Привет друг или случайно заблудшая душа!
Хочу рассказать, как сделал управление освещением в квартире. Когда затеял ремонт, то появилось желание чтобы свет в прихожей и спальне можно было бы включать и выключать с нескольких точек. Вексель исключил по причине сложной реализации для 3 точек и практически невозможной (читай как нерациональной) для 4 точек управления. Ко всему прочему нелюбовь к векселю основывалась на факте, что все переключатели в какой-то момент окажутся в разных положениях, это, как говориться, «не по Фен Шую».
Самым простым решением стало использовать би-стабильные реле. Так я и поступил, купив парочку чудо-блоков от EATON. Управлялось данное реле напряжением 230В, что стало жирным плюсом при выборе. Но вскоре после ввода в эксплуатацию данного агрегата мы все члены семьи пришли к выводу, что данному агрегату место не место в квартире. При переключении создавался такой хлопок, что долго это терпеть мы не смогли. Именно шум сподвиг меня сделать данный проект.
Плюсы данного решения:
• Бесшумный – как раз именно бесшумность и сподвигла меня на создание данного девайса
• В принципе, по габаритам может быть даже меньше, чем механическое реле
• Долговечнее, больше циклов переключения – отсутствие дуги при размыкании контактов конечно же повышают срок службы, но признаюсь, факт притянут за уши: существуют блоки с отслеживанием синусоиды, а как следствие, бездуговым разрывом цепи, но самолично такого не встречал
Его же минусы:
• Твердотельное реле боится превышения по току- КЗ ставит крест на твердотелном реле. У меня в схеме силовой части стоят предохранители, но они скорее нужны, чтобы провода не поплавились.
• Дороговизна – тут смотря что с чем сравнивать. Я все компоненты закупал у местных торгашей. Плату под схему управления заказывал с “одного сайта, который делает фиолетовые маски на платы", за 1$. (Пришло три экземпляра). Если сделать и силовую часть на плате, то будет дорого...
• Придется бороться с шумами и наводками от сети и силовой части, в частности.
• Крайне сложно (читай: невозможно) переделать что либо, если допустил ошибку или не понравилось решение
Всю схему можно разделить на 3 части:
1. Подготовка входного сигнала/импульса
2. Логика
3. Силовая результирующая часть
Входной сигнал
Управление осталось при помощи высокого напряжения (230 В). Сделал гальваническую развязку через оптрон PC814. Для понижения напряжения решил пойти по методу реактивного ёмкостного сопротивления. Можно конечно и резистор поставить, но он будет сильно греться. А с индуктивностью может получиться обратный источник ЭДС с высоким напряжением при размыкании контактов кнопки и, как результат, пробой оптрона. Возникла проблема с ложным срабатыванием системы, но вылечилось уменьшением сопротивления шунта оптрона. Можно кинуть еще резистор и на «0», но придётся делать делить напряжения, т.к. в противном случае при одном из полупериодов на резисторе будет 300В в пИке.
Я использовал вот такой вариант:
Логика
Первое решение основывалось на Arduino. Всё нормально работало, свет переключался. Однако тут это дело увидал мой батя и взял «на слабо»: а слабо сделать на жёсткой логике?! Вызов был принят и началось. Всё что быстро решалось на микроконтроллере, тут приходилось фантазировать. В итоге имеется следующая схема:
При первичном пуске система на обоих выводах будет иметь логические нули. Сделано это для избежания включения света при перебоях с питанием и является актуальным если в цепи есть диммер с двумя входами. Для стабилизации сигнала использовал мультивибратор CD4047.
Я использовал элементы КМОП, но можно и ТТЛ. КМОП счёл более подходящим для управления полевыми транзисторами. А последние в неком роде можно считать гальванической развязкой т.к. отсутсвует соединение между затвором и стоком/истоком.
По причине заказа платы у «промышленников» стало возможно использовать компоненты SMD 0503. Это в свою очередь привело к уменьшению размеров платы до 16х15 мм. Хочется отметить огромные плюсы наличия маски и маркировки компонентов. Запороть дорожки практически невозможно (хотя одну плату я умудрился именно так и запороть - mission failed successfully). А маркировка просто упрощает понимание, что где должно стоять и ускоряет процесс монтажа.
Верхний слой платы:
А всё вместе даёт нам вот такой результат:
Силовая часть
Тут можно добавить, что в зависимости от компоновки может быть как на самой плате, так и отдельным модулем. Я использовал вот такие модули. В них внутрь встроено сопротивление и данные девайсы хотят (по меркам КМОП микросхем) кушать много тока. Проблема решается транзистором. Я использовал 2N7000 серию. А для лучшей визуализации стоит поставить светодиод. Так сразу станет ясно, какое реле может проводить ток.
Бонус: Питание
От микроконтроллера оставался китайский блок питания на 5В. Им в данном случае и воспользовался. Но можно использовать от 3В и до 18В, если собираете логику на микросхемах от Texas Instruments.
Кто дочитал, тот молодец!