Quando si sente parlare di domotica, non si può far altro che restarne affascinati e cominciare a fantasticare sulle mille applicazioni e semplificazioni che può apportare nella vita quotidiana in scenari diversi.

Tenere sotto controllo ogni aspetto della propria abitazione ovunque ci si trovi, ottimizzare il consumo energetico e non dovere sforzarsi di ricordare se la porta dell’ingresso sia stato chiusa o meno, sono soltanto alcuni esempi di applicazione.

Come abbiamo già detto, negli ultimi anni la domotica è diventata più reale che mai, grazie allo sviluppo di sistemi per il grande pubblico, progettati ad hoc per cercare di soddisfare tutte le esigenze.

Molte soluzioni, risultano ancora parecchio dispendiose o a scatola chiusa, il che generalmente costringere gli utenti a scegliere un’unica linea di prodotti di una determinata marca, spendendo migliaia di euro per un sistema che possa essere il più ottimimale possibile, ma non sempre soddisfacente al 100%.

Gli amanti del DIY e dell’elettronica, possono sbizzarrirsi nel realizzare i propri dispositivi per la domotica, operazione sicuramente soddisfacente, ma in progetti più seri, non ci si può non imbattere in centinaia di cavetti collegati precariamente o in dei circuiti saldati alla perfezione, ma con moduli di dubbia stabilità.

Una lunga fase di assemblaggio affrontata in questo modo, non è detto che garantisca sempre un sistema sicuro e funzionante.

 

Questo è il motivo principale che ci ha spinto a creare le schede Open BELIHA, che non sono nient’altro che l’implementazione di quella che sarebbe potuta essere la tua idea, ma realizzata meglio 🙂

Si tratta di una serie di schede ottimizzate per la realizzazione di sistemi per la domotica DIY, realizzate per i Makers che sono alla ricerca di un sistema solido per la sperimentazione e sviluppo di sistemi di Home Automation DIY, senza dover spendere uno sproposito di denaro e tempo nell’esecuzione di collegamenti precari e pericolosi.

Come vedrete, sono super versatili: non si tratta di sistemi già finiti, da utilizzare “Così come sono”, ma sono pronti ad essere personalizzati e programmati come si preferisce.
Al posto dei relè meccanici è possibile ad esempio collegare dei relè a stato solido, aggiungere dei componenti e/o moduli grazie alla presenza del protospace e programmare la scheda con il linguaggio di programmazione che si preferisce, tramite seriale o OTA.

Descrizione del progetto

Il nome del progetto è Open BELIHA, acronimo di “Better Life Home Automation“, nato dopo anni di sperimentazione con diverse piattaforme di sviluppo e moduli di espansione, contiene tutto ciò che ogni Maker desidera: Open Source, piattaforme ottime per i Makers e versatilità.
Vedi la Home Page per l’introduzione del progetto.

Prima scheda “Protone” e relative espansioni

Protone è la prima scheda elettronica di Open BELIHA pensata per la domotica DIY, pronta ad essere personalizzata ed installata in una cassetta di derivazione o dove si desidera.

Sono diversi gli aspetti che rendono questo progetto diverso dagli altri della stessa categoria, come ad esempio la presenza di circuiti integrati dell’Allegro Microsystems, per la misurazione in tempo reale del consumo energetico dei dispositivi collegati ai relè della scheda e dei componenti con un ottimo rapporto qualità-prezzo.

Open BELIHA Protone può essere considerato come un vero e proprio punto di riferimento per chiunque voglia sperimentare con la domotica DIY e sviluppare un sistema personalizzato ed aggiornabile nel tempo.

Troverete i codici di esempio e lo schema, in un’area apposita.

Hardware

Nota: attualmente il sistema è in fase di test. I dettagli completi verranno pubblicati non appena il progetto risulterà completato.

Il progetto Open BELIHA Protone è diviso in due macro-sezioni:

• Una scheda principale, che può essere installata in qualsiasi stanza della casa in modalità stand-alone o come parte del sistema di domotica DIY;
• Moduli di espansione per la scheda principale, facilmente configurabili con la scheda e/o il sistema.

PCB Main Board

Il PCB è stato progettato cercando di ridurre al massimo lo spreco di spazio, con 4 layers ed un piano di massa dedicato.

Per la gestione del sistema è stato utilizzato un modulo ESP32-S, basato su un SOC MCU Xtensa Dual-Core 32-bit, con connettività Wi-fi 802.11 integrata, con supporto per WEP, WPA/WPA2 PSK/Enterprise.
La comunicazione tramite Bluetooth e BLE è supportata.

Il modulo ESP32 mette a disposizione 32 pin di I/O. I relè e i contatti d’ingresso vengono gestiti tramite i2C tramite l’ausilio di un pin expander MCP23017.

Sensori di corrente ACS722

Sulla parte posteriore del PCB, vicino ad ogni relè è stata predisposta una zona per l’installazione di alcuni circuiti integrati dedicati alla misurazione della corrente.
La scelta è ricaduta sul circuito integrato ACS722, progettato dalla Allegro Microsystems, progettato per funzionare con diverse configurazioni.

Alimentazione

La logica di funzionamento della scheda è 3.3V e per l’alimentazione è stato utilizzato il trasformatore incapsulato HLK-PM03, che permette di alimentare la scheda direttamente dalla rete di alimentazione domestica senza dover utilizzare un alimentatore esterno.

Connettori

Alla morsettiera dei contatti è possibile collegare dei pulsanti fisici e/o dei contatti per finestre.
Sulla scheda non è presente un adattatore USB- seriale per la programmazione, ma solo un connettore, in quanto, visto il campo di applicazione, non dovrebbe essere prevista una fase di programmazione frequente.

I connettori presenti sulla scheda sono i seguenti:

• 2 morsetti a vite per il collegamento alla linea di alimentazione;
• 9 morsetti a vite per il collegamento dei contatti (pulsanti o finecorsa);
• 24 morsetti a vite per gli 8 relè
• 1×4 pin per la programmazione tramite convertitore USB-seriale TTL;
• 1×4 pin per il collegamento dell’espansione modulo sensori e/o altro;
• 1×4 pin per il collegamento di un’interfaccia utente con display HMI (Nextion o similari);

Pulsanti

Pulsanti presenti sulla scheda:

• 1x Trigger Setup;
• 1x Reset;
• 1x Flash/Boot;

LED di stato

• 1x POWER;
• 1x Wi-FI status (CONNECTED);
• 1x MQTT/Connection status (CONNECTED);

Altro

1. 8x IC sensori di corrente ACS722 della Allegro Microsystems;
2. Protospace con 9 pads aggiuntivi: 5 pin GPIO extra, linea di alimentazione e comunicazione i2C.

Moduli di Espansione

Il design modulare del sistema consente di aggiungere delle nuove funzionalità in base alle proprie esigenze.

La scheda di base, senza espansioni, permette la gestione tramite software di 8 relè optoisolati e di 8 contatti puliti.

In alternativa, se si desidera sviluppare un progetto di Home Automation più completo, sul PCB sono presenti dei connettori ai quali è possibile collegare dei moduli di espansione hardware, come ad esempio l’espansione con dei sensori ambientali o un’interfaccia utente. Inoltre è possibile usufruire di un piccolo proto-space sul quale saldare dei componenti aggiuntivi.

I moduli di espansione possono essere utilizzati anche in altri progetti, in quanto non sono vincolati con la scheda di base e possono essere programmati e configurati come meglio si crede.

—- Sezione presto Online. Work in progress.

Espansione Sensori

Il modulo di espansione sensori ambientali include:

• 1x DHT22 Sensore di Temperatura ed umidità
• 1x Sensore di qualità dell’aria
• 1x Sensore di luminosità
• 1x Sensore PIR
• Sensore IR ed emettitore

Software

Le schede Open BELIHA possono essere programmate con il linguaggio di programmazione che si preferisce, ma gli esempi di applicazione verranno sviluppati utilizzando l’IDE ufficiale di Arduino.
Anche il protocollo di comunicazione per il sistema di Home Automation, dipende dalle proprie esigenze e preferenze, ma negli esempi, il sistema verrà interfacciato tramite MQTT con la piattaforma software OpenHAB.

Aggiornamenti presenti e futuri

In futuro, oltre allo sviluppo di nuove schede ed espansioni, la Protone verrà aggiornata, integrando ad esempio le funzioni seguenti:

• Comunicazione tramite CAN bus e/o KNX;
• Ingressi optoisolati;
• Predisposizione per l’espansione di ingressi e uscite;
• Cambiare pulsanti tattili con un altro modello.

Attualmente il sistema è in fase di prototipazione e test, ma al più presto verrà rilasciata una versione completa e funzionante al 100%.