Brick su guida DIN: hardware da quadro per Home Assistant

Chi ha provato a usare Home Assistant su guida DIN, dentro un quadro elettrico vero di un impianto termico, conosce bene il problema. Il software è pronto per l’impianto, l’hardware di solito no. Una scheda pensata per la scrivania va adattata con supporti, alimentatori, schede di espansione e cavi, e il risultato è un quadro che solo chi l’ha fatto sa leggere.

Brick nasce proprio per risolvere questo problema, partendo dal quadro. In questo articolo vediamo cosa chiede un quadro di termoregolazione a un controllore, e come lo abbiamo tradotto in hardware.

Cosa chiede un quadro elettrico

Un quadro di termoregolazione non è un mobile in cui appoggiare apparecchi. È un insieme di componenti montati, protetti e collegati secondo regole precise, che deve funzionare per molti anni in un locale tecnico spesso caldo, polveroso, con disturbi elettrici. A un controllore chiede cinque cose.

Il montaggio. Tutto si fissa sulla guida DIN, la barra metallica standard dei quadri. Un componente che non si monta sulla guida richiede staffe e adattamenti, e non si sostituisce in fretta.

L’alimentazione. Dal quadro, con le sue protezioni, non da un alimentatore da presa. Meglio se a bassa tensione, separata dalla rete, come gli altri dispositivi di comando.

Gli ingressi e le uscite. Una centrale termica ha sonde di temperatura, contatti di stato, contatori, testine, pompe, valvole modulanti. Servono ingressi e uscite adatti a ciascuno, non pin di una scheda da adattare con moduli aggiuntivi.

I morsetti. Ogni filo arriva a un morsetto numerato, come nello schema. Chi apre il quadro dopo cinque anni deve poter seguire un cavo senza indovinare.

La robustezza. Temperature di esercizio adatte a un locale tecnico, una memoria che regge anni di registrazioni continue, una ripartenza automatica dopo un’interruzione di corrente.

Le scelte di Brick

Brick è progettato attorno a queste richieste.

• Il controllore ha 22 ingressi e uscite e Linux embedded basato su Debian, con Home Assistant, Node-RED e Grafana. Ingressi e uscite sono pensati per i componenti di un impianto termico: sonde, contatti, comandi di testine e pompe, segnali per le valvole.
• Il modulo di espansione aggiunge altri 8 ingressi e uscite, per gli impianti che ne hanno bisogno.
• Brick-HMI è un pannello touch da 7 pollici, con Linux embedded e 40 ingressi e uscite configurabili, da montare sul fronte del quadro o in un locale di servizio, per vedere e comandare l’impianto sul posto.

Sopra l’hardware ci sono le configurazioni pronte per impianti radianti e fan coil, con schemi elettrici che indicano dove va ogni filo.

Montaggio e cablaggio

Un quadro con Brick si organizza come un qualsiasi quadro di termoregolazione, su più file di guida.

1. In alto le protezioni: interruttori per il controllore, per i carichi delle zone, per pompe e servomotori. E l’alimentatore.
2. Al centro il controllore e l’eventuale modulo di espansione, vicini, con i collegamenti brevi.
3. Sotto i relè e le interfacce per i carichi che il controllore non comanda direttamente, per esempio pompe di potenza maggiore o testine a 230 V.
4. In basso i morsetti, divisi per tipo: alimentazioni, sonde, comandi, bus di campo.

Lo spazio di riserva conta: lasciare almeno un quinto della guida libera permette di aggiungere un modulo o una protezione senza rifare il quadro. Due regole di cablaggio contano più delle altre. I cavi delle sonde e dei bus, come l’RS-485 per il Modbus, corrono separati da quelli di potenza, per evitare disturbi. E l’antenna del coordinatore Zigbee, se serve, va portata fuori dal quadro metallico, che altrimenti scherma il segnale.

Brick-HMI sul fronte quadro

In molti impianti, soprattutto negli edifici non residenziali, serve poter vedere lo stato dell’impianto senza un telefono: il manutentore che entra in centrale, il custode di una scuola, il personale di un albergo. Brick-HMI risponde a questa esigenza. Mostra zone, temperature, allarmi, e permette i comandi essenziali, direttamente sul posto.

Avere un pannello sul quadro ha anche un vantaggio di sicurezza: le funzioni di servizio si possono lasciare solo lì, e non nell’app, così chi è fuori sede vede tutto ma non può cambiare i parametri critici.

Il confronto con le soluzioni fai da te

Esistono anche altre strade per portare Home Assistant in un quadro. Alcuni produttori, anche italiani ed europei, offrono schede industriali da guida DIN basate su Raspberry Pi, con ingressi e uscite protetti: sono ottimi componenti, pensati soprattutto per integratori e sviluppatori che costruiscono il proprio sistema. Poi ci sono le soluzioni fatte in casa, con una scheda in una scatola e moduli aggiuntivi.

La differenza di Brick non sta tanto nell’hardware quanto in quello che gli sta sopra: configurazioni già provate per la termoregolazione, schemi elettrici disegnati, l’esperienza di chi mette in servizio impianti termici da vent’anni. Chi vuole costruire tutto da sé può partire da Brick Raw, il solo hardware; chi vuole un impianto che funziona dal primo giorno parte da una configurazione.

Ripartenza e continuità

Un controllore nel quadro deve sopravvivere alle situazioni normali di un impianto: un’interruzione di corrente, un disturbo, un aggiornamento. Tre accorgimenti aiutano.

• Ripartenza automatica: al ritorno della corrente il controllore riparte da solo e riprende la regolazione, senza interventi.
• Stati sicuri: in caso di guasto del controllore, le uscite tornano in una condizione che non crea danni, per esempio con le testine chiuse e il termostato di sicurezza cablato che continua a proteggere il pavimento.
• Backup della configurazione: una copia aggiornata della configurazione è conservata fuori dal controllore, per ripristinarla su un controllore nuovo in poco tempo.

Sono, in sostanza, i principi che abbiamo descritto parlando di Home Assistant in un impianto professionale, tradotti nel quadro.

Chi lo installa

Brick si installa come qualsiasi componente di un quadro di termoregolazione: un elettricista o un termotecnico con esperienza di quadri non ha bisogno di competenze informatiche per montarlo e cablarlo. La configurazione software si fa con gli strumenti di Home Assistant e Node-RED, o si riceve già pronta. Per l’organizzazione complessiva del quadro e della centrale vale quanto descritto nella guida alla termoregolazione degli impianti radianti.