Podłączenie i testowanie sterowników EthernetRoomManager, EthernetHeatManager przy pomocy modułu Ewaluacyjnego

Moduł demonstracyjny inteligentnego domu Ethernet pozwala na testowanie i ewaluację wszystkich sterowników inteligentnego domu eHouse.
Moduł ewaluacyjny inteligentnego budynku eHouse posiada na sobie wszystkie zasoby sprzętowe zgromadzone na 1 płytce PCB zastępując instalację produkcyjną w domu.
Podłączenie modułu demonstracyjnego do sterownika jest bardzo proste i wymaga tylko podłączenia odpowiednich “tasiemek” między sterownikiem mikroprocesorowym a płytką demo.

Sterowniki Ethernet można podzielić na 2 zasadnicze warianty sprzętowe:

  • Sterowniki średnie – oparte na płytce PCB EthernetRoomManagera
  • Sterowniki duże – oparte na płytce PCB CommManagera/LevelManagera

W tym poście omówimy testowanie i ewaluację sterowników średnich (opartych na ERM) przy pomocy modułu DEMO Ehouse4Ethernet.

Na początku należy upewnić się że zasilanie modułu demo jest odłączone a ERM posiada odpięte wszystkie przewody i złącza.
Wyprowadzenia modułu demonstracyjnego inteligentnego domu eHouse w wersji Ethernet

Inteligentny Dom Ethernet eHouse - Wyprowadzenia sterowników ERM, EHM, ESM
Aby w pełni przeanalizować zachowanie sterownika ERM należy połączyć następujące złącza między modułami DEMO i ERM:

  • Wyjąć wszystkie przewody ze złącz w sekcji “TEST”
  • Taśmę płaską 50 pin dla wyjść (S18). Oraz zewrzeć jumper “ERM Power” przy złączu s18
  • Taśmę płaską 14 pin dla wejść (S14).
  • Taśmę płaską 16 pin (S16) dla zasobów paneli zewnętrznych ERM (Podczerwień, czujnik temperatury, oświetlenia, ściemniacze).
  • Taśmę płaską 20 pin (J5) dla przetworników Analogowo-Cyfrowych.

Kolejnym krokiem jest odpowiednie połączenie czujników pomiarowych podłączonych do wejść przetwornika A/C.
Dla ERM należy zewrzeć jumper “Light” podłączający czujnik oświetlenia do wejścia A/C panela zewnętrznego tego sterownika. Dla innych sterowników musi on być rozłączony.
Dodatkowo z tym czujnikiem powiązane są jumpery wyboru czujnika temperatury, które w przypadku podłączenia czujnika oświetlenia wymagają usunięcia jumperów dla wejścia 10 na obu złączach 32 pinowych.

Jeśli mamy do czynienia ze sterownikiem innym niż ERM i potrzebujemy do wejścia przetwornika A/C podłączyć czujnik temperatury MCP970x:

  • należy odłączyć jumper “Light”
  • zewrzeć jumper dla wejścia 10 na złączu 32 pinowym dla LM335
  • zewrzeć jumper dla wejścia 10 na złączu 32 pinowym dla MCP970x

W kolejnym kroku należy skonfigurować pozostałe czujniki pomiarowe temperatury, podłączając je na wymaganych wejściach.
Służą do tego 2 złącza 32 pinowe, pozwalające na indywidualne podłączanie czujników LM335 lub MCP970x do dowolnego wejścia przetwornika.
Można wybrać tylko 1 czujnik.
Uaktywnienie czujnika LM335 jednocześnie zapewnia podłączenie rezystora “Pull Up” do +3.3V co zapewnia zasilanie termometru.
Jest to znacznie bardziej bezpieczne podłączenie czujnika niż czujnika w pełni zasilanego gdyż zwarcie pinów czujnika nie powoduje zwarcia zasilania.
Czujniki LM335 jednak w przypadku sterowników Ethernetowych nie posiadają pełnej skali pomiarowej i mogą mierzyć temperatury do około 56 stopni C. W przypadku temperatur bardzo niskich może także występować efekt podgrzewania termometru w wyniku zasilania go zbyt dużym prądem, gdyż optymalnie te czujniki pracują dla napięć zasilających 5V.

Np. Aby podłączyć czujnik temperatury LM335 do wejścia nr 7 należy w złączach 32 pinowych usunąć jumper w rzędzie 7 dla MCP970x i zewrzeć dla LM335.
Aby podłączyć czujnik temperatury MCP970x do wejścia nr 6 należy w złączach 32 pinowych usunąć jumper w rzędzie 7 dla LM335 i zewrzeć dla MCP970x.

Należy zdawać sobie sprawę że w zależności od typu sterownika (rodzaju Hardwaru i wewnętrznych połączeń modułu) część wejść może być podłączona na płytce drukowanej. Należy zapoznać się z dokumentacją szczegółową danego sterownika, które wejścia pomiarowe są fizycznie nie podłączone do innych zasobów.
O ile nie używamy sterownika, który ma wszystkie wejścia pomiarowe wolne jak (EHM, ESM) powinniśmy ograniczyć się podłączenia wejść które są dla każdego średniego sterownika wolne (3,5,6,7,8).

W następnym kroku należy podłączyć sterownik Ethernetowy do Router’a lub Switch’a Sieci LAN tj złącze RJ-45.
Po sprawdzeniu i weryfikacji czy wszystkie przewody są poprawnie połączone i dociśnięte można podłączyć zasilacz 12VDC do płytki modułu demo co stanowi jednocześnie zasilanie dla sterownika.

Testowanie Wyjść Cyfrowych

Stany wyjść cyfrowych są wyświetlane na diodach LED znajdujących się w segmencie “OUTPUTS” modułu ewaluacyjnego.
Świecenie diody LED dla odpowiedniego wyjścia oznacza jego włączenie i jest równoznaczne z włączeniem przekaźnika w instalacji produkcyjnej.
Moduł demonstracyjny posiada dwie niezależne sekcje “OUTPUTS” co pozwala na jednoczesne sprawdzanie wyjść dwóch sterowników średnich (ERM, EHM, ESM, itd).
Jest to szczególnie istotne jeśli chcemy powiązać zdarzenia drugiego sterownika z wysyłane z pierwszego i zamierzamy to przetestować. Aby nie trzeba było podłączać dodatkowego kabla zasilającego konieczne jest zwarcie jumpera “ERM Power” w każdej sekcji “OUTPUTS”.

Testowanie Wejść Cyfrowych

W sterownikach ethernetowych wejścia cyfrowe są podłączone poprzez rezystory “Pull Up” do napięcia zasilającego sterownika 3.3V. Aby je uaktywnić konieczne jest zwarcie danego wejścia do masy sterownika. Ze względu na to, że zdarzenia sterujące systemem mogą przechodzić z różnych źródeł, stosuje się włączniki mono-stabilne (dzwonkowe).
Zabezpiecza to przed wykonywaniem zdarzeń kolizyjnych kiedy np włącznik wymusza np włączenie danego wyjścia a z panela zewnętrznego otrzymujemy zdarzenie wyłączenie tego samego wyjścia.

Wejścia są podłączone bezpośrednio na module DEMO Ethernet do włączników (“mikro swich”) znajdujących się w sekcji “ERM Inputs”. Wciśnięcie włącznika na module demo jest równoznaczne z włączeniem włącznika w instalacji produkcyjnej lub uaktywnieniem czujnika podłączonego do danego wejścia.
W szczególnych przypadkach, stan wejścia można zanegować w aplikacji konfiguracyjnej CommManagerCfg.exe ustawiając flagę “Invert”. Spowoduje to reagowanie na rozłączenie styków od masy.
Należy tą opcję stosować tylko w przypadku włączników o normalnie zwartych stykach NC (normally closed). Może to się odnosić np do kontaktronów potwierdzających zamknięcie okien, drzwi, bram, rolet lub do czujek alarmowych, których typowe wyjścia przekaźników są normalnie połączone.

Złe użycie opcji “Invert” przy konfiguracji wejścia w stosunku do typu włącznika będzie powodowało automatyczne uruchomienie zdarzeń powiązanych z wejściem w przypadku każdego włączenia lub resetu sterownika. Dodatkowo normalne włączniki będą reagowały z opóźnieniem tj. na puszczenie włącznika a nie jego naciśnięcie, tak jak powinny.

Kolejnym krokiem jest powiązanie zdarzenia systemowego powiązanego z wejściem cyfrowym.
Wykonuje się to w aplikacji CommManagerCfg.exe wybierając zdarzenie z listy dostępnych zdarzeń dla sterownika.
W przypadku sterownia pojedynczymi wejściami należy wybrać zdarzenie “Toggle” (przełącz) co spowoduje, że przy każdorazowym przyciśnięciu włącznika zmieni się stan powiązanego z nim wyjścia.
Można też zamiast sterowania pojedynczym wyjściem uruchamiać programy wyjść. Program wyjść integruje dowolną kombinację wyjść cyfrowych (włącz, wyłącz lub zostaw bez zmian).
Pozwoli to na złożone sterowanie np scen świetlnych składających się z kilku / kilkunastu niezależnych obwodów oświetleniowych przy pomocy kilku włączników. Po skonfigurowaniu wejść cyfrowych należy nacisnąć przycisk “Save Settings” na formularzu głównym aplikacji aby załadować ustawienia do sterownika.

Testowanie Wejść pomiarowych

Po podłączeniu i skonfigurowaniu wejść analogowo/cyfrowych na module demo, co było omówione na początku postu, konieczne jest ustawienie w konfiguracji aplikacji CommManagerCfg.exe danego typu wejścia A/C zgodnie z typem czujnika pomiarowego. W przeciwnym razie wartości czujnika będą źle obliczone w oprogramowaniu aplikacji sterującej, paneli i ustawione progi (np. temperatur) dla uruchamianych zdarzeń nie będą miały sensu.
Aby zmienić typ czujnika konieczne jest wybranie opcji “Advanced Settings”.
Aby testować przekroczenie progów (min, max) dla danego wejścia przetwornika A/C, konieczne jest powiązanie odpowiednich zdarzeń (min, max) w aplikacji CommManagerCfg.Exe. Najczęściej jest to włączenie jednego z wyjść (do którego w instalacji produkcyjnej podłączony jest element regulujący daną wielkość fizyczną np. grzałka, zawór kaloryfera, zawór ogrzewania podłogowego w pomieszczeniu itd.) w przypadku progu (min) oraz jego wyłączenie w przypadku progu (max). Pozwoli to na osiągnięcie automatycznej regulacji danej wartości fizycznej (np. temperatury) i utrzymanie jej w zakresie (min ,max).
Należy też mieć na uwadze, że ustawienia progów dla wszystkich wejść pomiarowych są pogrupowane w programach przetwornika A/C “ADC Settings” integrujące programy automatycznego sterowania i regulacji ogrzewania, oświetlenia, wilgotności, itd. Brane pod uwagę są progi dla aktualnie uruchomionego programu.
Po konfiguracji ustawień wejść, progów pomiarowych, programów ADC i załadowaniu ich do sterownika, należy więc dodatkowo uruchomić odpowiednio skonfigurowany program przetworników A/C.

Testowanie ściemniaczy

W systemie eHouse zastosowane są ściemniacze PWM (pulse width modulation – z modulacją szerokości impulsów) na stałe napięcie zasilania DC (np 12V). Posiadają one szereg zalet takich jak płynna regulacja świecenia, brak migotania, zmian jasności, zakłóceń, buczenia, dużo wyższa częstotliwość pracy niż ściemniacze na zmienne napięcia np (230V AC tyrystorowe lub triakowe) .
Ściemniacze eHouse są zrealizowane sprzętowo a nie softwarowo więc są one znacznie szybsze i dokładniejsze w stosunku do innych rodzajów ściemniaczy. Nie obciążają one też procesora i nie są zależne od żadnych innych algorytmów w sterowniku mikroprocesorowym. Dzięki czemu wielokrotnie rośnie precyzja ściemniacza i nie ma żadnych błędów regulacji jasności (zmian, “pływania”).

W sekcji DIMMERS znajdują się diody LED do testowania różnych wariantów ściemniaczy.

Na module demo można testować 3 ściemniacze które są standardowo wmontowane w moduły sterowników średnich.
Są one wyprowadzone na złączu “Front Panel” (S16).
Istnieją 2 warianty podłączenia diod elektroluminescencyjnych do sterownika w trybie zwykłym i odwróconym.
W trybie zwykłym jasność ściemniacza jest zgodna (proporcjonalna y=a*x) z poziomem wartości danego ściemniacza (0..255) w sterowniku.
W trybie odwróconym jasność ściemniacza jest przeciwna (odwrotnie proporcjonalna tj. y=255-a*x gdzie x= <0..255>) do poziomu wartości danego ściemniacza sterownika.
Trzy ściemniacze mogą być wykorzystane indywidualnie lub jako jeden ściemniacz RGB w instalacji domowej.
W normalnej instalacji zamiast diody LED powinien być podłączony optoizolator drivera mocy PWM. W zależności od konkretnego drivera ściemniacza PWM podłączenie diody nadawczej optoizolatora w trybie zwykłym lub odwróconym “kompensuje” typ ściemniacza (normal lub invert). Optoizolator jest też bardzo cenny ponieważ izoluje driver mocy PWM ściemniacza od sterownika dzięki czemu jest znacznie bezpieczniejsze podłączenie bez konieczności korzystania ze wspólnego napięcia dla sterownika i drivera. Ma to szczególnie zastosowanie przy stosowaniu dużej ilości ściemniaczy PWM gdzie nierealne jest stosowanie jednego zasilacza dla wszystkich ściemniaczy i sterowników eHouse. W przypadku stosowania żarówek halogenów 12V, 35W jeden halogen pobiera 3A prądu aby oddać 100% mocy.
Biorąc pod uwagę np ściemniacze LED RGB 3*3,3W otrzymujemy max. 10W na każdy ściemniacz RGB a w przypadku większych mocy, Power LEDów moce te będą znacznie większe.
W przypadku zastosowania ściemniaczy na niskie napięcia stałe np 12V nie bez znaczenia jest też spadek napięcia na przewodach. W przypadku cienkich przewodów doprowadzających napięcie z jednego źródła zasilania straty napięcia mogą osiągnąć nawet 50% co znaczy że w końcowych segmentach zasilania ściemniaczy zamiast napięcia zasilającego 12V będziemy mieli 6V co spowoduje “zjawisko choinki w domu”.
Lepszym rozwiązaniem jest więc zastosowanie kilku niezależnych, “lokalnych” zasilaczy dla ściemniaczy niskonapięciowych.
Daje to znacznie mniejsze straty mocy jak również często cenę zasilaczy i ich mniejszą awaryjność.
Warunkiem bezpieczeństwa dla automatyki jest tu zastosowanie optoizolacji dla rozdzielenia napięć sterownika od urządzeń zewnętrznych.

Testowanie Nadawania i Odbierania podczerwieni – IR

Pomimo coraz nowocześniejszych technologi sterowania, paneli graficznych, smartfonów sterowanie pilotami podczerwieni jest wciąż niezastąpione i bezkonkurencyjne. Lokalne sterowanie pomieszczeniem, telewizorem, wieżą HiFi jest znacznie szybsze i wygodniejsze. Dodatkowo baterie w pilocie wytrzymują długie lata a nie godziny.
Ceny pilotów są też znacznie niższe niż paneli graficznych, smartfonów itd.

Do bezprzewodowego zdalnego sterowania i integracji ze sprzętem wyposażonym w obsługę podczerwieni w EthernetRoomManagerach zaimplementowano obsługę nadawania kilkudziesięciu podstawowych standardów podczerwieni.

Moduł demonstracyjny eHouse4Ethernet posiada wbudowane nadajniki podczerwieni i odbiornik podczerwieni IR.
Odbiornik podczerwieni pozwala na odbiór sygnałów z dowolnych pilotów w standardzie Sony SIRC umożliwiając sterowanie bieżącym EthernetRoomManagerem.
Możliwe jest przy jego pomocy :

  • włączanie / wyłączanie / przełączanie wyjść
  • zmiana programu wyjść
  • zmiana programu przetworników A/C
  • zmiana poziomu każdego ściemniacza
  • reset sterownika
  • uruchamianie dowolnych zdarzeń przyporządkowanych kodom pilota podczerwieni
  • przesyłanie kodów podczerwieni do oprogramowania sterującego wykonujące inne zdarzenia i funkcje zewnętrzne
  • skanowanie kodów podczerwieni (uczenie) do sterowania urządzeniami zewnętrznymi RTV, Audio/Video
  • zmianę progów przetwornika A/C (+/-)

Nadajnik Podczerwieni służy do testowania sterowania urządzeniami zewnętrznymi wyposażonymi w zdalne sterowanie IR.
Aby tego dokonać należy z aplikacji “CommManagerCfg.exe” w ustawieniach podczerwieni “przechwycić” kod podczerwieni wysłany naciskając przycisk oryginalnego pilota. Pojawi się on w oknie aplikacji wraz z kodem producenta. Można go wtedy dodać i nadać nazwę jako standardowe zdarzenie systemu eHouse i uruchamiać na dowolny sposób.
Testowanie i konfiguracja z użyciem modułu demo przed instalacją modułów kontrolera pomieszczeń w pokojach w domu jest szczególnie korzystna, gdyż nie trzeba potem każdorazowo biegać z pilotem do programowanego sterownika a jest wykonywana na biurku. Czas uczenia jest także ograniczony i wynosi ok 30s, potem sterownik automatycznie wychodzi z tego trybu pracy.

Nadajnik i odbiornik podczerwieni jest także wykorzystywany podczas auto-testu sterowników.
Więcej informacji:
Inteligentny Dom eHouse – Moduł Demo / Ewaluacyjny

Inteligentny Dom eHouse4Ethernet – Sterownik pomieszczeń EthernetRoomManager. Sterowanie oświetleniem, ogrzewaniem, sprzętem HiFi

Inteligentny dom eHouse4Ethernet – Sterownik rolet, bram, markiz, alarm Alarm z powiadomieniem SMS – Sterownik napędów.

Inteligentny Dom eHouse4Ethernet – Sterownik piętra, mieszkania, Apartamentu Sterowanie oświetleniem i ogrzewaniem wersja scentralizowana.

Inteligentny Dom eHouse 4 Ethernet – dokumentacja techniczna