Волна Z. Используем Z-Uno, чтобы сделать свое устройство для умного дома

Содержание статьи

• Что такое Z-Uno
• Делаем детектор пыли и сигаретного дыма
• Разработка твердотельного реле с поддержкой Z-Wave

Существует масса готовых решений для умного дома, но дешевле и интереснее делать самому. В этой статье мы разберемся, как создать устройство с поддержкой Z-Wave, не покупая комплект разработчика за 6000 долларов. Делать мы будем детектор дыма, а поможет нам в этом плата Z-Uno.

Под словосочетанием «умный дом», который нынче через раз заменяют на «интернет вещей», скрывается довольно простая вещь — автоматизация повседневных домашних нужд (по крайней мере тех, что в принципе могут быть автоматизированы). Подключение при этом может быть проводным или беспроводным, причем проводной вариант всегда обходится дороже, поскольку требует серьезных монтажных работ. Беспроводной проще и менее монументальный — конфигурацию можно потом менять в любой момент.

У каждого из беспроводных протоколов (Wi-Fi, Bluetooth, Z-Wave, ZigBee, Thread и другие) есть свои преимущества и недостатки, о которых стоит подумать, прежде чем начинать что-то покупать и мастерить.

• Wi-Fi — технология, которая поддерживается любым смартфоном, но это всего лишь транспорт. Устройства разных производителей при этом обычно несовместимы друг с другом на уровне командного протокола, к тому же имеют высокое энергопотребление (чтобы работал Wi-Fi и TCP/IP, на устройстве нужен, считай, целый компьютер).
• Bluetooth — популярный протокол, но изначально созданный скорее для беспроводных гарнитур и колонок, чем для светильников и выключателей. Из-за этого имеет ряд ненужных свойств. Bluetooth LE используется в некоторых устройствах с поддержкой Apple HomeKit, но их не так много.
• Z-Wave имеет наибольшее количество совместимых устройств, более тысячи, но это обычно самые дорогие в своем сегменте модели.
• ZigBee — на нем основаны весьма недорогие устройства, которые, к сожалению, не всегда совместимы друг с другом.
• Thread и лежащий в его основе 6LoWPAN — перспективные разработки, которые пока что используются всего в двух устройствах.

Чтобы измерить температуру в доме и отобразить это на телефоне, достаточно платы Arduino и ESP8266, но, когда встает вопрос о полномасштабной автоматизации дома, приходится искать решения, проверенные годами. Выбор протокола во многом зависит от задач, которые ты хочешь решить с его помощью.

В этой статье мы поговорим о разработке устройств на Z-Wave. Они сослужат тебе верную службу, если ты хочешь:

• управлять освещением, возможно — даже с датчика движения;
• измерять температуру и влажность, при необходимости включать климат-систему;
• включать робот-пылесос, когда дома никого нет;
• получать сообщения о протечках и взломах.

Можно купить датчик движения Fibaro и модуль управления освещением Aeotec и при этом не беспокоиться о совместимости: устройства Z-Wave совместимы между собой и могут работать напрямую без хаба. Для большинства задач автоматизации есть подходящие устройства:

• лампы RGBW;
• выключатели на батарейках;
• разного рода датчики;
• реле;
• диммеры;
• термостаты.

Если же требуется уникальное устройство вроде датчика радиации — и такое бывает, — можно разработать свое собственное профессиональное Z-Wave-устройство с помощью платы Z-Uno.

Что такое Z-Uno

Z-Uno — это плата для прототипирования устройств Z-Wave, основанная на чипе ZM5101. Многие производители оборудования для умных домов используют этот чип в своих устройствах, но для его самостоятельного программирования придется приобрести у Silicon Labs комплект разработчика: компилятор, программатор и SDK за 6000 долларов. О времени, которое придется потратить на изучение документации, не стоит и говорить.

Плата Z-Uno позволяет разработать устройство Z-Wave за один день, и оно будет на 100% совместимо с любым другим девайсом Z-Wave. Весь фокус в том, что для разработки используется среда Arduino IDE, которая ускоряет процесс программирования в тысячу раз. К тому же с ATmega328 каждый любитель мастерить уже знаком.

По сути, Z-Uno — это та же Arduino, только на другом чипе и с радиомодулем. Любую ножку можно настроить на вход или выход, есть четыре ножки ШИМ и четыре ножки АЦП, для коммуникации присутствует UART и SPI, питание от 3,3 до 18 В.

Как и к Arduino, к Z-Uno можно добавить абсолютно любой датчик и исполнительный механизм. Всего к нему можно подключить 32 девайса одновременно, это значительно уменьшает расходы на домашнюю автоматизацию. Управлять таким устройством можно как с подключенных клавиш, так и по радио с хаба или с другого устройства Z-Wave.

Вот так в веб-интерфейсе контроллера Z-Wave выглядит устройство с тремя датчиками температуры DS18B20, каждый датчик можно использовать в разных сценариях.

Если в доме уже есть какая-то автоматизация, например блок реле под управлением Arduino, то его функциональность можно расширить с помощью беспроводных датчиков движения и Z-Uno в качестве приемника радиосигналов. Другой вариант: встроить Z-Uno в уже установленные проводные датчики (дыма, освещения, движения и прочие), чтобы они могли напрямую включать свет или, к примеру, регулировать климатическую систему.

Продолжение доступно только подписчикам

Материалы из последних выпусков можно покупать отдельно только через два месяца после публикации. Чтобы продолжить чтение, необходимо купить подписку.

Подпишись на «Хакер» по выгодной цене!

Подписка позволит тебе в течение указанного срока читать ВСЕ платные материалы сайта. Мы принимаем оплату банковскими картами, электронными деньгами и переводами со счетов мобильных операторов. Подробнее о подписке

Уже подписан?

Источник