Zigbee выключатель своими руками

Умный ZigBee-выключатель Somgoms без нулевой линии на семисторе: автоматизация дома

Всем привет. Сегодняшний наш обзор будет посвящен одному умному ZigBee выключателю, который мы установим вместо обычного и получим умную люстру в нашем умном доме. Вместо привычного реле, используется симистор, который при работе не издает никаких звуков, в отличие от клацающего реле. Управлять освещением, можно теперь даже не находясь дома имея под рукой только смартфон с выходом в интернет. Можно включать/выключать по расписанию, по детекции движения или даже по автоматизации с рассветом или закатом. Но самый большой его плюс в том, что его можно устанавливать вместо любого выключателя, нулевая линия ему не нужна.

Содержание

Упаковка и комплектация

Поставляется в небольшой картонной коробки без логотипов и прочих отличительных знаков. Просто надпись Умный дом. На одной из грани небольшая наклейка с моделью, а именно ZS-TYB1-SF-11ZG-W, указанием количества кнопок (бывают как с одной, так и двумя и тремя выключателями) и вольтаж, в моем случае 220 Вольт.

Внутри у нас находится сам выключатель, инструкция, конденсатор и два винта для крепления.

Инструкция выполнена достаточно качественно, даже не поскупились напечатать ее в цвете. Из инструкции полезное это только схема подключения, QR код для скачивания приложения Smart Life и указание максимальной нагрузки, которая для LED лам не должна превышать 120 Ватт на линию, для энергосберегающих ламп 200 Ватт на линии, а для обычных ламп накаливая до 500 Ватт.

Конденсатор имеет маркировку WQC 475J500VDC. Согласно даташиту, функции — это «Конденсатор подавления помех из металлизированной полипропиленовой пленки», номинальное напряжение 250 Вольт, емкость до 10 микрофарад. Диапазон рабочих температур от минус 40 до 110 градусов по цельсию. Минус в нем только один, на контактах нет изоляции, рекомендую посадить их в термоусадку.

Я решил выбрать обычный выключатель, а не с сенсорной кнопкой, как вы видели в прошлом моем обзоре. Так же этот выключатель у нас работает по протоколу ZigBee, а значит для него будет необходим ZigBee шлюз. Ссылку на этот выключатель, а также версию с WiFi, и на ZigBee шлюз я оставлю в описании под видео. Приобрести можно выключатель на 1-2 или 3 кнопки. У меня одна люстра, поэтому только 1 кнопка. Под кнопкой расположились два светодиода индикации работы синий и зеленый.

Размеры выключателя составляют 86 на 86 миллиметров. Глубина 41 миллиметр. Подрозетник нужен, для нас стандартный, круглый.

Для удобства монтажа, выключатель как бы состоит из двух частей, верхняя часть с кнопкой и сам выключатель. Как видим кнопка включения/выключения расположилась по центру выключателя, но есть места под еще две кнопочки.

Аккуратно поддев верхнюю часть платы, вытаскиваем ее из разъема. Это, по сути, мозги нашего умного выключателя.

За умность девайса отвечать ZigBee модуль ZS2S. Он состоит из чипа RF-процессора (EFR32MG21A020F768IM32-B) и нескольких периферийных компонентов со встроенным стеком сетевых протоколов 802.15.4 PHY / MAC Zigbee .

Снимаем защитную пластинку. Выкручиваем три небольших винтика и достаем нашу плату.

В качестве управляющего элемента, вместо привычного нам уже реле, уставлен симистор ВТА16-800SW. На него производитель не поскупился на довольно большой радиатор. Но если присмотреться, то радиатор просто используется одного вида, для 1-2 и 3 кнопочных версий выключателя.

Пайка и монтаж нормальные, соплей припоя и не смытого флюса я не увидел.

Тут же находится «пищалка», которая пикает при каждом включении и выключении. При желании ее можно просто выпаять. Что кстати я сделал, потому что пищащий выключатель, особенно по ночам — это полное зло!

Монтаж

Перед монтажом проверим работу на демо стенде. Проверить я хочу, насколько нагревается конденсатор. Подключаем его параллельно с лампой, он не только служит для ограничения мерцания лампы, но и для питания умного выключателя, как бы выполняя роль нулевой линии. При включении ли выключении света раздаётся небольшой пик, вот это номер, а я хотел назвать этот выключатель бесшумным. Я попробовал отключить конденсатор, все работает и без него. Я все же буду следовать инструкции и установлю этот конденсатор. В отзывах люди писали, что мол гудит, но, откровенно я ничего не слышу.

Спустя пол часа конденсатор и выключатель нагрелись очень очень слабо, так, что опасений для установки я не вижу.

В монтаже ничего сложного нет, обесточиваем линию и демонтируем старый выключатель.

Подключаем провода к контактам L и L1, закрепляем наш выключатель в подрозетник болтами из комплекта.

Теперь защелкиваем нашу крышку и выключатель готов к работе.

Следующим шагом надо снять нашу люстру и подцепить конденсатор. Тоже ничего сложного в этом нет. Все работает без проблем, звук включений и выключения уже не пикает, просто небольшой клац-клац от кнопки. Не понимаю, зачем было устанавливать эту пищалку, китайцы — такие китайцы.

Программное обеспечение

Еще раз скажу — это версия выключателя с ZigBee протоколом, а значит для работы в умном доме нужен будет ZigBee шлюз. Сбрасываем наш выключатель, для этого 5 раз включаем и выключаем его, а на шестой раз держим кнопку выключения в течении 5 секунд, пока выключатель не пикнет три раза. После этого светодиод начнет мигать.

Устанавливаем и запускаем приложение Smart Life, жмем + в верхнем правом углу и выбираем любое устройство с протоколом работы ZigBee. Далее выбираем шлюз для подключения, убеждаемся, что наш светодиод, быстро мигает и переходим к поиску устройства.

Устройство нашлось и опозналось как A-ZB Switch, его переименую в выключатель гостевая. С главного окна программы, управлять выключателем, к сожалению, не получится. При физическом изменении выключателя, текущее состояние будет изменяться и в программе. Выключать и включать свет, можно не только из домашней WiFi сети, но отовсюду, где есть интернет-подключение.

Прейдя внутрь плагина, мы видим 1 кнопку включения/выключения. Если будет 2ух или 3ех кнопочный, то и кнопок тоже будет 2 или три. Мне не очень понравилась индикация работы, когда выключатель выключен все серое-черное, когда включаем, то кнопка становиться черной. Как по мне, включенную кнопку лучше бы сделали синей, а не по сути в тон с выключенной.

Можно установить, как различный таймер на выключение выключения выбрав дни недели и время, когда выключатель включится, а потом тоже самое, но, когда выключится.

Либо же установить таймер обратного отсчета, через какое время устройство изменит свой статус. Если было включено – выключиться, и наоборот. После этого в меню появится таймер, который можно или сбросить или удалить, либо ждать его выполнения.

Настроек очень немного, но они есть. Если у нас более 1 клавиши, то можно включать все одним касанием, думаю это довольно удобно. Так же можно выставить поведение выключателя после пропажи напряжения в сети, я всегда ставлю помнить состояние устройства. А также можно выключить светодиод индикации, если он мешает в ночное время.

Автоматизацию я тут могу придумать только или по солнечной активности, или по открытию двери или по датчику движения. Давайте создадим включение света при заходе солнца и его выключение при восходе.

Как видим, в умном сценарии можно не только включать или выключать каждый выключатель, но и все вместе, так же создать таймер обратного отсчета. Тут же сделали сценарий изменения статуса при пропаже света, а также возможность изменения статуса подсветки. Выбираю включение света. И повторяю. Тоже самое действие на выключение с восходом солнца.

Получилась вот такая автоматизация умного дома.

Видеообзор

Умный выключатель ZigBee — ССЫЛКА

WiFi умный выключатель — ССЫЛКА

ZigBee Hub шлюз — ССЫЛКА

Мой канал в телеграмм @valendarr

Выводы

Как вы сами увидели довольно неплохой выключатель для организации системы умного дома. Работает без нуля. И, по сути, может быть установлен взамен любого выключатели, превратив любую лампочку или люстру в умный гаджет. За свои деньги вполне нормальное рабочее решение. Из минус отмечу только этот пик при включении, и выключении, я откровенно то симисторного девайса ожидал тихого включения и выключения, а не писка. Подключение по ZigBee протоколу я выбрал осознанно, так как считаю., что это более лучший вариант чем WiFi, тем более если у вас более 10ка девайсов умного дома. А писк включения легко исправить с помощью паяльника, но зачем было изначально сие, я так и не понял. Без кондера тоже работает и это ему в +.

Источник

Собираем DIY шлюз для Zigbee устройств

Вступление

Пока крупные производители конечных устройств Zigbee в борьбе за кошельки пользователей имитируют поддержку оборудования сторонних производителей, группы энтузиастов изучают стандарты протоколов и изобретают «альтернативные» всеядные программные и аппаратные решения для работы с устройствами Zigbee.

Наибольший толчок развития DIY шлюзам дал проект zigbee2mqtt. На момент написания заметки в проекте реализована поддержка 785 устройства от 140 производителей.

Поиск показал наличие интересных конкурентных проектов AqaraHub(написан на с, похоже, что развитие приостановлено, последний коммит был 5 месяцев назад), нативная поддержка в ioBroker (проект ведет наш соотечественник Киров Илья), нативная поддержка в Home-assistant (поддержка появилась после появления библиотеки zigpy, активно развивается, но пока далека от совершенства). Обзор программных шлюзов хорошо разобран в интернете, имеется множество статей, желающий найдет информацию по тэгам в конце статьи.

После того, как zigbee2mqtt набрал достаточную популярность, пользователи ощутили и недостатки «программных» шлюзов. Среди наиболее заметных можно выделить следующие:

1. необходимость использования отдельного сервера или одноплатного компьютера raspberry или аналога;
2. на одноплатном компьютере для работы USB устройств нужен хороший блок питания, необходимо предусмотреть охлаждение одноплатного компьютера, также требуется карта памяти хорошего качества с достаточным свободным местом. При использовании одного мини-компьютера для «программного» шлюза и системы управления умным домом, необходимо следить за наличием свободного места на карте памяти, которое может внезапно заполниться логами или другими файлами;
3. загрузка и поддержка актуальности версий интерпретатора и библиотек Node.JS. Обновление версий zigbee2mqtt производится из консоли, при обновлении есть необходимость в создании резервной копии конфигурации и последующего обновления;
4. отсутствие визуального интерфейса из коробки.

Все указанные недостатки были отмечены группой энтузиастов, которые постарались на базе доступных для заказа на Aliexpress комплектующих разработать альтернативный DIY Zigbee шлюз. Использование аппаратного шлюза должно уменьшить количество сбоев, связанных с работой операционной системы и сделать более надежное решение, которое можно использовать из коробки. Для поддержки оборудования была написана прошивка SLS Zigbee Gateway, которая распространятся бесплатно. В настоящее время полноценно поддерживается работа более 100 видов устройств, список постоянно расширяется.

Ведется работа по наполнению и актуализации руководства по использованию шлюза. Уже сейчас реализована возможность использования сценариев на языке lua (доступны функции работы с сервером MQTT, вызов url методом POST или GET, изменение состояний устройств в зависимости от состояний устройств). Для интеграции с системами умного дома доступен поддерживаемыми почти всеми системами протокол MQTT. Для ускорения интеграции устройств шлюза в системы умного дома, структура топиков полностью соответствует структуре zigbee2mqtt.

Для интеграции с MajorDoMo разработано дополнение. Интеграция с Home-assistant описана в инструкции. В скором времени будет реализован механизм discovery для home-assistant. Также доступен вариант управления устройствами шлюза через HTTP API. В среднесрочной перспективе будет реализована работа с оборудованием BLE.

Стоит отметить, что имеются альтернативные прошивки и решения, имеющие в основе похожее причины для создания DIY шлюза. Ведется аналогичный проект на том же оборудовании по названием ZESP. К сожалению, обновления проекта Zesp для ESP32 свободно не распространяются, поэтому оценить текущую функциональность не представляется возможным.

Также команда авторов прошивки Tasmota запустила проект реализации подобного шлюза на базе микроконтроллера ESP8266 и трансивера сс2530.

Самостоятельная сборка шлюза

В качестве аппаратной начинки шлюза используется современный микроконтроллер ESP32-WROVER-B от Espressif, который согласно даташиту с сайта производителя может одновременно работать с WiFi и BLE, имеет достаточный для работы шлюза объем оперативной памяти и хорошую производительность. Еще одной полезной особенностью данного чипа является доступность написания кода в Arduino IDE или PlatformIO, а также его цена.

Работоспособность протокола Zigbee обеспечивает трансивер от Texas Instruments сс2538 с усилителем сс2592. Пользователем @Jager_f было проведено тестирование дальности связи беспроводной кнопки от компании Xiaomi, которое показа показало до 800 метров уверенного приема на открытой местности.

Главным преимуществом трансивера является многофункциональность. Он может работать как через встроенную эмуляцию USB, так и через UART. Для использования UART была написана прошивка.

Более подробно информация по перепрошивке разобрана в статье Прошиваем СС2538 с помощью J-Link на сайте modkam.ru.

Также существуют готовые модификации плат для Raspberry через UART.

Схема подключения ESP32 и сс2538 сс2592 указана на рисунке:

Готовые герберы и файлы для заказа плат можно взять на сайте modkam.ru

Отличную видео-инструкцию по сборке шлюза подготовил Руслан Надыршин на своем канале «Электроника в объективе»

Имеется «альтернативный» (прямоугольный) вариант платы от @vofkindt

Также SLS Zigbee шлюз можно собрать на базе ESP32 и устаревшего модуля сс2530. Производительность старого чипа от TI сильно отстает от сс2538, поэтому рекомендуется их использовать только для ознакомления. Более подробная информация представлена в начале обсуждения темы по ссылке.

Готовые шлюзы, собранные энтузиастами, можно приобрести в группе в telegram

Начало работы

После прошивки zigbee модуля и ESP32, при включении шлюза создается точка доступа zgwABCD, где ABCD — последние символы MAC-адреса ESP32. Далее необходимо с помощью телефона подключиться к новой точке доступа и ввести реквизиты вашей сети Wi-Fi.

После того, как шлюз подключился к сети, в настройках вашего маршрутизатора можно уточнить его ip адрес. Интерфейс управления может быть доступен на 80 порту по адресу, который выдал маршрутизатор, например http://192.168.1.93.

После того, как вы подключитесь к шлюзу SLS Zigbee Gateway, вам необходимо зайти на страницу настроек GPIO микроконтроллера (из меню основной страницы Settings -> HW Setup) и выставить настройки портов GPIO. Ниже приведены настройки для круглой платы:

Если шлюз собран и прошит правильно, то на главной странице в разделе Zigbee вы должны увидеть Zigbee DeviceState: 9 [OK]

Сопряжение устройств

Добавление устройств zigbee осуществляется при включении режима сопряжения. Его можно осуществлять через меню Zigbee -> Join, либо командами mqtt или http (информацию можете найти в документации). Новые сопряженные устройства будут появляться нарастающим итогом, пока включен режим сопряжения.

Список всех сопряженных устройств можно открыть через меню Zigbee -> Devices

Можно посмотреть карту сети Zigbee -> Map

Интеграция с системами умного дома

Интеграция с системами умного дома доступна по mqtt или http. Структура топиков mqtt соответствует описанию zigbee2mqtt. Настроить адрес вашего mqtt брокера можно на странице Settings -> Link Setup -> MQTT SETUP

Дальнейшие шаги по интеграции с системами умного дома описаны в соответствующих инструкциях (Majordomo, home-assistant)

Настройка автоматизаций

В шлюзе SLS Zigbee Gateway доступны следующие виды автоматизаций:

Примеры использования

Оборудование самого популярного в СНГ китайского брэнда Xiaomi поддерживается шлюзом почти в полном объеме. К сожалению почти все оборудование этого брэнда (за исключением оборудования новой серии на zigbee 3) не поддерживает Binding согласно стандарта, т.е. не может работать автономно, без координатора. Как раз для таких случаев был создан вариант автоматизации на шлюзе SLS — SimpleBind. Он позволяет настроить автоматизацию внутри одной сети Zigbee, где решение об изменении состояния будет принимать шлюз SLS на основе простейших инструкций.

Ниже на скрине указан пример правила управления устройством (реле KS-SM001 от Ksentry Electronics) в зависимости от нажатия правой кнопки двухкнопочного пульта WXKG02LM от Xiaomi.

Датчики движения, дыма, открытия двери и другие можно настроить аналогичным образом. Более подробные сведения об использовании функции SimpleBind можно прочесть в описании функционала.

Оборудование компании Ikea, Philips, Nue, Gledopto, Trust и др. производителей имеют прошивки с поддержкой необходимых кластеров. Это позволяет настроить прямые автоматизации. Например круглый магнитный пульт IKEA ICTC-G-1 может самостоятельно без использования шлюза управлять почти всеми видами доступных ламп zigbee. Такая автоматизация на основе прописанных в прошивке устройств кластеров называется Binding. Обычно шлюз (координатор) настраивает связи устройств, далее устройства общаются между собой без использования координатора. Описание методов настройки связей устройств указаны в руководстве. С помощью Binding удалось настроить управление всеми лампами Ikea, Trust, Philips и даже лампочку Aqara ZNLDP12LM. Ниже на скрине пример привязки круглого пульта-диммера икея (беспроводной реостат) к имеющимся лампочкам zigbee.

После нажатия Bind каждая из ламп может менять яркость при вращении пульта-реостата.

Источник