Kabeláž a schéma rozvaděče inteligentního domu

Kabeláž elektroinstalace vychází ze zpracovaného projektu.

Jak jsem již na blogu zmínil, tím, že stavíme svépomocí, jsme si nechali ke všemu zpracovat prováděcí projekt od projektantů. Ať už se rozhodnete si část elektroinstalace (natažení kabelů, slaboproud) instalovat svépomocí nebo vše ponechat na klíč, projekt je tady základ. Silnoproudá část rozvaděče je z velké části klasická elektroinstalace pro rodinný dům. Liší se hlavně kabeláž tahaná do hvězdy, teda od každého světla, rolety, větráku, čerpadla nebo zásuvkového okruhu je tahán samostatný kabel až do rozvaděče. Napájení daného okruhu je pak spínáno přes samostatné instalační relé. A to je princip nášeho "smar home" řešení. Pomocí centrálního software (OpenHAB nebo Home Assistant) pouze ovládáme zátěžové vysokoproudé instalační relé. Co všechno chcete samostatně nebo ve skupině ovládat je už jenom na vás. Výše je schéma zapojení slaboproudé části. Propůjčili jsme si modelové schéma z našeho samostatného projektu OpenTUX kde se věnujeme tomuto tématu podrobněji.

https://chytrydumsvepomoci.cz/sites/default/files/inline-images/pihome_scheme_model.jpg

Rychlý popis schématu rozvaděče:

Instalace slaboproudu začíná osazením Raspberry Pi (dále Rpi, na schématu značeno OpenHAB) na DIN lištu. Vedle "produkčního" Rpi je vhodné mít v reálné instalaci další Rpi s identickým obsahem jako zálohu nejdůležitějšího uzlu (za 6 let jsme nepoužili, ale jeden nikdy neví). Na Rpi běží centrální software - OpenHAB nebo Home Assistant. Více o OpenHAB a jeho instalaci na Rpi naleznete v samostatném članku o OpenHAB. Rpi je dále přes USB hub propojeno s deskami Arduino Mega (PA1 - PA4) vybavenými Ethernet Shieldem. Přes USB probíhají uploady kódu do Arduino Mega (při vývoji) a Arduino je z něj také napájeno. Rpi a Arduino je dále propojeno pomocí LAN kabelu do interní sítě. Komunikace mezi Rpi a Arduino probíhá pomocí protokolu MQTT, kde se zabezpečeně posílají a odposlouchávají příkazy pro konkrétní akce. Arduino pak ovláda moduly s 8x SSR relé (PR1-PR12). Tyto desky mají samostané napájení (DC 5V). Po sepnutí pak uzavírají okruh a spínají při 230V své instalační relé již v samostatné silnoproudé části rozvaděče. Až tyto relé jsou již stavěné na větší zátěž. Používáme přes 6 let elektromagnetické relé Eaton Z-R230/S s maximem 230V/20A. Zatím všech 80 stále funguje. Alternativou (menší spotřeba a menší hlučnost) jsou Hager ERC125S. Okruhy jsou jištěny 10 nebo 16A jističi dle průřezů kabelů a dle norem. Silnoproudá část je zpracována projektantem až po instalační relé. Viz galerii níže. Vícefázové spotřebiče jsou spínané přes Eaton Z-R230/4S.

Vzhledem k nízkým cenovým relacím jednotlivých komponent je nejrobustnější alternativou pro případ výpadku některé z komponent, držet v zásobě po 1ks Arduino, 1x Rpi, 1x relé board, 1x Eaton relé atp. V případě výpadku může dojít k výměně ihned. Za 6 let běhu došlo pouze jednou k výměně USB HUB mezi Arduinem a RPi v cenové relaci 500 Kč.

Od roku 2020 jsme založili projekt OpenTUX, kde jsme naše zkušenosti s domácí automatizací přetavili do ready-to-use řešení postaveného na Raspberry Pi a Arduino. Kutilové tak mohou převzít naše know-how a zájemcům na klíč můžeme slaboproudý rozvaděč navrhnout resp. zkompletovat na míru. V obou případech by finální připojení k silnoproudu měl provádět certifikovaný, klidně místní elektrikář.

Světla

Kabeláž osvětlení je tahána dle projektu kabelem CYKY 3x1,5 mm². Uvažované je osvětlení 230V, standardními LED žárovkami - zabudovaný zdroj pro LED v žárovce. Funkce stmívání aktuálně není uvažována. Pro potřebu stmívání u některých světel doporučuji chytré stmíváné žárovky Zigbee atp. nebo je možné použít moderní žárovky s funkcí stmívání při opakovaném zapínání. Celkově je do rozvaděče přivedeno cca 700 m kabelů pro ovládání 30 obvodů světel, z toho 7 v exteriéru.

Upozornění:

Vlivem LED žárovek vzniká nebezpečí nárazových proudů při spínání (krátkodobě, řadové milisekundy proudy >100 A). Je potřeba dávat si pozor na výkon LED na jednom okruhu a dle toho dimenzovat, v tomto případě spolehlivým instalačním relé v rozvaděči. Používáme standardní 20A elektromagnetické relé Eaton Z-R230/S. Na jednom spínaném obvodu nepřevyšuje výkon LED 40W. Pokud budete uvažovat více LED se zabudovanými zdroji (kondenzátory), je lepší  použít tzv. "inrush" relé, které tyto nárazy zvládne a "neslepí" se zde kontakty. Z tohoto důvodu nedoporučuji přímo spínat větší okruhy LED světel přímo PLC výstupy, které na to nejsou stavěné a už vůbec né činskými relé deskami pro Arduino.

Vypínače

Používáme standardní tlačítka na 230V od firmy Hager. Přivedeny jsou k nim ale FTP kabely CAT 7 (bohatě stačí i CAT 6) kde je z Arduina přiveden pin a spínání probíha oproti zemi GND z Arduina. Na jeden UTP/FTP kabel tak zapojíte až 7 tlačítek (1 žíla pro GND). Používáme standardně jeden UTP kabel pro dvě dvoj-tlačítka + zbývá vždy v místě ještě rezerva. Alternativně lze použít nalepovací vypínače na baterii nebo NFC tagy atp. ale primárně preferujte vždy kabel!

Zásuvky, topení, žaluzie

K zásuvkovým okruhům, elektrickému podlahovému topení a většině spotřebičům (kuchyně) je tahán 3x 2,5 mm². Celkově je do rozvaděče přivedeno cca 800 m kabelů. Speciality (indukční deska, sauna, žaluzie) jsou tahané odpovídajícími vícefázovými kabely, viz projekt.

V případě dotazů se neváhejte zeptat v komentářích článku. V galerii níže naleznete projekt a detailnější schéma zapojení.

Tabulka reálných výdajů naší instalace:

* V ceně není započítán projekt, práce svépomoci, vypínače, nástroje (kleště atp.) + spotřební materiál (spojky, popisky, propojovací kabeláž a jiné drobnosti)