Строим Умный дом из комплекта модулей BM8035. Часть 1. Описание и основные возможности

Появление дешевых одноплатных микрокомпьютеров породило массу отличных решений с их использованием.

Представляем вашему вниманию одно из таких решений – комплект модулей BM8035, позволяющий совместно с «облачным» сервисом построить систему автоматизации, диспетчеризации и удаленного управления устройствами с целью повышения комфорта и безопасности в доме, квартире или любом другом объекте.

Рис. 1

Устройство создано на основе одноплатного микрокомпьютера (МК) Orange PI One, который имеет 40-контактный разъем входов-выходов общего назначения (GPIO – General Purpose Input Output), позволяющий с легкостью подключить его к внешним устройствам.

Рис. 2

Поскольку GPIO являются маломощными выводами (максимально выдаваемое ими напряжение составляет 3.3 В, ток не более 16 мА), то для подключения внешних устройств к микрокомпьютеру используется плата расширения, предназначенная для защиты входов МК от недопустимых внешних воздействий, усиления нагрузочной способности выходов, а также индикации состояния выходов для удобства настройки и контроля.

На входах используется оптронная гальваническая развязка на оптопарах TLP181, на выходах установлены ключи (драйверы) ULN2003, содержащие мощные транзисторы Дарлингтона с выходами, подключенными по схеме с общим коллектором. Номинальный ток коллектора для одного ключа составляет 500 мА, напряжение до 50 В. Выходы совместимы с различными типами логики и могут быть использованы для управления реле, двигателями и световыми приборами.

Плата расширения снабжена винтовыми клеммами для подключения датчиков, исполнительных устройств и другой периферии.

С облачным сервисом модуль связывается с помощью GSM-модема, подключаемого к USB-порту микрокомпьютера. Этот модем также используется для отсылки SMS-сообщений о срабатывании датчиков дыма, протечки, экстремальных температурах и т.д.

Специализированное программное обеспечение (ПО) поставляется на микро-SD карте, вставленной в соответствующий слот микрокомпьютера. При подаче питания на устройство ПО запускается автоматически. После этого можно с помощью любого интернет-браузера зайти на сервер и через web-интерфейс настроить прибор в соответствии со своими требованиями.

Следует отметить, что у SIM-карты, которая будет использоваться с GSM-модемом, должны быть отключены PIN и PUK (не запрашиваются при включении). Также следует удалить все служебные SMS-сообщения и номера. Для используемой SIM-карты должны быть включены услуги доступа к Интернету и отправки SMS, баланс должен быть положительным.

Для входа на сервер в комплекте с устройством поставляются:

• ссылка на сервер управления;
• логин и пароль для управления;
• быстрая ссылка (без необходимости вводить логин и пароль вручную);
• ссылка на скачивание приложения для мобильных устройств на ОС Android.

Питание устройства BM8035 осуществляется с помощью двух источников питания:

• +5 В, 3 А для микрокомпьютера;
   
• +5…24 В для выходных каскадов платы расширения. Потребляемый ток зависит от подключенной к выходам нагрузки. Обычно в таких случаях используется стандартное напряжение 12 В. В качестве источника такого напряжения может быть использован модуль PW1245, если не нужен большой ток, или для больших токов PW1221B, а также LRS-100-12.

Технические характеристики BM8035:

Управляющий микрокомпьютер (MK)	Orange PI One
Напряжение питания и ток MK	5 В, 3 А
Количество дискретных аналоговых входов (-12 В)	10
Тип входов	Отрицательный (0 В)
Количество цифровых входов (1-Wire)	2
Напряжение линии питания цифровых входов	5 В
Количество дискретных выходов	16
Максимальный ток выхода	500 мА
Тип выхода	Открытый коллектор
Защита от обратного напряжения индуктивной нагрузки	Есть
Потенциал выходов	Отрицательный
Размеры	86 × 102 × 65 мм

Рис. 3

Обозначения и назначения входов:

Обозначение	Назначение
PA20	Переключатель освещения 4
PA10	Переключатель освещения 3
PA9	Переключатель освещения 2
PA8	Переключатель освещения 1
PA7	Датчик открытия двери
+5V	«+5 В» Для удобства подключения шины датчиков температуры
PA19	Датчики температуры DS18B20 (1-wire)
GND	«Минус». Для удобства подключения шины датчиков температуры
PC2	Программируемый вход
PC1	Программируемый вход
PC0	Временно не используется (подготовлен 1-wire интерфейс)
+5V	+5 В
PA3	Датчик движения
PA0	Датчик протечки
PA1	Датчик дыма
+5V	«+5 В» питания устройства
GND	«Минус» питания устройства
+5...24V	Питание выходных драйверов

Обозначения и назначения выходов:

Обозначение	Назначение
PG7	Розетка 1
PG6	Розетка 2
PG9	Розетка 3
PG8	Розетка 4
PA18	Освещение 1
PA21	Освещение 2
PC3	Открытие электромеханической двери (импульс 0.5 с)
PA2	Освещение 3
PC7	Освещение 4
PC4	Освещение 5
PD14	Освещение 6 / Сектор электрического теплого пола 6 *)
PA14	Сектор электрического теплого пола 5
PA13	Сектор электрического теплого пола 4
PA12	Сектор электрического теплого пола 3
PA11	Сектор электрического теплого пола 2
PA6	Управление котлом / Сектор электрического теплого пола 1 *)
GND	«Минус»
+5...24V	Питание выходных драйверов
*) в меню «Настройки» вы можете переназначить выходы PD14 и PA6, активировав секторы электрического теплого пола 6 и 1 соответственно.

Список модемов фирмы Huawei, с которыми устройство было протестировано:

• E150
• E171
• E173
• E173s
• E352
• E352b
• E1550
• E3131

Рекомендации по использованию датчиков:

• в качестве датчиков дыма можно использовать четырехпроводные (питание 12 В, общий, 2 нормально разомкнутых контакта) датчики серии «ИПД 3.2 НР»;

Рис. 4

• в качестве датчиков протечки рекомендуются трехпроводные (питание 12 В, общий, данные) датчики, серий sw005 и sw007;

Рис. 5

• датчики движения MA802 или аналогичные с питанием 12 В и двумя нормально разомкнутыми контактами;

Рис. 6

• датчики температуры на основе Dallas DS18B20.

При подключении датчиков температуры следует устанавливать подтягивающие к питанию резисторы, желательно два, на середине линии и в конце. Для подключения термодатчиков необходимо использовать экранированную витую пару не ниже пятой категории. В качестве термодатчиков для удаленного подключения можно также рекомендовать модуль MP18B20 и герметичный SN18B20.

Рис. 7. MP18B20		Рис. 8. SN18B20

В качестве исполнительных устройств с успехом можно применить следующие модули:

• исполнительный элемент BM146 (220 В/10 А);
• силовое реле MP146 (220 В/20 А, три режима работы – «кнопка», «импульс», «триггер»);
• исполнительный элемент MP701 (4 независимых канала по 10 А (2 кВт));
• силовое реле MP515 (220 В/10 А);
• силовое реле на DIN-рейку BM8070D (250 В/16 А).

Рис. 9. SN18B20

В следующей части обзора комплекта модулей BM8035 будут рассмотрены web-интерфейс настройки и управления, а также реальные схемы подключения устройства.

Мастер Кит