ZigBee - chytrá domácnost po 3/4 roce

V článku chci navázat na předchozí články (zde, zde a zde), a podělit se o nově nabyté zkušenosti se zařízeními ZigBee. V průběhu času jsem pokusy s chytrou domácností prováděl v síti Lidl Home, Immax NEO (obojí je klon Tuya Smart) a Home Assistant. Používal jsem sice především zařízení pro síť ZigBee, avšak s několika málo výjimkami, kdy se zařízení k ekosystému Tuya připojovaly pomocí WiFi.

Článek je stále příležitostně editován (tzn. je nedokončený)!

Slovo na úvod

Chytrou domácnost jse začal skládat z komponent Lidl Home (dále LH) a Immax. Během svých následných pokusů jsem pak zjistil, že na Aliexpressu lze za velmi zajímavé ceny sehnat množství snímačů, které lze do této sítě (tj. LH) připojit. Během prázdnin 2024 totiž Aliexpress aktivoval akci, kdy bylo možné všelicos pořídit se slevou i 30-75% (snímače T-H jsem tak např. pořídil za asi 85Kč, podobně snímač zaplavení či snímač otevření dveří, VOC/CO2 snímač za asi 240Kč, hub za necelé 200Kč, apod.). Při nákupu je ale vhodné si pohlídat, aby pořizovaná zařízení měla definováno, že jsou kompatibilní s Tuya (a ideálně ZigBee 3.0), s ostatními komponenty mohou nastat potíže při párování. Řešení Lidl Home je evidentně totiž "přebarvenou" Tuya Smart aplikací s firemní úpravou vzhledu (skinem) a firemním portfoliem produktů. Podobné to bude třeba i v případě aplikace pro komponenty Immax (Immax NEO PRO), a mnoho dalších podobných řešení - pozor ale, třeba Sonoff (podobně patrně IKEA) je řešení poněkud jiné, a zařízení této firmy v síti Lidl Home použít nejdou (alespoň ne ty, co jsem zkusil).

Jako alternativu k LH jsem zkoušel použít také Home Assistant (HA), kde jsem testoval funkci především těch komponent, které se mi do LH připojit nepodařilo. Mj. jsem zde testoval také vlastní výtvory, které jsem "programoval" s pomocí projektu PTVO. HA jsem považoval za variantu, kde půjde připojit asi celkem všechno. To bude nakonec patrně i pravda, ale v některých případech to bude znamenat nějakou, ne zcela triviální, dodatečnou konfiguraci. Problémy jsem měl s připojením některých zařízení, které v LH potíže nedělaly (např. snímače Immax 4v1, chytré RGB žárovky či chytrého TH metru ONENUO s LCD).
Další alternativou k LH je také již zmíněná appka Immax NEO PRO, která je narozdíl od appky Tuya v češtině, a na rozdíl od LH umožňuje funkční připojení kamerek kompatibilních s Tuya (s tou češtinou je to tak trochu nedotažené, především proto, že mnohá zařízení nemají překlady řešené buď vůbec, nebo jen částečně; někdy se dokonce objeví i nějaký ten rozsypaný čaj).

Komponenty z Aliexpessu fungující v Lidl Home:

>>> Rychlý přesun na závěrečné shrnutí

Brána ZigBee

Tuto bránu jsem připojil k aplikaci Immax NEO PRO, ale předpokládám, že by fungovala i v Lidl Home. Po dodání mě překvapila její velikost, tedy přesněji jak je malinká. Je dodána bez napájecího adaptéru, dodán je jen USB kabel, a připojení do domácí sítě je realizováno pomocí WiFi 2.4GHz. Pořídil jsem variantu G01 PRO, která kromě ZigBee zařízení dokáže připojit také komponenty Bluetooth (což jsem netestoval).

Parametery brány:
Napájení: DC 5V, 1A (Micro USB, Adapter Not Included)
Konektivita: WiFi (2.4GHz)
Pracovní teplota, vlhkost: -20°C ~ 85°C, 10% ~90% (non-condensing)
Rozměry: 50x50x11mm

Senzor otevření dveří / okna

    

Snímač T&H

Jedná se o jednoduchý snímač teploty a vlhkosti do interiéru.

Pro měření snímač využívá čip CHT8305C, jehoz katalogový list najdeme ZDE.

• Napájení dvěma bateriemi AAA (nejsou součástí dodávky)
• Klidový proud <30uA, funkce upozornění na vybitou baterii
  (při osazení dobitých NiMH R2U baterií hlásí 32%, jiné pak 58%)
• Rozměr 70x25x21mm / prac. teplota a vlhkost: -10...55°C, 10...90%
• Pro párování je osazeno tlačítko v prostoru pro baterie

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Snímač T&H s LCD displejem

Jedná se opět o snímač teploty a vlhkosti do interiéru, tentokrát ale s pěkným LCD displejem.

• Napájení třemi bateriemi AAA (nejsou součástí dodávky)
• Klidový proud <30uA, dynamický proud <55mA funkce upozornění na vybitou baterii
  (při osazení dobitých NiMH R2U baterií hlásí 38%)
• Citlivost: ±0.6°C, ±6% RH (nastavitelná)
• Podpora alarmu teploty, vlhkosti
• Podsvětlení LCD, zobrazení data, času, stavu baterie, teploty a vlhkosti
• Nastavitelný cyklus, citlivost, rozsah hlášení teploty a vlhkosti
• Rozměr 56x56x23mm / prac. teplota a vlhkost: -10...55°C, 10...90%
• Pro párování je osazeno tlačítko v prostoru pro baterie

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Chytré tlačítko (jednoduché)

Tlačítko umí rozeznávat 3 různé způsoby stisknutí, a to jednoduché, dvojité a dlouhé (>3s). V závislosti na tomto způsobu stisknutí lze tedy na ně navázat tři různé automatiky.

• Napájení baterií CR2032 (součást dodávky)
  dle údajů dodavatele by baterie měla vydržet rok při běžném používání
• Rozeznání jednoduchého, dvojitého a dlouhého stisknutí
• Dosah: 25m v otevřeném prostoru / rozměr 50x50mm / prac. teplota a vlhkost: -10..45°C, <90%
• Bez jakéhokoli indikátoru funkce (pouze LED pro párování)
• Pro párování je osazeno samostatné tlačítko v prostoru baterie

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Chytré tlačítko (4 pole)

Podobně jako výše uvedené jednoduché tlačítko umí rozeznávat 3 různé způsoby stisknutí, lze tedy na ně navázat až 12 různých automatik.

• Napájení dvěma bateriemi CR2032, popř. dvěma CR2016
  (jedna CR2016 je součástí dodávky)
• Dle údajů dodavatele by baterie měla vydržet 50000 stisknutí
• Rozeznání jednoduchého, dvojitého a dlouhého stisknutí
• Dosah: 25m v otevřeném prostoru / rozměr 86x86x13mm / prac. teplota a vlhkost: -10..55°C, <95%
• Tlačítka mají indikátory stisknutí
  - jednoduché stisknutí je signalizováno probliknutím
  - dvojité prodlouženým svícením
  - dlouhé pak svícením a zhasnutím v okamžiku, kdy už je možné tlačítko uvolnit
• Párování se provádí dlouhým stisknutím tlačítka 3

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Otočné tlačítko

Toto chytré tlačítko oproti předchozím disponuje navíc rotačním enkodérem, který umožňuje např. měnit jas, teplotu či barevnost chytré žárovky, popř. měnit nastavenou hodnotu čehokoli. V systému Tuya (a jeho klonů) je asi největší zádrhel občasná nejednoznačná odezva takovýchto povelů, proto bych nedoporučoval použití tohoto zařízení pro nějaké závažnější nastavování, pro regulaci osvětlení je ale OK.

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Chytrá RGB žárovka

Všelijakých podobných žárovek lze pořídit nepočítaně. Já jsem na zkoušku na AliExpressu pořídil níže popsanou o příkonu 9W.

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Snímač CO2, VOC...

Snímač mi chybou dodavatele z Aliexpessu došel ve WiFi variantě, napodruhé už to stejný dodavatel trefil, takže nyní mám jak variantu WiFi, tak ZigBee. V aplikaci mezi těmito snímači není poznat rozdíl, kromě okamžiku párování. Jako u jiných zařízení, popisovaných v tomto článku, mi to nedalo, abych se nepodíval do útrob snímače. Takže nejdřív ZigBee varianta:

...nyní snímač pro WiFi:
    

...a nakonec obrazovky z aplikace:

Při pohledu do útrob snímače lze zjistit, že není osazen samostatný snímač pro měření CO2, hodnota je tedy získávána odhadem z měření VOC (čidlo KQM6600TA). Hodnota poskytovaná čidlem je tedy orientační, ale dostatečná pro účely výměny vzduchu v místnosti. Více o snímači lze zjistit této recenzi.

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Detektor kouře

Jedná se o optoelektronický snímač kouře se sirénou generující pronikavé pištění >80dB. Je tedy obdobou standardních detektorů kouře, který navíc má ZigBee připojení, přes které může upozorňovat na nebezpečí požáru přes mobil.

Letmý pohled do útrob detektoru:
      

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Chytré spínače

Jedná se o zařízení, které lze namontovat pod klasický vypínač (pokud to dovolí místo v elektroinstalační krabici) a udělat z něj tak vypínač chytrý, anebo lze namontovat samostatně a použít ke spínání různých zařízení v domácnosti - klasicky žárovek.

Tyto spínače se vyrábějí s jedním až čtyřmi výstupy, popř. taky s výstupy pro ovládání žaluzií, rolet apod. Drobnou nevýhodou je připojení jedné strany výstupních relé k fázi, takže je v některých situacích nelze využít přímo (bez dalšího mezirelé). K takovému účelu je pak vhodnější pořídit spínač s beznapěťovými kontakty (podobný jako níže popsaný).

Spínače se pak dají koupit se samostatnými svorkami pro nulovací potenciál, nebo v provedení bez této svorky (což se hodí pro instalaci do vypínače, kde N chybí).

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Spínač se čtyřmi RO

Spínač po sejmutí krytu:
  

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Snímač zaplavení

Tento snímač je funkčně podobný snímači od Immax, který jsem měl již pořízený dříve, ale jeho výhodou je vyvedení elektrod pro detekci zaplavení mimo elektroniku snímače. Díky této vlastnosti a tomu, že v aplikaci lze zakázat alarm, lze popř. snímač využít pro použití s jiným typem kontaktního čidla (nebo kontaktu) - stačí ustřihnout kabel a připojit jiný snímač.

Opět pohled dovnitř... 
    

...a na obrazovky v aplikaci:

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Snímač Immax 4v1

Tento snímač je výhodný v tom, že sdružuje několik funkcí, pro které bychom jinak potřebovali snímačů více. Snímá pohyb, teplotu, vlhkost a osvětlenost, detekuje i vibrace (tj. neoprávněnou manipulaci se snímačem). Při nasazení snímače ve své chytré domácnosti jsem u něj ale zjistil několik nectností:

• Odezva měřených hodnot je někdy pomalá.
  Za normálních okolností, kdy od snímače požadujeme záznam teploty a vlhkosti se vše jeví být v pořádku. Potíže nastávají, pokud třeba pomocí regulovatelného zdroje chci zjistit, jak přístroj vyhodnocuje stav baterií - snímač na změnu napětí někdy nereaguje ani desítky (!) minut (obávám se, že by to dokonce bylo schopno být zaseklé i hodiny, na zjišťování jsem ale neměl dostatek trpělivosti). Stalo se mi ale i to, že se snímač po několika dnech zasekl, a přestal posílat údaje - tzn. že na hlavní obrazovce zůstaly hodnoty zaseklé, trendy spadly na nulu. Pomohl až reset zařízení.
• Odezva na změnu nastavení - někdy nereaguje.
  Změny nastavení snímače v Lidl Home (tj. pokud chci například zapnout/vypnout detekci PIR snímačem, změnit jeho citlivost, nebo třeba v nastavení změnit interval hlášení) reagují často zpomaleně, občas dokonce nereagují vůbec.
• Hlášení stavu baterie není nastavitelné (nastavení je nevhodné pro LFP).
  Pokles na 90% je hlášen až asi při <2.9V, kdy už je při takto malém odběru LFP baterie téměř vybitá. Při měření stavu mé baterie (LFP Avacom CR123A, 450mAh) po 1/4 roce provozu ve snímači měla cca 3.3V, přičemž jsem ji nabíjel na 3.5V. Je však pravdou, že vybíjecí charakteristika LFP je velmi plochá, a správné vyhodnocení kapacity dle napětí je obecně problematické.
• Rychlé vybíjení baterie v HA.
  Při použití snímače v síti HomeAssistant mi v něm 2x po sobě po několika (tj. 3-5ti) dnech zkolabovala baterie. Když píšu zkolabovala, mám na mysli její vybití do té míry, že její BMS vypnula výstup, takže jsem na ní poté měřil 0V. Vzhledem k tomu, že v Lidl Home jsem podobný problém nezaznamenal, předpokládám, že příčina bude v něčem takovém, že HA probouzí snímač tak často, že to pro baterii znamená rychlý konec. S ohledem na to, považuji použití snímače v HA za nevhodné, přestože je ale možné, že to v HA lze nějak smysluplně nakonfigurovat.

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

LFP baterie AVACOM CR123A

Baterie sice není ZigBee zařízení, ale tuto baterii jsem koupil pro snímač Immax 4v1, takže s touto problematikou tímto způsobem souvisí.

Parametry baterie:

• Jedná se o LFP (LiFePO4) baterii, s kapacitou 450mAh
• Baterie má BMS
• Doporučené nabíjení: 0.2C (90mA) CC-CV do 3.65V, 0,01C (4.5mA) cut off
  (osobně baterii nabíjím jen na 3.5V)
• Rychlé nabíjení max 1C (450mA)
• Maximální nabíjecí napětí 3.70V
• Maximální vybíjecí proud 2C (900mA)
• Vybíjecí end-off napětí 2.0V (pod 2V vypíná BMS)
• Dle specifikací LFP se rozsah cca 10-90% kapacity na Ubat projeví jako asi 3.1-3.4V a napětí se více mění jen na krajích charakteristiky
• Osobně bych považoval za zbytečné baterii vybíjet na <2.5V, protože to poskytne naprosté minimum kapacity

Při pokusech s čidlem 4v1 (viz výše) jsem pojal podezření, že potíže jsou možná způsobeny vadnou baterií. Zkusil jsem tedy provést řízené vybíjení baterie odporem 7.5ohm (tj. postupně asi 460...>>...400mA) a po cca hodině a čtvrt vybíjení jsem změřil kapacitu 480mAh, což svědčí o tom, že baterie je v pořádku. Navíc baterie nebyla nabíjena bezprostředně před měřením, ale asi dva měsíce před tím, a to na 3.5V (před zkouškou pak měla asi 3.35V). Po zkoušce se mi navíc pěkně projevila přítomnost BMS v baterii: při poklesu napětí (celkem přesně) pod 2V došlo k odpojení výstupu, za chviličku se ale na baterii napětí objevilo znovu a vystoupalo na cca 2.7V.

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Domovní zvonek s kamerou

Opět jde o zařízení, které do kategorie zařazení článku trochu nezapadá, ale na druhou stranu s tématem blízko souvisí. K Tuya aplikaci se zvonek připojuje pomocí WiFi 2.4GHz a já jsem jej opět připojil ke klonu Tuya apky od Immax (tj. Immax NEO PRO), ke které mám nyní připojeny všechny "domácí" kamerky.

Vlastnosti:
Nabíjení bez nutnosti demontáže, vestavěná Li-Ion baterie umožňuje dlouhý pohotovostní režim. Zvonek lze napájet, popř. dobíjet přes USB. Snadno se vypořádáte s návštěvou hostů, když někdo stiskne zvonek, zvonek pošle oznámení do telefonu a majitel může vstoupit do rozhraní telefonické videokonverzace a to i z místa mimo bydliště, pokud je dostupné internetové připojení. Zařízení lze ji nalepit nebo připevnit pomocí šroubů. Když návštěvník stiskne zvonek, dokáže zachytit jeho fotografii a uložit záznam do cloudu, takže aplikace mobilního telefonu může kdykoli zobrazit minulé snímky (cloud je ale zřejmě placená služba). Podporuje 2,4G WiFi a připojení k mobilní app Tuya, rozlišení kamery je 480P. Oboustranný zvuk a noční vidění: Díky vestavěnému mikrofonu můžete kdykoli a kdekoli vidět své návštěvníky a mluvit s nimi. Díky vestavěné IR LED lampě a světelnému senzoru je obraz jasný i v noci; také se může automaticky přepnout z denního do nočního režimu poté, co okolní světlo klesne na 2 luxy. Silný a stabilní signál, snadné párování, dosah přenosu až 50 metrů, vyzváněcí tóny a hlasitost lze nastavit podle vašich preferencí.

Specifikace:
Název: Materiál: Chytrý zvonek Barva: bílá Max. Rozlišení: Max: Rozlišení: VGA, 640*480 Standard kódování videa: Standard kódování zvuku: MJEPG G711.A Snímková frekvence videa: Přepínač denního/nočního režimu: VGA@20fps: Automatický přenos videa Šifrování: Radiofrekvenční kódování: AES EV1527 Infračervené ovládání lampy: Délka vlny infračervené lampy: 850Nm Detekce pohybu

Seznam balení:
Chytrý zvonek (včetně lithiové baterie uvnitř), USB kabel, Uživatelská příručka, Několik šroubů

>>> Rychlý přesun na výběr komponent

Závěrečné pindy (shrunutí)

Co se týče různých mušek v ovládání a automatikách, vyskytují se u všech těchto aplikací, a bude za ně převážně zodpovědný nedotažený firmware jednotlivých zařízení. Největší bolestí těchto appek je určitá neohrabanost při nastavování automatik, nemožnost vytvoření složitějších operací (třeba práce se změřenými hodnotami jiným, než předdefinovaným způsobem) a hlavně nemožnost jakéhokoli zálohování vytvořených automatik.

V článku jsem se zaměřil na konfiguraci chytré domácnosti fungující na protokolu ZigBee, pro jednodušší aplikace je ale možné prakticky stejné komponenty pořídit s komunikací přes WiFi (některé i přes Bluetooth). ZigBee má ale mj. tu výhodu, že lze poskládat rozsáhlejší síť, a pomocí opakovačů lze rozšiřovat dosah sítě na větší plochu, než by to bylo možné pomocí WiFi. Opakovačem je pak typicky každé ZigBee zařízení s trvalým síťovým napájením (např. chytrá zásuvka...). ZigBee má také menší nároky na napájení snímačů (umožňuje účinnější úsporné režimy), baterie v těchto zařízeních tedy vydrží déle. Pěkně výhody jednotlivých Tuya řešení shrnuje tento článek:

>>> Jaký je rozdíl mezi TUYA WiFi, Zigbeee, Bluetooth?

Během svých pokusů a "šmátrání" po internetu jsem mj. zjistil, že společnost Tuya nabízí nástroje pro vývojáře, kde si lze po registraci "klikací" cestou vytvořit firmware pro vlastní konstrukce snímačů (dle přiložených návodů na stránkách Tuya), lze také zřejmě vytvořit i vlastní aplikaci - jakýsi klon aplikace Tuya Smart - pro tyto své snímače, podobně jako to učinil třeba Lidl, Immax a mnoho dalších. Poněkud nejasné pro mě zůstává, jakým způsobem se pak přesně Tuye platí licence za tyto výtvory, a co přesně (a za jakou cenu) je možné získat.

>>> Portál TUYA pro vývoj zařízení

Článek je zatím nedokončený!