Рекомендации по управлению САУ

December 27, 2010 by admin Комментировать »

Сегодня на рынке представлены более сотни российских производителей оборудования для «умного дома». Это обору­дование условно можно разделить как функционирующее по двум стандартам: шинному и стандарту XI0.

Стандарт XI0 используется в САУ с 80 гг. XX века и опи­сывает протокол взаимодействия передатчиков и приемни­ков путем передачи и приема сигналов управления бытовы­ми приборами по силовым линиям (бытовой осветительной сети 220 В). Так, промышленная САУ «Умный дом», построен­ная по стандарту XI0, обладает лучшими (по сравнению с шинной системой) показателями цена – сервисные функции – надежность в масштабе автоматизации трех- четырехкомнат­ной квартиры или загородного коттеджа (дачи) и является оптимальным выбором для частника. Это удобный и практи­чески безальтернативный вариант, если хозяин не собирает­ся крушить стены, делать перепланировку и прокладывать скрытую проводку в стене. Также это хороший выбор для большинства владельцев квартир, ведь при ее установке не потребуется делать даже косметический ремонт комнат.

Для начального уровня автоматизации квартиры не по­требуется никаких специальных знаний и навыков. Система работает по принципу: купил – включил – работает. Вместе с тем технология Х10 обладает некоторыми недостатками, с которыми придется мириться. Вот они:

•     микроконтроллеры внутри устройств, работающих по протоколу X 10, должны иметь стабильное питание. Поэтому напряжение осветительной сети 220 В не дол­жно колебаться при включении устройств с большой потребляемой мощностью;

•     протокол X 1О использует амплитудную модуляцию уп­равляющих сигналов, поэтому помехи в электросети существенно влияют на стабильность работы всех САУ. Основные источники мощных помех в освети­тельной сети сегодня – нагрузки с мощностью более 1 кВт (холодильники, электрорадиаторы, утюги, пыле­сосы). Большую проблему составляют устройства с мощ­ными электродвигателями: стиральные машины, элект­родрели. Также САУ по технологии Х10 могут сбить с толку электромагнитные разряды, молния, электро­сварка и радиоизлучение (близко расположенные пере­дающие станции) с частотой излучения 170…330 МГц, 510…750 МГц. Это, несомненно, тревожные моменты, так как при сбое в САУ сам «умный дом» перестанет быть умным (хотя бы на время) и потребует вмешатель­ства человека для перезагрузки системы – а это отнима­ет время, и как следствие, деньги и является фактором, сводящим на нет все сервисные функции для комфорта людей, которые призваны обеспечить данные САУ. К сожалению, в промышленных устройствах сбои по вышеприведенным причинам пока случаются, что отри­цательно влияет на их популярность и распространен­ность среди населения;

•     в протоколе Х10 практически не решена проблема столкновений управляющих сигналов (по аналогии с сигналами прерывания в домашнем компьютере – из- за этой проблемы ряд периферийных устройств, на­пример сканер и принтер, использующие одновре­менно одно из прерываний Q1-Q13, будут работать нестабильно). Из-за этого в САУ могут происходить ложные срабатывания;

•     возможна внешняя несанкционированная атака на до­машнюю сеть Х10 посредством «чужого» пульта управле­ния. Протокол XI0 пока не предусматривает защитной системы кодирования сигналов и предлагает совмести­мость любого передатчика управляющих сигналов с лю­бым подобным. Это делает систему универсальной, но при определенных обстоятельствах вскрывает ее недо­статки и делает ее же уязвимой, а значит, требуется пе­реустановка (вмешательство человека) и теряется весь смысл ее установки в своем доме.

Многие из недостатков могут быть успешно локализова­ны и нивелированы путем применения дополнительных защитных устройств, часть из которых описана в этой кни­ге. Поэтому стандарт XI0 пока еще рано списывать в утиль.

Вместе с тем существует альтернативный шинный стан­дарт EIB (European Installation Bus). Первоначально разрабо­танная для передачи данных по витой паре, сейчас система поддерживает все основные существующие передающие стан­дарты и среды.

Вот основные характеристики EIB:

•     витая пара 9600 бит/с;

•     силовая линия 1200/2400 бит/с для осветительной се­ти 50 Гц, 220-245 В;

•     сеть EIB (EIB.net, например Ethernet 10 Мбит/с);

•     радиочастота;

•     ИК-излучение.

Система EIB позволяет управлять электронными узлами дома с одного персонального компьютера или диспетчерско­го пульта. Основными достоинствами систем, построенных на базе стандарта EIB, является то, что они легко расширя­ются как по количеству, так и по типу внешних (контролиру­емых и управляемых) устройств, а также и то, что в Е1В-системах благодаря специальному протоколу обмена данными легко организуются процессы диагностики и самотестирова­ния составляющего их оборудования. EIB по сравнению с системами стандарта Х10 является более современной и, как правило, не содержит недостатков, присущих XI0.

EIB-системы являются децентрализованными, поскольку каждый элемент, составляющий их устройство, имеет свой микроконтроллер, обмен данными реализован по шинному принципу, и уже поэтому комплекс систем «умный дом», пост­роенный с помощью EIB, имеет большую (по сравнению с XI0) себестоимость и цену. Другая особенность EIB – закрытый протокол и, как следствие, привязка к фирме инсталлятору Инсталлятор – это организация, занимающаяся разработкой, монтажом, пусконаладочными работами, программировани­ем и дальнейшей сервисной поддержкой САУ «Умный дом». После установки и наладки системы, проведенных инсталля­тором, изменить конфигурацию САУ можно только совмест­но со специалистом фирмы, которая оказывала эти услуги.

Радиолюбитель, по сути, тот же инсталлятор, ибо выпол­няет те же задачи. Сборка несложных систем ему вполне по плечу. Иногда это происходит методом проб и ошибок, без утверждения технического задания (как принято в организа­циях). Как русский Левша, «глаз пристрелямшись», радиолю­битель может выполнять подчас узкоспециализированные и индивидуальные задачи, за которые не берутся фирмы, ибо в этом нет для них коммерческой заинтересованности, нет «конвейера» и «масштаба».

Какой подход к реализации в своем жилище САУ «Умный дом» выбрать радиолюбителю?

Сегодня многие радиолюбители пока ограничены в сред­ствах и не могут единовременно и полностью оснастить свое жилище всевозможными (рассмотренными выше) «умными» системами. Что делать? Можно и нужно начать с малого. То есть спроектировать и запустить такую САУ, какую в перспек­тиве можно дополнять новыми устройствами и электронными узлами, состоящими из самостоятельных электронных уст­ройств. Возможность апгрейда системы предусмотрительные хозяева закладывают в самом начале и во время ремонта поме­щений (даже косметического) прокладывают все необходимые кабели. Как это выглядит на практике?

Рассмотрим среднестатистическую городскую квартиру. При очередном ремонте в стенах делаются канавки и пре­дусматриваются места под кабель-каналы, в которые прокла­дывают соединительные провода. От каждого включателя света, установленного в стене, до плинтусов прокладывают многожильные проводники с сечением, обеспечивающим бе­зопасное управление приборами в сети 220 В. На конце про­водников устанавливают разъемы или клеммники. Под плин­тусами также прокладывают провода управления, идущие по всему периметру комнаты и квартиры. В дальнейшем, где бы ни была установлена основная часть управляющих узлов САУ, к данным коммуникациям легко подключиться практически в любом месте дома. До поры до времени проводящие кабе­ли скрыты под плинтусами, паркетом или даже спрятаны под подвесными потолками, а когда приходит время модерни­зации САУ, изменения конфигурации, дополнения новыми элементами САУ, данные проводники просто соединяются с электронными устройствами.

Таким образом, для начала воплощения в жизнь проек­та САУ для каждого конкретного дома определяющим мо­ментом является желание. Техническим и подготовитель­ным моментом является ремонт в квартире. Что касается финансовых возможностей и знаний в области конструи­рования электронной техники, то, как говорят китайцы, «путь в тысячу ли начинается с первого шага», то есть нач­ните с малого и самого необходимого, например, с систе­мы охраны и пожарной безопасности. В перспективе к ним можно будет подключить и другие электронные узлы, кото­рые в окончательном варианте комплексно составят САУ «Умный дом».

Если реализация проекта САУ «Умный дом» не кажется читателю неоправданным излишеством, то изучение этой книги, безусловно, принесет практическую пользу. Здесь рас­сматриваются и подробно описываются электронные моду­ли, рассчитанные на совместимость друг с другом, и единая система управления ими. Немаловажное значение в пред­ставленном материале имеет и то, что собрать части САУ, мо­дули и управляющие электронные устройства может радиолю­битель с небольшим опытом. Ведь все электрические схемы разработаны и испытаны для новой и современной элект­ронной базы. САУ «Умный дом» издали кажется сложным «черным ящиком» с непонятными внутренностями и на пер­вый взгляд напоминает монстра, проникнуть в электронное сердце которого, а тем более изменить и дополнить элект­ронную начинку, радиолюбителю невозможно. Таково пер­вое впечатление от всех глобальных проектов. Однако при­открыв завесу таинственности уже в первой главе книги, читатель осознает, что даже сложную электронную систему можно разделить и рассматривать отдельными частями, со­вместимыми друг с другом, при этом САУ уже не кажется та­кой непонятной, а отдельные ее части-модули не сложнее большинства других электронных конструкций и схем, пуб­ликуемых сегодня в научно-популярных журналах и книгах для радиолюбителей.

Важное отличие собранного в книге материала от других выпускаемых сегодня книг радиотехнического направления в том, что часть узлов-модулей для САУ «Умный дом» реали­зованы с помощью микроконтроллеров и перепрограммиру­емых микросхем. С одной стороны, это существенно упрощает конструкцию, дает многочисленные сервисные возможнос­ти (в отличие от более простых электронных устройств, со­бранных без микроконтроллеров) и позволяет легко изме­нять алгоритм и сценарий работы как отдельного модуля, так и всей САУ путем перепрограммирования микроконтролле­ра. С другой стороны, для первичного программирования МК в САУ, равно как и для последующих изменений его программы, требуются специальные знания по программи­рованию, непосредственно программатор и персональный компьютер, и здесь речь идет уже о довольно значитель­ных затратах.

Впрочем, материал в книге изложен доступным языком и призван помочь читателю в освоении и программировании на свой лад САУ «Умный дом», предлагал самостоятельно со­брать электронные узлы-модули для САУ своего дома, исполь­зуя эту книгу как творческий импульс к своему хобби, имя ко­торому радиоэлектроника. Сведения о программируемых микроконтроллерах и другие справочные материалы (выде­ленные в приложении), а также общий принцип работы САУ будут полезны тем, кто желает ознакомиться с САУ только в общих чертах.

Отдельные модули для САУ радиолюбитель может со­брать самостоятельно и без применения микропроцессоров, привычным путем с помощью дискретных компонентов и их микросборок. При этом налаживание таких узлов не вызовет затруднения – ведь все модули для САУ управляются из одно­го центра и имеют общие команды управления. Кроме того, в книге уделено большое внимание несложным электронным схемам сигнализации и оповещения, составляющим модули для САУ «Умный дом»: каждое такое устройство можно рассматривать и применять самостоятельно, как составную часть другого электронного узла. Например, это такие элект­ронные узлы, как устройства контроля, сигнализирования, оповещения, беспроводная связь, простые датчики различ­ного назначения и другие. Такие узлы можно выделить из общей электрической схемы, они выделены пунктирной ли­нией на схемах.

Эта книга, несомненно, окажется полезна всем нашим чи­тателям и предоставит возможность решения задач каждого. Ведь сегодня автоматизация управления инженерным и элек­тронным оборудованием – единственный способ привести в соответствие возросшие потребности в комфорте и безопас­ности с возможностями современной техники.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты