Двоканальний вимикач – регулятор освітлення з дистанційним керуванням. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Двоканальний вимикач - регулятор освітлення з дистанційним керуванням. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Освітлення

Коментарі до статті

Цей пристрій призначений як для місцевого, так і дистанційного керування освітленням, що використовує стандартну мережу ~220v 50 Гц. Воно містить у собі два незалежні канали управління, які в будь-якому поєднанні можуть працювати в одному з двох режимів:

1. Режим вимикача. У цьому режимі при включенні відразу подається 100% напруги в навантаження. Він використовується для енергозбережних ламп.

2. Режим регулятора. У цьому режимі потужність навантаження можна плавно регулювати. Використовується для таких споживачів, як лампи розжарювання або галогенові лампи (у тому числі живлені через електронний трансформатор).

Дистанційне керування вимикачем здійснюється чотирма кнопками (по дві на канал) будь-якого пульта дистанційного керування, що працює з широко поширеною системою команд RC-5. Пульти цієї системи досить доступні та дешеві.

Переваги цього вимикача:

Завдяки застосуванню MOSFET транзисторів замість симісторів відсутнє таке поняття як "струм утримання" і тому діапазон регулювання не обмежений знизу за будь-якої допустимої потужності навантаження.
Можливість керування в широкому діапазоні споживаної потужності: від 1 Вт до 400 Вт (при встановленні транзисторів на теполовідводи)
Комутація навантажень відбувається в момент переходу напруги через нуль, тим самим звівши до мінімуму перешкоди в електромережу. Отже відпадає необхідність у перешкододавляючих елементах у вимикачі.
Для режиму регулятора можна встановити індивідуально на кожен канал нижній поріг регулювання потужності. Це може знадобитися для тих пристроїв, яким не можна знижувати потужність нижче за певне значення (наприклад електронні трансформатори для галогенових ламп)

Функції, що виконуються вимикачем:

Дистанційне включення та вимикання навантаження, регулювання потужності;
Місцеве включення, вимкнення та регулювання потужності за допомогою кнопок керування
У режимі регулятора плавне включення, що продовжує, наприклад, термін служби ламп розжарювання
Запам'ятовування попереднього стану вимикача та рівня потужності (при збої в електроживленні робота відновлюється). Завдяки динамічному використанню EEPROM для цих функцій ресурс на кількість маніпуляцій управління вимикачем для кожного каналу становить не менше 3 млн. разів.

Управління регулятором

Місцеве управління здійснюється розташованими на вимикачі двома кнопками (по одній на кожен канал)

Увімкнення або вимкнення навантаження – одноразове короткочасне натискання клавіші (0,2 – 1 сек.).
Регулювання потужності – утримання натиснутої клавіші більше 1 сек. Кожне наступне тривале натискання викликає протилежний напрямок зміни потужності.

Дистанційне керування здійснюється пультом ДУ, спрямованим у бік вимикача. Для керування вимикачем визначаються чотири кнопки пульта.

Вимкнення або увімкнення навантаження - одноразове короткочасне натискання відповідної клавіші пульта (0,1-1 сек.).
Регулювання потужності – утримання натиснутої клавіші більше 1 сек.

Для кожного каналу на пульті дистанційного керування визначаються дві клавіші: увімкнути/збільшити потужність і вимкнути/зменшити потужність у навантаженні. Коди кнопок пульта дистанційного керування, що відповідають цим командам, зберігаються в ЕЕРROM мікроконтролера. Завдяки цьому в режимі навчання (який описано в інструкції) можна в будь-який момент змінити набір кнопок пульта, якими здійснюється керування регулятором. Якщо хоча б один із каналів керування знаходиться в режимі регулятора, то можливе увімкнення/вимкнення обох каналів однією кнопкою, натиснутою більше 1 сек. (Докладніше в інструкції).

При натисканні на керуючі клавіші місцевого керування або на пульті дистанційного керування лунає звуковий сигнал тривалістю ~0,2 сек., що означає, що команда прийнята.

пристрій вимикача

Регулятор побудований на недорогому та доступному мікроконтролері АТtiny2313-20PU. Принципова схема пристрою наведена нижче.

(Натисніть для збільшення)

Вузол живлення служить для забезпечення мікроконтролера та ІЧ-приймача напругою живлення, близьким до 5 В. Вхідна напруга випрямляється через діодний міст VD1, гаситься резистором R1, обмежується стабілітроном VD2, в результаті чого С1, С2 формується напруга близько 5В. Елементи R2C3 є фільтром у ланцюзі живлення фотоприймача.

Вузол синхронізації. R6R7R8C4 є ланцюжком, необхідним для детектування нуля. Резистори R6R7 гасять вхідну напругу, яка обмежується внутрішніми діодами виведення PD2 мікроконтролера. Конденсатор C4 служить придушення імпульсних перешкод. Відпрацьовується кожен перехід напруги через нуль - 100 разів на секунду. Якщо потрібна та поточна потужність не збігаються, то поточна коригується. Це дозволяє також реалізувати плавне увімкнення навантаження в режимі регулятора. Також подвоєна частота електромережі використовується для опитування кнопок місцевого управління, формування інтервалів часу світіння HL1 і HL2.

Вузли управління та індикації. Кнопки SB1 та SB2 призначені для керування першим та другим навантаженнями відповідно.
Світлодіоди HL1 та HL2 служить для індикації режимів роботи першого та другого каналу управління.
Фотоприймач В1 приймає ІЧ-посилки від пульта дистанційного керування. У ньому також відбувається демодуляція несучої частоти посилок RC-5 (36 кГц). Сформований вихідний сигнал фотоприймача подається на вхід мікроконтролера РD3. Декодування ІЧ посилок у МК здійснюється програмно. Аналізуючи код прийнятої команди, мікроконтролер DD1 формує сигнали керування силовими транзисторами. Звуковий п'єзовипромінювач HA1 та світлодіоди HL1, HL2 подає сигнали при певних станах регулятора у різних режимах його роботи.

Вузол комутації навантаження. З виведення PB0(PB1) мікроконтролера DD1 позитивні імпульси через R9(R10) відкривають транзистори VT1(VT2), через які мережна напруга надходить у відповідне навантаження. Резистори R11 і R12 служать для запобігання мимовільного відкривання транзисторів у момент подачі живлення на пристрій, коли висновки PB0, PB1 ще знаходяться в третьому стані і не налаштовувалися програмою МК. На навантаження надходить випрямлена мережна напруга, що допустимо для ламп, що використовуються.

Вибір режиму роботи здійснюється перемичками S1 і S2 для першого і втрьох каналів відповідно. Якщо перемичка відсутня, канал знаходиться в режимі регулятора, а якщо встановлена, то вимикача.

Конструкція регулятора

Регулятор зібраний на односторонній друкованій платі з фольгованого склотекстоліту, креслення та розташування деталей якої знаходяться в файлах, що додаються. З боку друкованих провідників встановлено елементи HL1, HL2, B1, SB1, SB2, HA1. Інші елементи встановлені з протилежного боку. Плата кріпиться гвинтами D2.5mm за кутами. Силові транзистори спеціально розміщені на краю плати таким чином, щоб до них можна було легко прикріпити радіатори, якщо навантаження споживає більше 100 Вт.

Двоканальний вимикач - регулятор освітлення з дистанційним керуванням

Деталі, що використовуються, і можливі заміни

Для керування регулятором можна використовувати будь-який пульт ДК, що працює за протоколом RC-5. Мікроконтролер DD1 можна замінити на ATtiny2313-20PI або ATtiny2313V-20PU(PI), а фотоприймач В1 на аналогічний, розрахованим на несучу частоту 36 кГц, наприклад TSOP4836, TSOP1836SS3V, SF506-36 честь, що розташування Висновок фотоприймачів різних типів може відрізнятися. Транзистори VT5110,VT36 можуть бути IRF5360A або вітчизняними аналогами КП1, КП2, але слід врахувати, що у всіх цих транзистори на відміну від 840SK840 поверхня для кріплення тепловідведення не ізольована від стоку, тому кріпити їх на загальний радіатор можна тільки через. Стабілітрон VD707 замінимо на BZX2C2545V2, BZX79C5V1, 55N5A, або можна підібрати вітчизняні КС1A, Г КС1А, Г, щоб напруга стабілізації не перевищувала 4733В. Замість світлодіодів HL156 HL456 можна застосувати HB5,5B-1ARA, ARL-2URC-3cd або аналогічні надяскраві. Діодний міст VD446 повинен бути розрахований струм не менше сумарного струму споживання обома навантаженнями і на зворотну напругу не менше 3214B. HA10- будь-яка двовивідна п'єзоелектрична пищалка. Утримувачі запобіжників використані марки FH-1. Запобіжники захищають силові елементи від перевантаження та короткого замикання. Номінал їх повинен бути в 400.....1 рази вище за струм споживання використовуваного навантаження.

Складання та налагодження регулятора

Спочатку на плату запаюють всі елементи крім DD1, B1, С4. Включивши регулятор у мережу, вимірюють постійну напругу на С1 і потім С3. В обох випадках воно має бути близько 5В. Потім послідовно замикають перемичкою доріжок на платі, що йдуть до 20 і 5, 20 і 4 висновків DD1, при цьому повинен спалахнути HL1 і HL2 відповідно. Тепер треба перевірити роботу каналів керування. Для цього треба відключити живлення, під'єднати як навантаження, наприклад, лампи розжарювання до потужністю 100Вт, включити живлення подати на ліві за схемою висновки R9, R10 c вузла живлення +5V (наприклад шляхом замикання перемичкою доріжок на платі, що йде до 20 і 12) 20 і 13 висновків DD1 При цьому повинні спалахнути лампи першого і другого каналу відповідно Якщо все пройшло успішно, то відключаємо регулятор від мережі, запаюємо DD1 (хоча для неї краще поставити панельку) і B1, С4 і підключаємо програматор до роз'єму XP2 (стандартний шестиконтактний роз'єм для внутрішньосхемного програмування AVR).При цьому з програматора на регулятор має надходити напруга живлення.Файли прошивки для перевірки працездатності регулятора додаються (прошивати EEPROM також обов'язково!

FUSE-біти мікроконтролера DD1 повинні бути запрограмовані таким чином:

• CKSEL3...0 = 0100 – тактування від внутрішнього RC осцилятора 8 МГц;
• CKDIV8 =0 - дільник тактової частоти на вісім включений;
• SUT1 ... 0 = 10 - Start-up time: 14CK + 65 ms;
• CKOUT = 1 – Output Clock on CKOUT заборонено;
• BODLEVEL2...0 = 101 – пороговий рівень для схеми контролю напруги живлення 2,7В;
• EESAVE = 0 – стирання EEPROM при програмуванні кристала заборонено;
• WDTON = 1 – Немає постійного включення Watchdog Timer;
Інші FUSE - біти краще не чіпати. FUSE-біт запрограмований, якщо встановлено "0".

Для режиму регулятора, як говорилося вище, можна встановити індивідуально кожен канал нижній поріг регулювання потужності. Для цього в осередки EEPROM за адресою $01 і $02 потрібно записати значення для першого та другого каналу відповідно. У цьому пристрої в діапазоні від 0% до 100% є 127 ступенів регулювання. Таким чином, щоб встановити нижній поріг на рівні, наприклад, 25% потрібно це значення помножити на 1,27 (25 * 1,27 = 32) і записати значення 32($20) у відповідний осередок EEPROM. Спочатку обидві осередки записані нулі.

Інструкція з експлуатації знаходиться в файлах, що додаються. Вимикач має режим перевірки пульта дистанційного керування на сумісність. Для цього необхідно встановити обидва канали в режим регулювання, включити їх, встановити мінімальний рівень потужності, вимкнути. Потім натиснути на пульті будь-яку кнопку і якщо він працює за системою RC-5, то пролунає звуковий сигнал тривалістю 1сек. Допустима сумарна потужність комутованого навантаження в кожному каналі без радіатора - 100 Вт. За більшої необхідно встановити транзистори на тепловідведення відповідної площі. Регулятор призначений для керування лише тими типами навантажень, які вказані на початку статті. Вони допускають живлення випрямленою мережевою напругою. Підключати до нього інші пристрої, наприклад люмінесцентні лампи або електродвигуни, не можна. Це може вивести регулятор із ладу.

Увага! Під час складання та налагодження регулятора пам'ятайте, що всі його елементи знаходяться під мережевою напругою і дотик до них може призвести до ураження електричним струмом.

Завантажити файли проекту одним архівом : схема, демопрошивка, малюнки друкованої плати, інструкція з експлуатації.

Автор: Баталов Олексій, alexperm72@yandex.ru, ICQ #: 477022759; Публікація: mcuprojects.narod.ru/projects.html

Дивіться інші статті розділу Освітлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

На астероїді Бенну виявлено воду 06.12.2018

Зонд OSIRIS-REx, відправлений у вересні 2016 року до астероїда Бенна, пролетів 2,2 млн км і тиждень тому прибув до місця призначення. Він зблизився з небесним тілом і рухається поряд із ним на відстані близько 10 км. На етапі зближення, який тривав із середини серпня до початку грудня, апарат розпочав наукові спостереження.

Дані, отримані за допомогою спектрометрів, показали присутність молекул, що містять гідроксильні групи, тобто атоми кисню та водню, пов'язані разом.

На думку вчених, ці гідроксильні групи є по всьому астероїду у водоносних глинистих мінералах, а це означає, що в якийсь момент кам'яний матеріал Бенну взаємодіяв із водою. Сам астероїд дуже малий, щоб утримати рідку воду, але виявлені дані вказують на те, що рідка вода деякий час була присутня на набагато більшому астероїді, від якого відокремився Бенну.

Дослідники зазначають, що дані, отримані за допомогою камер OSIRIS-REx, підтверджують наземні телескопічні спостереження Бенну та модель астероїда, розроблену у 2013 році. У свою чергу, присутність гідратованих мінералів робить астероїд Бенну, що з'явився при утворенні Сонячної системи, дуже добре підходить для місії OSIRIS-REx з вивчення складу примітивних летких та органічних речовин. Зонд має взяти зразки ґрунту Бенну та привезти їх на Землю у 2023 році. Вчені сподіваються отримати з них важливу інформацію про історію та розвиток Сонячної системи.

Інші цікаві новини:

▪ Сервери Fujitsu Primergy на базі процесорів Intel Xeon E5 v4

▪ Проблеми плавання у сиропі

▪ Дистанційне вимкнення двигунів автомобілів

▪ 1 Гбіт/с інфрачервоним каналом

▪ Сонячний димар

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Регулятори тембру, гучності. Добірка статей

▪ стаття Незлим, тихим словом згадати (згадати). Крилатий вислів

▪ стаття Чи є у черепахи голос? Детальна відповідь

▪ стаття Електрослюсар будівельний. Типова інструкція з охорони праці