Управление мощными приборами — более 20 кВт в системе умного дома.

 Здравствуйте друзья

В комментариях к моим обзорам по тематике умного дома, неоднократно задавался вопрос — что делать если прибор, которым нужно управлять, имеет высокую мощность? Ведь умные розетки и контролеры питания рассчитаны на относительно небольшие токи — 10, иногда 15 — 16 А. Этот обзор будет одним из вариантов решения этого вопроса.

Дополнительно я поставлю еще цель — решить проблему максимально просто, а главное дешево. Бюджет — не более $20. 

Итак поехали!

Вступление

Немного теории. 

Все распространенные умные розетки, контролеры питания для умного дома различный производителей — в качестве управляющего устройства используют электромагнитные реле.

Упрощенно — две контактные пластины, которые замыкаются и размыкаются при помощи электромагнита. Примерно такие:

И все устройства такого класса имеют общую проблему — миниатюрные реле не способны работать с большими токами. Часто, даже работая в рамках допустимого, но на пределе — случаются неприятности в виде сваривания пар контактов реле — из за искры. И тогда умная розетка превращается в тупую. 

Вариантом выхода из положения является использование твердотельного реле (Solid State Relay)  — это устройство работающее по принципу полупроводниковых приборов — транзисторов, тиристоров, не имеющее механически движущихся частей — соответственно совершенно бесшумное, а так же имеющее очень высокое быстродействие и большой ресурс срабатываний. 

Выбор оборудования

В качестве оборудования — я, исходя из цели вписаться в бюджет $20 и взять что-то что я еще не обозревал — выбрал контролер питания Sonoff Basic, текущая цена которого в магазине itead cc — всего 4,85 $

Страница товара

Реле — я выбрал аж на 100 А (22 кВт при напряжении сети 220 В) от KZLTD, на Aliexpress — за $13.08 

Страница товара

Итого выйдя в заданный диапазон — менее $20. Да простят меня педанты — стоимость доставки я не учитываю.

Характеристики:

Sonoff Basic

Диапазон напряжения:90-250v AC(50/60Hz)
Максимальный ток: 10A
Максимальная мощность: 2200 Вт
Размер: 88*38*23mm (L*W*H)
Цвет: белый
Влажность: 5%-95%
Частота беспроводного соединения: 2.4Ghz
Рабочая температура: ﹣20℃-75℃

KZLTD SSR 

Диапазон управляющего напряжения:  90-280VAC
Диапазон коммутируемого напряжения:  24-480VAC
Максимальный ток: 100A
Размер: 57*44*32mm (L*W*H

Sonoff Basic

Обзоров этого контролера питания было уже предостаточно, главным его достоинством является очень доступная цена. Так же под него есть большое количество альтернативных прошивок и сам процесс перепрошивки не сильно сложный, хотя и не без паяльника. Но как я сказал в начале — я буду рассказывать путь как это сделать максимально просто — и затрагивать вопрос прошивки пока не буду. 

По своему опыту управлением бойлером скажу — для таких целей каких-то особенных сценариев не надо, более чем достаточно и обыкновенного таймера, который является штатной функцией устройства.

Форм — фактор Sonoff Basic очень удобный — очень жаль что в экосистеме устройств Xiaomi ничего подобного нет. Все предельно просто — два контакта — вход и два контакта выход. Управление осуществляется или вручную по кнопке на корпусе или через приложение.

Приложение E-WeLink

Немного расскажу про штатное приложение. 

Если у вас еще нет аккаунта в E-WeLink — Вам будет предложено его создать. Первый запуск приложения сопровождается подсказками, облегчающими изучение его возможностей. 

Для добавления устройства — необходимо перевести его в режим сопряжения (предварительно подав не него питание разумеется) удерживая в течении 5 секунд кнопку на нем.

Далее необходимо ввести пароль от вашей Wi-Fi сети, после чего будет проведено сканирование и обнаружение совместимый устройств.

Следующим шагом будет придумывание имени устройству и после этого оно появится в общем списке. 

Принцип очень похож — и было бы странно если бы это было не так, на аналогичные системы от Xiaomi или Broadlink.

Главное окно управляющего приложения содержит большую круглую кнопку — включить и выключить, и органы управления всеми функциями устройства.

Самыми полезными и востребованными будут — таймер включения, один раз заведя его, можно забыть о необходимости включать и выключать тот же бойлер каждый день. Таймер обратного отсчета — удобен для произвольных включений на заданный промежуток времени. Небольшое меню настроек позволяет переименовать устройство, обновить прошивку, задать статус по умолчанию после обесточивания, включить систему уведомлений.

Твердотельное реле

Доступных вариантов — очень много. Реле отличаются и максимально допустимыми нагрузками, переменное или постоянное напряжение, диапазон напряжений и т.д. Для задачи поставленной перед обзором, оптимальным был вариант на переменное напряжение — как управляющее так и коммутируемое, с диапазоном включающим в себя 220 В.

Принцип подключения — очень простой. Контролер питания по заданным параметрам включает/отключает реле — и подключается на управляющую пару контактов. А нагрузка — имеет разрыв в линии фазы, который коммутируется при помощи реле. Вся токовая нагрузка приходится на реле, а контролер питания работает в супер щадящем режиме.

Тестовый стенд

В качестве теста я собрал стенд, где роль нагрузки выполняла лампочка накаливания. Особенно тяжелых нагрузок у меня все равно нет — здесь демонстрируется принцип работы.

На практике все в точности так же как и в теории. Sonoff — управляет реле, не испытывая совершенно никаких перегрузок по току, реле коммутирует мощную нагрузку — выполняет ту задачу под которую и спроектировано.

Управление — как вручную, нажатием кнопки на корпусе контролера.

Так и через приложение — по кнопке или таймеру.

Совершенно не обязательно использовать в качестве управляющего устройства именно Sonoff — с этим прекрасно справится и broadlink и xiaomi — неважно, я лишь привел пример как можно решить задачу с бюджетом менее чем в 20 долларов. 

Используя этот принцип — вы можете решить задачу по управлению питанием, наверное любого, самого мощного домашнего прибора, по таймеру, по сценариям умного дома, как вам угодно, не подвергая смарт контролеры критическим нагрузкам по мощности. 

Так же в качестве некоторого дополнительно материала — предлагаю посмотреть видео обзор

Надеюсь что информация из этого обзора будет вам полезна и интересна. Спасибо за внимание.