בחירת תשתית
נשלח: ו' אוקטובר 06, 2017 4:07 pm
טוב... היה לי קצת זמן לקרוא קצת על התשתיות של בית חכם...
לא שאני רואה מתי יהיה לי זמן באמת להתחיל לבנות משהו, אבל כצעד ראשון צריך להחליט על התשתיות וטכנולוגיה שתהיה בשימוש כדי שיהיה כיוון כלשהו למחשבות הבאות על איך לגשת לבניה עצמה ומה בעצם צריך בשביל זה.
השאלה הגדולה כנראה תהיה באיזו דרך יועברו הנתונים בין הרכיבים השונים של הבית החכם?
לשאלה זו יש שתי תשובות:
אני אישית לא ממש מחבב את הפתרון האלחוטי מהסיבה שהוא פחות אמין בעייני. הפרעות בתדר (2.4G?) יכולים להפריע לפעולות הבסיסיות כמו הדלקת אור, יש את עניין ה-security שצריך להתייחס אליו בצורה רצינית יותר כי אתם בטח לא רוצים שמישהו יתחיל להפעיל לכם את האור בחדר השינה באמצע הלילה. יש עוד סיבות לכך שפתרון האלחוטי פחות מעודף עלי ואתייחס אליהם בהמשך.
עברתי דירה לפני קצת פחות משנה ובשיפוץ הגדול ביקשתי שיוסיפו לי צינור ירוק (שרשורי) בכל הבית מהמפסקים ומעוד כמה מקומות אסטרטגיים לארון התקשורת, כך שאני מקווה שמבחינת הכנת תשתית זה יספיק...
שאלה השניה: איך מספקים את המתח לרכיבים?
אם זה פתרון קווי, אז זה די ברור, יש צינור - אפשר להעביר את החוט שיספק את המתח.
אם זה פתרון אלחוטי - מתחילות הבעיות. אפשר להשתמש בשנאי של טלפון נייד אם זה פתרון מוסתר כלשהו (חישן במרפסת או בארון של המטבח), אבל מה עושים אם אתם רוצים לעשות מפסק חכם שמבוסס על ארדואינו? אנשים מתחילים לאלתר עם ספקים בייצור עצמי או כאלה שמצאו בזול באליאקספרס... אני ממש נגד זה. זה הבית שלכם, אתם ובני המשפחה ישנים בו והמקום צריך להיות בטוח כמה שאפשר! שנאים מאולתרים הם מתכון מעולה לאסון. זו עוד סיבה למה אני לא מתלהב כל כך מפתרון אלחוטי.
יש חברות שמספקות פתרונות אלחוטיים מלאים, כולל מפסקים עם שנאים מובנים שיודעים להעביר את המידע על הלחיצה לבקר מרכזי וכנראה (ואני מקווה) שהמוצרים עברו את מכון התקנים כי שמעתי שמוכרים אותם בארץ. אבל גם בפתרון הזה תהיו מוגבלים רק במה שהחברה שבחרתם לעבוד איתה מציעה. אם החברה נעלמת, נתקעתם עם ציוד שאין לו תחזוקה. אם החברה מעלה פתאום את המחירים, אז נתקעתם עם ציוד שיעלה לכם יקר יותר לתחזק. לתחזק מבחינתי זה להחליף רכיב שהתקלקל או להוסיף עוד כפתור איפה שיש צורך.
אני לא שולל את הפתרון האלחוטי לגמרי, יכול להיות שאצטרך להשתמש בו במקומות שלא העברתי צינור ריק, כך שלא תהיה לי ברירה, אבל אני מקווה שמקום כזה יהיה פחות חיוני למהלך החיים, כמו למשל חישן אור/טמפרטורה/לחות במרפסת, למרות שגם לצורך הזה יש לי צינור
כדי להמשיך נניח לפתרון האלחוטי בצד ונמשיך עם הפתרונות החוטיים. עליהם קראתי לא מעט בשבועיים האחרונים.
שאלה השלישית: איזו טכנולוגיה לבחור?
היה לי ברור שיהיה לי כבל נפרד לאספקת המתח לרכיבים. הייתי גם סגור עם עצמי שאעביר בו 12VDC כדי שגם אם המתח ירד בגלל אורך וההתנגדות של החוט, עדיין תישאר לי רמת מתח מספיקה להפעלת המעגלים.
באיזה שהוא שלב התחלתי להרהר עם עצמי האם החוט שחשבתי להשחיל בצנרת יוכל להעביר מספיק זרם? אולי צריך יהיה להעלות את המתח ל-24V או אפילו 30V כדי שאפשר יהיה להעביר הספק גבוה יותר עם שימוש בפחות זרם. שאלתי אנשים בפורום ובסוף נרגעתי, החוט שרציתי להשתמש בו (שטח חתך 0.75 מ"מ) יוכל להעביר כמה אמפר ללא בעיה.
אז התחלתי לקרוא על תקן KNX, שזהו תקן שחברות די רציניות מאמצות לציוד בית החכם שלהם וגם לבקרה על בניינים גדולים ומורכבים מבחינת החשמל. יש שורה ארוכה של חברות שמקדמות את התקן, ביניהן Siemens (עם מאות מוצרים, ביניהם גם רכיבים ללוח החשמל) וגם Gewiss שאת המפסקים שלהם בחרנו בשיפוץ האחרון בתקווה שבעתיד נחליף אותם לפתרון החכם שלהם.
אחרי שראיתי את המחירים של מוצרי ה-KNX שלהם, הבנתי שהעתיד הזה כנראה יהיה מאוד רחוק אם בכלל.
מה שכן, פרוטוקול ה-KNX עצמו מאוד מצא חן בעייני. צריך רק 2 חוטים דקים לאספקה של המתח וגם לתקשורת (על אותם שני הקווים!). אפשר לחבר את הרכיבים בכל תצורה שתרצו, גם כוכב וגם תצורה של עץ יעבדו ללא בעיה (אלה התצורות שבדרך כלל נוצרות עם כל הצנרת בבית). מהירות התקשורת היא רק 9600Bps אבל כנראה שלא צריך יותר כדי לשלוט על התאורה ודברים בסיסיים אחרים.
החיסרון הגדול מבחינתי הוא זמינות והמחיר של הרכיבים. סימנס הוציאה רכיבי TPUART לשוק שעושים את ההמרה בין KNX ל-UART, אבל הם זמינים רק ממקור אחד ברשת ובמחיר לא מי יודע מה אטרקטיבי. חסרון נוסף הוא שהמימוש דורש קבל די גדול כנראה כדי להתגבר על קפיצות הקווים בזמן השידור, מה שאומר שהרכיבים עם כל מה שצריך כדי לפעול יהיו לא ממש קטנים.
כיוון נוסף שהיה לי בראש, עוד לפני ה-KNX, הוא RS-485. כנראה שאפשר יהיה להגיע לקצבים של כמה מאות Bps (תלוי מאוד באורך הקו), צריך 2 קווים לתקשורת (כבל טלפון), רכיבים זמינים וזולים יחסית. אורך המקסימלי של הקו הוא כקילומטר, אבל החיסרון למימוש של בית חכם הוא שהרכיבים צריכים להיות מחוברים בטור. תצורה זו לא הכי מתאימה לבית חכם. בזמן השיפוץ מה שהיה לי בראש זה KNX, כך שאמרתי לקבלן שיעביר לי צינור מכל המפסקים לארון התקשורת, לא משנה באיזו צורה, או צינור ישיר או שרשור בין נקודות שונות, העיקר שיהיה לי מסלול להגיע מכל מפסק ומקום אסטרטגי בבית לארון התקשורת. תשתית כזו מייצרת תצורה של כוכב או עץ. זו גם התצורה האופיינית כמעט לכל התקנה, אי אפשר לסדר את כל הרכיבים בצורה טורית.
מה עושים?
מכיוון שהכל מתרכז לארון התקשורת בבית, אפשר לנסות לרבב (Mux) את הקווים ולחבר רק 2 בכל פעם כדי שרכיב התקשורת בארון יראה חיבור טורי, או שאפשר לחבר כמה רכיב RS485 שכל אחד מהם יטפל ב-2 מקטעים של רכיבים.
אז בינתיים אני מכוון להשתמש ברכיבי RS485 לתקשורת בין הרכיבים. אבל מה לגבי פרוטוקול התקשורת?
בשיטוטי ברשת הגעתי לאתר MySensors.org, זאת קהילה שמציעה ספריה לכרטיסי Arduino (ואחרים) שמממשת פרוטוקול תוכנתי לתקשורת בין הרכיבים השונים, כולל זיהוי אוטומטי של הרכיבים, תקשורת ביניהם, מימוש של נקודות הקצה (Nodes), נתב של רשת החישנים (Gateway) וגם Repeaters שעוזרים לתקשר בין רכיבים מרוחקים. הספריה תוכננה יותר למימוש האלחוטי של החיבור (בשביל זה יש repeaters), אבל בגרסת הפיתוח האחרונה יש גם תמיכה ברכיבי RS485 ותקשורת דרך ערוץ הטורי של כרטיסי הארדואינו.
זו קהילה שכל כולה עוסקת במימושים שונים של בית חכם. עם הרבה מאוד ידע ונכונות לעזור. קצת הפצצתי אותם בשאלות כדי להבין אם המימוש של הספריה יוכל לענות על הצרכים שלי וקיבלתי את כל התשובות על השאלות.
את הצרכים המיוחדים שלי אפרט בפוסט הבא ואולי על הדרך אפרט גם על מה שהספריה של MySensors עושה.
אתם מכירים טכנולוגיה קווית אחרת שמאפשרת חיבור בצורת כוכב או עץ?
לא שאני רואה מתי יהיה לי זמן באמת להתחיל לבנות משהו, אבל כצעד ראשון צריך להחליט על התשתיות וטכנולוגיה שתהיה בשימוש כדי שיהיה כיוון כלשהו למחשבות הבאות על איך לגשת לבניה עצמה ומה בעצם צריך בשביל זה.
השאלה הגדולה כנראה תהיה באיזו דרך יועברו הנתונים בין הרכיבים השונים של הבית החכם?
לשאלה זו יש שתי תשובות:
- תקשורת אלחוטית
- תקשורת חוטית
אני אישית לא ממש מחבב את הפתרון האלחוטי מהסיבה שהוא פחות אמין בעייני. הפרעות בתדר (2.4G?) יכולים להפריע לפעולות הבסיסיות כמו הדלקת אור, יש את עניין ה-security שצריך להתייחס אליו בצורה רצינית יותר כי אתם בטח לא רוצים שמישהו יתחיל להפעיל לכם את האור בחדר השינה באמצע הלילה. יש עוד סיבות לכך שפתרון האלחוטי פחות מעודף עלי ואתייחס אליהם בהמשך.
עברתי דירה לפני קצת פחות משנה ובשיפוץ הגדול ביקשתי שיוסיפו לי צינור ירוק (שרשורי) בכל הבית מהמפסקים ומעוד כמה מקומות אסטרטגיים לארון התקשורת, כך שאני מקווה שמבחינת הכנת תשתית זה יספיק...
שאלה השניה: איך מספקים את המתח לרכיבים?
אם זה פתרון קווי, אז זה די ברור, יש צינור - אפשר להעביר את החוט שיספק את המתח.
אם זה פתרון אלחוטי - מתחילות הבעיות. אפשר להשתמש בשנאי של טלפון נייד אם זה פתרון מוסתר כלשהו (חישן במרפסת או בארון של המטבח), אבל מה עושים אם אתם רוצים לעשות מפסק חכם שמבוסס על ארדואינו? אנשים מתחילים לאלתר עם ספקים בייצור עצמי או כאלה שמצאו בזול באליאקספרס... אני ממש נגד זה. זה הבית שלכם, אתם ובני המשפחה ישנים בו והמקום צריך להיות בטוח כמה שאפשר! שנאים מאולתרים הם מתכון מעולה לאסון. זו עוד סיבה למה אני לא מתלהב כל כך מפתרון אלחוטי.
יש חברות שמספקות פתרונות אלחוטיים מלאים, כולל מפסקים עם שנאים מובנים שיודעים להעביר את המידע על הלחיצה לבקר מרכזי וכנראה (ואני מקווה) שהמוצרים עברו את מכון התקנים כי שמעתי שמוכרים אותם בארץ. אבל גם בפתרון הזה תהיו מוגבלים רק במה שהחברה שבחרתם לעבוד איתה מציעה. אם החברה נעלמת, נתקעתם עם ציוד שאין לו תחזוקה. אם החברה מעלה פתאום את המחירים, אז נתקעתם עם ציוד שיעלה לכם יקר יותר לתחזק. לתחזק מבחינתי זה להחליף רכיב שהתקלקל או להוסיף עוד כפתור איפה שיש צורך.
אני לא שולל את הפתרון האלחוטי לגמרי, יכול להיות שאצטרך להשתמש בו במקומות שלא העברתי צינור ריק, כך שלא תהיה לי ברירה, אבל אני מקווה שמקום כזה יהיה פחות חיוני למהלך החיים, כמו למשל חישן אור/טמפרטורה/לחות במרפסת, למרות שגם לצורך הזה יש לי צינור
כדי להמשיך נניח לפתרון האלחוטי בצד ונמשיך עם הפתרונות החוטיים. עליהם קראתי לא מעט בשבועיים האחרונים.
שאלה השלישית: איזו טכנולוגיה לבחור?
היה לי ברור שיהיה לי כבל נפרד לאספקת המתח לרכיבים. הייתי גם סגור עם עצמי שאעביר בו 12VDC כדי שגם אם המתח ירד בגלל אורך וההתנגדות של החוט, עדיין תישאר לי רמת מתח מספיקה להפעלת המעגלים.
באיזה שהוא שלב התחלתי להרהר עם עצמי האם החוט שחשבתי להשחיל בצנרת יוכל להעביר מספיק זרם? אולי צריך יהיה להעלות את המתח ל-24V או אפילו 30V כדי שאפשר יהיה להעביר הספק גבוה יותר עם שימוש בפחות זרם. שאלתי אנשים בפורום ובסוף נרגעתי, החוט שרציתי להשתמש בו (שטח חתך 0.75 מ"מ) יוכל להעביר כמה אמפר ללא בעיה.
אז התחלתי לקרוא על תקן KNX, שזהו תקן שחברות די רציניות מאמצות לציוד בית החכם שלהם וגם לבקרה על בניינים גדולים ומורכבים מבחינת החשמל. יש שורה ארוכה של חברות שמקדמות את התקן, ביניהן Siemens (עם מאות מוצרים, ביניהם גם רכיבים ללוח החשמל) וגם Gewiss שאת המפסקים שלהם בחרנו בשיפוץ האחרון בתקווה שבעתיד נחליף אותם לפתרון החכם שלהם.
אחרי שראיתי את המחירים של מוצרי ה-KNX שלהם, הבנתי שהעתיד הזה כנראה יהיה מאוד רחוק אם בכלל.
מה שכן, פרוטוקול ה-KNX עצמו מאוד מצא חן בעייני. צריך רק 2 חוטים דקים לאספקה של המתח וגם לתקשורת (על אותם שני הקווים!). אפשר לחבר את הרכיבים בכל תצורה שתרצו, גם כוכב וגם תצורה של עץ יעבדו ללא בעיה (אלה התצורות שבדרך כלל נוצרות עם כל הצנרת בבית). מהירות התקשורת היא רק 9600Bps אבל כנראה שלא צריך יותר כדי לשלוט על התאורה ודברים בסיסיים אחרים.
החיסרון הגדול מבחינתי הוא זמינות והמחיר של הרכיבים. סימנס הוציאה רכיבי TPUART לשוק שעושים את ההמרה בין KNX ל-UART, אבל הם זמינים רק ממקור אחד ברשת ובמחיר לא מי יודע מה אטרקטיבי. חסרון נוסף הוא שהמימוש דורש קבל די גדול כנראה כדי להתגבר על קפיצות הקווים בזמן השידור, מה שאומר שהרכיבים עם כל מה שצריך כדי לפעול יהיו לא ממש קטנים.
כיוון נוסף שהיה לי בראש, עוד לפני ה-KNX, הוא RS-485. כנראה שאפשר יהיה להגיע לקצבים של כמה מאות Bps (תלוי מאוד באורך הקו), צריך 2 קווים לתקשורת (כבל טלפון), רכיבים זמינים וזולים יחסית. אורך המקסימלי של הקו הוא כקילומטר, אבל החיסרון למימוש של בית חכם הוא שהרכיבים צריכים להיות מחוברים בטור. תצורה זו לא הכי מתאימה לבית חכם. בזמן השיפוץ מה שהיה לי בראש זה KNX, כך שאמרתי לקבלן שיעביר לי צינור מכל המפסקים לארון התקשורת, לא משנה באיזו צורה, או צינור ישיר או שרשור בין נקודות שונות, העיקר שיהיה לי מסלול להגיע מכל מפסק ומקום אסטרטגי בבית לארון התקשורת. תשתית כזו מייצרת תצורה של כוכב או עץ. זו גם התצורה האופיינית כמעט לכל התקנה, אי אפשר לסדר את כל הרכיבים בצורה טורית.
מה עושים?
מכיוון שהכל מתרכז לארון התקשורת בבית, אפשר לנסות לרבב (Mux) את הקווים ולחבר רק 2 בכל פעם כדי שרכיב התקשורת בארון יראה חיבור טורי, או שאפשר לחבר כמה רכיב RS485 שכל אחד מהם יטפל ב-2 מקטעים של רכיבים.
אז בינתיים אני מכוון להשתמש ברכיבי RS485 לתקשורת בין הרכיבים. אבל מה לגבי פרוטוקול התקשורת?
בשיטוטי ברשת הגעתי לאתר MySensors.org, זאת קהילה שמציעה ספריה לכרטיסי Arduino (ואחרים) שמממשת פרוטוקול תוכנתי לתקשורת בין הרכיבים השונים, כולל זיהוי אוטומטי של הרכיבים, תקשורת ביניהם, מימוש של נקודות הקצה (Nodes), נתב של רשת החישנים (Gateway) וגם Repeaters שעוזרים לתקשר בין רכיבים מרוחקים. הספריה תוכננה יותר למימוש האלחוטי של החיבור (בשביל זה יש repeaters), אבל בגרסת הפיתוח האחרונה יש גם תמיכה ברכיבי RS485 ותקשורת דרך ערוץ הטורי של כרטיסי הארדואינו.
זו קהילה שכל כולה עוסקת במימושים שונים של בית חכם. עם הרבה מאוד ידע ונכונות לעזור. קצת הפצצתי אותם בשאלות כדי להבין אם המימוש של הספריה יוכל לענות על הצרכים שלי וקיבלתי את כל התשובות על השאלות.
את הצרכים המיוחדים שלי אפרט בפוסט הבא ואולי על הדרך אפרט גם על מה שהספריה של MySensors עושה.
אתם מכירים טכנולוגיה קווית אחרת שמאפשרת חיבור בצורת כוכב או עץ?