Przekaźniki Wi-Fi i moduły dopuszkowe - inteligentne przekaźniki smart home

W sklepach i na forach to samo urządzenie nazywa się przekaźnikiem Wi-Fi (także "przekaźnik wifi" pisany bez łącznika), przekaźnikiem smart, inteligentnym przekaźnikiem, modułem dopuszkowym, sterownikiem dopuszkowym, przełącznikiem Wi-Fi albo po angielsku "smart relay". Różnice w nazwach zwykle mówią o miejscu montażu lub o funkcji, a nie o innej zasadzie działania.

• moduł dopuszkowy / przekaźnik dopuszkowy - mieści się w puszce instalacyjnej za włącznikiem lub gniazdem;
• przekaźnik na szynę DIN (naszynowy) - montowany w rozdzielnicy obok wyłączników nadprądowych;
• przekaźnik z pomiarem mocy (PM) - oprócz przełączania liczy waty i kilowatogodziny;
• sterownik rolet - dwa wyjścia z blokadą, żeby silnik nie dostał jednocześnie polecenia "góra" i "dół";
• ściemniacz (dimmer) - nie tylko włącza, ale reguluje jasność oświetlenia;
• miernik / licznik energii - nic nie przełącza (albo przełącza tylko przez dodatek), tylko mierzy pobór obwodu lub całego domu.

Przekaźnik smart różni się od klasycznego przekaźnika elektromagnetycznego tym, że ma własną elektronikę z modułem radiowym i zasilaczem. Dlatego potrzebuje zasilania, często także przewodu neutralnego, i dlatego jego dopuszczalne obciążenie jest mniejsze niż w dużym styczniku.

W środku znajduje się przekaźnik (albo półprzewodnikowy klucz w ściemniaczach), mikrokontroler z radiem i zasilacz. Moduł ma zaciski zasilania (zwykle L i N), wyjście do odbiornika (O) i wejście na zwykły włącznik (SW lub I). Dzięki wejściu ścienny klawisz dalej działa, a ten sam obwód można przełączać z aplikacji, z harmonogramu, po zachodzie słońca albo po sygnale z czujnika ruchu.

Moduł pamięta harmonogramy i reguły lokalnie, więc w wielu modelach automatyzacje działają także bez internetu, o ile jest zasilanie i sieć domowa. Chmura producenta jest potrzebna głównie do sterowania spoza domu i do integracji z asystentami głosowymi. Karty modułów Wi-Fi w tej kategorii wymieniają protokół MQTT, a część także HTTP, WebSocket i RPC, co ułatwia podpięcie pod Home Assistant i inne systemy bez chmury.

W kategorii są też pojedyncze ramki i klawisze ścienne, żarówki smart, a także dwupaki i czteropaki popularnych modułów, opłacalne przy wyposażaniu całego mieszkania.

Moduł dopuszkowy wybierasz, gdy chcesz zautomatyzować pojedyncze punkty w istniejącej instalacji: światło w salonie, roletę w sypialni, wentylator w łazience. Moduł naszynowy ma sens, gdy przewody obwodów schodzą do rozdzielnicy, budujesz lub remontujesz dom, potrzebujesz kilku kanałów w jednym miejscu albo chcesz połączenia kablem sieciowym zamiast radia. Wymiary z kart produktów:

Wersja mini jest mniejsza o kilka milimetrów w dwóch wymiarach, ale zwykle ma mniejsze dopuszczalne obciążenie. Według producenta Shelly 1 Mini Gen3 przełącza do 8 A przy 240 V, podczas gdy pełnowymiarowe moduły 1-kanałowe tej serii zwykle do 16 A. Przy oświetleniu LED to bez znaczenia, przy grzałce już tak.

Protokół decyduje o tym, czy moduł połączy się bezpośrednio z routerem, czy potrzebuje bramki, ile urządzeń udźwignie sieć i z jakim systemem zadziała. Dane z kart modułów w kategorii:

Matter to wspólny standard, który pozwala dodać urządzenie różnych marek do aplikacji Apple, Google, Amazon czy Home Assistant bez osobnych integracji. Obsługę Matter mają niektóre nowsze moduły różnych producentów, ale zależy ona od modelu i wersji oprogramowania, więc sprawdzaj ją w dokumentacji konkretnego urządzenia, a nie po samej serii.

Zasięg w pomieszczeniu dla modułów Wi-Fi karty podają jako około 30 m, a dla modułów Z-Wave około 40 m; odmiany Z-Wave oznaczone LR (Long Range) mają według kart około 80 m. W praktyce zasięg skracają ściany żelbetowe, metalowe puszki i rozdzielnice, dlatego moduł w szafce metalowej lepiej wybrać w wersji z LAN albo dodać wzmacniacz sygnału.

To najczęstsza przyczyna nietrafionego zakupu. W starszych instalacjach do puszki włącznika światła dochodzi tylko faza i przewód do lampy, bez przewodu neutralnego (niebieskiego). Większość przekaźników smart potrzebuje fazy i neutralnego, żeby się zasilić, więc w takiej puszce po prostu nie zadziała.

Rozwiązania są trzy:

1. moduł przeznaczony do pracy bez N, np. Shelly 1L Gen3 albo dwukanałowy Shelly 2L Gen3, który zasila się przez obciążenie (lampę);
2. montaż przekaźnika w puszce przy lampie lub w puszce rozgałęźnej, gdzie neutralny zwykle jest dostępny;
3. doprowadzenie przewodu neutralnego do puszki włącznika przez elektryka przy okazji remontu.

Moduły bez N mają ograniczenie: przy bardzo małym obciążeniu, np. jednej żarówce LED kilku watów, mogą migotać albo nie startować. Wtedy stosuje się dodatek bypass, np. Shelly Bypass for Dimmer Gen3, podłączany równolegle do lampy. Producent podaje osobne bypassy dla ściemniaczy i dla modułów 1L/2L, więc dobieraj go do konkretnego modułu.

Przekaźnik ze stykiem bezpotencjałowym, nazywany też beznapięciowym albo "suchym", zwiera i rozwiera obwód, ale sam nie podaje na wyjście napięcia zasilania. Dzięki temu nadaje się do sterowania urządzeniami, które mają własne wejście sterujące: napędem bramy, sterownikiem pieca gazowego, pompą ciepła, centralą alarmową, dzwonkiem albo obwodem 12 lub 24 V.

W nazwach modułów w kategorii oznacza to dopisek "ze stykiem bezpotencjałowym", np. Shelly 1 Mini Gen4 albo naszynowy Shelly Pro 3 z trzema kanałami. Moduły z pomiarem mocy (PM) zwykle nie mają styku bezpotencjałowego, bo prąd odbiornika płynie przez układ pomiarowy, więc do bramy wybieraj wersję bez PM.

Moduł musi wytrzymać prąd odbiornika z zapasem. Moc w watach dzielisz przez napięcie 230 V i dostajesz prąd w amperach, np. grzałka 2000 W pobiera około 8,7 A. Przy odbiornikach z silnikiem, sprężarką lub zasilaczem (pompa, lodówka, zasilacz LED) prąd rozruchu jest wielokrotnie wyższy niż w pracy ciągłej, dlatego zapas musi być większy.

Dla dużych odbiorników grzewczych bezpieczniej jest, żeby przekaźnik smart sterował cewką stycznika, a dopiero stycznik przełączał bojler lub piec. Przekaźnik pracuje wtedy z małym prądem i nie nagrzewa się w zamkniętej puszce. Dopuszczalny prąd każdego modułu sprawdzaj w instrukcji producenta, bo różni się między wersjami pełną, mini, PM i Pro.

Litery PM w nazwie oznaczają pomiar mocy. Moduł pokazuje bieżący pobór w watach i sumę energii w kilowatogodzinach, co pozwala sprawdzić, ile kosztuje bojler, grzejnik czy oświetlenie ogrodu. Pomiar jest też podstawą reguł: wyłącz pompę, gdy pobiera za mało (pracuje na sucho), powiadom, gdy pralka skończyła pranie, odetnij obwód, gdy moc przekroczy ustawiony próg.

Do samego pomiaru bez przełączania służy np. Shelly PM Mini Gen3 albo Shelly EM Mini Gen4 (karta podaje Wi-Fi, Bluetooth 5.0 i Zigbee). Do pomiaru i przełączania dwóch obwodów służy Shelly 2PM Gen3 lub nowszy Shelly 2PM Gen4. Pomiar w modułach dopuszkowych działa w obwodach prądu przemiennego i jest orientacyjny, nie zastępuje licznika rozliczeniowego zakładu energetycznego.

Przy świetle przekaźnik montuje się za istniejącym włącznikiem. Wejście SW obsługuje zarówno zwykły włącznik stabilny, jak i przycisk dzwonkowy (monostabilny); tryb ustawia się w aplikacji. Układ schodowy, czyli sterowanie jednym światłem z dwóch miejsc, da się zrobić na jednym module z dwoma przyciskami albo na dwóch modułach powiązanych regułą, bez przeróbki okablowania między puszkami.

Do dwóch obwodów w jednej puszce (np. podwójny włącznik żyrandola) wystarcza moduł dwukanałowy. Gdy w puszce nie ma neutralnego, wybieraj modele bez N opisane wyżej. Do gotowych klawiszy w stylu smart w kategorii są też ramki i włączniki ścienne Shelly Wall Switch w kolorze białym i czarnym.

Silnik rolety ma dwa uzwojenia: góra i dół. Sterownik rolet ma dwa wyjścia z blokadą wzajemną i tryb kalibracji, w którym uczy się czasu pełnego ruchu, dzięki czemu można ustawić roletę na 30 czy 70 procent. Funkcję rolet mają moduły dedykowane, np. Shelly Shutter w zestawie z przyciskiem BLU Button, a także dwukanałowe moduły z pomiarem przełączone w tryb rolet, np. Shelly 2PM Gen3.

Do kilku rolet z jednej rozdzielnicy pasuje sterownik naszynowy z dwoma kanałami rolet (Shelly Pro Dual Cover PM), a w sieci Z-Wave odpowiedniki z serii Wave. Przed zakupem sprawdź, czy silnik ma klasyczne cztery przewody (góra, dół, neutralny, ochronny); silniki z własnym sterownikiem radiowym lub elektronicznym wymagają zwykle innego podłączenia albo własnej bramki producenta.

Ściemniacz to osobny typ modułu, a nie przekaźnik z funkcją "przyciemnij". Regulacja dotyczy tylko źródeł ściemnialnych: żarówka LED musi mieć oznaczenie ściemnialna, a zwykłe, nieściemnialne LED-y przy ściemniaczu migoczą lub buczą. W kategorii są trzy rodzaje sterowania jasnością:

• ściemniacz dopuszkowy 230 V, np. Shelly Dimmer Gen3, do żarówek i opraw LED ściemnialnych;
• sterownik sygnałem 0-10 V lub 1-10 V, np. Shelly Plus 0-10V Dimmer, do zasilaczy i opraw z takim wejściem;
• sterownik DALI, np. Shelly DALI Dimmer Gen3, do opraw z magistralą DALI w biurach i nowych instalacjach;
• ściemniacze naszynowe, np. Shelly Pro Dimmer 1PM (karta podaje maks. 200 W na kanał) i wersja 2PM (400 W), a w Z-Wave Shelly Wave Pro Dimmer 1PM.

Sumaryczna moc opraw podłączonych do ściemniacza musi mieścić się w jego limicie, a przy bardzo małym obciążeniu (jedna lampka kilku watów) przydaje się bypass. Kolorowe taśmy LED RGBW wymagają z kolei sterownika RGBW, który steruje kanałami barw zasilania 12 lub 24 V.

Licznik energii smart mierzy pobór całego domu lub wybranego obwodu i pokazuje go w aplikacji na bieżąco i w historii. W domu z instalacją trójfazową potrzebny jest miernik trójfazowy, który mierzy każdą fazę osobno. Mierniki różnią się sposobem pomiaru prądu:

Przekładnik prądowy (cęgi) zakłada się na przewód bez jego rozłączania, dlatego mierniki z przekładnikami pasują do dużych prądów i do rozdzielnic, w których nie ma miejsca na przeprowadzenie przewodów. Wartość przekładnika (50, 120, 400 A) dobiera się do zabezpieczenia przedlicznikowego i mocy przyłączeniowej. Miernik z odpowiednim dodatkiem, np. Shelly Pro 3EM Switch Add-on, może też przełączać obwód, czyli odcinać lub włączać odbiornik zależnie od zmierzonej mocy.

Przy fotowoltaice trójfazowy miernik smart pokazuje, ile energii dom pobiera z sieci, a ile oddaje, i to na każdej fazie osobno. Na tej podstawie można włączać bojler albo grzejnik wtedy, gdy instalacja produkuje nadwyżkę, zamiast oddawać ją do sieci. Przy pompie ciepła miernik na jej obwodzie pozwala policzyć rzeczywisty koszt ogrzewania i porównać sezony.

Przy taryfie dwustrefowej przekaźniki z harmonogramem przesuwają pracę bojlera i ładowanie na tańsze godziny. To automatyzacje, a nie sztuczki: wystarczy reguła czasowa albo reguła zależna od mocy zmierzonej przez miernik. Dokładność i kierunek pomiaru (pobór i oddawanie) sprawdzaj w specyfikacji konkretnego miernika.

Napędy bram mają zwykle wejście sterujące typu "krok po kroku" (otwórz, stop, zamknij) wyzwalane zwarciem styku. Do tego potrzebny jest przekaźnik ze stykiem bezpotencjałowym ustawiony w tryb impulsu, czyli automatycznego wyłączenia po ułamku sekundy lub kilku sekundach. Nie podłączaj wyjścia 230 V do wejścia sterującego napędu; to uszkadza elektronikę bramy.

Zasilanie modułu można zwykle pobrać z zacisków napędu (12 lub 24 V), jeśli moduł je obsługuje, albo z sieci 230 V. Przy bramie oddalonej od domu problemem bywa zasięg Wi-Fi; wtedy sprawdza się dodatek Shelly LoRa Add-on, który według producenta zwiększa zasięg komunikacji między modułami, albo osobny punkt dostępowy przy bramie.

Przekaźnik z wejściem na czujnik temperatury zamienia grzejnik elektryczny, matę grzewczą czy promiennik w urządzenie z termostatem i harmonogramem. Do modułów Shelly podłącza się przewodowy czujnik DS18B20 na przewodzie 1 m (jest też wersja 3 m) przez dodatek Add-on. Bezprzewodowe czujniki temperatury, wilgotności i ruchu oraz głowice termostatyczne znajdziesz w kategorii czujniki smart, a same grzejniki elektryczne w osobnej kategorii.

Do pieca gazowego lub pompy ciepła przekaźnik podłącza się do wejścia termostatu pokojowego, zawsze stykiem bezpotencjałowym i zgodnie z instrukcją pieca. Ciekawym dodatkiem jest manipulator zaworu gazu i wody Shelly, który zakręca zawór kulowy, np. po sygnale z czujnika zalania.

Nie każdy moduł coś przełącza. Shelly i4 Gen3 ma cztery wejścia na zwykłe przyciski lub włączniki i wysyła z nich polecenia do innych urządzeń: jednym klawiszem zgaszone całe piętro, drugim zamknięte wszystkie rolety. Istnieje też wersja i4 DC do zasilania prądem stałym i odpowiedniki Z-Wave z serii Wave.

Plus Uni to uniwersalny moduł do niskiego napięcia (karta podaje wymiary 40 x 21 x 7 mm), z wejściami na czujniki i styki, przydatny w instalacjach 12-24 V, np. w kamperze albo przy alarmie. Add-on z kolei dokłada do przekaźników wejścia na czujniki temperatury i sygnały analogowe.

• Shelly RC snubber - element tłumiący przepięcia przy przełączaniu obciążeń indukcyjnych (styczniki, wentylatory, silniki), które mogą zawieszać moduł lub skracać życie styków;
• bypass - obciążenie pomocnicze dla ściemniaczy i modułów bez N przy małych lampach LED;
• LoRa Add-on - dodatek komunikacyjny dalekiego zasięgu, w kategorii pojedynczo i w dwupaku;
• przekładniki prądowe 50, 120 i 400 A - do mierników z cęgami, także jako zamienniki;
• czujniki temperatury DS18B20 - do sterowania ogrzewaniem i kontroli temperatury;
• Switch Add-on do Pro 3EM - dokłada wyjście przełączające do miernika trójfazowego.

Dodatki nie są potrzebne w typowym mieszkaniu. Sięgaj po nie, gdy rozwiązujesz konkretny problem: migotanie, zawieszanie się przy silniku, za mały zasięg albo brak wejścia na czujnik.

Jeśli urządzenie wtyka się do gniazdka (lampa stojąca, grzejnik przenośny, ekspres, choinka), nie trzeba niczego montować w puszce. Inteligentne gniazdko z pomiarem energii daje to samo co przekaźnik PM i przenosi się je z miejsca na miejsce. Inteligentna listwa zasilająca steruje kilkoma urządzeniami naraz, np. zestawem RTV albo stanowiskiem przy komputerze.

Przekaźnik dopuszkowy jest lepszy wszędzie tam, gdzie odbiornik jest podłączony na stałe: oświetlenie sufitowe, rolety, wentylator, bojler, brama, ogrzewanie podłogowe. Cały przegląd urządzeń znajdziesz w kategorii inteligentny dom.

Moduły Wi-Fi w tej kategorii pracują w paśmie 2,4 GHz (karty podają 802.11 b/g/n, w Gen4 także ax). Telefon połączony z siecią 5 GHz może nie widzieć modułu przy konfiguracji, a router z jedną wspólną nazwą sieci dla obu pasm bywa przyczyną nieudanego parowania. Ten sam mechanizm opisuje wpis o urządzeniach działających tylko na 2,4 GHz.

Przy kilkudziesięciu modułach w domu liczy się też router: liczba obsługiwanych klientów, stabilność i zasięg na całe piętro. Jeśli moduły gubią połączenie, zacznij od sygnału w miejscu montażu, a dopiero potem od samego modułu. Pomocne będą routery i systemy Wi-Fi mesh oraz porady z wpisu jak poprawić zasięg i stabilność połączenia Wi-Fi.

Producent zwykle daje własną aplikację z kontem w chmurze. Karty modułów Shelly Gen3 wymieniają współpracę z Amazon Alexa i Google Home. Dla osób, które nie chcą zależeć od chmury, ważne są protokoły lokalne: MQTT, HTTP, RPC i Modbus (ten ostatni karta podaje dla Pro 3EM-3CT63), dzięki którym moduł działa z Home Assistant, Domoticz czy sterownikiem PLC.

Przy mieszaniu marek w jednym domu zwróć uwagę na wspólny mianownik: albo Home Assistant z integracjami dla każdej marki, albo Matter, albo jedna sieć Zigbee lub Z-Wave z jedną centralą. Kupowanie modułów trzech producentów i trzech aplikacji to najkrótsza droga do bałaganu w automatyzacjach.

Moduły pracują pod napięciem 230 V, a w przypadku mierników trójfazowych 400 V. Podłączenie w puszce lub w rozdzielnicy powinien wykonać elektryk z uprawnieniami, przy wyłączonym zasilaniu obwodu i z zachowaniem zasad bezpieczeństwa. Instrukcja producenta zawiera schematy dla każdego trybu pracy, a błędne podłączenie fazy z neutralnym lub do wejścia innego urządzenia potrafi zniszczyć moduł i odbiornik w ułamku sekundy.

Ty możesz przygotować wszystko, co skraca wizytę i ułatwia dobór:

1. sfotografuj włączniki i gniazda i opisz, co każdy z nich ma sterować; zawartość puszek sprawdzi elektryk;
2. spisz odbiorniki z mocą z tabliczki znamionowej;
3. sprawdź głębokość puszek i miejsce na szynie DIN w rozdzielnicy;
4. sprawdź zasięg Wi-Fi telefonem w miejscu montażu;
5. zdecyduj o protokole i aplikacji, zanim kupisz pierwszy moduł;
6. po montażu skonfiguruj moduł w aplikacji, nadaj nazwy obwodom i zaktualizuj oprogramowanie.

Karty modułów podają temperaturę pracy od -20 do +40 °C (dla Pro 1PM do +50 °C) i wilgotność 30-70 procent bez kondensacji. Oznacza to, że zwykły moduł nie nadaje się do puszki narażonej na zalewanie lub kondensację, np. w nieogrzewanym garażu, przy basenie czy na zewnątrz budynku bez szczelnej obudowy.

• obwód z modułem musi mieć zabezpieczenie nadprądowe dobrane do najsłabszego elementu: przewodu, modułu lub odbiornika;
• moduł w zamkniętej puszce się nagrzewa, a przy obciążeniu bliskim limitu nagrzewa się mocniej, dlatego zapas obciążenia jest ważny;
• nie upychaj modułu na siłę; zgnieciony przewód lub luźny zacisk to ryzyko przegrzania;
• przy oświetleniu zewnętrznym i ogrodowym moduł umieść wewnątrz, a do odbiornika poprowadź przewód;
• przełączanie obiektów krytycznych (pompy szamba, zamrażarki, alarmu) zabezpiecz regułą kontrolną i powiadomieniem o braku pomiaru.

Na wypadek przerwy w dostawie prądu sprawdź, jak moduł zachowuje się po powrocie zasilania (stan poprzedni, włączony czy wyłączony) i ustaw to w aplikacji. Szerzej o przygotowaniu domu pisze wpis jak przygotować dom na brak prądu.

Zanim uznasz moduł za uszkodzony, zaktualizuj oprogramowanie i przywróć ustawienia fabryczne; większość problemów z łącznością znika po zmianie konfiguracji sieci, a nie po wymianie urządzenia.

Najprościej zacząć od listy punktów, które naprawdę chcesz sterować, a nie od pakietu urządzeń. Przykładowe mieszkanie trzypokojowe z roletami:

Przy takiej liczbie modułów dwupaki i czteropaki tych samych modeli upraszczają konfigurację, bo wszystkie urządzenia mają to samo oprogramowanie i te same ustawienia.

1. czy w puszce jest przewód neutralny - jeśli nie, moduł bez N;
2. jaka jest moc odbiornika i czy mieści się w limicie modułu z zapasem;
3. czy potrzebny jest styk bezpotencjałowy (brama, piec, sygnał 12-24 V);
4. czy chcesz mierzyć energię - wersja PM albo osobny miernik;
5. ile kanałów w jednym miejscu: 1, 2, 3 czy 4;
6. puszka czy szyna DIN, i czy jest na to miejsce;
7. jaki protokół i jedna wspólna aplikacja lub centrala dla całego domu;
8. zasięg Wi-Fi w miejscu montażu, pasmo 2,4 GHz;
9. warunki: temperatura, wilgoć, metalowa obudowa;
10. montaż przez elektryka z uprawnieniami i schemat z instrukcji producenta.