Компания Z-Wave.Me предоставила для тестирования несколько устройств для умного дома на базе технологии Z-Wave, а именно щит RaZberry 7 Pro для Raspberry Pi и плату Z-Uno2. Швейцарская компания много лет разрабатывает продукты на базе Z-Wave и является участником альянса Z-Wave Alliance. Для тех, кого беспокоят проблемы помех в диапазоне 2.4 ГГц (WiFi, Zigbee, Bluetooth и Thread), технология Z-Wave представляет отличную альтернативу, поскольку работает в менее загруженном диапазоне 800-900 МГц. Эта технология существует более 20 лет, что обеспечило широкий выбор Z-Wave устройств на рынке. Благодаря строгому процессу сертификации устройства разных брендов совместимы между собой, что выгодно отличает протокол от аналогов.
Тестируемые устройства: RaZberry 7 Pro — щит, подключаемый к 40-контактному GPIO-разъему Raspberry Pi для превращения одноплатника в Z-Wave контроллер, и отладочная плата Z-Uno2, программируемая на упрощенном языке C через Arduino IDE. Последняя подходит для прототипирования и DIY-проектов по созданию собственных IoT-устройств с поддержкой Z-Wave.
Распаковка RaZberry 7 Pro
RaZberry 7 Pro выпущен в 2022 году. Устройство выполнено в форм-факторе HAT/Shield для установки на GPIO-разъем моделей Raspberry Pi от Pi1/2/3A/3B/3A+/3B+/4B, что отличается от подхода других Z-Wave контроллеров. Это удачное решение, поскольку оно не занимает USB-портов, а внешняя антенна обеспечивает лучшее качество передачи сигнала по сравнению с подключением через USB, особенно на фоне Zigbee-адаптеров, которым часто требуется USB-удлинитель для снижения помех . Z-Wave.me отмечает совместимость RaZberry 7 Pro с другими одноплатными компьютерами, имеющими совместимый GPIO-разъем, например Orange Pi и недавно выпущенным Raspberry Pi 5 .
RaZberry 7 Pro оснащен внешней антенной (разработки Linx Technologies) для улучшения передачи сигнала. В основе устройства — чип ZGM130S седьмого поколения Z-Wave (серия 700), поддерживающий устройства Z-Wave, Z-Wave Plus (серия 500) и Z-Wave LR. Однако на момент тестирования технология Z-Wave LR (большая дальность) не работает за пределами США, хотя аппаратная часть готова. Ожидается, что при реализации LR (на передатчике и конечном устройстве) дальность передачи данных значительно увеличится (топология «звезда» @ 1.6 км) после обновления прошивки RaZberry 7 Pro. При этом устройство сохраняет совместимость с Z-Wave чипами предыдущих поколений.
Особенность RaZberry 7 Pro — предустановленное ПО Z-Way, позволяющее настраивать параметры вроде мощности передачи и смены частоты Z-Wave для разных стран (диапазон 865.2–926.3 МГц). Однако Z-Wave.me ограничивает смену частот только группами в рамках одного антенного фильтра, в основном разделенными на 3 группы .
Z-Way – ПО для умного дома
RaZberry 7 Pro включает ПО Z-Way — программное обеспечение для управления Z-Wave (и Zigbee) устройствами. При покупке оборудования у Z-Wave.me использование Z-Way не требует дополнительных платежей. Для интеграции с открытыми платформами умного дома, такими как Home Assistant , OpenHAB , Open Z-Wave и другими , компания разработала соответствующие дополнения. Пример интеграции будет описан далее.
Возможности Z-Way:
- Кросс-платформенность: Работает на Raspberry Pi, ПК под Ubuntu/Debian Linux, FreeBSD или Windows
- Поддержка голосовых ассистентов: Совместимо с Apple HomeKit, Hey Google и Amazon Alexa
- Мультипротокольная поддержка: Z-Wave, Zigbee и Enocean
- Глубокая настройка устройств Z-Wave.Me
- Упрощенное обновление прошивки
- Корректировка параметров
- Обновление до будущих функций, таких как LR (большая дальность)
- Функции резервного копирования/восстановления
- Zniffer для детального анализа сетевых данных Z-Wave
- Инструменты диагностики сети для мониторинга состояния
- Система обнаружения вторжений для предотвращения DoS-атак
На изображении ниже показан пример веб-интерфейса Z-Way (BUI), но тестирование сосредоточено на интеграции с открытым ПО для умного дома Home Assistant.
Тестирование RaZberry 7 Pro с Home Assistant
Проведен быстрый тест интеграции RaZberry Pro 7 в Home Assistant с использованием сенсоров различных брендов: Fibaro (датчик движения), NeoCoolCam (датчик открытия двери, умная розетка, сирена) и AeoTec (сирена, мультисенсор). Home Assistant и RaZberry Pro 7 работали на одном устройстве (Pi4). Детали и процесс:
Различные Z-Wave сенсоры при тестировании с RaZberry 7 Pro
- Тестовое оборудование: Raspberry Pi 4 Model B с 4 ГБ ОЗУ (без корпуса)
- Версия Home Assistant 2023.10.3 на Операционной Системе 11.0
- Стек Z-Wave: Zwave-js 12.2.1
- Прошивка RaZberry Pro 7: v.7.28
- Устройства: датчики открытия дверей, умные розетки Neo CoolCam, сирена Aeotec, датчик движения Fibaro
- Установка: подключение RaZberry 7 Pro к GPIO-разъему Raspberry Pi с использованием 4 контактов
(Gnd, VCC 3.3V, Serial Tx, Serial Rx), хотя физически занято 10 контактов - После подключения RaZberry 7 Pro к Pi4 потребовалось отключить Bluetooth на Raspberry Pi , поскольку Bluetooth и RaZberry 7 Pro используют один последовательный порт (/dev/ttyAMA0). Этапы отключения:
- Установить Home Assistant (если еще не сделано) на SD-карту
- Вставить SD-карту в ПК
- Найти файл ‘config.txt’ в корневом каталоге
- Добавить в ‘config.txt’ команды в зависимости от модели Pi:
Для Raspberry Pi 3:dtoverlay=pi3-disable-bt enable_uart=1[Format Time: 0.0001 seconds]
Для Raspberry Pi 4:
dtoverlay=disable-bt enable_uart=1[Format Time: 0.0001 seconds]
- Сохранить ‘config.txt’ и выйти
- Вставить micro SD-карту обратно в Pi и включить питание
- В Home Assistant должен распознаться RaZberry 7 Pro
- Дальнейшая настройка ПО (один из двух вариантов):
-
- Использовать Z-Way как менеджер: установить интеграцию Z-Wave.me и дополнение Z-Wave.me. Это позволяет выбирать устройства для отображения в Home Assistant. Z-Way имеет собственный BUI для расширенной настройки
- Использовать Zwave.js непосредственно в Home Assistant: установить соответствующее дополнение и интеграцию. Проще первого варианта, но с меньшим функционалом
- Для теста выбран второй вариант как более удобный для пользователей Home Assistant благодаря полной интеграции в GUI
- Перейти в Home Assistant / Настройки / Дополнения, найти «Z-Wave JS UI», установить и запустить
- В веб-интерфейсе Z-Wave JS UI перейти в Control Panel → Settings → Z-wave
- Выбрать последовательный порт (/dev/ttyAMA0) — расположение RaZberry 7 Pro
- Теперь можно добавлять Z-Wave устройства в сеть. После добавления соединения между сенсорами и RaZberry 7 Pro отобразятся в Control Panel и Network Graph. Однако сущности устройств появятся в Home Assistant только после следующего шага — установки интеграции Z-Wave (см. изображение).
- В GUI Home Assistant перейти: Настройки → Устройства и сервисы → Добавить интеграцию
- Выбрать Z-Wave, снять галочку «Use the Z-Wave JS Supervisor add-on»
- Ввести «ws://a0d7b954-zwavejs2mqtt:3000» ( см. настройку Z-Wave в Home Assistant )
- При успешном выполнении сущности Z-Wave устройств появятся в Home Assistant, как показано на изображении
Процесс работает без сбоев. Все устройства зарегистрированы в Home Assistant без серьезных проблем. Наибольшую сложность представляет отключение Bluetooth, особенно при использовании только Mac-компьютеров 🙂 Автоматизации на основе этих сущностей показали хорошую отзывчивость. Сравнение силы сигнала не проводилось из-за недоступности Z-Wave LR на момент тестирования.
Распаковка Z-Uno2
Следующее устройство — Z-Uno2, также использующее чип серии 700, как и RaZberry 7 Pro. Это отладочная плата — первое DIY-решение, протестированное с технологией Z-Wave. Оно позволяет создавать собственные Z-Wave устройства без глубоких знаний протокола. Z-Uno2 использует упрощенный язык C и Arduino IDE для разработки, что делает его доступным для пользователей. Z-Wave.me также предоставляет примеры кода для изучения и повторного использования. Несмотря на ограниченный опыт работы с Arduino IDE, в ходе тестирования удалось быстро создать Z-Wave сенсор. Это напоминает проекты на базе микроконтроллеров ESP8266 или ESP32, позволяющие создавать кастомные решения для умного дома без экспертных знаний программирования.
Аппаратные характеристики Z-Uno2:
- 174 КБ Flash-памяти для скетчей
- 16 КБ доступной ОЗУ
- Z-Wave RF передатчик на 9.6/40/100 кбит/с
- Большая дальность связи
- 26 GPIO (совмещены со специализированными контроллерами)
- 4 АЦП
- 4 ШИМ
- 2 UART
- 1 USB (последовательный порт)
- 3 КБ псевдо-EEPROM
- 1 SPI (master или slave)
- 4 ИК-контроллера, 1 функция изучения ИК-сигналов
- 1 TRIAC/ZEROX для управления диммером
- 6 Прерываний
- 3 Таймера
- I2C (программный)
- 1-Wire (программный)
- Сканер клавиатуры 8×6 (программный)
- 2 сервисных светодиода, 1 сервисная кнопка
- 1 пользовательский тестовый светодиод
Схема распиновки Z-Uno2 от Z-Wave.meПодробные технические характеристики Z-Uno2 на странице продукта .
Интеграция Z-Uno2 с Home Assistant
После создания Z-Wave сети на базе RaZberry Pro7 в качестве контроллера и добавления готовых сенсоров в первой части обзора, был собран кастомный Z-Wave сенсор путем подключения к Z-Uno2 датчика температуры и влажности DHT21 (AM2301), как показано на фото и в коде ниже. Данные (желтый провод) подключены к пину 9.
Инструкции по установке Arduino IDE и базовой библиотеки для Z-Uno2 доступны в руководстве по началу работы .
Использован пример кода Arduino, загруженный в Z-Uno2 через USB. Далее запущен процесс включения (inclusion) для добавления нового Z-Wave устройства в Z-Wave JS UI. После удержания кнопки BTN до мигания красного светодиода (режим включения) в Z-Wave JS/Node Manager активировано включение с настройками по умолчанию. Это позволило добавить новый сенсор в Home Assistant, как показано ниже.
Процесс выполняется быстро, особенно при знакомстве с Arduino IDE и языком C. Тестирование с другими сенсорами не проводилось из-за доступности только DHT21. Однако Z-Wave.me указывает на совместимость Z-Uno2 с любыми сенсорами для Arduino. Планируется тестирование с датчиком качества воздуха и реле при их наличии.
Заключение
Помимо компактности, RaZberry 7 Pro выделяется экономией USB-портов и внешней антенной для улучшения сигнала. Ценится гибкость настройки параметров через Z-Way: мощность передачи, выбор частоты, обновления функций. Жаль, что не удалось протестировать Z-Wave LR (аппаратная часть готова), поскольку эта технология должна превзойти по дальности Wi-Fi/Zigbee и упростить сеть умного дома.
Z-Uno2 — перспективное решение. Плата снижает порог входа в разработку для Z-Wave, позволяя легко адаптировать код с Arduino-совместимых устройств. Это открывает возможности DIY-энтузиастам и IoT-разработчикам. Кроме того, Z-Wave.me сообщила CNX Software о скором выпуске инструмента Z-Uno Shield Configurator для Z-Uno2, который поможет правильно подключить щит и автоматически сгенерирует скетч Arduino (с возможностью ручной правки). Следите за новостями!
Благодарим Z-Wave.Me за предоставленные для обзора платы RaZBerry 7 Pro Raspberry Pi HAT и Z-Uno2. RaZberry 7 Pro можно приобрести на Amazon за $85 , а Z-Uno2 — за $64.90 . Для покупателей из Европы и Сингапура устройства также доступны через местных дистрибьюторов .
Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.
Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.