Home Assistant Connect ZWA-2

Z-Wave je razvio Zensys koji se nalazi pod Silicon Labs kompanijom sa idejom da implementira bežični komunikacioni protokol u industriji, komercijalnim objektima, skladištima i pametnom domu. Fokus primene je nadzor i upravljanje, uz automatizaciju manjeg obima. Zbog obilja bežičnih komunikacija u 2.4 GHz opsegu, od 2.4 GHz Wi-Fi mreže, preko Bluetooth, Zigbee i Thread protokola, pa sve do specifično prilagođenih 2.4 GHz komunikacija frekventni prozor je pretrpan, što dovodi do pojava smetnji i gubitaka signala. Posledica je usporavanje protoka informacija, a u najnepovoljnijem slučaju i potpuni prekid prenosa. Wi-Fi to rešava podizanjem frekvencije radija na 5 GHz, dok je Z-Wave rešenje krenulo u drugom smeru, ka frekvencijama ispod 1 GHz.

U Evropi Z-Wave uređaji komuniciraju na 868 MHz, što je daleko ispod 2.4 GHz i time se izbegava najčešći izvor smetnji – Wi-Fi ruteri. Postoji još jedan benefit, a to je penetracija signala kroz zidove. Naime, iako ukupni domet opada sa obaranjem frekvencije signala, zidovi koji su i najveći problem za bežične mreže u zatvorenim prostorima manje ometaju njihovo prostiranje, pa tako Z-Wave signal prolazi glatko kroz pregrade, pa čak i armiranu mrežu unutar betonskih zidova. U zavisnosti od rasporeda pregrada unutar prostora, kvalitetan Z-Wave primopredajni modul sa antenom može samostalno dosegnuti udaljenost od 50 do 100 m. Ovo je dovoljno i za proizvodne hale i magacine. Na otvorenom domet, budući da nema ometanja raste na preko 2 km. U tom slučaju se predajnik koristi u Z-Wave Long Range režimu, koji omogućava direktnu komunikaciju sa centralnim hub-om. Po specifikaciji, standard omogućava preko 4000 čvorova u okviru jedne mreže, tako da se ovim sistemom može postići pristojna gustina komunikacionih tačaka. Brzina prenosa je 100 bps, što je sasvim dovoljno za komunikaciju između glavnog hub-a i udaljenih senzora ili aktuatora.

Drugi način pokrivanja prostora je u vidu mreže, takozvani Z-Wave Mesh. Mreža se formira krećući od glavnog Hub-a koji kontroliše čitavu mrežu. Na Hub se bežično povezuju slave jedinice, koje mogu biti ripiteri ili krajnje jedinice. Ripiteri moraju imati sopstveno napajanje i pored komunikacije sa glavnim Hub-om, šire mrežu ka drugom ripiteru ili krajnjoj jedinici. One dakle, pored slanja prikupljenih informacije, poput stanja senzora ili očitavanje pritiska tastera, sve vreme održavaju mrežu u slučaju da krajnje jedinice topološki povezane sa njima pošalju informaciju. To je razlog što uvek moraju da budu napajane. Krajnje jedinice su u većini vremena u sleep režimu, odakle ih izvlači interapt sa ulaza, kada one šalju signal svom ripiteru ili direktno Hub-u ukoliko su vezane direktno za njega. Krajnje jedinice su zato izuzetno energetski efikasne i baterije koje ih napajaju obično traju godinama. Maksimalni broj skokova između krajnje jedinice i Hub-a je četiri, a ukupni broj čvorova, dakle i ripitera i krajnjih jedinica u ovom tipu mreže je 232. Domet između dve jedinice, pošto ne rade u Long Range režimu koji je prilagođeniji za otvoren prostor je sada svega 100 m, a unutar objekta ta vrednost ide između 30 i 50 m. Ovo nam govori da je maksimalan domet u ovoj konfiguraciji, u idealnim uslovima 400 m od Hub-a.

Hardver

Onaj koji pažljivo prati naše recenzije, sigurno će se u okviru Mixtile Edge 2 recenzije setiti Mixtile Zigbee & Z-Wave mini PCIe modula koji omogućava Home Assistant platformi da istovremeno koristi i Zigbee (ali i Thread) i Z-Wave komunikacije. Kompaktan kakav jeste na sebi ima dva Silicon Labs čipa, tj. EFR32MG24 i EFR32ZG23. Prva je upravo onaj koji smo pronašli u Home Assistant Connect ZBT-2 i pisali o njemu, a drugi je u ovom Home Assistant Connect ZWA-2 Z-Wave uređaju. Problem tehničke prirode sa kojim smo se tada sreli je da se sa lakoćom može ugraditi u Mixtile Esge 2 platformu, dok je za druge to već izazov, ako je tehnički uopšte i moguće zbog mini PCIe interfejsa.

Nabu Casa je osmislio drugačiji pristup. Umesto ugradnje modula unutar računara u neki od slotova, predvideo je da to bude zaseban uređaj sa sopstvenom antenom koji se povezuje za Home Assistant OS platformom preko USB kabla. Izborom standardnog eksternog priključka, kakav je USB izbegla se zamka interfejsa koji nije podržan. Kada dobijete kutiju i otvorite je, sve što treba uraditi je da zašrafite antenu na telo uređaja i povežete ga sa hardverom na kome je pokrenut Home Assistant OS.

Da povezivanje prođe glatko i da rad bude bez problema sa drajverima pobrinuo se, Kao i kod Zigbee/Thread ZBT-2 modela ESP32- S3 mikrokontroler. I ovde se nalazi u bazi i podešava parametre Z-Wave čipa, ali i brine o USB vezi.

Ovaj put ima još jednu brigu, a to je mali 3-osni senzor položaja, koji će ga alarmirati ukoliko telo nije pravilno postavljeno, odnosno ukoliko antena nije vertikalna. Sada dolazimo do jednog „slatkiša“. Na ploči je u uglu jasno označen prostor sa „Wi-Fi antenna“. Ove oznake nije bilo na ZBT-2 modelu. Dobro, tamo imamo preklapanje Wi-Fi i Zigbee/Thread frekvencija na 2.4GHz, pa bi ovakva „zvrčka“ samo unosila smetnje. Ali, u ovom slučaju Z-Wave je dobrano ispod 2.4 GHz i nikako se ne mogu preklapati. Dakle, ima smisla iskoristiti ESP32-S3 i njegov interni 2.4 GHz Wi-Fi modul i povezati ga preko ESPHome-a umesto preko USB kabla. Time dobijamo slobodu pozicioniranja bilo gde u zoni koju pokriva ESP32-S3 Wi-Fi radio. Da bi Home Assistant Connect ZWA-2 radio u ovom režimu, potrebno mu je promeniti firmver o čemu možete više pročitati na zvaničnom ZWA-2 toolbox sajtu.

Zanimljivo da postoji još jedan način povezivanja koji traži dodatni uređaj Waveshare ESP32-S3 ETH Development Board. U ovom rešenju uspostavlja se PoE veza između Home Assistant računara i ESP2-S3 ETH razvojne ploče, koji je lociran uz telo ZWA-2 i sa kojim je povezan USB vezom. PoE pored informacija prenosi i napajanje i za ZWA-2 i razvojnu ploču. Nećemo dalje ulaziti u ovu realizaciju, iako postoji zvanični firmver za ZWA-2 i PoE, jer nemamo Waveshare hardver.

Kao i kod Mixtile modula i ovde je glavni Z-Wave mikrokontroler ZG23. On je baziran na istom ARM Cortex-M33 jezgru na 78 MHz kao i MG24 u ZBT-2, ali je radio ovde sasvim drugačiji i prilagođen Z-Wave specifikacijama. Kao i obično, a kako su svi Nabu Casa proizvodi otvoreni, najbitniji interfejsi čipa za mejkere i tinkerere su tu, jasno obeleženi i često sa konektorima. Razvoj sopstvenoh rešenja, stoga je samo pitanje znanja i potrebe.

I ovde je antena u centru i šrafi se za podlogu. Razlika je što je ova antena sa bazom gotovo 32 cm visoka. Računate na to kada planirate gde ćete je postaviti. I ona na vrhu ima poluprozirno telo koje se interno osvetljava sa četiri programabilne LED diode na bazi. Njima upravlja ESP32-S3, a za realizaciju dodatnih projektnih ideja uz njih se nalazi i šest GPIO linija sa ovog mikrokontrolera, kao i njegov UART interfejs.

Softver

Mana sa mnogim rešenjima, posebno prilagođenim u ne baš u potpunosti standardizovanom svetu platformi za kućnu automatizaciju su drajverima nepodržani uređaji i interfejsi. Tu je i ponajveći problem kod pomenutog Mixtile modula. Međutim, ako igrate na sigurno, najbolje je kupovati od istog proizvođača. Ako platformi sa Home Assistant OS-om želite da dodate Z-Wave komunikacije, najelegantnije rešenje je svakako, praktično zvaničan uređaj, Home Assistant Connect ZWA-2. Ista preporuka kao i kod Zigbee i Thread komunikacija sa Home Assistant Connect ZBT-2. Oba uređaja smo dobili od Nuba Casa kompanije koja ih i izrađuje, kako bi napisali recenzije kroz nezavisno testiranje.

Instalacija je kroz par klikova. Za užuriranje firmvera potrebna je samo eksterna internet veza i obaviće se kroz ažuriranje samog Home Assistant OS-a. U ovom trenutku smo na verziji firmvera 1.2. ZWA-2 dolazi sa firmverom koji podržava USB komunikaciju sa računarom, ukoliko se odlučite za Wi-Fi ili PoE vezu, potrebno je promeniti firmver u skladu sa preporukama na Device Toolbox sajtu. Pazite, odziv je nabolji kada se koristi USB, a i kod Wi-Fi i kod PoE rešenja imate još po dve konverzije koje će uneti dobrano kašnjenje.

Zaključak

Home Assistant Connect ZWA-2 je zaseban uređaj koji se povezuje preko USB, Wi-Fi ili PoE veze sa računarom na kojem je pokrenut Home Assistant OS. Optimalna hardverska platforma za tu svrhu po našim sadašnjim iskustvima je Nabu Casa Home Assistant Green o kome smo ranije pisali. Ima smisla povezati ga i sa Nabu Casa Home Assistant Yellow, ako ga možete naći ili sa Raspberry Pi baziranim Home Assistant serverom.

Automatsko prepoznavanje, lagana integracija kao i ažuriranje firmvera ruši sve barijere koje smo imali da preporučimo Mixtile Zigbee & Z-Wave mini PCIe modul u svoje vreme.

Iako je zaseban uređaj, u potpunosti prati stil modernog doma i jedini problem može biti njegova visina od preko 32 cm.

Podrška je odlična i kroz Nabu Casa Support centar i kroz Home Assistant Device Toolbox. To što ga proizvodi ista kompanija koja stoji iz Home Assistant OS-a garantuje softversku podršku kroz godine.

Da li je preporučena maloprodajna cena od $69 mnogo. Ako kupujete veliki broj komada može biti i onda Mixtile mini PCIe rešenje od $20 svakako opravdava muke vezane za drajvere i instalaciju koje ćete sigurno imati, a na to treba nekako povezati mini PCIe interfejs. Ako pokrivate svoj pametni dom, automatizujete svetla, grejanje, ventilaciju u magacinu, klimatizujete kancelariju ili uvodite laku atomatizaciju okruženja u svoj pogon, ili kreirate bezbedonosni sistem uz AES-128 enkripciju (Security 2/ S2) sa pametnim bravama, senzorima pokreta, pratite temperaturu, detektujete curenje vode ili gasa, upravljate alarmima, Nabu Casa Home Assistant Connect ZWA-2 je zaista naše preporučeno rešenje.