Namo smegenys #2

Kol laukiame pavasario, kada galėsime pradėti pamatų darbus, toliau eksperimentuoju su raspberry pi, kurį planuoju panaudoti namo apšvietimo valdymui, temperatūros stebėjimui ir pan.

Kadangi raspberry pi turi ganėtinai mažiai input/output kanalų, ilgai sukau galvą, kaip čia pačiam "pasigamint" jų daugiau. Ketinau viską pats susilituoti, tačiau šią mintį paleidau ir prieš kelias savaites iš JAV užsisakiau tokią "kepurėlę".

Prijungus šią plokštę prie raspberry, gauname papildomus 32 input/output kanalus. Viso tokių, prie vieno Rpi, galima prijungti 4-turis. Aš užsisakiau porą ir vakar pašto dėžutėje radau pranešimą, kad siuntinys jau pašte. Viena plokštelė kainavo ~20USD. Daiktu esu labai patenkintas, kokybė iš ties gera. Kartu su plokštelėmis pardavėjęs įdėjo mažą dovanėlę :) Relytę. Likau maloniai nustebintas:)

Šiandien prisėdau prie projektuko ir pasimėginau viską sujungti. Kadangi kiek anksčiau panašią plokštelę buvau susimaketavęs pats, paleisti šį prietaisėlį pavyko iš pirmo karto. Viskas iš ties gerai apgalvota. Pati plokštelė tvirtinasi tiesiai ant rpi. Sekanti plokštelė maunasi ant prieš tai sumontuotos.
Taip pritvirtinus dvi ploktšeles, gavau papildomus 64 kanalus. Tiesa plokštelė turi vieną minusą, dėl kurio ketinu parašyti gamintojui, gal sekančioje versijoje patobulins :) Minusas toks, kad šiam praplėtimui reikia 5v įtampos, o rpi input kanalai gali priimti max 3.3V,tad tiesiai jungti "interrupt" signalų į raspberry negaliu. Teks panaudoti tam tikrą "level shifterį", kuris "numuštų" įtampą. Principas toks, kad mikroschemos sumontuotos ant šios plokštelės, input signalus į raspberry siunčia per interrupt Pin'ą. T.y. jei užtrumpinamas, vienas, du ar net keli kanalai, ši plokštelė raspberriui praneša "hey, nuo paskutinio mikroschemos nuskaitymo yra pasikeitimų", tada per I2c protokolą reikia užsiklausti mikroschemos, kurie input kanalai buvo "sutrigerinti". Tad kol nesu pajungęs level shifterio, input kanalus susikonfigūravau tiesiai ant pačio rpi, o iš šių plokštelių panaudojau tik output kanalus. Kad pats testavimas būtų smagenis, prijungiau net 220v lemputę. O kad viskas atrodytų dar smagiau, ant raspberry pi pakūriau web api, į kurį galima paduoti komandą "Revert" ir taip įjungti/išjungti apšvietimą.

Tiesa šiam testui panaudojau relių blokus, kurių galutiniame produkte ketinu nenaudoti. Vietoj jų naudosiu reles, kurios montuojasi ant DIN bėgelių. Apie tai kitam post'e, kai sulauksiu dar vieno siuntinėlio :) Kaip atrodė mano testas - video žemiau:

Namo smegenys

Nuo pat pirmos minutės žinojau (ir žmoną sugebėjau įtikinti), kad būtų smagu, jei namas būtų šiek iek išmanesnis. Praeitą pavasarį lankiausi JAV, iš kur ir parsivežiau savo pirmąjį Raspberry PI. Nuo to viskas ir prasidėjo :) Iš kiniečių parsisiunčiau visokių daviklių, relyčių, su kuriomis ir pradėjau savo eksperimentus.

Ilgai netrukęs sugebėjau visą tai sujungti: davikliai rodė temperatūrą/drėgmę, jungikliai valdė relytes, o jų pagalba junginėjau diodus (apšvietimą). Kad sistema, būtų lengvai valdoma, suprogramavau ir pagrindinį "variklį", kuriam galima paduoti konfigūracinį failą, o jame galime suvesti jungiklių/apšvietimų grupes, sudėti daviklius ir be papildomų programavimo žinių susimodeliuoti visas tave dominančias zonas pagal namo patalpas. Papildomai, ant raspberry pakūriau web servisą, per kurį visą tai galėjau valdyti  ir iš telefono. Viskas lyg ir fun, tačiau pats Raspberry Pi turi ~20 įėjimų/išėjimų, kurie gali būti panaudoti apšvietimui, jungikliams, davikliams ir pan...O to pilnam namo valdymui yra "way too little". Bet čia problemų kaip ir nėra, nes Raspberry palaiko I2C protokolą, kurio pagalba galime prijungti papildomus 128 įėjimus/išėjimus, panaudojant MCP23017 Microchip'us. Tą pačią dieną, nulekiau į Lemorą, nusipirkau keletą jų ir puoliau jungt :) Be didesnių problemų pavyko viską sujungti ir vietoj 20 kanalų, jau turėjau ~60. Supratau, kad nusipirkęs reikiamą kiekį Microchipų, be didesnių problemų galėsiu patenkinti visą namo poreikį.  Tačiau, susidūriau su problema, kad jie palaiko ganėtinai mažas sroves, ir sujungus visas relytes, pastarieji turbūt neatlaikytų (neslėpsiu, nesu didelis elektronikos specas)..Pradėjau sukt galvą ir ieškot sprendimo variantų. Vėlgi visagalis internetas pasitarnavo ir radau „Darlington chip ULN2803a“, kuris iš esmės spręstų ne tik didesnių srovių problemą, bet ir leistų jungti daviklius/prietaisus, kurie dirba su aukštesnėmis įtampomis. O to, man kaip tik ir reikėjo, nes relytes kurias planuoju jungti, turėtų būti "užmaitinamos" 12v, o iš MCP23017 aš turiu viso labo 5v. Aišku, yra relyčių kurioms užtenka ir 5v, tačiau dažniau paplitusios būtent 12v.

Kuo toliau i mišką tuo daugiau medžių. Visas sprendimas po truputi darėsi vis komplikuotesnis :) Raspberry maitinimas 5v, raspberry input/output 3.3v, relytės ir kiti prietaisai 12v..Visai sistemai Reikia dviejų maitinimo šaltinių 5v ir 12v. Bet kaip bebūtų keista, viską pavyko sujungti ir paleisti, tačiau pats "vaizdelis" mane mažai tenkino. Dėl programinės įrangos ir pačio Raspberry'io buvau ramus, nes programavimas yra mano kasdienybė, kiek kitaip buvo dėl likusios dalies. Visus šiuos testus dariau ant maketavimui skirtų plokštelių, jungdamas skirtingus komponentus laideliais. Atėjo laikas viską mėginti sudelioti į vietas ir sulituoti :) Lituot moku - problemų nėra, tačiau kaip teisingai viską suprojektuoti ir sudelioti ant PCB plokštelės buvo pakankamai didelis iššūkis. Tada pradėjau sukti galvą, o gal internete rasčiau "pusgaminių". Radau. Tiek MCP23017 board'ą su 128 kanalais, tiek uln2803a chipų "plokšteles".

Tarkime, raspberry turiu, programinę įrangą turiu (kiek reikės papildomai - susiprogramuosiu), mikroschemų plokšteles nusipirkčiau, tačiau kaip visą tai gražiai sujungti? Mintis buvo viską montuoti ant DIN bėgelių, tačiau kad tą padaryti, reiktų pirkti tiek Raspberry'iui kažkokią dėžutę (~10eur), tiek mikroschemoms reiktų ieškot kažko tinkamo...Pradėjau galvot, ar VERTA? Visą tai sumontavus, reikės ir mob aplikacijos ir WEB aplikacijos, kad visus prietaisus galėčiau valdyti internetu. Problemų nėra, viską galiu pats, bet viso to suprogramavimas užimtų mėnesį-kitą.

Šiandien atsakymą jau turiu - neverta :) Jei ir paleisčiau sistemą sėkmingai, aš būčiau vienintelis kuris ją žino. Esant bent menkiausiam gedimui, kitam žmogui įsigilinti į visą sprendimą galėtų būti per daug sudėtinga. O jei kada sugalvotume namą parduoti, kaip į tokį sprendimą pažiūrėtų pirkėjai? Tad visos mano pastangos ir liks tik pastangomis..:) Bet sukauptos žinios niekur nedings :)

Pradėjau ieškoti jau pagamintų valdiklių, kurie tenkintų mūsų poreikius. Pradžioj akis užkliuvo už kito bloger'io post'o http://www.livinprojects.lt/elektros-instaliacija-protingas-namas/, tačiau nuodugniau pasidomėjus, šį sprendimą atmečiau. Priežastys buvo paprastos. Valdikliai yra gan primityvūs, mobili aplikacija ar tai web prieiga, kažkokia yra, bet ir ta labai primityvi. Valdikliai neturi net elementaraus laiko pakeitimo galimybės. Laikas lenkiškas :) Pagrindinis valdiklis turi apribojimą, kiek papildomų input/output priedelių galima prijungti, tad mano namui reiktų pirkti minimum du valdiklius ir galutiame rezultate kaina gautųsi nemaža. Vystymas šio produkto taip pat abejotinas.

Tada nutariau pasikonsultuoti su kolega, kurio name jau įdiegta panaši sistema. Jis pasirinko openrb.com produkciją,  ties kuria šiai dienai esu apsistojęs ir pats. Ji palaiko visus pagrindinius protokolus (KNX, 1-wire ir t.t.), turi tiek web tiek mob programas, turi geras administravimo priegas. Yra galimybė sudelioti viso namo patalpų vizualizaciją, su visais įrenginiais ir t.t. Tad dabar rezgu mintį, kad prie šių valdiklių aš be didesnių problemų galėsiu prijungti  irsavo Raspberry'į, kad bet kada galėčiau įgyvendinti kažkokius nestandartinius sprendimus.

Numatomos funkcijos:

1) Apšvietimo valdymas.

               A) Bet kuris jungtukas galės būti suprogramuojamas bet kuriai šviesų grupei.

               b) Galimybė apšvietimą valdyti telefonu, ar WEB prieiga.

               c) Galimybė double-click paspaudimu, užmigdyti namą. Eini miegot, paspaudi atitinkamą jungiklį ir visas namas užmiega.

               d) Šviesų junginėjimas imituojant veiksmą namuose. Išvyksti atostogoms, užprogramuoji, kad šviesos atsitiktine tvarka kambariuose įsijungtų/išsijungtų, sudarant įspūdį, kad namuose verda veiksmas :)

               e) Apšvietimo konfigūravimas pagal timerius. Pvz: Akvariumui, lauko apšvietimui

2) Temperatūros bei dregmės stebėjimas. Jei pavyks, bandysiu šiuos duomenis panaudoti šildymo/vėdinimo kontrolei.

3) Audio sistemos valdymas: Pirties zonoje, svetainėje.

4) Žolės laistymas. Čia manau pasitarnaus ir raspberis :) Dažnai laistymo sistemos turi lietaus daviklius. Ateina laikas laistyti - įsijungia, jei pradeda lyti lietus - išsijungia. Klausimas, kam pradėti laistyti žolę, jei yra galimybė pasitikrint orų prognozę ir net nepradėti laistymo? :)

5) Signalizacija. Iš tikro šiuo klausimu dar nepasidomėjau, tad ar pavyks ją prijungti prie sistemos nesu tikras.

6) Daug daug kitų funkcijų, kurios, man kaip  žmogui iš IT pasaulio, gali būt smagios :)

Sistemos minusai:

1) Kaina. Pati sistema manau kainuos ~1500eur. + šiek tiek daugiau laidų reikės, nes nuo kiekvieno šviestuvo turės būti nuvestas laidas iki centralės, taip pat ir nuo jungtukų.

2) Patikimumas. Kuo daugiau elektronikos, tikėtinai ir daugiau problemų :)

Kiek visko pavyks įgyvendinti, dar nesu garantuotas, nes dar net pamatai neišlieti :), bet esu linkęs kiek galima daugiau visko suplanuoti dar statyboms neprasidėjus, nes jų metu dažnai ir taip laisvo laiko beveik nebūna.

P.S. šiuo metu rasberry esamuose namuose sėkmingai naudoju, kaip pridėlį prie TV (ale media centras) . Tv ganėtinai senas, nėra galimybės jo prijungti prie interneto, tad čia sėkmingai pasitarnavo raspberry pi. Suinstaliavau http://openelec.tv/ ir dabar turiu galimybę tiek muziką tiek video streaminti per internetą. Visas valdymas vyksta telefono pagalba.

Mūro blokelių pasirinkimas

Galvojau, kad jau esu apsisprendęs dėl išorinių sienų blokelių, bet šiandien pasikalbėjęs su konstruktoriumi vėl pradėjau dvejoti. Šiuo metu buvau (o gal vis dar esu) apsistojęs ties Keramikiniais blokeliais (Lode 25cm). Tai nulėmė tokie faktoriai:

1) Stipris - šis rodiklis renkantis blokelius buvo vienas svarbiausių.
2) Iš kokių medžiagų pagaminti blokeliai
3) Varža - iš tikro į šį rodiklį dėmesio kreipiau mažiausiai.


Šių blokelių minusai:

1) Pagrindinis minusas yra sandarumas, o šie blokeliai tuo nepasižymi... Blokeliai per vertikalias siūlės tik susineria, be skiedinio...esu matęs, kad kai kurie vėliau tas siūles "užtinkuoja" ir iš išorės...
taip pat labai svarbu įrengiant rozetes, jų ertmes užpukšti putomis ar kitaip izoliuoti, nes pasitaiko, kad per jas pučia vėjai :)


Grįžtant prie konstruktoriaus siūlymo,  jo manymu būtų protingiau mūryti, o gal geriau sakyti, klijuoti sienas iš ARKO silikatinių blokelių M24/18. Argumentai:

1) Sandarumas. Būtų klijais tepama tiek vertikali tiek horizontali siūlė.
2) Klijuojant blokelius ne standartiniu skiediniu, o tam skirtais klijais, realiai nebereikia sienų tinkuoti. Galima iškart glaistyti...teoriškai kaip ir taip, bet o kaip su laidais? juk reikės štrabuoti sienas...ar šitoj vietoj nepažeidžiamas sandarumas?

Mano supratimu minusai, klijuojant blokelius klijais:

1) Armavimo kaip ir nelieka..Visur deklaruojama, kad to lyg ir nereikia, bet ar tikrai? Yra ten kažkokie specialūs "metaliukai" armavimui, kuomet blokeliai klijuojami, bet ar to užtenka?

2) Kaina. Lodė blokelių kūbas ~60 pinigų, Arko ~85. Jei skaičiuoti 50 kūbų, lode būtų ~3000eurų, Arko 4250Eurų..Skirtumas nemažas, realiai pasidengia tinkavimo kaina...

Namo projektas

Mūsų supratimu namo pliusai/minusai:

Pliusai

1) Namas vieno aukšto :)

1) Didžioji dalis langų bus orientuoti į pietus. Taip gausime daug šviesos ir šilumos.

2) Racionaliai išdėliotos patalpos. Patalpos suskirstytos zonomis miegamieji/"living"/ūkinės

3) Kadangi garažas bus nešildomas, jį sėkmingai atkabinome nuo namo :) t.y. pamatas bus vientisas, tačiau garažo ir namo sienos jungsis tik per metalinius "strypus". taip maksimaliai išvengsime šalčio tiltelio.

4) Nėra didelių koridorių.

.

Minusai:

1) Stogas bus brangus, tačiau tokio labai norėjome. Nutarėme šitoj vietoj užsimerkti :)

2) Terasą planavome turėti vakarų pusėje, o gavosi pietryčių :)

3) Norėjome, kad terasos stogas būtų pagrindinio namo stogo dalis, tačiau dėl tam tikrų priežasčių to teko atsisakyti. Nežinau iš tikro ar čia minusas, bet gavosi kiek kitaip nei planavome.

4) Valgomasis gali būti tamsokas...Neatmetame galimybės, jog gali prireikti įrengti šviesos tunelius.

5) Išėjimas į terasą per darbo kambarį..Dėl šios priežasties buvom nusimatę net išėjimą i kiemą ir per svetainę, tačiau šitos minties ketiname atsisakyti. Manome, kad geriau turėti toje vietoje didesnį langą.