Разрабатываем Z-Wave устройство для управления пылесосом iRobot Roomba

Без лишних прелюдий сразу к делу. Квартира автоматизирована технологией Z-Wave, а пылесос iRobot Roomba 770 с сетью никак не связан и убирается по своему расписанию. Пришло время добавить пылесос в сеть Z-Wave! В этом мне поможет Z-Wave плата для разработчиков — Z-Uno.
Какие преимущества дает автоматизация пылесоса с помощью Z-Wave?

• Возможность удобно настроить расписание из Веб-интерфейса
• Получить данные с пылесоса о батареи и сенсорах
• Управлять из мобильного приложения
• Использовать в сценариях имитирующих присутствие человека в доме

Документация по управлению iRobot Roomba открыта. Из нее следует, что общение с пылесосом происходит через разъем Mini-DIN по UART со скоростью 115200, уровень TTL 5В.

Вся документация по Z-UNO доступна на http://z-uno.z-wave.me/, в нее входят описание всех доступных функций, примеры, схема.

Z-Uno использует UART с уровнем TTL 3.3В, поэтому на линию Rx Z-UNO нужно поставить делитель напряжения из резисторов номиналом 1кОм и 2.2кОм.

При подключении Roomba к Arduino существует проблема, что Roomba выдает очень маленький ток на Tx, поэтому данные могут теряться, если подобная проблема будет на Z-UNO, то совместно с делителем напряжения нужно использовать транзистор:

http://www.irobot.com/~/media/MainSite/PDFs/About/STEM/Create/Arduino_Tutorial.pdf

Z-Uno может питаться от 3.3В, от 5В через штатный регулятор напряжения и от 7 — 20В через второй штатный регулятор напряжения. Во время уборки напряжение питания iRobot Roomba составляет примерно 14В, когда пылесос находится на базе напряжение поднимается до 20В. Если подключить Z-Uno к питанию iRobot Roomba напрямую, то линейный регулятор напряжения на Z-Uno начинает очень сильно греться, что приведет к отключению питания по температуре, поэтому нужно использовать либо радиатор, либо Switching регулятор напряжения. Я выбрал второй вариант и использую очень компактный китайский регулятор напряжения MP1584EN.

Краткие характеристики регулятора напряжения MP1584EN:

• Входное напряжение: 4.5-28В
• Выходное напряжение: 0.8-20В (регулируемое)
• Выходной ток: 3А
• Эффективность: 96%

Регулятор напряжения и делитель напряжения уместились на обратной стороне Z-UNO, при этом не увеличив габариты платы.

Подключение Z-Uno к iRobot Roomba 770

Уборка-Док станция

Со скетчом Уборка-Док станция Z-Uno по радио принимает команды ВКЛ/ВЫКЛ и по UART пылесосу отправляет команды Clean (Уборка) и Seek Dock (Искать док станцию). При получении радиокоманды Z-Uno один раз мигает встроенным светодиодом. Радиокоманду Вкл/Выкл может отправить любое Z-Wave устройство: брелок, выключатель, контроллер и др.

#define LED_PIN 13
byte roombaState = 0;
ZUNO_SETUP_CHANNELS(ZUNO_SWITCH_BINARY(getter, setter));

void setup() {
   pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
   Serial1.begin(); 
}

void loop() { /*Empty*/ }

void setter(byte value) {
  digitalWrite (LED_PIN, HIGH); // Turn On LED
  if (value) {
    Serial1.write(128);  // Roomba START Communication
    Serial1.write(131);  // SAFE MODE
    Serial1.write(135);  // Clean
    roombaState = 1;
  }
  else {
    digitalWrite (LED_PIN, LOW);
    Serial1.write(128);  // Roomba START Communication
    Serial1.write(131);  // SAFE MODE
    Serial1.write(143);  // Seek Dock
    roombaState = 0;
  }
}
 
byte getter() {
  return roombaState;
}

После заливки скетча нужно добавить Z-Uno в Z-Wave контроллер. Z-Uno отображается как выключатель с кнопками On и Off.

Чтение заряда батареи

Добавим к функции включение-выключение пылесоса функцию по считыванию заряда батареи.
Со скетчом Чтение заряда батареи Z-Uno периодически или по запросу отправляет заряд батареи пылесоса Roomba на Z-Wave контроллер.

#define LED_PIN 13
byte roombaState = 0;
word batteryValue = 0;

ZUNO_SETUP_CHANNELS(ZUNO_SWITCH_BINARY(getter, setter),ZUNO_SENSOR_MULTILEVEL(ZUNO_SENSOR_MULTILEVEL_TYPE_VOLTAGE, SENSOR_MULTILEVEL_SCALE_VOLT, SENSOR_MULTILEVEL_SIZE_ONE_BYTE, 1, getterBattery));

void setup() {
   pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
   Serial1.begin(); 
}

void loop() { 
  // Get battery value every 1 minute
  byte data[2] = {0,0}; // array to store data from battery
  byte i = 0;
  Serial1.write(142); // Send a packet of sensor data bytes
  Serial1.write(22);  // Get battery value
  delay(200);
  while (Serial1.available()) { 
    data[i++] = Serial1.read();
  }

  // highbyte is shifted left eight bits, lowbyte is added to highbyte    
  // encoder_count=highbyte<<8+lowbyte
  batteryValue= (data[0]<<8)+data[1];

  zunoSendReport(2); // Send Battery every 30 seconds
  delay(30000);
}

void setter(byte value) {
  if (value) {
    digitalWrite (LED_PIN, HIGH);
    Serial1.write(128);  // Roomba START Communication
    Serial1.write(131);  // SAFE MODE
    Serial1.write(135);  // Clean
    roombaState = 1;
  }
  else {
    digitalWrite (LED_PIN, LOW);
    Serial1.write(128);  // Roomba START Communication
    Serial1.write(131);  // SAFE MODE
    Serial1.write(135);  // Stop Clean
    roombaState = 0;
  }
}
 
byte getter() {
  return roombaState;
}

byte getterBattery() {
  return batteryValue;
}

Теперь Z-Uno отображается как 2-х канальное устройство с функциями выключателя и многоуровнего датчика, т.е. отображаются кнопки On/Off и заряд в вольтах.

При необходимости можно добавить прямое управление, реализовать считывание датчика температуры, отчет о встрече со стеной и оповещение при невозможности проехать. Можно добавить функцию, которая позволила бы найти застрявшего под диваном Roomba, путем отправки ему команды проиграть мелодию.
Z-Uno конечно же не единственный вариант радио управления Roomba, есть RooWiFi и много проектов типа Arduino+ESP8266, но если у вас уже есть Z-Wave сеть, то почему бы не использовать Z-Uno для управления пылесосом Roomba!

Для желающих сэкономить магазин 5smart.ru дарит скидку 10% на все оборудование Z-Wave. Купон GT_SUMMER.

Автор: Z-Wave.Me

Источник