Многофункциональный модульный контроллер DIY для домашней автоматизации E3-2E

15 июня 2021, 12:29

Добрый день, коллеги. Давно нечего не писал, но сейчас есть что рассказать. Это в какой-то мере продолжение моей статьи про муки выбора. А точнее переосмысление последнего абзаца про вектор построение системы УД. Сейчас немного лирики а затем к сути. 

E3-2E

Лирическое отступление

Наигравшись с автоматизацией квартиры, и попутно опробовав множество решений что есть на рынке, сделал следующие выводы: 

  • Беспроводные протоколы такие как Zigbee, BLE использовать можно, но если делать по уму, да еще и на стадии ремонта, то лучше от них отказаться в пользу проводов. 
  • Стоит всячески минимизировать количество точек отказа, которые активно плодятся в сетях Zigbee. Как бы хорошо не работали шлюзы wifi2zigbee, проблемы с эфиром в 2.4 - дадут о себе знать 

  • Модульность и расширяемость системы. То, что кажется ненужным на стадии проектирования, может понадобиться на стадии использования. 

  • Резервирование и ремонтопригодность. Например, не стоит заливать датчики температуры в стяжку пола. Или не использовать экзотические решения, которые в случае чего не чем будет заменить. 

  • Резервное питание. Некоторые системы должны продолжить функционирование, в случае кратковременного отключения питания. 

С чего все началось

Изначально я начал делать охранную систему, поскольку большинство решений представленных на рынке - это узкоспециализированные устройства, с минимальной гибкостью настройки. Основное требование для подобный систем - только провода. Никаких беспроводных протоколов. И, собственно, на этом все могло закончиться, ведь кто сталкивался - знает, что связка есп32, и LAN модуля 8720 крайне капризная вещь, но мне на глаза попала плата wt32-eth01. На тот момент про нее было неизвестно почти нечего, кроме того, что wt32 — это точно такой же модуль esp32. Этого мне было достаточно, чтобы ее заказать и начать эксперименты. К слову, результатом этих экспериментов стал Uptime более чем в 60 суток, без единого отвала. Вывод был один - такая надежность меня устраивает, работаем дальше. 

E3-2E MainBoard
E3-2E MainBoard

И таким образом появился на свет проект контроллера на базе ESP32, под название E3-2E. В качестве прошивки - EspHome. Во первых потому что в качестве сервера УД я использую HA, а во вторых я ж не настоящий сварщик, и написать нужную мне логику в среде ардуино для меня довольно проблематично. А вот писать конфиги я вполне умею. Да и накосячить с прошивкой на esphome – реально надо еще постараться.

1600x_image.png?1623617844

И когда все это дело начало принимать какой-то законченный вид, и ставки начали расти - было принято решение отказаться от использования свеже распаянного 8 канального релейного модуля на зигби, для управления освещением (в том числе в силу моей особой любви к стандарту Zigbee) и продолжить работу что бы не стыдно было назвать контроллер универсальным, и использовать не только для охраны, но и для освещения, отопления, управления вентиляционными установками, инженерными коммуникациями, и прочее-прочее… Собственно под любую задачу.
И так, вашему вниманию - щиточное (в моем случае) решение, для автоматизации в корпусе размером 4 юнита.     

Тут самое сложное - как все это описать.

E3-2E MainBoard

E3-2E MainBoard

И так. Первое: для универсальности - была разработана базовая плата, которая из себя представляет wt32-eth01, c разводкой и защитой по питанию, винтовые клемники, для удобства подключение периферии, и подтяжку к земле внешним резистором. По сколько с подтяжкой к внутреннему резистору в esp32 не все так гладко, и на длинных проводах у меня не корректно работали некоторые датчики. А с подключение через внешний резистор 10к - проблему как рукой сняло. 

По этому имеем:
  • 8 портов с возможностью подтяжки pulldown. Включается она перемычкой на плате. 
  •  1 порт, с возможностью подтяжки либо pullup либо pulldown. 

  •  вывод I2c, на модуль второго уровня, либо на дополнительный внешний модуль. 

  •  2 порта с возможностью распаять резистор (например для подключения адресных светодиодных лент) * 

  •  Питание от 5в, в том числе через MicroUsb порт. Питание от 7-20вольт, через DC-DC mini 560.   

  •  Разуметься Ethernet порт. Собственно ради него все это и начиналось.     

*один из портов GPIO 0, с ним есть нюансы.

Далее были разработаны различные модули, они же шилды.

Модуль расширения 8R/4 4IO

E3-2E Shield 8R/4 4IO

Ставиться вторым уровнем, подключается через I2c, на борту имеет 8 реле, по 5а. Которых достаточно для управление освещением, или отоплением. 
  •  4 Порта ввода\вывода с опторазвязкой.
  •  2 Порта с возможностью подтяжки pulldown.
  •  Ну и 2 обычных порта, без нечего.
  •  8 реле. Чего обычно достаточно для автоматизации основного освещения в 3х комнатной квартире, или небольшом доме. 
11 свободных портов на есп32, 8 на плате расширения - достаточно для подключение обычных включателей по слаботочным кабелям, и дополнительных датчиков движение\присутствия\открытия. 

Следующий модуль расширения 5M/3R/5IO

E3-2E 5M/3R/5IO

Для тех кому не хватило предыдущего
  • Модуль имеет 5 Мосфетов (полевых транзисторов), 3 реле по 5а, и 5 Вводов\выводов с возможностью подтяжки pulldown. К нему можно смело подключит светодиодную ленту RGBWW, или 5 одноцветных лент. Так же можно подключать 12в моторы, например для вытяжки или приточки, и регулировать обороты. 
  •  А 3 реле и 5 IO - бонусом)     
Одним контроллером с таким модулем я решил все свои потребности по автоматизации кухни\ванны\туалета. У меня к нему подключено: лента RGBW W, вытяжка, электро-краны, счетчики для воды, датчики протечки, и датчик движения, датчик температуры. И на перспективу – есть еще что добавить. 

Идем дальше, модуль расширения 16IO

E3-2E Shield 16IO

Просто 16 портов, с резисторами. Но этот модуль половинчатый, и в этот корпус можно поставить одновременно 2 таких модуля (а точнее два любых с индексом 1\2) и получить 43 порта ввода вывода. К слову, для охранной системы я планирую использовать 42 датчика, то есть мне как раз удастся протестировать ЕСП нагруженную под завязку).

E3-2E Shield 12 4IO

Модуль аналогичен предыдущему, с той лишь разницей, что здесь 4 порта с опторазвязкой. А портов с подтяжкой - 12. Так же, как и предыдущий размером 1\2, и можно поставить одновременно два, либо вторым к любому другому. 

В дальнейшем у меня есть кое какие мысли, для инженерного модуля, нужен еще датчик потребления электричества, по этому новые модули еще будут появляться. А свои потребности на текущий момент я целиком и полностью закрыл.
Проект открытый, для личных нужд - можете использовать как хотите, а вот для коммерции - увы, это право я оставлю только за собой.  

Как самому изготовить - переписывать не вижу смысла, вот ссылка на GitHub проекта E3-2E, где вся информация.

Там же герберы для заказа плат на производстве в Китае, список компонентов, прошивки для esphome, и кейсы опыт использования. Сделать платы лутом… конечно можно попробовать, но боюсь будут сложности с модулями, уж слишком плотная компоновка, и узкие дорожки.   

 Ну и группа поддержки в телеге:  https://t.me/BrownC0DE


Все новости мира умных домов - t.me/SprutAI_News или Instagram
Остались вопросы? Мы в Telegram - @SprutAI

Хочешь умный дом но нет времени разбираться?
Посмотри примеры работ и выбери себе интегратора.
К списку статей

Тематические чаты

DIY

Похожие статьи

17 декабря 2019, 17:49
Универсальный привод для автоматического удаленного открытия окон с простой интеграцией в умные дома.
04 сентября 2018, 12:14
Интеграция RGB ленты на ESP8266 с прошивкой tasmota в систему HomeBridge (HomeKit)
15 октября 2018, 09:05
Прошивка для Sonoff c нативным HomeKit
02 ноября 2018, 12:14
Кнопка звонка с уведомлениями в HomeKit
27 октября 2018, 12:20
Нативный Термостат для котла на ESP8266 с поддержкой Apple HomeKit
20 октября 2018, 22:57
Теоретические основы протокола MQTT и описание того, как он работает и для чего используется
24 августа 2018, 12:18
Пошаговая установка HomeAssistant
30 августа 2019, 07:28
Несколько нетривиальных способов использования датчика открытия окон/дверей от Xiaomi/Aqara.
15 ноября 2018, 09:42
Способы автоматизации механических ворот
27 августа 2018, 10:14
Интегрируем ХА в HomeKit