Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Berätta om dina pågående projekt.
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

Under drygt 25 år har jag byggt diverse elektronik för olika ändamål och installerat i mitt hus. Med tiden har det blivit väldigt vildvuxet och utbyggnad har ofta skett genom patchning med ännu fler kretskort och genom att en del funktionalitet har flyttat in i mjukvara med interfacemoduler till hårdvaran. Nätaggregat hänger lite här och där och det finns diverse olika bussystem. Med tiden har det blivit komplext och svårt att bygga ut vidare.

Förra året bestämde jag mig för att konsolidera allting till ett fåtal gemensamma systemlösningar. Efter en del övervägande gjorde jag dessa val:

- Ett gemensamt centralt nätaggregat och distribution av en osäker och en säker 12V till förbrukare i huset.
- Ett fast bussystem bestående av 1Wire med säker 5V till interfacekort och mycket små förbrukare.
- En lågenergi 24/7 dator i form av Raspberry PI där all komplex funktionalitet implementeras i mjukvara.
- Ett trådlöst system som ännu inte är bestämt.

Eftersom systemet även ska implementera larm och passagesystem så är det viktigt att det är robust. Larm och lås måste fungera även vid strömavbrott och det måste vara sabotageskyddat. En av anledningarna till att jag ville ha ett trådat buss system var att jag ändå var tvungen att mata dessa system med kraft. En annat att mitt betongbjälklag inte vill släppa igenom radiovågor.

Hårdvaran är egentligen ingen rocket sience men det blev rätt många moduler att bygga. Själva grundtanken var faktiskt att flytta komplexiteten från hårdvara till mjukvara. Utmaningen blev snarast att få plats med hårdvaran på olika ställen där den gamla hårdvaran suttit.

Jag har kommit ungefär halvvägs, så jag tänkte dela med mig av några bilder och få lite feedback på det återstående byggandet. Det kan även vara kul att diskutera de val jag redan gjort (t.ex. varför jag kasserar befintliga Modbusmoduler till förmån för 1wire med betydligt sämre signalintegritet).

Jag började mitt projekt med kraften, så därför börjar jag även med bilder från den.
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

Lådan där min centrala kraft ska rymmas sitter redan monterad på väggen. Den mäter 22*15*8 cm och huserade tidigare ett kraftaggregat för min motoriserade grind. Med lite modifiering kommer den att duga även som centralt aggregat (grindmotorn med sin startström på 7A är den största förbrukaren) men i lådan ska det också pressas in en blyackumulator på 2.2 Ah och en stepup på 13.5V för att kontinuerligt underhållsladda detta.

Nätaggregatet är ett datoraggregat i mini-formfaktor. Jag ska bara ha 12V så jag rensar bort alla elyter och induktanser med mera för 5V och 3.3V så att det blir mer luftigt och färre badcaps som leder till fel i framtiden. Så byter jag alla badcaps för 12V till nya fräsha. Ett datoraggregat är en kompromiss som reglerar på medeltalet av de spänningar det ska leverera. Det passar inte mig - det fungerar faktiskt riktigt dålig när man inte belastar 5V och 3.3V, så jag sätter in spänningsdelare från 12V för att simulera dessa. Resultatet blir en i det närmaste perfekt reglering av 12V. Övervakningen av under och överspänningar för allt utom 12V plockas slutligen bort.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

Jag väljer att bygga stepupen själv från skratch. Jag vill ha full kontroll på hur mitt blybatteri underhållsladdas och kvaliten på den spänning som jag ska distribuera i hela huset. Mitt batteri är avsett för kontinuerlig laddning med 13.5V och det får också bli det som jag matar ut som säker "12V" - ingen omkoppling alltså. Stepupen får också begränsa laddströmmen för det fall att batteriet skulle ha blivit helt urladdat. Men eftersom det är en stepup så kommer jag inte under 12V, men jag tror att det räcker.

Jag underkänner också datoraggregatets kvalitet. Det finns lite för höga HF spikar för att jag ska vilja distribuera ut detta över hela huset. Så förutom stepup blir det HF avstörning i from av LC filter på samma kort. Och så avsäkring av säker och osäker kraft - två rails ut alltså.

Jag dimensionerade stepupen med en ganska rejäl induktans för att kräma ur så hög medelström som möjligt och samtidigt sänka ripplet. Det hade dock vissa negativa konsekvenser - jag tar det i nästa inlägg.

Jag bygger detta på prototypkort och det är förstås en utmaning i sig när det gäller en stepup där det rycker rejält vid switchningen.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

Med den höga induktansen blir ripplet mycket litet - 5mV. Men däremot är det mycket höga spikar vid switchingen (bild 1). Om man förstorar upp omslaget (bild 2) visar det sig att det är en rätt snabbt avtagande ringning på omkring 50MHz och 2Vtt. Detta vill jag inte sprida ut i huset!

Orsaken visar sig vara switchdiodens reverse-recovery. En fördel med att inte överdimensionera induktansen är att dioden då switchar när strömmen sjunkit till närmare 0. Med en hög induktans så ska den switcha ungefär medelströmmen och då kommer den att leda ganska länge i backriktningen innan den ger sig. Vid kollektorn på switchtransistorn är amplituden på 50MHz ringningen 10V.

Elektrolyten i mitt efterföljande LC filter har alldeles för dåliga HF egenskaper för att filtrera bort detta. Med en parallell kondensator på 1nF placerad i folien direkt på utgående matning får jag ner ringningen till 0.2Vtt och här nöjer jag mig.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

Slutligen dockas stepup och kraftaggregat ihop med en bit av barnens mekano och stoppas in på plats i lådan tillsammans med blyacken. Lådan förses med hål och nät på vänster och höger sida så att minifläkten i nätagget kan kyla ekipaget.

Det finns nu tre utgående 12V "rails" varav en avbrottsfri.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
ie
EF Sponsor
Inlägg: 1274
Blev medlem: 23 oktober 2006, 13:12:57
Ort: Tyresö

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av ie »

Jag håller på med något liknande. Kommer främst att användas för LED-belysning. Dock har jag valt att sätta dit en step-up och distribuera 24V ist f 12V. Dels för att kunna ha klenare kablar och dels för att slippa bry sig om spänningsfallet, då det kommer att sitta 12V step-down vid varje förbrukare. På så sätt vet jag att jag kan få 12V även längst bort på slingan.

På insidan kommer jag att ha 200W solpaneler som laddar ett batteri. RPi'en övervakar spänningen på batteriet och kopplar in en batteriladdare om solen inte räcker till.

/Ingvar
Användarvisningsbild
hanpa
Utsparkad, på semester
Inlägg: 639
Blev medlem: 22 november 2016, 21:54:43
Ort: Hemort

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av hanpa »

Har man en genomtänkt strategi så kan man säkert få det mesta att funka. Det skulle dock vara intressant att få veta mer vad som ligger bakom dina val. Jag har gjort helt andra val!

- Lokala enheter med lokal strömförsörjning. Kommunikation via Wifi. Vill inte dra kabel.
- En kraftfull server typ liten PC med SSD och linux. Drar mer ström men har överkapacitet och hinner med att köra väldigt många saker parallellt. Är också enklare om man vill installera något, full linux.
- För robusthet med kraftförsörjningen har jag flera UPS:er i huset, för servern, för nätverksswitchar, för router och för inkommande fiberanslutning/modem och vissa lokala enheter. Ovanpå detta har jag en alternativ 4G-anslutning som backup med automatiskt överkoppling. Och parallellt med detta en 3G-dongel som jag kan skicka SMS ifrån eller ta emot och koda av kommandon etc. Det är väl försörjt med kommunikation med omvärlden alltså.
- För enkla noder som mätning av temperatur/luftfuktighet kör jag ett billigt ESP8266-kort (Wemos D1 mini) som kommunicerar via MQTT eller http mot servern. Servern orkar ta emot nästan hur mycket som helst och kan ovan på detta logga saker, generera grafer, hantera webbsida, ta emot kommandon från appar jag gjort mot iPhone och Apple Watch.
- Sabotageskyddet lämnar en del att önska men tanken är att inbrott och brand ska upptäckas och larmas för innan fullt sabotage... Strömavbrott upptäcker jag var det än sker i huset och skickar SMS och pushmeddelande, samma vid röreslelarm och andra viktiga systemhändelser. Totalavbrott på internet (osannolikt med dubbla anslutningar) larmas för via SMS. Avbrott på SMS-funktionen larmas för via push-meddelande.

Hur har du tänkt?
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

Oj, den frågan kräver ett långt svar. Huvudsaken är som du säger att man HAR en genomtänkt strategi och det tycker jag att du också har. Att vi har valt olika lösningar beror som jag kan se det mest på att vi har olika förutsättningar och här och där lite olika tycke och smak kanske och så lite olika intresse för dagen. Ska försöka vara lite kortfattad:

Trådad vs. Radio:
Mitt hus är redan färdigtrådat och klart. Drog in stjärnnät med CAT för Ethernet och enkel styrning/mätning innan det fanns något Wifi värt namnet. Hade redan bra kanalisation i huset innan och kanaliserade det som fattades. Så för mig är det en nobrainer att återanvända eller dra några få nya kablar.

Lokal vs Central strömförsörjning
Lokal är inget fel, men jag tycker att det blir väldigt många vårtor (räknade sist till 36 st). Dessutom har larmet väldigt många givare som måste ha UPS, så om inte annat så är det mitt skäl att mata ut avbrottsfri kraft. Ett par i CAT duger bra till den lilla kraft som behövs för det flesta småbrukarna. Men så är det ju enkelt för mig eftersom jag redan har kablarna på plats.

En kraftfull server vs Raspberry
En kraftfull 24/7 server har jag redan haft länge och jag vet att kraftfull betyder att man lägger in mer och mer (som inte har ett dugg med husets funktion att göra utan bara gör den mer sårbar och svår att underhålla). Sedan måste jag erkänna att jag tappat lusten att underhålla den - jag vill helst avveckla den. Mediaservrar mm (listan är lång) som den var bra till behövs inte på samma sätt längre då det idag finns billiga och underhållsfria alternativ. Raspberryn är bra för att den är en oerhört mycket mindre komplex miljö (det GÅR inte att lägga in allting där) och bäst av allt att jag har råd att ha en extra i reserv med en färdig image kopia att byta till den dag den pajar.

Robusthet
Här skiljer vi oss väl inte så mycket förutom valet av en eller flera UPS men det är redan kommenterat. Men jag är inte helt hemma med kommunikationen än. Har inte bestämt valet mellan 4G dongle eller mata fiberboxen med avbrottsfri kraft. Vi får återkomma till det senare. Jag har kanske ytterligare en robusthetsaspekt och det är att vitala delar av huset ska fås att fungera genom reparation eller utbyte av trasiga delar inom någon timma. Jag har en del "limpmode" fall också. Kraftaggregatet ovan är ju en singel-point-of-failure så det har jag gjort i ordning i två exemplar. Raspberryn finns som sagt också i reserv med färdig image (hyfsat aktuell).

ESP8266 kort
Har en kompis som jag tror kör det men har aldrig testat det. Tycker att det låter som en väldigt bra och spännande plattform med inbyggt Wifi men får för mig att det kräver en del lågnivåprogrammering (du får rätt mig om jag har fel). Även här är det väl isåfall lite att jag har tröttnat på detta. Byggde en del med PIC tidigare (grindöppnaren är t.ex. baserad på det) men jag har liksom tappat lusten för den nivån. Därför kände jag att Linux på Rasbian var rätt plattformsnivå för mig. Men det går ju inte att gödsla med den på samma sätt så de är ju inte riktigt jämförbara. Få se vad jag väljer för den trådlösa delen av min automation - hemmabygge eller köpt. Idag kör jag bara mitt system mot billiga Nexavårtor som jag dessvärre tror sopar undan mattan för att det någonsin ska bli någon volym på den övriga handfull bättre system som finns därute.
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

ie skrev:Jag håller på med något liknande. Kommer främst att användas för LED-belysning. Dock har jag valt att sätta dit en step-up och distribuera 24V ist f 12V. Dels för att kunna ha klenare kablar och dels för att slippa bry sig om spänningsfallet, då det kommer att sitta 12V step-down vid varje förbrukare. På så sätt vet jag att jag kan få 12V även längst bort på slingan.

På insidan kommer jag att ha 200W solpaneler som laddar ett batteri. RPi'en övervakar spänningen på batteriet och kopplar in en batteriladdare om solen inte räcker till.

/Ingvar
Jag tycker att du tänker rätt. Jag har också flera stepdowns från min 12V. Små distribuerade förbrukare kör dock direkt på den stepdown till 5V som driver Raspberryn och som jag distribuerar ut i samma CAT som 1wire. I mitt fall är 12V bra för avbrottsfri kraft till t.ex. Fiberboxar och Switchar eftersom alla de jag har tar in 12V.

Pen
Användarvisningsbild
hanpa
Utsparkad, på semester
Inlägg: 639
Blev medlem: 22 november 2016, 21:54:43
Ort: Hemort

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av hanpa »

Pen skrev:ESP8266 kort
Har en kompis som jag tror kör det men har aldrig testat det. Tycker att det låter som en väldigt bra och spännande plattform med inbyggt Wifi men får för mig att det kräver en del lågnivåprogrammering (du får rätt mig om jag har fel). Även här är det väl isåfall lite att jag har tröttnat på detta. Byggde en del med PIC tidigare (grindöppnaren är t.ex. baserad på det) men jag har liksom tappat lusten för den nivån. Därför kände jag att Linux på Rasbian var rätt plattformsnivå för mig. Men det går ju inte att gödsla med den på samma sätt så de är ju inte riktigt jämförbara. Få se vad jag väljer för den trådlösa delen av min automation - hemmabygge eller köpt. Idag kör jag bara mitt system mot billiga Nexavårtor som jag dessvärre tror sopar undan mattan för att det någonsin ska bli någon volym på den övriga handfull bättre system som finns därute.
Skulle inte kalla det låg nivå. Det är ju C man programmerar i med tillgång till en massa olika bibliotek för att hantera olika typer av kommunikation. Det är oerhört lite kod man behöver skriva och har man väl förstått hur plattformen fungerar så gör man något nytt på nolltid. Då jag redan har kod för olika saker så krävs det bara lite copy&paste för att få något att fungera och det är robust om man vet hur det fungerar.

Använder inget Nexa, behöver jag styra kraft så kör jag i första hand med Sonoff. Några tior för en liten burk med ESP8266 och relä, finns i olika varianter. Flashar man om dem så är det superlätt att styra från servern och man är helt oberoende av någon extra pryl, molntjänst etc. som för Nexa bridge eller Telldus. Allt sådant går bort för mig, jag vill ha full kontroll utan strul med andras programvara.
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

"man är helt oberoende av någon extra pryl, molntjänst etc. som för Nexa bridge eller Telldus. Allt sådant går bort för mig, jag vill ha full kontroll utan strul med andras programvara"

Håller helt med dig. Hellre bygger jag själv än surfar mig trött på hjälpforum för att hitta buggar och workarounds. Och jag vill inte sitta fånge i någon affärsmodell som går ut på inlåsning och som alltid är fallet med molntjänster. Så jag kör varken Nexa bridge eller Telldus (fast deras första sticka tycker jag var helt ok).
Användarvisningsbild
Teknikern
Inlägg: 7036
Blev medlem: 29 juni 2007, 14:09:48
Ort: Sköldinge

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Teknikern »

Jag håller på att ta mig ur Tellsticks molntjänst nu, jag fick stickan av en kompis som har samma tjänst nu från sitt hemlarm så den blev över och Tellsticken funkar helt okej MEN det är ju en tredjepartslösning med allt vad det innebär den dan nätet inte funkar eller Telldus slänger in handduken så jag vill också ha allt i huset. Min setup kommer inte att bli trådad av vissa omständigheter utan Wifi och radiobaserat. Plattformen blir Raspberry pi 3B och sändar-mottagarmoduler samt billigast möjliga no-name fjärrströmbrytare från den som kan sälja billigast. Med lite "Åsa-Nisse" så kan man ha mycket kul med dom som tex. bygga in enheten i vad som helst, toggla relä för grind eller dörröppnare mm. mm. enkelt. Billigaste modulerna har ju även dom 2 kanaler, till och från, så då kan dom ju alltså styra 2 togglande relän och dubbla funktionen om man nu vill det eller också öppna dörren, tända lyset i hallen, låta lyset vara tänt innan man själv bestämmer att man vill släcka det via fånen utan att dörren öppnas.

Jag kommer att följa den här intressanta tråden.
Pen
Inlägg: 207
Blev medlem: 16 september 2006, 09:15:51
Ort: Stockholm

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Pen »

"Billigaste modulerna har ju även dom 2 kanaler, till och från, så då kan dom ju alltså styra 2 togglande relän och dubbla funktionen om man nu vill det"

Faktum var att det var precis så jag styrde min grind innan jag kopplade ihop den med övrig automation. Karvade bara ut innehållet i en Nexa Vårta, tog bort reläet och dockade den med PIC kretsen. Och så styrde jag den med en Nexa fjärr i bilen och en i huset.

På sätt och vis var det mycket bättre att öppna och stänga med en enkel fjärrkontroll än vad det är nu. Är man i bilen så måste jag först tråckla fram mobilen och sedan genomlida ett antal steg i en trög mobil innan man kan trycka på öppna-knappen. Inifrån har jag däremot en knapp på en panel (ingenting överträffar en fast tryckknapp i prestanda, enkelhet och adrenalinbesparing). Mobilen är egentligen en usel fjärrkontroll - enda fördelen är att det är så enkelt att bygga och framförallt ändra i användarsnittet.

PS: Tänk på att utgången på vårtans Nexa krets motsvarar on/off. Vill man bara skicka en kort puls till något så är det inte riktigt lika trivialt eller så får man trycka on - off i sekvens.
Användarvisningsbild
hanpa
Utsparkad, på semester
Inlägg: 639
Blev medlem: 22 november 2016, 21:54:43
Ort: Hemort

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av hanpa »

Riktig knapp är alltid bra men det går ju att röststyra också numera. Om det nu funkar om det är lite bullrigt.

Hade funderingar kring manövreringen då jag byggde styrning till garageöppnaren. Knapp i garaget givetvis (blir verkningslös då larmet slås till). Mobilstyrning med kamera om jag vill öppna på distans och se vad som händer. Men om jag bara sitter i bilen blir det för krångligt att dra upp mobilen.

Löste detta via Apple watch. Jag har två tryckningar på klockan för att öppna, skulle kunnat räcka men en men jag vill minska risken för vådamanövrering. Har dessutom gjort så att via klockan fungerar det bara mot Wifi/LAN, medan det mot mobilen funkar över hela världen. Fjärrkontroll i bilen har ju sina problem. Hittar någon denna så kan man ju öppna trots att de har någon form av säkerhet via rullande kod, de har ju inget lås i sig själva. Men ingen kan öppna via sin mobil/klocka annat än jag själv då jag är inloggad. Fjärrkontrollen har jag stoppat undan, dessutom kan jag inte spärra aktivering då larmet är på om man använder fjärren då den går direkt mot portkontrollelektroniken som jag interfacear mot med min egen pryl.

Är inte jättetänd på Nexa etc. men hur enkelt är det att styra dessa med egen utrustning? Sändar/mottagar-modul från kina och sen någon programvara? Vilken? Kör linux.
Borre
Inlägg: 4570
Blev medlem: 14 juni 2007, 15:43:50
Ort: Hälsingland

Re: Hussystem med Raspberry PI och 1Wire

Inlägg av Borre »

Jag använder RFXCOM RFXtrx433E, väl värt pengarna. Styr/läser i princip alla 433MHz saker, inkl Nexa.
Snudd på alla vettiga hemautomationsprogram stödjer den och Nexas protokoll.
Skriv svar