Настройка устройств, работающих на батарейках

Одним из преимуществ протокола Z-Wave является возможность создания устройств, работающих на батарейках: пультов управления, выключателей, датчиков движения, температуры, открытия, сухих контактов. Такие устройства позволяют автоматизировать готовое помещение без привязки к проводке. У этого подхода есть свои плюсы и минусы: с одной стороны при невозможности использовать проводные датчики других альтернатив нет, с другой, появляется необходимость регулярно менять батарейки в устройствах.

Заявленное "время жизни" устройств на одном комплекте батареек обычно находится в диапазоне от 1 года до 2 лет. Однако на практике этих показателей не всегда удаётся достичь. И причина здесь не в маркетинговых обещаниях производителей, а в некорректной настройке и точном расчёте.

Чем же ещё занимается датчик помимо отправки пакетов управляемым устройствам?

В протоколе Z-Wave реализован механизм оповещения контроллера о пробуждении спящих устройств. Датчик периодически просыпается для отправки Уведомления о пробуждении (WakeUp Notification) контроллеру. Контроллер, получив от датчика  Уведомление о пробуждении, отправляет ему пакеты находящиеся в очереди на отправку. Например, таким образом можно снимать показания с датчиков, которые он сам не отправляет (заряд батареек, температуру,...), а также отправлять датчику новые настройки и ассоциации. Как можно скорее после этого контроллер должен попросить устройство вернуться в состояние сна. Если этого не сделать, то устройство проведёт в пробуждённом состоянии от 2 до 60 секунд (в зависимости от настроек производителя ) после чего устройство всё равно уснёт, но потратив зря энергию на простой. Таким образом, при получении от датчика Уведомления о пробуждении контроллер должен как можно скорей отправить устройству сообщение Спи дальше.

В сетях, где постоянно доступного контроллера (Static Controller), способного отправить сообщение Спи дальше, нет, спящие устройства будут тратить больше заряда при регулярных пробуждениях. Всегда включайте в сеть постоянно доступный контроллер и по возможности делайте его первичным.

Естественно, что чем чаще просыпается датчик, тем удобней его настраивать и тем чаще будут сниматься показания. Однако и тем больше будет расходоваться заряд батареи. Таким образом, период регулярных просыпаний следует выставлять из соображений баланса между доступностью устройства и сроком жизни на комплекте батареек.

Аналогично, чем больше событий генерирует датчик, тем быстрее израсходуется комплект батареек.

Есть и ещё один важный аспект. Затраты на отправку пакетов зависят от степени досягаемости получателя. Если до получателя не удаётся "достучаться", то датчик впустую потратит энергию в течение большего времени, чем если бы получатель был доступен. Таким образом, доступность получателей также является критичным фактором, влияющим на время жизни устройства от комплекта элементов питания.

Очевидно, что всё периферийное оборудование также потребляет энергию. Например, яркий светодиод потребляет столько же, сколько сам модуль Z-Wave. Для продолжительной работы от батареек устройство должно включать как можно меньше периферии и делать это как можно реже.

Более подробно о расчёте расхода электроэнергии.

Устройства без источников питания

Нередко спрашивают, почему в EnOcean используются технологии генерации энергии, а в Z-Wave — нет. Действительно, эта особенность EnOcean является очень привлекательной. В линейке этого протокола существуют устройства на солнечных батареях, пьезоэлементах или индуктивных генераторах, которые позволяют сделать полностью не требующие обслуживания датчики и выключатели.

Причина кроется в особенности протокола. Z-Wave предоставляет отчёт о доставке и возможность показать пользователю результат отправки команды. Очевидно это требует большего времени, чем просто отправка пакета. Кроме того, каждый отправитель пакета в Z-Wave знает (и определяет) путь следования пакета. В EnOcean это не возможно, так как у пьезо-кнопки не хватит энергии попробовать несколько маршрутов — кнопка "в слепую" пошлёт 3 пакета, а их доставка уже лежит на совести других узлов: если имеется прямая видимость до получателя, то более ничего не требуется, если нет, то маршрутизаторы должны "подхватить" пакет и доставить. Почти сразу выключившееся, из-за нехватки энергии, устройство уже не сможет проверить факт доставки пакета до соседнего маршрутизатора.

Таким образом именно протокол и его условие надёжности не даёт возможность использовать пьезоэлементы в выключателях Z-Wave. Стоит отметить, что если полностью отключить подтверждения и световую индикацию в выключателе Z-Wave, то оно станет похожим на ИК ПДУ (например, пульт от телевизора) и сможет прожить столько же (до 5 лет) на батарейках, что уже совсем не критично для пользователя. Возможно, скоро появятся такие выключатели и в Z-Wave.

Что же касается использования датчиков, работающих от солнечных батарей, то разумность идеи вообще стоит под вопросом: датчик движения, работающий от солнечных батарей и включающий свет, будет очень ненадёжно работать в тёмном коридоре. Обещают, то двух часов освещения хватает на 2 дня работы. Но что делать после трёхдневных праздников? Ещё хуже обстоят дела в северных странах (к ним относится и Россия), где зимой света совсем мало.