Защита от протечек с блекджеком и счетчиками
Приветствую. Есть такая штука — гидролок\нептун\авквасторож — системы перекрытия подачи воды, если происходит не контролируемая утечка. Принцип простой — датчик воды + автоматика + пара кранов с электроприводами. Но дьявол как обычно в деталях: как устроены краны, как устроены датчики протечки и почему один стоит 50 рублей, а другой 500р. На все это дело навернут килограм макетингового булшита, упаковка вырви глаз и т.д.
В рассказе пройдусь по кирпичикам системы, чем руководствовался в выборе. Вся система строится на заводских датчиках и самодельном контроллере на базе Particle (ex.Spark) Photon (такая esp8266 у которой облачная IDE на wiring из коробки), база девайса stm контроллер + wifi модуль от броадкома. Все это завязано на openhab сервер на Orange Pi One.
Почему не готовая система?
— Потому что могу сам и это в кайф — У готовых систем хромает интеграция с внешними системами. — У готовых систем нет вспомогательных функций — учет показаний счетчиков, датчики температуры воды, нотификация об отключениях воды и прочие пешие эротические фантазии.
Начем с крановВыбирал тупо в лоб по крутящему моменту. Некоторое время проживал в подмосковье, где качество воды (как наверно везде в замкадье) оставляет желать лучшего. Так шаровые краны на 1\2 дюйма если год не трогать — повернуть очень тяжело. А на полотенцесушителе 1 дюймовые я даже и не пытаюсь шевелить — только если усилить плечо ключем разводным, а тут и сорвать чего-нибудь можно. Проблема в отложениях кальциево-хзчего, «зарастают» одноим словом.
Соответсвенно выбор пал на проф серию от гидролока — 21Н*м крутящего момента по ощущениям не рекламный треп, кран просто огромный — оцените место его установки перед покупкой.
Кран герметизирован, по периметру резиновый уплотнитель, вход под винтовым сальником. Снимаем крышку.
Перед нами верхняя часть платы и шаговый двигатель. Питается все это от 12 вольт. Замыкание контрольного кабеля на землю переводит кран в закрытое положение. На плате видим простенький контроллер PIC 12f629. Дожили, контроллер в приводе крана.
Сзади платы самое интересное.
L293 драйвер шаговика и фотопара (излучатель + фотоприемник). Она смотрит на основную шестерёнку привода, которая раскрашена на части — белая и черная, закрыто\открыто.
Кран вращается все время в одну сторону, логика контроллера простая — крутим вал, пока не переключимся на нужный цвет. Вращение крана в одну сторону, это меньше износ, а бесконтактный способ определения положения — меньше шансов закисания\сбоя переменного резистора или концевика.
Для монтажа можно открутить кран от привода — держится на 2 гайках. Между приводом и краном теплоизоляционная прокладка.
Ремонт у меня был полтора года назад. Кран покупал года три назад — разобрать, посмотреть внутри, купить еще и накрутить во время ремонта. Ага, сейчас… максимум чего успел в этом ацком цирке — заложить в сборку водоразводки грязевик с переспективой заменить его на кран. И вот только спустя полтора года — докупил второй кран и накрутил их.
В итоге мы наблюдаем странное и редкое явление(читать голосом Дроздова) — вся информация с сайта производителя подтвердилась. Причем описание своеобразное, как будто писали технари, а потом маркетинг полирнул для народа, но все равно мало кто поймет все фишки. Не хватает раздела на сайте — для интеграторов с техподробностями внутри. Даже на счет повышенного крутящего момента на старте не соврали — кран на старте бухтит движком в 1,5А и через 2-3 сек начинает уже гундеть в обычном (ток 0,7 А) режиме. На закрытие уходит секунд 25-30.
Еще из опыта: на счет крутящего момента — он избыточный для Мск, тут вода вполне ОК, за полтора года в 100мкм фильтре пара окалин и никакого зарастания. За большой крутящий момент приходится платить и ценой, и временем открытия, и местом в шкафу. Думаю тут обычных приводов хватит от Гидролока Ультимэйт, Нептуна или Аквасторожа. За два последних не поручусь — не разбирал, лет 5 назад у них были частично пластиковые шестерни, сейчас вроде это исправили.
Еще есть гидролок виннер с прямым подключением датчиков к приводу — это если вам не надо все что я наворотил. Там питание автономное от 4 батареек, а база похоже от ультимэйт привода. Вообще, он потенциально интересен и для контроллера самопального — питание 5 вольт, не надо две шины на 5 и 12 вольт городить и можно выбросить опторазвязку.
Датчики протечкиКупил датчики той же контроры WSU — универсальные. У них два выхода «открытый коллектор», один тянет на землю только при наличии воды, второй — если вода попала, то тянет на землю все время, пока питание не рубанешь. Только первый выход использую, остальная логика в контроллере, но похоже этот выход может пригодиться для каких более кондовых систем диспечеризации.
Провода в комплекте метра три где то. Цвет проводов — Адъ_и_Израиль. Зацените цитату:
Вот что мешало сделать белый\черный землей? На приводе крана тоже кстати провода по цвету с логикой не але. Первый датчик стоит на кухне, под раковиной рядом с посудомойкой.
Второй в ванной в специальной водоотводной канаве. Когда делал стяжку — не довел ее до стены. Получился этакий зумпф для сбора воды с ванной и туалета.
Из опыта эксплуатации — ужу было одно ложное срабатывание датчика у посудомойки. Судя по логу на один цикл опроса (500мс) было замыкание, модифицировал код — смена состояния теперь происходит при 10 подряд одинаковых значениях с датчика.
Контакты датчика покрыты позолотой. У товарища подобные датчики уже несколько лет, окисления не замечено.
Датчики давленияПрактически — показометры. Точность +- 0,5 атм меня полностью устроила. На основе датчиков приходит оповещении по отключению воды. Покупал на Али тут.
Датчики температурыА почему бы и не добавить? Из полезного — сможет раз в год оповестить об отключении горячей воды. Используются банальные ds18b20.
СчетчикиСамые обычные Itelma, раз в 10 литров замыкают контакты. На стороне контроллера выход подтянут к + 3,3v, счетчик тянет его на землю.
КонтроллерНа базе Particle Photon, подробнее тут. Есть у них версия с 2G или 3G модулем (Electron). Первые прошивки был полный шлак, поморгать диодами ОК, но как только начинаешь чето сложное колбасить, играть с i2c и прерываниями может терять wifi. Сейчас жить можно. В принципе можно выкинуь датчики давления из схемы и замутить все на ESP8266 — дерзайте. Первым делом photon надо привязать к аккаунту particle (делается через App на мобиле или через консоль Particle CLI — пользую только второй метод) и прописать wifi-сеть. После привязки тут в разделе устройств появляется контроллер и его статус подключения к облаку.
У меня все ноды подключаются к облаку только для обновления прошивки. Не то что бы я параноил — просто работа с облаком жрет не богатые ресурсы контроллера. IDE поддерживает работу с библиотеками, буквально десяток поддерживается самой контрой, остальные — сообществом. По моему наблюдению все распространенное давно портировали, еще фишка — в IDE сразу вижно сколько проектов используют библитеку.
Через MQTT подключаемся к брокеру. Мониторим датчики и шлем в соответствующие ветки mqtt события и значения. Например home/water_count/valve/0 — привод хол воды. home/water_count/counter/0 — показания счетчика хол воды.
Подписываемся на команды изменения состояния привода и установки текущего значения счетчика (холодной и горячей воды ):
На устройстве одна кнопка — по нажатию включаем экран, рисуем текущие показания счетчиков, сенсоров и кранов. Экран OLED, быстро выгорает если делать включенным все время.
Это интересная пограммно-аппаратная фишка контроллера stm, в reference Particle называют ее BackupSRAM. У Photon есть вывод vbat — это не батарейное питание и не зарядка. Пока есть напряжение на этой ноге, содержимое 4кбайт SRAM сохраняется при полной обесточенности контроллера. Таким образом отпадает проблема износа EEPROM.
В коде переменные, которые надо загнать в эту память объявляют с указанием: retained. Аппаратно я реализовал подпитку от суперконденсатора на 1,5F. По даташиту память сдохнет на 1,6v, по моим стендовым опытам на протоборде это настанет через 2 недели примерно с моим конденсатором. Логика закрытия кранов при срабатывании датчиков «автономна» и не зависит от подключения к openhab. Есть 3 ходовый переключатель прямого управления приводами — автоматика, OFF (открытые краны), Close (закрываем).
Схема платы ниже:
Проект Eagle вместе с кастомными либами можно скачать тут.
Плата делалась ЛУТ, в дорожках не мельчил.
Блок питания. Нам надо и 12 и 5 вольт. Донор ищется на ebay по строке: «hard drive power adapter 5v 12v», типа такого.
КорпусРаспечатывался пластиком PLA на 3d принтере (Tarantula Tevo). Сопло 0.4мм, слой 0,25мм. Крышка является заодно и базой для крепления платы контроллера. База с блоком питания крепится к стене. База с крышкой не скрепляются винтами, хватает натяжения крышки (как у бабушки крышки на банках с вареньем) и работает слоистая структура стенок.
Вот как это все выглядить смонтированное на водоразводке.
OpenhabРазвернут на Orange Pi One под Armbian.
Нужно небольшое правило трансформации для показаний датчика протечки.
Формируем страницу для управления:
И правила обработки:
Для отправки сообщений не пользуюсь встроенным функционалом андроид приложения openhab, как и иинтеграцией с их облаком. Мне по душе бот Телеграмм. Как настроить и подлючить бота можно подсмотреть на wiki. Для отправки писем с почтового ящеика gmail, если у вас двухфактораная аутентификация, надо включить разовый пароль для почтового приложения и прописать именно этот пороль в конфиге openhab.
Пройдусь по правилам.
Check watercount_sensor — контроллер отправляет новые значения сенсора протечки только при смене значения или если было ложное срабатывание (менее 10 циклов). Анализируем пришедшее и историческое значение, формируем информационные сообщения. Есть нюанс — попытка получить prevoiusItem постоянно отдает текущее значение, решения не нашел — беру значение "-3 сек", если кто поборол — отпишите в коменты или в личку.
Check watercount_temp2 — проверяем, если меньше 37, значить горячая вода стала холодной, надо по приходу включить проточный нагреватель.
Check watercount_pressure — анализируем текущее и предыдущее значение, реагируем сообщением на падение ниже 1 атм и росту выше нее.
Generate send string counters — стартует по cron 24 числа каждого месяца в 1 час ночи. Проверяем, что значения сейчас больше отправленных в прошлый раз. Если меньше — выключаем автоотправку и формируем оповещение. Если ОК — запоминаем значения счетчиков для отправки в УК, отправляем в телеграмм будущее тело письма. Заодно в watercount_sendStr сохраняем, сколько мы потребили за прошлый месяц.
Generate send string counters — стартует по cron 24 числа в 23.00. Проверяет включена ли автоотправка, если вкл — шлем на почту кправляющей компании значения счетчиков. Получается у меня есть 24 числа весь день, что то исправить или просто вырубить автоотправку, если в телеграм пришла ошибка.
Update by comment. Rotate valves — правило для закрытия\открытия крана раз в месяц против закипания. 25 числа в 5 утра — что бы не попасть на работу посудомойки или стиралки, но даже если и попадет — не критично, перекрытие воды будет около 3-4 секунд.
И только тут начинается умный дом. Объединение систем в единой точке (openhab) позволяет строить логику, не доступную набору автономных систем. Например: пришло событие увеличения счетчика воды — система безопасности активна, замки входной двери закрыты, потребление электроэнергии посудомойкой и стиралкой менее 5 Вт — значит зафиксирована протечка мимо датчиков. Формируем команду на закрытие кранов, отправляем сообщение боту в Телеграмм. Но этом как нить потом.