-плеера MP3, его можно запитать от 3-5 вольт и он имеет свой собственный усилитель низкой частоты мощностью 3 вт. Предназначение - при выходе параметров за рамки допустимого озвучивать событие. Это можно при помощи сценариев или команды с устройства сравнения напряжения. Установить блок индикации можно в любом месте. Данные поступают на него с сервера MQTT в режиме реального времени. Обновление показаний каждую секунду. Период времени обновления показаний задается в программе FLProg перед прошивкой контроллера. Устройство индикации пока никуда не устанавливал. Сейчас собрал его только на монтажной плате для проверки. Оно окончательно не готово. Вариантов для установки много. Можно сделать примерно как на вот этих часах. Питаются от простой зарядки для телефона (5 вольт), имеют плату контроля заряда аккумулятора (при отключении сетевого напряжение на аккумуляторе спокойно отрабатывает часов 10-12). Благодаря этому оно мобильное и им можно быстро воспользоваться в любом месте дома.
модуль PZEM-004 установленный в умном контроллере при помощи многожильного кабеля и за подвесным потолком подключен к электрощитку к выходным разъемам главного автомата перед устройством защиты выполненном на УЗМ-51М. Почему сделано именно так. Предположим что напряжение превысило 250 вольт и сработала защита. Если модуль будет подключен после УЗМ-51М естественно он обесточится и следовательно ни каких данных я получать не буду, так как контроллер просто обесточится. Надо брать тестер и мерить параметры электропитания им. Чтобы этого не делать применена такая схема. Она обеспечит питание ESP8266 микроконтроллера. Для того чтобы не пропало соединение с интернетом применен самодельный блок бесперебойного питания роутера, о нем я писал ранее. Таким образом получаю доступ к данным даже когда квартира или дом будут обесточены.

Добавить аварийное электропитание устройства умного дома просто. На Алиэкспресс продается внушительное количество модулей для включения аварийного электропитания. На рисунке один из них. Вот Ссылка на магазин Тут Купить нет ни каких проблем.

Теперь немного о электромонтаже. Будет полезно для тех кто им серьезно не занимался.
Первое и одно из самых жестких правил Не штробите горизонтально несущие стены, потолки. Это чревато большими проблемами в будущем.
Второе - Если используете многожильный провод обязательно обжимайте его наконечниками НШВИ, иначе в месте соединения проводов вы рискуете уменьшить сечение провода или со временем потерять соединение. При соединении под болт часть проводков просто будут передавлены и сечение проводника уменьшится. Наконечники стоят копейки.
При соединении кабелей используйте гильзы ГМЛ, соединение будет надежным и вечным. Болт со временем может ослабить соединение. Не применяйте скрутки проводов, они давно вне закона и надежностью не отличаются.
При монтаже используйте не изоляционную ленту, а термоусадку. Когда много проводов и надо их аккуратно уложить короб тоже можно использовать термоусадку или стяжки для их скрепления. Старайтесь не укладывать в один короб силовые и информационные провода, возможна наводка с силовых проводов и в следствии этого потеря данных.

Это примеры использования наконечников НШВИ и гильз ГМЛ. При проектировании и программировании умного контроллера использовал программу FLprog.

Немного о настройке голосовых уведомлений Яндекс Алисой. В начале следует прописать все нужные Вам параметры на MQTT сервере WQTT. Выглядит это примерно так

После я использовал приложение "Умный дом с Алисой" на смартфоне. Нажимаете плюсик для добавления устройств. Выбираете - устройства MQTT и далее - обновить. После чего добавляем контроллер. После его создания произведите настройку и все заработает. Для создания аналогичного контроллера умного дома существует широкий выбор различных современных технологий, которые поддерживаются производителями оборудования. Zigbee например. Мой контроллер кмного дома отработал более месяца, сбоев в его работе нет. Успехов в создании вашего умного дома!!!