Internet-Rzeczy

Nie jest tajemnicą, że otwieranie bramy pilotem jest bardzo wygodne. Są natomiast sytuacje, kiedy możliwość sterowania z poziomu Android Auto lub Asystenta Google jest bardzo pomocna. A skoro jest taka możliwość, to może warto o niej napisać. Tym bardziej, że po drodze można się trochę nauczyć o MQTT, Node Red czy innych technologiach.

Instalując kolejne elementy “Smart Home”, prędzej czy później musimy (powinniśmy) zadać sobie pytanie “Ile kosztuje utrzymanie tego wszystkiego?”. Oczywiście nie zawsze koszty są najważniejsze, liczy się wygoda, ale dobrze byłoby mieć chociaż świadomość, jakie jest zużycie prądu oraz gdzie można, a gdzie warto je optymalizować. Dzisiaj sprawdzimy, jaki jest pobór energii przez różne, popularne urządzenia należące do kategorii “inteligentny dom”, choć nie tylko.

Sezon letni co prawda jeszcze daleko, ale po pierwsze lepiej się do niego przygotować z wyprzedzeniem, a po drugie klimatyzatory nie tylko chłodzą, ale też grzeją. W tym wypadku tak naprawdę bardziej chodzi o grzanie i wykorzystanie nadwyżki energii z fotowoltaiki z przewymiarowanej instalacji. Oczywiście nie u mnie, bo ja jestem pod kreską na razie.

Znamy więc cel - skrypty “inteligentnego domu”, działające na Raspberry Pi, mają sterować klimatyzatorem Mitsubishi Electric z serii MSZ, bez modułu “internetowego”. Najlepiej gdyby odbywało się to w pełni lokalnie, żeby uniezależnić się od usług chmurowych. Dodatkowo dobrze byłoby wykorzystać protokołu MQTT , żeby zachować standard, łatwość integracji i wysoką dostępność.

Dzisiejszy wpis będzie nietypowy. Spróbuję stworzyć listę doświadczeń podsumowujących kilka lat amatorskiego tworzenia projektów opartych o Arduino, ESP8266 i ESP32. Mam świadomość, że wiele osób podchodząc do pierwszych projektów zastanawia się, jak rozwiązać różne kwestie techniczne i musi wybrać jakąś drogę. Nie zawsze jest to łatwe i nawet nie zawsze wiadomo o co zapytać. Dlatego postaram się zebrać moje doświadczenia w postaci listy praktycznych porad.

Oczywiście nie należy traktować tej wiedzy, jako prawdy objawionej i jedynej słusznej, jak zresztą żadnych rad znalezionych w Internecie. To tylko owoc moich doświadczeń, mój wybór, na pewno wiele rzeczy da się zrobić inaczej i usprawnić. Poza tym wypracowywanie własnej ścieżki, to także przyjemna część tej zabawy.

Trzeba też mieć świadomość, że doświadczenia dotyczą w głównej mierze projektów związanych z tzw. inteligentnym domem, czyli automatyką budynkową lub “Internetem rzeczy”. Budowane urządzenia w przeważającej większości komunikują się za pośrednictwem sieci komputerowej - Ethernet lub WiFi. Dla innych typów projektów niektóre porady mogą nie mieć zastosowania.

W ostatnim czasie obserwuję coraz większą popularność rozwiązań automatyki domowej, opartych na otwartym protokole MQTT. W świecie inteligentnych domów dzieje się tak zapewne w dużej mierze za sprawą rozwoju tanich rozwiązań proponowanych przez chińskich producentów. Nie bez znaczenia jest też rozwój otwarto-źródłowego oprogramowania, w tym świetnego projektu zigbee2mqtt , który stanowi bramę między bezprzewodowym systemem zigbee a dowolnym brokerem MQTT. Spróbujemy dzisiaj przyjrzeć się nieco bliżej temu protokołowi i zastanowić się, czemu właśnie on staje się królem świata IoT.

Dzisiaj będzie szybki projekt - urządzenie do powiadamiania. Pod tym nieco tajemniczym tytułem kryje się urządzenie, które może mieć różne zastosowania. W moim przypadku będzie służyło jako dodatkowe powiadomienie o tym, że ktoś zadzwonił domofonem. Jeden z domofonów zlokalizowany jest na dużej hali, na której pracują głośne urządzenia i nie zawsze słychać dzwonek. Dlatego urządzenie poza wydawaniem dźwięku ma mrugać, żeby zwrócić na siebie uwagę. Ponieważ bramofony są dwa, więc dobrze było, gdyby po kolorze światła dało się odróżnić, przy którym z nich stoi gość.

Pierwszy sezon grzewczy z nowym kotłem gazowym powoli dobiega końca. O kosztach ogrzewania pisałem ostatnio i obiecałem opowiedzieć, skąd wiem, ile gazu zużywa kocioł i w jaki sposób to badam. Techniczne aspekty łączenia kotła z Raspberry Pi i odczytu parametrów jego pracy, były już poruszane na blogu. Dzisiaj skupimy się wyłącznie na rejestracji zużycia gazu przez kocioł Vaillant.

Budując system automatyki domowej, prędzej czy później, przychodzi refleksja - a co ze zużyciem prądu? Wiadomo, że komfort i bezpieczeństwo kosztuje, więc trzeba się z tym w jakimś stopniu liczyć. Natomiast należy szukać też oszczędności przez optymalizacje i tutaj inteligentny dom może pomóc. Choć może chodzi bardziej o świadomość konieczności oszczędzania. Żeby jednak wiedzieć, że chce się oszczędzić, najpierw trzeba zużycie prądu mierzyć. Przyda się dokładność nieco większa niż jeden rachunek za prąd na dwa miesiące.

Gdzie mierzyć zużycie prądu? Najlepiej użyć licznika, który już to robi. Oczywistą zaletą takiego rozwiązania jest spójność między tym co odczytamy, a rachunkami, które przychodzą do domu lub zasileniami w systemie pre-paid, jak w moim przypadku. Równie oczywistą wadą jest to, że jeżeli licznik przekłamuje odczyty, to nie będziemy tego wiedzieć. Tak się składa, że większość współczesnych liczników prądu posiada diodę led, błyskającą w rytm zużycia energii, co jest dla nas idealnym interfejsem do odczytu zużycia prąd. A ilość zużytego prądu w jednostce czasu to nic innego jak pobierana moc. Będziemy mieli więc przynajmniej dwie przydatne wartości - wykorzystywaną moc i koszt zużywanej energii.

Tworząc różne projekty, czy to z Arduino, czy z ESP8266, a nawet z użyciem Raspberry Pi, stykamy się z problemem - jak połączyć wszystkie przewody, żeby było w miarę elegancko i solidnie. Najlepszym przykładem może tu być użycie szyby 1-wire do podłączenia termometrów DS18B20. Specyfiką tego interfejsu jest możliwość podłączenia bardzo wielu termometrów (u mnie w domu jest ich aktualnie 16) do jednego przewodu (będąc precyzyjnym - do dwóch lub 3 przewodów). Ponieważ układ ma topologię mieszaną, jednak w większości gwiaździstą - wiele przewodów schodzi się w jednym punkcie i trzeba je podłączyć do Arduino.

Skoro mamy już skonfigurowane połączenie między kotłem a Raspberry Pi , pora zająć się jego praktycznym wykorzystaniem. Pierwszym krokiem będzie monitorowanie i prezentacja temperatur oraz innych parametrów pracy kotła Vaillant ecoTEC plus VC.