Проводной интерфейс домашней автоматизации

[akouz]

Не вдаваясь в критику существующих интерфейсов, используемых для домашней автоматизации, рискну уподобиться Лютеру и прибить на двери храма свои тезисы:

• Основной интерфейс должен использовать провода. Беспроводные интерфейсы могут использоваться как дополнение проводного интерфейса там, где это практично. Принципиальная разница между проводными и беспроводными интерфейсами состоит в том, что проводные интерфейсы обеспечивают надежное управление и обмен данными.
• В качестве основного (рекомендуемого) кабеля должен использоваться кабель Cat5/Cat6. Из четырех витых пар кабеля:
  - одна витая пара используется для обмена данными
  - одна витая пара является общим проводом
  - одна витая пара передает питание (ток до одного ампера), типовое значение +12В или +24В, в зависимости от обстоятельств. +12В предпочтительно если типичные расстояния между крайними узлами в сети до 100м, однако +24В тоже может использоваться если расстояния большие.
  - одна витая пара - запасная, может использоваться, например, для передачи видео от камер наблюдения.
• На физическом уровне приемопередатчики - CAN, однако обмен ведется при помощи обычных UART на скорости 19.2 kbps. При такой скорости топология может быть произвольной. В минимальном случае для обмена пригодны самые маленькие и дешевые Arduino, у которых к UART-у надо будет довесить шинный формирователь CAN
• Протокол CSMA/CD, при передаче узел обязан слушать свое "эхо" и сравнивать с переданными данными. Если на шине тихо, то любой узел имеет право начать передачу в любой момент времени. Коллизии, возникающие при одновременной передаче двух или более узлов, обнаруживаются, после чего узлы, участвовавшие в коллизии, выдерживают рандомизированные паузы и пробуют повторить передачу.
• Протокол обмена - максимально приближенный к MQTT-SN. Однако все сообщения, проходящие по физическому интерфейсу, парсятся и воспринимаются всеми узлами. Поэтому в локальной сети подписка к брокеру не требуется. Вместо подписки в локальной сети реализуется принцип "производитель-потребитель", в результате чего интерфейс становится пригодным для управления светом.
• Помимо MQTT-SN, который в локальной сети действует как "точка-многоточка", для конфигурирования узлов используется несложный протокол "точка-точка". Настройки сохраняются в энергонезависимой памяти узлов.

[olehs]

А Вы не просчитывали падение напряжения по одной витой паре при 1А ?

[shemnik69]

Про витую пару добавлю.
Если строить разветвлянную сеть то не совсем удобно потому как будут узлы и понадобятся либо разветвители, либо изначально сеть типа звезда.
Например использую в основном такой тип, причем на настоящий момент это скорее уже "звездное небо". поскольку от центрального блока именно звезда к контроллерам, а у каждого тоже своя звезда, только это уже либо датчики либо управление.
Теперь про питание.
Это по сути уже догма. Оптимальное питание это конечно с более высоким уровнем т.е например самое удобное на мой взгляд это 24в.
Причина простая:
1. Есть хорошие блоки питания, как на 12/24 так и другие уровни.
2. Простая система аварийного питания. Например 2 акумулятора по 12 в. (от безперебойников) и вся сеть работает.
3. Малый ток. (очень мало контроллеров чтобы имели мощность 10-20 Вт) т.е при данном напряжении можно легко передавать около 20 -25 вт и более (на растояие до 10 м) Это довольно много.
4. Простой способ обратного преобразования 24/5/3,3 в. Сейчас очень много таких готовых преобразователей, да и самостаятельная сборка такого не очень сложна. Мне нравится второй вариант, поскольу БП уже изначально встроен в сам контроллер и это упрощает саму задачу. Например сейчас использую 3 таких, 2 из них работают на улице и питание именно 24 в. 1 в доме но он далеко от центрального блока (чердак, контроллер датчиков 2 этажа)
На счет 12 в. Да, это тоже стандарт, но при длинне проводов порядка 5-6 м. Далее уже будет хуже, посколько как правило провода UTP, сейчас биметал (магнит реагирует) а на постоянном токе такой провод очень плохо работает (потери и греется). Если чистая медь, то да метров 10 гарантированно работает без потерь.
Еще условие:
Дата пара (Data), это например оранжевая-бело оранжевая. остальные 6 проводов (з пары) это питание, причем обязательно не пара - провод, а именно один провод пары, например цветной, это +, а второй ответный, это минус т.е масса. В этом случае, импульсные всякие помехи от тех же БП, практически не влияют на данные, которые передаются по Data.
Теперь про "точка-много точка" если например используется modbus то ему нужна именно шина. А всякие ответвления не приветсвуются. Решается это, либо контроллером, который адресно собирает данные с лучей звезды либо сама сеть т.е витая пара распределяется именно с учетом предачи данных (что не всегда возможно) . Но вот что по поводу 2-4 ответвлений (2-3 м) промышленый контроллер проглатывает, самодельный терпит 1-2 далее все..

[akouz]

А Вы не просчитывали падение напряжения по одной витой паре при 1А ?

Кабель Cat/Cat6 состоит из одножильных проводников диаметром 0.51 мм (24 AWG). Площадь сечения 0.205 кв.мм, погонное сопротивление 0.188 Ом, максимально допустимый ток 0.577 А.

Таким образом, при 1А витая пара имеет падение напряжения 94 мВ/м. В сумме на прямом и обратном проводе будет падать 18.8 В на 100 м кабеля. Правда, непонятно, в какой ситуации это может случиться. Типичный модуль потребляет порядка 10 мА. Трудно себе представить ситуацию, когда 100 модулей расположены в 100 м от источника питания.

[Victor_S]

На счет 12 в. Да, это тоже стандарт, но при длинне проводов порядка 5-6 м. Далее уже будет хуже, посколько как правило провода UTP, сейчас биметал (магнит реагирует) а на постоянном токе такой провод очень плохо работает (потери и греется). Если чистая медь, то да метров 10 гарантированно работает без потерь.

У меня уличное освещение коммутируется 1-wire 2408 контроллерами от радиосетей. Участок 35 соток, одна из веток сети почти 100м. Кинута витая пара, питание 12В, по двум параллельным парам, как Вы и предлагаете. Уже более полугода работает без проблем.
Кто бы спорил что выше питание, меньше потери... А почему тогда уж сразу не 48В PoE?

[shemnik69]

Вопрос в сомнении или это как тезис? 48 вольт либо 60 это тоже не панацея.
24 вольт это оптимальное напряжение вот по какой причине, все что выше 24 в . на улице уже опасно, а тем более это постоянный ток.
Например тот же кабель имеет свойство капилярить воду (влагу) а если он будет под высоким напряжением то он просто может замкнуть. Поверьте это на моей практике было. 24 в. это и простота (12+12) как уже писал выше и оптимальный ток. То что может 100 м работать это не спор. 1 -ware по витой паре имеет почти 300 м гарантированной длины, а RS485 1200 м но опять же не той витой пары UTP, которая в магазинах, а специальной промышленной в соответсвующей изоляции сечением 0,6-0,75 (у меня внешний блок ворот. на таком. поскольку погодные условия) так вот на таком проводе и условия другие. 12 по такому проводу конечно будет проходить но общий стандарт 24 поэтому и применяется. Да и потом о чем спорим то? Кто что считает нужным тот и применяет это. Мы же не регламенты пром оборудования нарушаем или еще чего.