Защита от протечек становится неотъемлемой частью современного дома, т.к. вовремя перекрытая подача воды спасет от лишних проблем как у себя дома, так и неприятностей с соседями живущих этажом ниже. Сейчас на рынке достаточное количество готовых решений позволяющих, перекрывать воду при обнаружении течи, все они построены примерно одинаково, два шаровых крана с приводами для запирания, на каждый стояк холодной и горячей воды, датчики протечки (проводные или беспроводные), блок управления. Схема защиты очень простая, в местах возможных протечек, это может быть посудомойка, стиральная машина, кран на кухне или в ванной, устанавливаются датчики протечек, при возникновении протечки датчик оказывается в воде и сообщает об этом блоку управления, который в свою очередь отдает команду кранам на перекрытие подачи воды. В результате обладатель данной системы отделается небольшим количеством воды на полу без больших последствий.
Поскольку системы умного дома сейчас активно входят в нашу жизнь, чему способствуют производители из поднебесной, то помимо покупки уже готовой системы, защиту от протечек можно собрать самому. По деньгам это решение может и не выйдет дешевле покупки готового решения, но при интеграции в уже существующую систему умного дома это может быть гораздо эффективнее в плане получения информации и управления.
Аквастоп Xiaomi. Система защиты от протечек своими руками
Задача
- В случае обнаружения протечки в доме перекрыть стояки горячей и холодной воды и уведомить хозяина об обнаружении протечки
- Раз в неделю выполнять запирание и открытие кранов что бы они не закисали
- Иметь возможность удобного управления закрытием/открытием кранов
Необходимые компоненты
- Два шаровых крана с электроприводом на 12 вольт, устанавливаемые на вводы горячей и холодной воды
- Два блока питания на 12 вольт, для управления кранами, один на закрытие кранов, второй на открытие
- Двухканальное реле Aqara управляемое по протоколу ZigBee
- Датчики протечки Aqara работающие по протоколу ZigBee, устанавливаются в места где может быть обнаружена течь, под ванной, под раковиной, рядом со стиральной машиной, посудомойкой и т.д.
- Шлюз для подключения датчиков и реле к системе автоматизации
- Система автоматизации (может быть в составе шлюза, например, Xiaomi или установлена отдельно, такие как OpenHAB или Home Assistant)
- Одноклавишный /двухклавишный беспроводной выключатель Aqara, для быстрого запирания/открытия кранов (Не обязательно)
Подбор компонентов
Кран шаровой. Кран состоит из двух частей, шаровой механизм и электропривод установленный на запирающий механизм. Электроприводы бывают на 220V и 12V. Какой выбирать зависит от желания, возможностей и тараканов в голове, есть те, кто не приемлет 220V рядом с трубой водоснабжения мотивируя это тем, что если что-то случится, то можно получить, купаясь в ванне удар током. С другой стороны, выбирая кран на 12V к нему необходимо дополнительно брать блоки питания.
Приобрести кран можно как на одной китайской торговой площадке, так и в обычных магазинах. Китайские производители в гонке за покупателями часто экономят на деталях, так например, в электромеханическом механизме используют пластиковые шестерни. Начитавшись отзывов и описаний выбор пал на кран Neptun Bugatti Pro 12В . Шаровой механизм фирмы Bugatti , как утверждается производителем изготовлен в Италии. Электромеханический привод оснащен металлическими шестернями, имеет механизм ручного запирания/открытия, запитывается от источника постоянного тока 6V..16V, изготавливается в городе Мытищи фирмой «Специальные системы и технологии». Для управления электроприводом у крана имеется три контакта, общий минус и по контакту на закрытие и открытие.
Блок питания. Нужен надежный блок питания в закрытом корпусе подходящий по характеристикам для питания выбранного крана. Для крана Neptun Bugatti Pro 12В были пожертвованы два блока питания от Yeelight Bedside Lamp .
Управление электропитанием. Управление электропитанием будет производиться с помощью двухканального ZigBee реле Aqara LLKZMK11LM . Можно использовать две управляемых розетки, два одноканальных реле или двухканальный выключатель, но данное реле достаточно компактное и у него есть функция interlock, которая не позволяет обоим линиям реле быть одновременно включенными, это важно, во избежании подачи питания на оба управляющих канала электромеханизма крана.
Датчики протечки. В качестве устройств обнаружения протечки будут использоваться ZigBee датчики Aqara SJCGQ11LM . Это хорошо зарекомендовавшие себя беспроводные устройства, они имеют долгий срок службы от батареек, компактные размеры и приятный внешний вид.
Шлюз и система автоматизации. При использовании вышеописанных устройств на данном этапе необходимо определиться какую систему автоматизации использовать, это очень важно, т.к. системы автоматизации типа Home Assistant на текущий момент не поддерживают двухканальное реле Aqara подключенные через шлюз Xiaomi, поэтому подключать и управлять реле необходимо через USB координатор и протокол MQTT.
Дополнительные компоненты. При первом тестировании шаровых кранов в реле проверялась функция interlock и, возможно из-за остаточного напряжения в блоке питания на оба управляющих контакта подавалось питание, хоть от выключенного БП и кратковременно, на одном из кранов сгорела микросхема и кран перестал закрываться. Для избежания повторения такого в будущем на всё той же китайской площадке были закуплены четыре реле и разработана схема, не позволяющая одновременно подавать питание на управляющие контакты одновременно, плюс дополнительно два вольтметра на линии закрытия и открытия соответственно (Т.к. сфотографировать реле и вольтметры нет возможности, картинки взяты из интернета, реле с управляющим питанием 12 вольт!).
Схема блока реле:
На входе схемы четыре контакта, два плюса и два минуса, для двух блоков питания, один подает питание на открытие кранов, второй на закрытие. На выходе три контакта, т.к. запирающие механизмы имеют общий минус.
Для удобства запирания и открытия кранов удобно использовать беспроводной одноклавишный или двухклавишный беспроводной выключатель Aqara работающий по протоколу ZigBee. Одноклавишный выключатель имеет только одно действие — одиночное нажатие и для использования его в действиях открытия и закрытия одновременно в системе автоматизации придется использовать вспомогательный триггер текущего состояния кранов, на значении которого будет приниматься решение на действие при нажатии. Для двухклавишного выключателя на каждую кнопку можно повесить свое действие.
Сборка
Все компоненты системы собираются по схеме:
В конечном итоге весь электрический блок можно собрать в небольшой ящик:
Внимание! Электрические краны устанавливаются после основных шаровых запирающих кранов! Это описано в инструкции к кранам, т.к. они предназначены только для перекрытия воды в экстренных случаях, а не для запирания стояков на длительный срок.
Реле Aqara, датчики протечки и выключатель подключаются к шлюзу или ZigBee координатору. После сборки необходимо проверить работу собранной системы.
Написание автоматизаций защиты от протечки для Home Assistant будет описано во второй части.
Источник: stupidhouse.ru
Защита от протечек: Neptun, HA, Aqara
Наверное как и многие, темной умного дома я заинтересовался уже после того как в новой квартире был сделан капитальный ремонт. И естественно, ряд решений которые были использованы в процессе ремонта оказались не очень подходящими для интеграции в системы домашней автоматизации.
В частности, установленная при ремонте система защиты от протечек Neptun Base с электро-кранами Bugatti и проводными датчиками протечки из коробки умеет только открывать и закрывать краны по сигналам с проводных датчиков.
Но с появлением в доме Home Assistant’а, захотелось большего…
От интеграции всего этого добра в HA хотелось получить следующее:
- Сохранение текущего функционала проводных датчиков (они уже присутствуют в ключевых местах, и нет никакого желаний их менять)
- Уведомления о сработавшей защите (о перекрытых кранах) по разным каналам
- Возможность дополнить систему сторонними датчиками (в частности ZigBee датчиками Aqara)
- Удаленное управление кранами (возможность их открыть или закрыть)
При всем при этом, мне хотелось обойтись более-менее стандартными, готовыми компонентами.
Можно было выбросить на помойку контроллер и заменить его на ESP или Arduino, но я не настолько уверен в своих силах, что бы начинать знакомство с этими платформами со столь ответственной задачи как защита от протечек.
В итоге, после изучения возможностей контроллера, электро-кранов и прочтения массы статей по теме, выбор был сделан в пользу двухканального реле Aqara (LLKZMK11LM):
Важный момент, который во многом определяет выбор именно в пользу этого реле — наличие пусть программного, но интерлока (режима, при котором включена может быть только одна из линий реле, а если включается вторая, первая будет автоматически выключена).
Применение этого реле для управление электро-кранами подробно описано во множестве статей, например здесь.
Просто подключив краны к реле, я бы получил возможность удаленного управления, интеграцию в HA, возможность подключить сторонние датчики, но Нептун и Ко остались бы за бортом.
Поэтому, смотрим на схему подключения контроллера и думаем как с него можно получить факт срабатывания.
Из схемы (и инструкции) можно сделать вывод о том, что единственная доступная возможность понять сработал ли датчик — отследить появление напряжения на контактах NC* т.к. на эти контакты подается напряжение для закрытия кранов.
Логика проста — сработал датчик, контроллер подает напряжение на контакты закрытия кранов, я этот момент ловлю и передаю в HA. Вопрос — как это сделать?
Здесь мне очень пригодилась статья о возможных модификациях геркона от Xiaomi (MCCGQ01LM). Оказывается что у этого датчика есть очень даже удобные для пайки площадки, при замыкании которых датчик срабатывает. И в дополнение к этому, у меня дома нашлось простенькое реле на 220 вольт с нормально открытым контактом.
Источник: simple-ha.ru
Cистема защиты от протечек воды на базе NodeMCU
Аккумулятор можно выбрать любой емкости с токоотдачей более 1А (каждый кран потребляет 500Ма) , предпочтительны свинцовые, которые используются в ИПБ. Выбрана модель Delta DTM 1207 12V 7Ah.
Для зарядки аккумулятора от блока питания 12 вольт и поддержания его напряжения на уровне 13.8 вольт необходим повышающий преобразователь.
Для питания микроконтроллера и низковольтной периферии необходим понижающий преобразователь, который снизит напряжение сети до допустимых 4.4 вольта.
В качестве автономного датчика протечки используются ардуиновские датчики обнаружения дождя. В качестве основного – датчики протечки Xiaomi, информацию от которых микроконтроллер получает по протоколу MQTT.
Для оповещения о нештатной ситуации используется зуммер 5 вольт.
Схема подключения компонентов
Описание
Устройство питается от сети постоянного напряжения 12 вольт. Между сетью и аккумулятором стоит повышающий преобразователь напряжения 12 в 13.8 вольт, который позволяет заряжать и поддерживать напряжение батареи в верхней границе допустимого диапазона. Между аккумулятором и микроконтроллером стоит понижающий преобразователь 13.8 в 4.4 вольта. Это минимальное напряжение, на котором МК работает уверенно и не перегревается его встроенный преобразователь напряжения.
От понижающего преобразователя питание уходит в клеммные колодки + и -, к которым подключаются все низковольтные потребители. К клеммным колодкам подключены датчик протечки, блок реле, приводы крана.
К линии 13.8 вольт подключен потенциометр/построечный резистор номиналом не менее 10к. Он служит делителем напряжения для того, чтобы АЦП микроконтроллера могла работать с таким высоким напряжением.
В прошивке есть константа, которая обозначает, сколько позиций АЦП содержится в 1 вольте.
// сколько позиций АЦП в 1 вольте const float oneVolt = 70;
Подстроечным резистором необходимо добиться, чтобы величина, которую замеряет АЦП в вольтах, соответствовала реальной. Информация с датчиков так же выводится в монитор COM-порта.
К порту D4 подключен зуммер. При появлении положительного сигнала на ноге зуммер начинает работать. При подключении соблюдайте полярность.
К порту D5 подключен датчик протечки. Он состоит из площадки-сенсора дождя, который представляет собой резистор, меняющий сопротивление при попадании влаги, и компаратора напряжения, который устанавливает на ноге D5 положительный сигнал при достижении сенсором определенного сопротивления.
Алгоритм работы
При включении устройства происходит автоматическое закрытие кранов. Сделано это для безопасности и выявления нежелательных сборов в работе устройства, если оно по каким-то причинам отключалось. Можно подключить до двух кранов воды на разные пины. В данном случае используются лишь один комплект пинов D0, D1 и 2 крана подключаются параллельно.
for (int i = 0; i < VALVE_COUNT * 2; i++) < pinMode(VALVE_PINS[i], OUTPUT); // отключаем релешки digitalWrite(VALVE_PINS[i], 1); >for (int i = 1; i
Далее начинается основной цикл программы. В нём происходит подключение к Wi-Fi и серверу MQTT, а так же переподключение в случае разрыва соединения.
// подключаемся к wi-fi if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) < if (!connectWifi()) return; >// подключаемся к MQTT серверу if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) < if (!client.connected()) < if (!connectMqtt()) return; clientInitTopics(); >client.loop(); collectSensorData(); delay(1000);
При подключении к серверу MQTT подписка на следующие топики MQTT (функция clientInitTopics()):
- Топик режима кранов (включение/выключение подачи воды извне)
- Топик сигнализации (включение/отключение зуммера извне)
После инициализации и подписки на события устройство начинает периодически прослушивать события, опрашивать подключенные датчики и отправлять информацию по MQTT:
-
Прослушать события, на которые оформлена подписка
client.loop() -> void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length)
collectSensorData() -> getLeakState();
- Если появилась протечка:
- Отправляется событие протечки по
- Отправляется событие включения сигнализации по
- Включается сигнализация
- Отключается подача воды
- Отправляется событие прекращения протечки по
- Отправляется событие отключения сигнализации по
- Отключается сигнализация
collectSensorData() -> getCharge();
Накапливается 60 замеров заряда, далее отправляется значение напряжения в вольтах по MQTT. Так же отправляется значение напряжения в единицах АЦП для возможности расчёта статуса заряда на сервере.
Тестирование
Тестирование проводилось путём погружения в воду автономного и внешних датчиков протечки при отключенном внешнем питании.
При погружении ожидается включение сигнализации и перекрытие подачи воды.
При прекращении воздействия воды ожидается отключение сигнализации.
При отправке команды открытия крана по протоколу MQTT (нажатии на кнопку Выключить кран) ожидается открытие крана подачи воды.
При отправке команды закрытия крана по протоколу MQTT (нажатии на кнопку Включить кран) ожидается закрытие крана подачи воды.
Список радиоэлементов
| Up-down DC-DC Converter | 0-36V. 10A | 1 | Мощность должна быть достаточной, чтобы заряжать АКБ | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| Step-down DC-DC Converter | 0-36V, 1A | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Кран Tsai Fan electric ball valve | DN15 BSP DC12V CR301 | 2 | Время срабатывания — 5 секунд, ток потребления — 500ма | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| Аккумулятор Delta DTM 1207 | 12V 7Ah | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| NodeMcu V3 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Raindrops Detection Sensor Module For Arduino | 5V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Buzzer | 5V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Relay module with optocoupler | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Подстроечный резистор | 20К | 1 | Маленький номинал будет греться! | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| Добавить все |
Прикрепленные файлы:
- mqtt-waterleaking.ino (10 Кб)
Теги:
ai-zer 
Опубликована: 08.10.2019 
0 
1
Вознаградить Я собрал 0 
Участие в конкурсе 1
Оценить статью
- Техническая грамотность
Источник: cxem.net