Come rendere smart l'impianto elettrico di casa: presentiamo Shelly, il mago della domotica

Fino a qualche anno fa la "domotica" era un privilegio di pochi: per esperti di elettronica o per chi poteva permettersi di rivolgersi ad esosissime ditte specializzate. Per tutti gli altri, il desiderio di una "casa intelligente", era un sogno destinato a rimanere tale. Oggi, invece, grazie alla diffusione di Internet e delle reti Wifi, è possibile introdurre un po' di domotica in tutte le case: con uno sforzo minimo, ma soprattutto con costi molto contenuti. Gli interruttori smart Shelly rientrano in questa categoria: in questo articolo vedremo come utilizzarli per controllare l'illuminazione domestica (e non solo).

Cos'è un interruttore "smart"?

Si tratta di un interruttore (più propriamente: un "relè") pilotabile via wireless: quando viene sostituito o affiancato agli interruttori manuali già presenti, consente di comandare l'accensione e lo spegnimento remoto da smartphone o assistenti vocali come Google Home o Amazon Echo.

Allo stato attuale ne esistono di due categorie principali, che si distinguono per le diverse modalità di comunicazione:

• quelli che creano una rete wireless propria, tra cui troviamo i protocolli Z-Wave e ZigBee (quest'ultimo adottato da marchi importanti come Philips e Ikea) e
• quelli che si "appoggiano" al normale WiFi casalingo.

Ognuna di queste due categorie ha pro e contro che possono rendere preferibile una rispetto all'altra: eventualmente se ne potrà discutere in un altro articolo. Per questa volta mi limiterò a parlare della seconda categoria e di quello che, secondo me, è uno dei suoi migliori prodotti.

Shelly 1 vs. Sonoff Basic

Chi ha già avuto modo di giocare con questi particolari aggeggi, avrà sentito sicuramente parlare degli interruttori Sonoff di iTead: sono stati i primi a proporre questa tecnologia ad un costo bassissimo e, per questo, si sono molto diffusi e hanno guadagnato una certa notorietà.

Invece gli Shelly sono una novità abbastanza recente. La ditta produttrice, Allterco Robotics, è riuscita a risolvere alcuni limiti di Sonoff e a proporre oggetti davvero innovativi. Vediamo perché:

• Dimensioni ridotte. La prima cosa che risulta subito evidente quando apriamo la confezione di uno Shelly è l'estrema compattezza: lo Shelly 1 misura appena 41 x 36 x 17 mm. Questo è molto importante perché consente di alloggiarlo comodamente in una scatola 503 insieme agli interruttori manuali, cosa che non è possibile fare con un Sonoff. Tanto per dare un'idea della differenza, lo stesso volume necessario per un Sonoff Basic (90 x 40 x 24 mm) può contenere agevolmente due Shelly 1.
• Funziona anche a bassa tensione. Sonoff funziona esclusivamente a 220 volt in corrente alternata, mentre Shelly (tramite lo spostamento di un ponticello) può funzionare a 220 Vca, 24-60 Vcc oppure 12 Vcc. Questo lo rende comodo da utilizzare anche in quelle situazioni in cui non sia presente la tensione di rete (ad esempio: in auto o in camper).
• Contatti "puliti". I contatti del relè dello Shelly sono disaccoppiati dalla tensione di alimentazione. Questo significa che, ad esempio, possiamo alimentarlo a 220 volt, ma impiegarlo per pilotare un circuito a bassa tensione (o viceversa). La stessa cosa non è possibile con i Sonoff Basic, che consentono solo di pilotare carichi uguali alla tensione di alimentazione (220V). E' giusto ricordare che è possibile "modificare" i Sonoff Basic per ottenere lo stesso risultato, ma si tratta di una operazione abbastanza complessa e, se non eseguita correttamente, anche pericolosa.
• Migliore integrazione con l'impianto esistente. Entrambi gli interruttori richiedono di intervenire sull'impianto elettrico, ma lo Shelly ha caratteristiche tali che consentono di conservare la configurazione originale di interruttori manuali preesistenti. Questo con Sonoff non è sempre possibile e, a meno di complicati accrocchi, spesso bisogna rinunciare all'interruttore manuale per poter usare l'interruttore "smart".
• Web server integrato. Come se non fosse già abbastanza, tutti gli interruttori Shelly contengono al loro interno un web server che consente di impostarli anche senza l'app dedicata, semplicemente collegandosi con un browser all'indirizzo del dispositivo.

L'offerta Shelly

Oltre alla versione base, più economica (Shelly 1), sono disponibili anche altri tipi di interruttori con caratteristiche aggiuntive a prezzi leggermente superiori, ma che possono essere utili per risolvere esigenze particolari:

• Shelly 1 - Consente di pilotare un carico fino a 16A. Funziona con reti WiFi 802.11 b/g/n a 2,4 GHz.
• Shelly 1PM - Come Shelly 1, ma consente anche di monitorare l'assorbimento del carico in uscita da remoto. Inoltre possiede un circuito di protezione da sovraccarico e surriscaldamento.
• Shelly 2 (fuori produzione) - Come Shelly 1, ma può pilotare due canali separati. Utile per controllare due gruppi di luci o per comandare tapparelle elettriche (un canale per aprire, uno per chiudere).
• Shelly 2.5 - Come Shelly 2 (che sostituisce), ma di dimensioni ulteriormente ridotte. Inoltre può monitorare l'assorbimento dei due canali separatamente e possiede un circuito di protezione da sovraccarico e surriscaldamento.

Schemi di collegamento

Vediamo ora alcuni schemi elettrici che ci possono aiutare a capire come e dove intervenire per inserire un interruttore intelligente Shelly nelle situazioni più comuni che possiamo trovare nelle nostre case.

ATTENZIONE: questi schemi hanno uno scopo esclusivamente informativo. Le modifiche all'impianto elettrico casalingo devono essere effettuate solo da elettricisti professionisti. La tensione di rete è pericolosa e può provocare la morte!

Sostituire un interruttore manuale con un interruttore smart

Questo schema rappresenta la situazione più semplice in cui possiamo imbatterci: un unico interruttore comanda una luce (o un altro carico).

Nella prima figura in alto è illustrato lo schema, molto semplice, della situazione iniziale. Nelle due successive vediamo come rimpiazzare l'interruttore fisico con Sonoff Basic e Shelly 1 rispettivamente.

In questa circostanza entrambe le soluzioni si comportano esattamente nello stesso modo. L'unico vantaggio di Shelly è che, grazie ai contatti "puliti", che troviamo ai capi "I" e "O", potremmo eventualmente comandare un carico con una tensione diversa da quella di rete utilizzata per alimentare il relè. Nello schema abbiamo ponticellato il capo "I" alla fase, dando invece per scontato che la lampada richieda la stessa tensione per funzionare.

Il problema più evidente di questo schema è che, pur avendo domotizzato la lampada, abbiamo perso la funzionalità dell'interruttore fisico, cosa che nel 99% dei casi è inaccettabile.

La "magia" di Shelly

Ed è qui che entra in gioco il "colpo di genio" di Allterco Robotics. Avete notato che i morsetti dello Shelly sono 5 contro i 4 del Sonoff? Il morsetto in più, indicato con "SW", è un sensore che, ad ogni cambio di stato rilevato in ingresso (da alto a basso o viceversa), determina un conseguente cambio di stato dell'interruttore ai capi "I" e "O".

Questo accorgimento ci consente di domotizzare il nostro circuito e di conservare allo stesso tempo anche l'interruttore manuale, cosa che con Sonoff Basic non è possibile se non apportando modifiche hardware più o meno complicate.

Vediamo come, nello stesso esempio visto in precedenza, Shelly possa affiancare un interruttore pre-esistente invece di rimpiazzarlo:

Impianto con deviatori / invertitori

Un'altro caso molto comune è quello in cui un'unica luce (o gruppo di luci) viene comandata da due diversi punti della stanza. Questa situazione viene gestita normalmente con l'uso di due deviatori.

Lo Shelly 1 si può integrare anche in questo tipo di circuito in modo simile a quello visto in precedenza:

Quando i punti di controllo sono più di due è necessario aggiungere, ai due deviatori dello schema precedente, uno o più invertitori. In questi casi lo Shelly va integrato in modo del tutto analogo, tenendo presente che va posizionato a valle dell'ultimo deviatore, subito prima del carico da pilotare.

Impianto con relè bistabile

Quando i punti di controllo sono veramente tanti (corridoi, luci delle scale, ecc.) si preferisce utilizzare un sistema con molti pulsanti che comandano un unico relè bistabile (prima figura della seguente immagine).

Come si vede nella seconda figura, Shelly 1 è perfettamente in grado di sostituire il relè originale, andandosi ad integrare perfettamente con l'impianto a pulsanti. L'unico accorgimento necessario sarà di impostare nell'app di Shelly la modalità Tipo pulsante = momentaneo.

Se invece, per qualche motivo, non è possibile rimpiazzare il relè originale (ad esempio perché fornisce l'alimentazione a pulsanti con spia luminosa integrata), ecco una soluzione possibile che prevede l'inserimento dello Shelly in cascata al relè nativo:

In questo caso (come nelle precedenti configurazioni senza relè) la modalità di input deve essere lasciata Tipo pulsante = Interruttore.

In conclusione

Rimarrebbe ancora molto altro da dire su questi gioiellini (supportano il protocollo MQTT, possono fungere da interruttore crepuscolare o temporizzato, ecc.), ma quanto scritto in questo articolo può essere già sufficiente per consentirvi di riuscire ad accendere le luci di casa con un semplice comando vocale: "Computer, accendi la luce", come faceva (o... farà) il Capitano Picard sull'Enterprise... che è poi il motivo principale per cui ci piace tanto giochicchiare con la domotica... o no?

In un prossimo articolo, se ci sarà interesse, potremmo vedere qualche schema d'uso pratico dello Shelly 2: per pilotare tapparelle elettriche o impianti con relè passo-passo.