Источник питания для системы домашней автоматизации

[akouz]

Итак, я приступаю к построению системы домашней автоматизации. Хочется сделать не просто один экземпляр для себя, а начать построение системы "сделай сам", доступной для всех. Поскольку я по профессии электронный инженер, а в прошлом много лет разрабатывал электронные устройства для автоматизации домов и зданий, то необходимый багаж знаний для достижения заявленной цели имеется. Проект пока что в довольно зачаточном состоянии. Я созрел до того, что могу сформулировать основные принципы построения и нарисовать структуру желаемой системы.

- Система должна строиться "по кусочкам". Каждый такой "кусочек" должен быть более-менее функционально законченным и должен приносить пользу сразу же после инсталляции, не дожидаясь пока будет построена вся система целиком.

- Система должна быть самодостаточной, а подсистемы должны уметь функционировать автономно. В частности, система должна (частично или целиком) функционировать при отсутствии сетевого напряжения. Это вытекает из того, что одной из составных частей системы должна быть охранная подсистема, а по требованиям стандартов охранные системы обязаны сохранять работоспособность в течении 48 часов после пропадания сетевого питания.

- Система должна быть низковольтной. Обычный человек не должен иметь дело с 220В, это опасно. Все, что выше 40...60 В - может оказаться смертельным. А потому основным рабочим напряжением в системе будет 12В постоянного тока.

Исходя из вышесказанного, блок питания для такой системы мне видится таким:
- Источник энергии - солнечная панель (мне с этим просто, я живу в отдельном доме). Для начала, полагаю, ватт 60-100 будет достаточно.
- Накопитель - 12В свинцовый аккумулятор с емкостью примерно 40 А-ч
- Разводка сигналов и питания - стадартным эзернетовским кабелем Cat5 или Cat6, поскольку он очень дешевый. Одна витая паря - земля, одна пара - питание 12В, максимальный ток питания примерно 1 А. Кабель выдержит и вдвое больше, но потом начнет греться и может вызвать пожар. Поэтому источник питания должен ограничивать ток, уходящий в кабель. Оставшиеся 4 провода (две витые пары) используются для передачи дискретных сигналов. Кроме того, во многих случаях по одной из этих пар можно организовать обмен. Интерфейс CAN, протокол обмена самодельный, относительно простой, чтобы программа влезала в несколько килобайт.

Кто заинтересовался, предлагаю принять участие в обсуждении. По результатам (или в процессе) обсуждения я намереваюсь открыть проект в GitHub, куда выладывать схемы, разведенные платы и перечни элементов.

[Ivan]

От Can отказался. Стоит дороже чем другие интерфейсы.
Также у многих проблема с проводами. Зачастую объекты уже готовы.

Насчет питания. Лучше смотреть в сторону poe

Если есть интерес в разработке. Напишите в личку, тоже делаю проэкты - лучше совместить усилия

[akouz]

От Can отказался. Стоит дороже чем другие интерфейсы.
Насчет питания. Лучше смотреть в сторону poe

Эзернет дороже чем CAN, а уж POE - еще дороже. Мне CAN не кажется дорогим. Вся электроника, питанием, с процессором, драйвером и контроллером CAN, укладывается в 10 долларов если делать на PIC-ах. На Кинетисах, я думаю, будет еще дешевле раза в полтора.

[Ivan]

У меня должно получиться таже цена только на rf24

[akouz]

Имеется ввиду nRF24L01? То есть, вы хотите составить конкуренцию Зигби и Треду? Я выбрал другую частоту, 433 МГц.

[Kod.Begemot]

Почему это Ethernet дороже? Особенно если хендмейд... 150 р. - модуль собсно езернет, контроллер - ещё 100 р. Модуль питания - 50 р. Дорого? Я строю систему на этой базе. Если уж хендмейд, так хендмейд. И ПоЕ тоже самодельный. Только 12 вольт мало, токи увеличивается. 24 в самый раз. И проще - 2аккума стандартных, безопасно, и почти все DC-DC спокойно переваривают теоретические 30 вольт на вход (2 заряжающихся аккума). При таком напряжении токи будут меньше, а значит и меньше потерь. Большая ёмкость батареи легче достижима. Приделать "ПоЕ" к модулю enc28j60 легко, "вкрячить" его же в свитч тоже. Получаем дёшево и функционально. И универсально. А если вайрлес - то esp8266

[akouz]

Сравниваем.

Эзернет - ENC28J60 - цена USD $3.04. Плюс обвязка, скажем, разъем с трансами - еще доллара 2-3. Проц нужен с большой памятью, 4-5 долларов.
CAN - MCP25625 - цена USD $2.52, обвязки не надо. Процу много памяти не надо, сгодится PIC24F16KM204 за USD $3.06. Вот и получится раза в полтора дешевле как минимум.

И с питаниеем - ноги оттуда же растут. ENC28J60 потребляет 120 мА, а MCP25625 - всего 5 мА. Поэтому вам 24 В надо, поскольку на кабеле при таких токах падает много. А мне и 12 В с лихвой хватает.

[Kod.Begemot]

хорошо. ЕНС я считал уже с обвязом (модуль, с разъёмом и трансом); контроллер - атмега 328 достаточна, а она стоит 100 руб. ЕНС жрёт 120 мА, это да, но по 3.3 вольта, по 24 получается совсем чуть чуть)

[Kod.Begemot]

Я не отвергаю ваш вариант, просто оспариваю ценовую разницу хотя в вашем варианте может быть дешевле, ведь на шине CAN может быть несколько устройств на одном кабеле... С энергоэффективностью тоже замечательно, можно хоть месяц от одного аккума жить насчёт 24 вольт я всё равно остаюсь при своём мнении, особенно в варианте с CAN, много устройств на одном тонком проводе. В конечном устройстве не трудно поставить копеечный DC-DC, а то и 2, если понадобится 12 вольт для стандартных охранных датчиков движения, к примеру. К тому-же предложенный Вами контроллер тоже не напрямую от 12 питается. Хотя можно при малом потреблении и низком входном и линейным стабом обойтись... Зато от 24 вольт удобно питать многое - WiFi точки, модемы, даже мини сервер. Даже удалённые.
P.S. Прошу прощения за ошибки, пишу с мобильного.
P.P.S. Также виноват что залез "в чужой монастырь со своим уставом". Просто Просто очень много размышлял насчёт оптимальной концепции Умнодома с точки зрения интерфейсов, питания и экономической составляющей и повторяемости конструкции.

[akouz]

Эзернет на атмеге? Не знал. Это интересно, можете рассказать подробнее? В ее 32K влезает TCP/IP стек? А какой стек и где его взять?

Как только напряжение превышает 16 В, возможности выбора DC-DC снижается в разы, а цена резко растет. Ниже 16 В можно ставить дешевые синхронные преобразователи с прекрасным кпд, их множество. А для 24 В что есть? MC33063A дешевый, но кпд у него низкий, а для обвески нужны большие и дорогие катушки, поскольку частота работы очень низкая. TPS54062 синхронный и быстрый, но дороговат (USD $2.53 в Диджикей), а выходной ток всего 50 мА - для CAN он подойдет, а для эзернета - нет.

Ну и, что тоже важно, на 12 В можно сразу навешивать светодиодные светильники, клапаны, и т.п., этого добра китайцы задешево предлагают во множестве, как автомобильных, так и "для сада и огорода". А на 24 В - это все устройства для промышленной автоматики, там совсем-совсем другие цены. Придется на каждую лампочку ставить понижающий DC-DC, и т.д. Я сначала тоже 24 В собирался использовать, но по зрелом размышлении передумал. Может, где-то 24 В и придется использовать, но тогда уж я лучше на входе кабеля дешевый китайский повышающий DC-DC модуль поставлю. Даже закупил уже парочку про запас, жду доставки.