[TEORIA] Wi-Fi SMART SWITCH: PRIMI COLLEGAMENTI CON IL SONOFF BASIC R1/R2.
Benvenuti al corso di elementi di domotica di NPR Online Technologies.
Il libro di questo corso è disponibile al seguente link:
ELEMENTI DI DOMOTICA – ESERCITAZIONI CON GLI SMART SWITCHES
In questa lezione affronteremo i concetti teorici che riguardano gli interruttori Wi-Fi per domotica con particolare riferimento ai modelli Sonoff Basic R1 ed R2. Precisiamo che questi due modelli hanno le stesse funzionalità. La differenza sostanziale è che la versione R2 risulta migliorata per quel che riguarda gli aspetti di sicurezza e possiede anche la marcatura CE. Inoltre, il modello R1 è ormai ufficialmente fuori produzione. Tuttavia dal punto di vista del funzionamento non ci sono differenze tra questi due dispositivi. Nel corso della lezione parleremo dunque indifferentemente di Sonoff Basic R1 o R2 o in alcuni casi per brevità parleremo semplicemente di Sonoff Basic o al limite useremo soltanto il termine Sonoff laddove ovviamente queste abbreviazioni non dovessero generare confusione.
Prima di analizzare il funzionamento del Sonoff Basic R1 ed R2, richiamiamo brevemente il principio di funzionamento di un semplice interruttore unipolare.
Partiamo dunque da una lampadina alimentata con i conduttori di neutro e fase dell’impianto elettrico.
Abbiamo visto nella lezione teorica del nostro corso sugli impianti elettrici, che è possibile controllare lo stato della lampadina per mezzo di un interruttore.
In particolare, quando l’interruttore è chiuso, si stabilisce continuità elettrica tra il conduttore di fase ed il terminale della lampadina e pertanto quest’ultima si accende.
Al contrario, quando l’interruttore è aperto, viene interrotta la continuità elettrica del conduttore di fase e quindi la lampadina risulta spenta.
Stiamo parlando genericamente di interruttore o “switch” in inglese, ma per essere più precisi dovremmo parlare di interruttore “single-pole, single-throw“ che possiamo tradurre in italiano con “interruttore unipolare ad una via”.
È bene comunque tenere presente che non è raro che ci si riferisca a questo particolare dispositivo parlando semplicemente di interruttore o switch.
Ad esempio, prendiamo il caso dei dispositivi Sonoff Basic R1 ed R2 i quali vengono genericamente indicati con il termine Smart Switch o Wi-Fi Switch, o anche «Wi-Fi smart switch»
come peraltro indicato direttamente sulla copertura in plastica del dispositivo:
Tuttavia come vedremo tra poco, all’interno di un Sonoff Basic R1 o R2 è presente un interruttore unipolare ad una via ossia un interruttore di tipo Single-Pole Single-Throw.
Dal momento che i modelli Sonoff Basic R1 ed R2 implementano un interruttore, possiamo chiederci se tale dispositivo smart sia dunque in grado di sostituirsi ad un interruttore manuale o tradizionale.
Bene, la risposta è affermativa.
Passiamo dunque ad analizzare la procedura di sostituzione di un interruttore unipolare con un Sonoff Basic.
Anzitutto, osserviamo che il Sonoff Basic va alimentato con una tensione alternata compresa tra 90 e 250 V ed è pertanto idoneo ad essere installato negli impianti elettrici ad uso residenziale.
Osserviamo inoltre che questo dispositivo è provvisto di un ingresso (o input) e di una uscita (o output). Occorrerà quindi prestare attenzione a questo aspetto per non rischiare di danneggiare il dispositivo invertendo l’ingresso con l’uscita.
Fatte queste premesse, possiamo analizzare lo schema dei collegamenti.
Osserviamo che la sezione di input del Sonoff è corredata di due morsetti a vite contrassegnati dalle lettere «L» ed «N».
In particolare, la lettera «L» è l’iniziale del termine inglese «Line» che può essere tradotto in italiano con il termine «Fase», mentre la lettera «N» è l’iniziale del termine inglese «Neutral» che può essere tradotto in italiano con il termine «Neutro».
Ne deriva che ai morsetti di ingresso del Sonoff Basic R1 o R2 dobbiamo collegare i conduttori di fase e neutro del nostro impianto elettrico.
Passiamo ora alla sezione di uscita del Sonoff Basic.
Anche in questo caso abbiamo due terminali a vite anch’essi contrassegnati con le lettere «N» ed «L».
Notiamo subito che il terminale «N» di uscita è equipotenziale con il terminale «N» di ingresso, dal momento che esiste internamente al Sonoff un contatto elettrico che li collega in maniera permanente.
Al contrario, nel caso del terminale «L», si osserva che il terminale di uscita viene collegato al terminale «L» in entrata solo se l’interruttore interno al Sonoff è chiuso. Notiamo che nella rappresentazione grafica della figura seguente, l’interruttore interno al Sonoff è aperto e dunque il terminale «L» in uscita non è collegato alla fase dell’impianto elettrico.
In tali condizioni, la lampadina collegata all’uscita del Sonoff risulta spenta.
Ci chiediamo ora in che modo sia possibile manovrare l’interruttore interno al Sonoff in modo da poterlo chiudere e quindi alimentare la nostra lampadina di prova.
Il metodo più semplice per comandare l’interruttore unipolare interno al Sonoff Basic è quello di agire sul pulsante nero che spunta dal coperchio in plastica.
Se premiamo questo pulsante,
attiveremo la chiusura dell’interruttore interno al Sonoff e di conseguenza chiuderemo il circuito che permette di alimentare la lampadina di prova.
Appare abbastanza scontato osservare che premendo una seconda volta il pulsante del Sonoff,
causeremo la riapertura dell’interruttore all’interno del Sonoff e di conseguenza otterremo lo spegnimento della lampadina ad esso connessa.
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Prima di passare ad una prova pratica facciamo notare una differenza molto importante tra il Sonoff Basic R1 o R2 ed un tradizionale interruttore unipolare.
In particolare, possiamo osservare che nel caso di un tradizionale interruttore unipolare, non esiste un terminale di ingresso ed un terminale di uscita e dunque possiamo scambiare i due terminali senza alterare il funzionamento dell’impianto elettrico.
Al contrario, nel caso del Sonoff Basic, i terminali sono contrassegnati con le etichette INPUT e OUTPUT, abbreviate in IN e OUT nella nostra rappresentazione grafica. La presenza di questa indicazione riflette il fatto che non possiamo scambiare i terminali del Sonoff Basic altrimenti il dispositivo non potrà funzionare correttamente e potrebbe anche essere danneggiato.
Per comprendere meglio questo concetto, possiamo osservare che i terminali di input del Sonoff Basic non sono connessi soltanto all’interruttore interno al dispositivo, ma sono impiegati per alimentare l’intera scheda elettronica che controlla questo dispositivo e pertanto questo collegamento è fondamentale per assicurare la corretta alimentazione di tutti i componenti della scheda elettronica,
né tantomeno possiamo arbitrariamente scambiare ingressi con uscita tentando quindi di fornire alimentazione al Sonoff dai suoi terminali di uscita.
Questa osservazione ci permette di spiegare anche un’altra differenza tra interruttore unipolare tradizionale e Sonoff Basic.
Ci riferiamo in particolare al ruolo del conduttore del neutro.
Ricordiamo che nel caso dell’interruttore unipolare viene coinvolto soltanto il collegamento del conduttore di fase come si può notare nello schema di sinistra della figura seguente.
Nel caso del Sonoff Basic R1 o R2 osserviamo invece che è necessario collegare al dispositivo anche il conduttore del neutro.
Il motivo di questo ulteriore collegamento è ancora una volta riconducibile al fatto che i conduttori di neutro e fase servono per alimentare la scheda elettronica del Sonoff, la quale a sua volta controlla l’interruttore del Sonoff.
Nel caso dell’interruttore unipolare tradizionale non occorre invece alcuna alimentazione aggiuntiva:
Quanto appena osservato ci porta quindi a concludere che non è possibile accettare un collegamento del Sonoff Basic come indicato nella figura seguente. In tale schema possiamo infatti notare che soltanto il terminale di input di fase risulta alimentato, mentre il terminale del neutro risulta scollegato.
In queste condizioni la scheda elettronica interna al Sonoff Basic non risulterà alimentata e dunque il dispositivo non potrà funzionare.
Per poter rendere funzionante il Sonoff Basic R1/R2, occorre alimentarlo con neutro e fase come indicato nello schema seguente:
Osservando con attenzione questo schema circuitale notiamo che è differente da quello proposto all’inizio di questa lezione.
Osserviamo infatti che la connessione del neutro alla lampadina non viene effettuata tramite il terminale di output del Sonoff,
come avveniva invece nello schema introdotto all’inizio di questa lezione, che riproponiamo qui di seguito per rendere chiare le differenze:
In particolare, nel secondo schema che abbiamo proposto, la connessione del conduttore di neutro alla lampadina viene effettuata per altra via e dunque non tramite il Sonoff Basic.
Precisiamo che entrambe le soluzioni circuitali sono valide e dunque la scelta dell’una o dell’altra va valutata caso per caso. Ad esempio, una delle due potrebbe introdurre un risparmio in termini di lunghezza del cavo del neutro sulla base delle tracce disponibili nell’impianto elettrico.
Ciò che è importante sottolineare ancora una volta è che entrambe le soluzioni prevedono la connessione di entrambi i terminali di input alla linea elettrica.
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Bene, possiamo passare alle conclusioni di questa lezione introduttiva sui dispositivi Sonoff Basic R1 ed R2 che come detto rappresentano degli smart switch Wi-Fi.
In particolare, in questa lezione ci siamo limitati ad analizzare i collegamenti di questo dispositivo.
Abbiamo visto come sia possibile sostituire un interruttore unipolare tradizionale con un Sonoff Basic R1 o R2, senza entrare nel merito delle funzionalità Wi-Fi che saranno oggetto invece di approfondimenti nelle lezioni successive.
Prima di concludere questa lezione facciamo una piccola riflessione sul fatto che finora abbiamo parlato del Sonoff Basic come uno switch Wi-Fi, anche se nella realtà abbiamo visto che il suo principio di funzionamento è molto più simile a quello di uno schema pulsante-relè, schema ampiamente analizzato nel nostro corso introduttivo sugli impianti elettrici.
Qualcuno potrebbe dunque osservare che sarebbe più opportuno parlare di «relè Wi-Fi» piuttosto che di «interruttore Wi-Fi». Tuttavia, i termini «Wi-Fi switch» o «Wi-Fi Smart switch» rappresentano quelli più comunemente utilizzati e pertanto anche nel nostro corso faremo uso di questa terminologia.
Ad ogni modo, l’analogia appena fatta con lo schema pulsante-relè ci tornerà utile nelle prossime lezioni, sia per comprendere meglio il funzionamento interno del Sonoff sia per comprendere meglio alcune soluzioni circuitali che saranno proposte nel prosieguo del corso.
Bene, siamo giunti al termine di questa lezione. Per approfondimenti su questi temi, vi suggeriamo i seguenti link:
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ELEMENTI DI DOMOTICA – ESERCITAZIONI CON GLI SMART SWITCHES
