Shelly 设备架构

Shelly 设备架构

概述

本节详细介绍 Shelly 智能继电器的硬件架构和通信原理。学习完成后，您将能够：

• 理解 Shelly Gen1 和 Gen2 的产品差异
• 掌握 Shelly 1PM 的内部结构和硬件规格
• 理解 Shelly RPC 通信协议的原理
• 向客户解释 Shelly 在 IoT 方案中的技术优势

Shelly Product Line

Shelly 提供多种智能继电器产品，适用于不同场景：

型号	最大电流	能耗监测	尺寸	典型场景
Shelly 1	16A	❌	小型	照明开关
Shelly 1PM	16A	✅ 电压/电流/功率	小型	能耗监测
Shelly Plus 1PM	16A	✅ (Gen2)	小型	新一代能耗监测
Shelly Plus 2PM	2×10A	✅ 双通道	小型	双路监测
Shelly EM	—	✅ 外部 CT	中型	50A 大电流
Shelly 3EM	—	✅ 三相	中型	三相电力监测

Shelly 1PM Hardware Architecture

┌──────────────────────────────────────────────────┐
│                 Shelly 1PM                        │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│                                                    │
│  ┌──────────────────────┐  ┌──────────────────┐   │
│  │   Relay (16A)        │  │  Power Supply    │   │
│  │   继电器开关模块       │  │   (AC→DC)        │   │
│  └──────────┬───────────┘  └──────────────────┘   │
│             │                                      │
│             ▼                                      │
│  ┌────────────────────────────────────────────┐   │
│  │         ESP32 / ESP8266 (Gen1/Gen2)         │   │
│  │  ├─ Wi-Fi + Bluetooth                       │   │
│  │  ├─ MQTT / HTTP / RPC                       │   │
│  │  └─ 固件: Shelly OS / Tasmota               │   │
│  └────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                    │
│  ┌────────────────────────────────────────────┐   │
│  │         Power Monitoring IC (ADE7953)       │   │
│  │  ├─ 电压测量 (V)                            │   │
│  │  ├─ 电流测量 (A)                            │   │
│  │  ├─ 有功功率 (W)                            │   │
│  │  └─ 累计电量 (kWh)                          │   │
│  └────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                    │
│  ┌─────────────────┐     ┌──────────────────┐     │
│  │  SW Input (开关) │     │  Status LED      │     │
│  └─────────────────┘     └──────────────────┘     │
└──────────────────────────────────────────────────┘

Gen1 vs Gen2 Architecture

Gen1 (Shelly 1, Shelly 1PM)

• 通信方式: HTTP REST API 为主
• MQTT: 基础 MQTT 支持，自定义 Topic
• API: 简单的 HTTP GET/POST 命令
• 固件: 可通过 OTA 更新

# Gen1 HTTP 控制示例
curl http://shelly-ip/relay/0?turn=on
curl http://shelly-ip/relay/0?turn=off

# Gen1 HTTP 状态获取
curl http://shelly-ip/status

Gen2 (Shelly Plus 1PM, Shelly Pro)

• 通信方式: RPC over MQTT 为主
• MQTT: 原生 RPC 协议支持
• API: JSON-RPC 协议，通道化通信
• 固件: Shellies OS，支持多通道 RPC

# Gen2 RPC 通过 MQTT 控制
# 发送到: shellyplus1pm-{deviceid}/rpc
{
    "id": 1,
    "src": "nodered",
    "method": "Switch.Set",
    "params": {
        "id": 0,
        "on": true
    }
}

# 响应在: nodered/rpc (src 对应的 Topic)
{
    "id": 1,
    "src": "shellyplus1pm-{deviceid}",
    "result": {
        "was_on": false,
        "restart_required": false
    }
}

Shelly Plus 1PM 硬件规格

参数	值
供电电压	110-240V AC (±10%)
最大电流	16A (阻性负载)
最大功率	3500W (230V)
Wi-Fi	802.11 b/g/n (2.4GHz)
蓝牙	BLE 4.2 (Gen2)
工作温度	-40°C ~ 60°C
尺寸	39×36×16mm
安装	DIN 导轨 / 墙面暗装

SW (Switch) Input

Shelly 设备提供物理开关接口（SW 端子），支持：

• 普通开关: 传统墙壁开关直接控制继电器
• 瞬时开关: 门铃式按键控制
• 边沿触发: 检测开关动作后执行自定义逻辑

// SW 输入在 Node-RED 中处理
// MQTT Topic: shellyplus1pm-{id}/status/switch:0

{
    "id": 0,
    "source": "switch",
    "output": true,    // SW 输入状态
    "temperature": {
        "tC": 42.5     // 内部温度
    }
}

Common Customer Questions

Q1: Gen1 和 Gen2 的兼容性如何？

Gen2 仍然向下兼容基础 MQTT 功能，但 RPC 协议不同。如果需要统一的控制接口，建议在 Node-RED 中封装抽象层。

Q2: Shelly 的 SW 输入有什么实际用途？

SW 输入允许用户使用传统的物理墙壁开关控制继电器，同时开关状态会同步到 MQTT，方便 Node-RED 进行联动控制。

Q3: 如何确认客户需要 1PM 还是 1（带功率监测）？

如果客户需要了解用电量、监测设备运行状态、或者做能耗分析，必须选择 1PM（带功率监测芯片）。Shelly 1 只提供开关功能。

最佳实践

✅ 推荐做法:

• 新项目优先选择 Gen2（Plus 系列）以获得更好的 RPC 支持
• 需要能耗监测的场景必须使用 PM 系列
• 使用 SW 输入保持物理开关的可用性
• 在配电箱中安装时注意散热空间

❌ 避免做法:

• 混用 Gen1 和 Gen2 的 API 调用方式
• 超过 16A 额定电流使用
• 在潮湿环境无防护安装
• 忽略设备的散热要求

Summary

1. Shelly Gen1 使用 HTTP REST API，适合简单场景
2. Shelly Gen2 使用 RPC over MQTT，功能更强大
3. Shelly 1PM 内置 ADE7953 功率监测芯片，可采集电压/电流/功率/电量
4. SW 输入 提供物理开关能力，与智能控制并行工作
5. 选择带 PM 功能的型号才能实现能耗监测

References

• Shelly Gen2 API 文档
• Shelly Gen1 API 文档
• ADE7953 功率监测芯片数据手册