Интеграция автоматических ворот в систему «умного дома»

Введение

Ни один участок загородного или частного дома не обходится без забора, ворот и калитки. Для людей, живущих в таких домах, обыденное дело каждый раз выходить из машины, чтобы открыть и закрыть ворота, когда они выезжают куда-то на автомобиле. Однако многие владельцы домов с приусадебным участком уже установили или собираются установить автоматические ворота с электроприводом.

Большинство владельцев автоматических ворот используют только их базовый функционал — открыть и закрыть с радиобрелока или телефонным вызовом. В то же время автоматические ворота можно интегрировать в систему управления умным домом и управлять ими с помощью специального приложения или голосового помощника, находясь на любом расстоянии от дома. Это может быть удобно в следующих случаях:

• Сработала пожарная сигнализация — открыть ворота для пожарных.
• Неожиданно приехали гости, а вас нет дома — открыть ворота удаленно и впустить их во двор.
• Уехали из дома и забыли закрыть ворота — не возвращаться же. Если будет препятствие, то сработают датчики и беды не будет.
• Вернулись домой, а ключи забыли — можно открыть ворота с телефона, потом достать запасные ключи от дома из тайника во дворе.

В этой статье расскажем, как с помощью оборудования Wiren Board можно расширить функционал ваших автоматических ворот и интегрировать их в систему умного дома.

Но сначала разберемся с устройством автоматических ворот и их типами.

Устройство автоматических ворот

Ворота любого типа можно оборудовать электроприводом и системой автоматики. Для каждого типа ворот применяется свой тип электропривода.

Как правило, производители автоматики для ворот предлагают свои изделия в виде готовых комплектов, в которые входит сам привод, блок управления, пульт управления и все необходимые датчики.

Датчики положения. Используются для контроля конечных положений ворот (открыто или закрыто). Достаточно использовать два таких датчика: один – на открытие, другой – на закрытие. Датчики положение могут быть двух типов:

1. Механические концевые выключатели. Срабатывают при механическом воздействии на рычаг датчика.
2. Магнитные датчики. Состоят из двух элементов: самого датчика и магнита. Датчик срабатывает, когда магнит приближается к нему на расстояние в несколько сантиметров.

Фотоэлементы — ИК-датчики для реализации функций безопасности. Представляют собой ИК-излучатель и ИК-приемник. Если в момент закрывания ворот на пути ИК-луча оказывается человек или животное, луч прерывается и движение ворот прекращается. Не позволяет воротам закрыться если в их створе что-то находится (автомобиль).

Блок управления — специальный модуль, предназначенный для управления приводами ворот. Считывает сигналы с датчиков и устройств управления. Может быть оборудован GSM-модулем для управления с телефона или радиомодулем для управления с брелока.

Плата аварийного питания. Обычно поставляется опционально и предназначена для аварийного запуска привода ворот от аккумулятора в случае пропадания питания от основного источника.

Сигнальная лампа. Включается во время движения ворот. Предупреждает находящихся поблизости людей об опасности.

Способы управления воротами

Управление воротами с помощью приложения умного дома — самый эффективный и удобный способ. Подключив автоматику ворот к системе умного дома, вы сможете в любой момент контролировать состояние ворот и отправлять команды управления из любого места.

Принцип управления

С точки зрения электротехники привод ворот представляет собой электродвигатель, на который подается напряжение для приведения его в действие. Поэтому логика управления автоматическими воротами сводится к простым действиям: при поступлении команды на открытие блок управления замыкает реле на запуск привода, и ворота открываются. Когда ворота доходят до датчика открытия, на блок управления приходит сигнал с датчика и контактор размыкается, ворота останавливаются.

Управление воротами с помощью Wiren Board

Рассмотрим на примере, как можно управлять автоматическими откатными воротами и калиткой параллельно со штатной автоматикой ворот, используя оборудование Wiren Board.

Откатные ворота обычно оборудованы электрическим приводом, датчиками конечных положений «открыто» и «закрыто», инфракрасным датчиком безопасности и сигнальной лампой. Функции управления выполняет специальный модуль управления, который принимает сигналы с радиобрелока или телефона, контролирует состояние датчиков и запускает электропривод.

Большинство модулей управления имеют отдельные дискретные входы для сигналов «открыть» и «закрыть».

Управление с помощью модуля WB-MRM2-mini

Самый простой способ реализовать интеграцию автоматических ворот в систему умного дома — использовать модуль реле WB-MRM2-mini. Это компактный модуль, который помещается в распаечную коробку, имеет два дискретных входа и два дискретных выхода и подключается к контроллеру по протоколу Modbus. С помощью этого модуля можно считывать сигналы с датчиков «открыто» и «закрыто» и отдавать сигналы типа «сухой контакт» на открытие и закрытие ворот.

Схема управления воротами с использованием модуля WB-MRM2-mini

Преимущество этого решения — простота монтажа и компактные размеры. Не требуется установка дополнительного щитка, модуль можно установить в штатный блок управления воротами.

Управление с помощью модуля WB-MR6C v.2

Если нужен более широкий функционал, то можно использовать модуль WB-MR6C v.2. Он имеет уже 7 дискретных входов и 6 дискретных выходов типа «сухой контакт», передает данные по Modbus.

К данному модулю можно дополнительно подключить сигналы с фотоэлементов, кнопок ручного управления, а также вывести сигнал управления электрозамком калитки.

Схема управления воротами с использованием модуля WB-MR6C v.2

Модули реле подключаются к контроллеру Wiren Board, установленному, например, в доме в щитке управления умным домом, по интерфейсу RS-485. На случай пропадания связи с контроллером предусмотрен безопасный режим работы модуля.

После монтажа всех устройств и подключения модуля реле к контроллеру нужно настроить через веб-интерфейс контроллера режим управления релейными выходами.

Во-первых, нужно включить безопасный режим (по умолчанию выключен), который будет активироваться при пропадании связи с контроллером.

Во-вторых, необходимо настроить режим управления от выходов. По умолчанию, выходы управляются от входов напрямую. Выход K1 управляется от входа 1, выход K2 — от входа 2 и т.д. Для нашей задачи нужно отключить реакцию выходов на нажатия кнопок в обычном режиме, но сохранить эту функцию для безопасного режима. В этом случае при нормальной работе состояния входов будут передаваться в контроллер, и уже контроллер будет передавать команду на управление выходом. В случае потери связи между модулем и контроллером будет активирован безопасный режим, и управление выходами будет осуществляться от входов напрямую.

Для приведенной схемы можно использовать следующую конфигурацию режимов работы входов:

Настройка режима работы выходов

Настройка безопасного режима

Если необходимо сохранить ручное управление в обычном режиме, можно не использовать безопасный режим.

Подробнее о настройке модуля реле читайте в документации.

Программная часть

После монтажа и настройки модулей и подключения всех компонентов системы необходимо настроить программную часть.

В контроллерах Wiren Board программная часть реализуется с помощью правил на JavaScript-подобном языке. Правила можно редактировать в веб-интерфейсе контроллера. Примеры скриптов: wb-mrm2mini-gate-conrolling и wb-mr6c-gate-controlling.

Ниже показана блок-схема простейшего алгоритма работы скрипта для управления воротами. Данный алгоритм демонстрирует общий принцип управления воротами и может быть расширен в зависимости от поставленной задачи.

Блок-схема алгоритма управления воротами

Кроме правил на языке java-script существует еще один удобный инструмент программирования контроллера Wiren Board — Node-RED. Node-RED — это визуальная среда программирования, которая позволяет составить программу управления контроллером без написания кода.

Управление с помощью приложения

Приложение MQTT Dash

Ключевым моментом в системе управления воротами является интерфейс, с помощью которого это управление будет осуществляться. Так как контроллер Wiren Board работает на базе протокола MQTT, то самым простым вариантом будет использование какого-либо MQTT клиента, например, MQTT Dash.

Схема работы следующая: данные с контроллера передаются на внешний MQTT-брокер, к которому подключаются клиенты — MQTT Dash. Это позволяет управлять воротами из любого места, подключать неограниченное количество клиентов и обеспечивает высокую скорость обмена данными.

Для управления воротами можно использовать голосовые помощники. Wiren Board может работать с Алисой в составе приложения «Умный дом» от Яндекса, «Салют! Умный дом» от Сбер, Siri и др. Настройка подключения Wiren Board к голосовым помощникам подробно описана в документации.

Полезные ссылки

• Другие статьи по подбору оборудования
• Программное обеспечение контроллеров Wiren Board
• Подключение MQTT-Dash к контроллеру Wiren Board
• Установка Node-RED на контроллер Wiren Board

Роман Матвеев