NooLite-2, или умный дом для чайников

После успешной проверки работы системы, я замахнулся на замену всех выключателей в доме на пульты управления, и построение «умного дома», хотя бы в части освещения.

В итоге получилась система, сочетающая включение/выключение света как с помощью выключателей, так и через интернет — с помощью кнопок на веб-страничке.
Как это получилось — читайте под катом.

Составляем план

Для начала я, побегав с рулеткой и бумажкой по дому, нарисовал план квартиры, а затем построил 3D модель квартиры в программе SweetHome 3D. Не скажу, что получилось идеально, но представление о квартире дает. Кому интересно, вот фейл файл проекта.
План был красиво отрендерен, и несколько часов мы с женой отбирали друг у друга мышку думали, где какой выключатель должен стоять, и чем управлять. Большим плюсом была возможность управления одной лампой с нескольких выключателей, поэтому было решено отойти от стандартной модели «одна комната — один выключатель» и расположить выключатели в тех местах, в которых человек проводит большую часть времени — около компьютера, кровати и дивана :)В конце-концов остановились на том, что выключатели в остальных комнатах останутся на месте, а вот в зале добавятся еще — два, около кровати и компьютера, как я уже говорил. Еще захотелось добавить возможность включать свет не на полную мощность, но, поскольку во всех люстрах стоят энергосберегающие лампы, было решено купить светильник под галогеновую лампу, для регулируемого ночника. Итогом стали три картинки, показывающих взаимное расположение всех светильников и выключателей в квартире.

Некоторые пояснения к картинке. Светильники и нагрузки обозначены красными надписями, управляющие элементы — синими.
Свет кухни и пульт №1 — это как раз то, о чем я рассказывал в предыдущем топике.

Конечно, большинство ламп находится на потолке, но при этом на плане они закрывали комнату, и смотрелось не очень понятно. Поэтому на картинках потолочные люстры оказались на стенах.
Под каждым названием — модель пульта или силового блока.

Вентилятор, хоть и не является освещением, все равно отмечен на плане — он управляется диммируемым блоком(на максимальной мощности слишком шумит).
А теперь мы попробуем со всей этой фигней взлететь
Для претворения этого дерзкого плана в жизнь нам понадобится…

Много-много коробочек. Точнее, не их, а их содержимого:

Я уже подробно разбирал, что в них в предыдущей статье, поэтому повторяться не буду.
Из нового — адаптер для управления с компьютера:

Внутри — диск с программой и сам передатчик.

Само-собой, надо разобрать.

Внутри — Attiny45 в качестве USB-интерфеса, и PIC12F675:

Адаптер определяется как HID-устройство, поэтому работает без драйверов(точнее с системными). Конечно, без программы не обойтись, но для линукса это определенно плюс, никакого kldload noolite.so. :)
Еще — карманный пульт-передатчик.

С 4 кнопками, 1 из которых служит для привязки-отвязки(D), 2 — включения-выключения и регулировки яркости(A,B), и еще одна — сценарная().

Кстати, с пультом очень удобно проверять работу при подключении всего этого добра, потому что настенный выключатель не так удобно таскать в кармане, и кнопка привязки не такая удобная.
Разберем, для чего необходимо выкрутить 3 винта на обратной стороне:

И аккуратно разделяем его на две половинки:

Вот плата поближе:

Контроллер — PIC16F630.

Все остальное без изменений, разве что добавился новый тип выключателей(слева) — с тремя сценарными кнопками.

Плюс их в том, что можно привязать к ним сколько угодно силовых блоков, а минус — в том, что если вам надо и включать и выключать свет — нужно будет задействовать две кнопки из трех — одну на включение, другую на выключение. Остается одна, и ее приткнуть часто некуда — если ее повесить на включение лампы, то с этого выключателя ее уже не выключить, и наоборот. Мне бы был удобен выключатель с одной кнопкой включения-выключения и с двумя сценарными, вроде PU212, только наоборот.
И еще новый силовой блок — диммируемый:

Устанавливаем

Вместо диммера вентилятора(да-да, с моими любимыми клеммами):

И закрываем розеткой:

В разрез провода освещения:

Провода выключатели соединяем между собой и замуровываем в стену — они нам больше не понадобятся.
Блок временно приклеиваем к потолку термоклеем.

Не обращайте внимания на потолок — у меня уже год вялотекущий ремонт, как только закончу ванну — там будет натяжной потолок.
Правда, силовой блок придется перенести куда-нибудь, потому что для настройки нужен физический доступ.
Еще один — в люстру в зале:

И блок — в настенный светильник, это будет ночник:

После этого настала очередь выключателей. Тот, который на кухне — вы уже видели.

В зале, над диваном:

Еще один — около компьютера, чтобы не вставать лишний раз:

Около кровати:

И около ванной:

Последний выключатель занял свое место на входной двери:

Как оказалось, очень удобно, выходя из квартиры — выключить все освещение, чтобы оно не светилось зря, а приходя обратно — с порога включить на кухне и в зале — чтобы не бродить в потемках с пакетами.
Сервер(полуживой x120e без клавиатуры) занял свое почетное место в ящике тумбы (потому что шумит зело):

Управляем с компьютера

Скачиваем и устанавливаем программу для управления контроллером. Втыкаем в компьютер адаптер управления.
Запускаем программу, нажимаем кнопку настройки, и привязываем каналы к силовым блокам. На самом деле наоборот — привязываем силовые блоки к каналам — в память блоков записывается уникальный адрес адаптера, для того, чтобы он не спутал его с адаптером соседа.

Процедура проста — нажимаем кнопку на силовом блоке, нажимаем «Привязка» в программе, после того как светодиод на блоке начал мигать быстро — подтверждает привязку еще раз нажав на кнопку блока, и выходим из режима привязки — нажимаем кнопку еще раз. Повторяем для всех блоков. Это надо сделать один раз, и при смене компьютера делать не надо — настройки сохраняются в силовых блоках. Максимальное число каналов — 8 штук.

Однако, такое управление с компьютера недостаточно функционально, и подходит, пожалуй, только для управления нагрузками — светотехникой, например. Ну, там, включить стробоскоп, выключить световую голову, включить прожектор, включить подсветку сцены, выключить световую заливку, включить лазер. Но не для умного дома — кому захочется каждый раз подходить к компьютеру, включать программу и тыкать мышкой?
Для нормального применения в умном доме разработчики предлагают открытое API(для windows — запуск программы с параметром -api, для остальных операционных систем — передача посылок напрямую HID-устройству).
А в качестве красивой панели управления — можно использовать проект MajorDoMo (о нем уже писали на хабре, а сам разработчик присутсвует на хабре — Jey). Переходим в основной интерфейс, заходим в созданный раздел и видим сбоку удобную менюшку с переключателями. Ее же можно увидеть, если перейти по адресу localhost/menu.html

Управление в Linux

После того, как из-за моих кривых рук винда третий раз за день зависла, я плюнул на это и перевел сервер на линукс. А еще я решил, что MajorDoMo слишком крута для моих целей — получить панель управления с кнопками.

Собираем программу управления:

sudo apt-get install libusb-1.0-0 libusb-1.0-0-dev
cd /tmp
wget https://raw.github.com/pythonchik/nooLite/master/nooLite.c
gcc nooLite.c -o noolite -lusb-1.0 
sudo cp /tmp/noolite /usr/local/bin/
sudo chmod +x /usr/local/bin/noolite 

Взято вот тут.

Управлять вот так:

sudo noolite -api -on_ch 5 # Включить 5 канал
sudo noolite -api -off_ch 5 # Выключить 5 канал
sudo noolite -api -sw_ch 1 # Сменить состояние 1 канала
sudo noolite -api -set_ch 2 30 # Установить мощность второго канала в 30%

Конечно, первые пару раз логинится по ssh на сервер для того, чтобы выключить свет консольной командой прикольно, но жена не оценила душа требует чего-то простого. Сделаем веб-морду. Ну, скорее веб-мордочку.

Код на php, который умеет принимать три параметра и запускать программу управления:

<?
$channel=($_GET['channel']);
$command="-".($_GET['command'])."_ch";
$level=($_GET['level']);
exec("noolite -api $command $channel $level");
?>

Создаем файл в корне веб-сервера, обзываем его index.php, копируем в него вышеприведенные строки, а ниже — ссылки, которые будут исполнять роль кнопок.

<a href="?channel=5&command=on" >Включить основной свет</a>
<a href="?channel=5&command=off" >Выключить основной свет</a> 

Добавляем CSS по вкусу. Получается что-то такое:



Теперь все отлично, но чего-то не хватает. Неудобство — то, что при таком использовании устройство, которое показывает страничку, обязательно должно находиться в домашней сети. А если это телефон, на котором выключен Wi-Fi?
Разблокировать, включить WiFI, дождаться включения, зайти на страничку, нажать кнопку, выключить WiFI…

Настраиваем доступ из интернета

Модифицируем немного код для того, чтобы нельзя было выполнить произвольный код, передав нужный GET-параметр.
Остальная страница остается без изменений. Для дальнейшего нам потребуется любой сервер с белым IP, и возможностью доступа по SSH. Настраиваем проброс портов.
На внешнем сервере выполняем:

echo "GatewayPorts=yes" >>  /etc/ssh/sshd_config

На локальном сервере(в который подключен адаптер, и на котором веб-сервер слушает порт 80) выполняем:

ssh vvzvlad@servername -R 8080:localhost:80 

Теперь, открыв страницу http://servername:8080/ мы увидим ту же самую локальную страницу, доступную из интернета.Время срабатывания команды — около секунды.

Последний штрих — защищаемся от обрыва соединения(на локальном сервере):

cd ~/.ssh/
sudo ssh-keygen -t dsa #генерируем ключ для входа без пароля
scp id_dsa servername:~/.ssh/authorized_keys #копируем его на сервер
echo "PubkeyAuthentication yes" >> /etc/ssh/ssh_config
ssh servername -t echo "PubkeyAuthentication yes" >> /etc/ssh/ssh_config #разрешаем логин по ключу

И помещаем в автозапуск любым удобным вам способом:

autossh vvzvlad@servername -R 8080:localhost:80

Вообще, компьютер тут не нужен, для «управления через веб» хватит любого роутера с USB(благо, они все сейчас работают на линуксе). Делается абсолютно тоже самое — собирается програмка, пишется настраиваемый интерфейс(даже php не надо, можно вполне обойтись любым языком, или даже bash, исполняемым через CGI), и настраивается проброс порта на единый сервер(от него не требуется ничего, кроме как работать в качестве туннельного сервера и авторизовывать пользователя — чтобы по ошибке свет не выключали, набрав не тот адрес). Пользователь получает маленькое устройство без вентилятора, которое обеспечивает управление через веб-интерфейс в локальной сети, а при регистрации на сайте производителя — личную веб-страничку с авторизацией по паролю. Логинишся — и получаешь возможность управления нагрузками из любого места.

Пишем приложение для Android

Ну как, пишем. Ни строчки кода написано не было, не считая ссылок. Если это кому-то интересно, я лучше напишу отдельную статью, чем буду тут еще простыню делать. Коснусь только основных моментов:
Идем на beta.appinventor.mit.edu, создаем новое приложение. Закидываем в форму несколько кнопок, чтобы получилось нечто такое:

Не забываем добавить компонент Web. Жмем кнопку «Open in block editor». Скачиваем файл, запускаем его(нужна джава).
Перетаскиванием блоков по экрану и соединением их, добиваемся того, чтобы нажатие каждой кнопку приводило к запросу на соответствующий адрес. Как-то так:

Потом копируем программу на телефон(Package for phone — download to this computer). Запускаем.

Правда, почему-то при нажатии кнопки в приложении, свет включается не через секунду, как при работе с веб-страничкой, а через 3-4 секунды. Подозреваю, что задержка исчезнет, если нормально написать программу, но на это меня не хватило.

Делаем световой будильник или управляемый ночник

Существует целый класс устройств, чье предназначение заключается в том, чтобы в определенное время плавно начать поднимать яркость светильника — световые будильники. Так как яркость лампы поднимается плавно, и в течении длительного времени (как правило, от 30 минут до часу), то яркий свет не бьет по глазам, а позволяет спокойно проснуться. Производит такие будильники, например, филипс. А мы чем хуже? Достаточно немного лишь написать небольшой скрипт.Как им пользоваться — ясно из кода, или из встроенной справки, если запустить скрипт с параметром help.
Например, если нам надо проснуться в 9 утра, то его следует запустить в 8.30 с такими параметрами:

./noolite-candle inc 18 1 

Или в 7 утра, вот так:

./noolite-candle inc 36 1 

При такой команде яркость будет постепенно нарастать в течении часа.

Тут видны резкие изменения яркости, потому что была использована команда noolite-candle inc 1 10 — т.е. за один шаг яркость увеличивалась на 10%. Если принять за шаг 1%, то изменение яркости очень плавное.
И конечно, в качестве «ночника» может выступать сколько угодно светильников, или даже люстра, если в ней лампы накаливания или диммируемые энергосберегайки.

Плюсы

• Стоимость

Всего было использовано:
1 адаптер для компьютера — PC118 — $50
5 силовых блока SL-111-200 (для обычных светильников) — $17,5*5
1 силовой блок SN-111-200 (для ночника) — $17,5
1 силовой блок ST-111-200 (для вентилятора) — $17,5
3 пульта управления PU-313-1 — $16,1*3
3 пульта управления PU-312-1 — $16,1*3
1 пульт-брелок PN313-1
Таким образом, затраты составили: 50+17.5*7+16.1*6=$270

Аналогичное по характеристикам электроника протокола X10, судя по расчетам на сайте (5 точек управления освещением, 2 точки с изменением яркости, управление с настенных беспроводных выключателей, управление с компьютера и телефона) обойдется в 24140 рублей.
Конечно, надо учесть еще стоимость компьютера-сервера, но, думаю, возможность найти старый компьютер или ноутбук проблем не составляет.
Как видно, решение получилось довольно бюджетное.

• Легкость в установке и настройке

Не требует никаких особых навыков, кроме умения зачистить и соединить два провода с помощью клемм Wago-222, или им подобных. Панели управления хорошо прикрепляются даже на комплектную липучку, или, в крайнем случае — придется сделать дырки в стене дрелью.
Привязка — очень проста, несколько нажатий кнопок. Установка и настройка программы — тоже не вызывает проблем. Установка и настройка сервера для неподготовленного человека могут вызвать трудности, но все так же решаемо.

• Одновременная работа двух систем

Вместе с полноценным управлением с компьютера сохранилась возможность выключать и включать свет обычными выключателями, расположенными на тех же местах.

• Возможность установки без переделки и расширяемость

Нет необходимости долбить стены, прокладывать управляющую проводку, или вести питание для каждой точки к щитку. Конечно, решение не такое надежное и гибкое, как «классическая» система умного дома — когда все потребители в виде освещения и систем подключаются напрямую к управляемым реле, расположенным в щитке, а выключатели по слаботочной проводке эти самые реле коммутируют. Подробнее — можно прочитать тут и тут. Но зато оно и не такое трудоемкое и дорогое.
К тому же, не надо продумывать план идеально заранее — в любой момент легко добавить еще один выключатель или блок управления. Легко забрать с собой при переезде.

Минусы

• Сенсорные выключатели

Для меня это не минус, я привык за пару дней — достаточно помнить какой из трех выключателей за что отвечает, и нащупать пальцами край выключателя — уверенно включаю свет даже в темноте. А вот жена до сих пор жалуется — обычные выключатели были гораздо удобнее, говорит. Не понимаю, что мешает сделать выключатель пусть даже не с переключаемой, а с тактовой кнопкой — логика не изменится, а удобства добавится. Похоже, мне придется разобрать пультик и сделать из все-таки не-сенсорный выключатель для туалета. Ночью вставать.

• Отсутствие обратной связи

Так как блоки не имеют никакого передатчика, только приемник — сказать о своем состоянии они не могут. Соответственно, панель управления на компьютере не знает о текущем состоянии — включена или выключена нагрузка, что ограничивает применение.

• Малые возможности настройки.

Я уже об этом писал. При использовании сценарных выключателей — приходится занимать 2 кнопки из 3 только под «выключение-включение». Я бы добавил вторую функцию(например, на жест от одного выключателя к другому, или на двойной клик), или увеличил бы количество выключателей.

Итоги

Отличное решение начального уровня для построение системы управление освещением и нагрузками. Такое вполне себе «конструктор для взрослых». Хочешь — светильники через интернет включай, хочешь — ночник управляемый делай, хочешь — умный дом с голосовыми командами и включением света по расписанию.
Мне нравится :)

Если у вас нет аккаунта на Хабрахабре, вы можете читать и комментировать наши статьи на сайте BoxOverview.com