Gsadryer.ru

Промышленное оборудование
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Очередная умная розетка для очередного умного дома

Очередная умная розетка для очередного умного дома

Много лет мечтал о создании умного дома, но каждый раз останавливала проблема связи модулей (розеток, датчиков и выключателей) с центром и между собой. Но прогресс не стоит на месте, все чаще и чаще встречающаяся информация о микроконтроллерах со встроенными трансиверами подтолкнула меня опять вернуться к моей давней идее. В этом посте я расскажу о том, как создавалась «умная розетка» (на самом деле сетевой фильтр), который и представлен на фото ниже.

Все остальное под катом. Осторожно! Много картинок.

Предисловие

Сначала надо сказать, что в городе, в котором я сейчас живу, очень большая проблема с электронными компонентами (резисторы по 5р. штука, а о микроконтроллерах тут вообще не слышали). Все приходится заказывать или просить товарищей мне передавать из более продвинутых в этом плане мест. Надеюсь, эта информация объяснит возможные вопросы по применению тех или иных компонентов. Это не первое моё устройство и, благодаря использованию готовых модулей, надобность в рисовании схем отпала. Представлю только схему симисторного ключа.

Компоненты

Заказал у наших любимых друзей из поднебесной замечательные модули с распаянным nRF24LE1. О этом микроконтроллере уже много написано на хабре (тут, и тут, и еще вот тут), и это очень помогло на старте.
Мои модули, в отличие от большинства рассмотренных на хабре, меньше размером и имеют PLS с маленьким шагом (кстати, может сообщество подскажет, как правильно называются эти штырьки и где достать ответную часть).

В качестве мученника модернизируемого был выбран обычный, уже прошедший испытание бухгалтерами и уборщицами, сетевой фильтр. Я его протер на сколько смог, но некоторая усталость от постоянных пинаний ногами налицо.

Так же из поднебесной были заказаны симисторы BTA16 (600v, 16A) и опто-симисторы MOC3063. Рассыпуха частично была, частично докупил.
Итак, в бой!

Процесс разработки

Для начала разобрал сетевой фильтр, что бы понять, хватит ли мне места.


Места вагон и телега хватает.

Далее для прошивки nRF24LE1 решил использовать microUSB разъем. Контактов хватает, но нужно подтягивать вход PROG к питанию, чтобы перевести мк в режим программирования. Решил обойтись простым джампером (который пришлось самому делать из термоусадки и проволоки).

Отдельное, большое, спасибо посту от MaksMS, а так же ему лично. Статья и переписка с ним очень помогли начать программировать nrf24le1, а так же завести радио часть.

Итак, модуль отзывается на запросы программатора (использую USB ASP), переходим к управлению силовой части. Для управления симистором решил использовать опто-симистор MOC3063. Данная микросхема полностью отделяет силовую часть от низковольтовой, но есть один нюанс. MOC3063 имеет встроенный детектор перехода через 0 (zero-cross) в сети питания и сама подает открывающий импульс на симистор, что в свою очередь ведет к тому, что мы не можем диммировать розетку, но эту цель я и не преследовал. Схема включения ниже:

Читайте так же:
Обозначение компьютерных розеток по госту

Схема проста, думаю, дополнительных объяснений не надо. Единственное отступление, вместо ограничивающего резистора поставил зеленый светодиод, который будет оповещать о включении опто-симистора.
По схеме собрал, маленькие, модули для 5-и розеток (на фото только 3):

Далее, одну из линий в сетевом фильтре порезал в указанных местах, а из вырезанных промежутков сделал перемычки на «не скрепленные» концы, что бы при включении вилки они сильно не разгибались.

Припаял управляющие выводы симисторных модулей к пинам микроконтроллерного модуля 0.2, 0.1, 0.0, 1.6, 1.5.
5 желтых светодиодов припаял к выводам 0.7, 1.0, 1.1, 1.2, 1,3. К выводам 0.5, 0.6 припаял зеленый и красный светодиоды для индикации работы модуля (парсинг команд, прием или отправка данных).
Все это добро упаковал в корпус сетевого фильтра.

Симисторные модули отлично поместились в промежутки между коробками для вилок (на фото к ним идет зеленые и серые проводки), под модулями установлены зеленые светодиоды (в заранее высверленные отверстия) в противоположной от них стороне, установлены желтые светодиоды.
Слева посередине видны концы двух светодиодов состояния мк.
Ну и в левом нижнем углу виден сам радиомодуль с висящим разъемом для программирования. Постой, а где же хваленый microUSB!? На момент съемки, microUSB кабель, который у меня был, оказался слишком длинным и программатор не видел мк.

Далее, самая большая проблема всего мероприятия: питание для микроконтроллера. Сначала хотел сделать конденсаторное питание, но нужных конденсаторов и стабилитрона в городе не нашел, а заказывать и ждать уже не было желания. Решил использовать блок питания из зарядки для какого-то телефона.

Долго мучился с блоком, который сверху ( с красной полосой ), но оказалось, что у него сгорела оптопара, и стабилитрон на блоке крайне сильно грелся. Такую штуку ставить было очень опасно, и я решил использовать блок, который снизу ( с желтой полосой ), хоть и пришлось оставить один из домашних девайсов без питания.

Понятно, что конденсаторный вариант был бы гораздо меньших размеров, но у зарядки есть гальваническая развязка, что позволяет в будущем вывести разъем для программирования вне корпуса.
Тем не менее, блок отлично поместился в корпус фильтра, и вся конструкция приняла следующий вид:

После сборки в рабочем состоянии:

Функционал

К сожалению, пока не могу выложить прошивку, потому что она очень запутана. Писалась с учетом работы в сети со многими устройствами, и в ней куча лишнего. Если сообществу будет интересно и я наконец получу инвайт то опубликую все в следующем посте. Хочется отметить, что никакого хитрого алгоритма там нет. Все сводится к простому дерганью пинами вкл/выкл. Никакого шима и тд. Простое мигание светодиодами (силовые модули для мк — обычные светодиоды)

Читайте так же:
Подрозетник для розетки открытой проводки

Принцип работы следующий: при получении пакета от сервера, модуль определяет, что следует сделать с выбранной розеткой, и включает или выключает её. В выключенном состоянии на против розетки горит желтый светодиод, во включенном состоянии горит зеленый.
Тут я допустил очень серьезную ошибку, надо было сверлить дырки для светодиодов перпендикулярно к отверстиям для вилки. Так как 80% всех блоков питания, что я нашел дома, закрывают или оба светодиода, или один.

Немного о сервере

Сервер представляет собой такой же модуль nRF24LE1, подключенный через USB-UART конвертер к ПК, с которого через Java приложение идет управление другими устройствами в сети. Фото ниже

Заключение

  • Светодиоды надо установить перпендикулярно, а для особо обеспеченных оргстеклом, рекомендую сделать светящуюся обводку. Будет круто!
  • Сам радио модуль стоит установить в противоположную сторону от входа напряжения. Помех меньше, да и места больше.
  • Используйте короткие microUSB
  • Стоит добавить функцию сохранения состояния пинов при отключении питания. Сам планирую в новой версии прошивки это сделать

Отдельная благодарность доценту Юрию Ивановичу Иванову (каф. САУ, ЮФУ) за помощь в разработке конденсаторных и других типов блоков питания. Хоть в этом проекте их нет, буду применять их в следующих, и обязательно расскажу об этом, если сообщество одобрит этот пост.

Ожидаю критики а лучше похвалы и предложений по улучшению конструкции.

Наиболее частые поломки удлинителей

Условно все поломки удлинителей по локализации можно разделить на три области:

  • Неисправность провода (кабеля). Переломы и отгорания провода.
  • Неисправность вилки. Болтаются шпильки, отгорает провод на присоединении к контакту.
  • Неисправность в колодке с контактами. Выгорает пластина (редко) или ослабляются контакты.

Чаще всего переламывается или отгорает провод на присоединении к вилке или на входе в розеточную колодку. Эту неисправность легко выявить даже визуально и отремонтировать. Хуже, когда повреждение где-то внутри провода под изоляцией, и визуально этого не видно. Если у вас длинный (от 10 м и больше) катушечный или простой удлинитель, то жалко выбрасывать провод, поэтому лучше поднапрячься и отремонтировать его.

На примере обычного китайского удлинителя мы покажем, как можно отремонтировать все эти неисправности. Просто взяли то, что было под рукой — конечно, из-за 200 руб. не стоит тратить кучу времени, но, если у вас хороший удлинитель метров на 30, выбрасывать его откровенно жалко.

Проверка кабелей

В комплект поставки ноутбука Mac входит зарядный кабель USB-C. Чтобы узнать, вызваны ли проблемы с зарядкой этим кабелем, попробуйте использовать другой, заведомо исправный кабель USB-C. Помните! Не все кабели USB-C пригодны для зарядки MacBook, MacBook Air или MacBook Pro, поэтому убедитесь, что кабель, который вы используете для проверки, предназначен для зарядки.

Читайте так же:
Розетка мебель для гостиной

Если с одним кабелем USB-C ноутбук Mac заряжается, а с другим нет, немедленно отсоедините кабель, который не работает, и отнесите его и блок питания на проверку.

Если ноутбук Mac начинает заряжаться только при покачивании или подергивании кабеля USB-C или удлинителя для адаптера питания Apple (продается отдельно), немедленно отсоедините такой кабель и отнесите его и блок питания на проверку.

Импортный вариант

Различные страны используют разные варианты штекеров. Европейские или американские вилки совершенно не подойдут к отечественным розеткам. В данном случае можно не пытаться вставить вилку, даже если удастся впихнуть, работать все равно не будет.

Поможет переходник, его можно приобрести в любом магазине электротоваров. Так же решением ситуации может стать замена вилки на шнуре. Тут важно знать на какую мощность рассчитан прибор и есть ли необходимость в заземлении.

380 В – для питания от промышленной сети

В промышленности и производстве чаще всего используется трехфазное оборудование, подключаемое к сети с напряжением 380 В. Такое напряжение еще называют линейным, так как оно действует между любыми из трех фаз. Необходимость такого высокого значения обусловлена тем, что приходится подключать мощные станки и агрегаты, для которых значения в 220 В недостаточно. В случае с 380 В возможная мощность подключаемой нагрузки ограничена лишь сечением проводов. Принято считать, что при потребляемой мощности свыше 15 000 Вт требуется сеть с напряжением 380 В. Все, что ниже – считается бытовой нагрузкой. Поэтому и удлинители для трехфазной сети нужны специальные.

Можно подключать

  • Станки
  • Насосные установки
  • Электроплиты
  • Электрокотлы
  • Тепловые пушки
  • Компрессоры
  • Сварочные аппараты
  • Бетономешалки
  • Вибротрамбовки
  • Грузоподъемное оборудование

Не получится подключить

Любых потребителей с питанием 220 В.

Выбор мощности

Удлинители на 380 В рассчитаны на высокую подключаемую нагрузку. У многих моделей значение допустимой мощности может превышать 10 000 Вт. Стоит отметить, что полное значение характерно для работы только при полностью размотанном кабеле. Если же он смотан в бухте или на катушке, то может нагреваться и вызывать перегрузки.

Популярные модели с нашего сайта

udliniteli2

EURO-LIFT 315J – удлинитель с кабельным барабаном в корпусе. Отлично подходит для подключения оборудования в цехах и автосервисах. Может крепиться на балке или стене непосредственно на месте работы, а кабель длиной 12 м позволяет свободно перемещаться по рабочей зоне. Свобода передвижения обеспечивается за счет того, что корпус поворачивается на 180° относительно держателя. Максимально допустимая мощность составляет 10 500 Вт, для подключения предусмотрена одна розетка. Страна изготовления – Китай. Гарантия производителя – 1 год.

Читайте так же:
Розетки евростандарт что это такое

АТЛАНТ CORD_KG5_4_50 – силовой удлинитель-шнур на 50 м с одной розеткой. Подходит для подключения максимальной нагрузки до 12 000 Вт. Имеет заземляющую жилу. Для предотвращения попадания пыли и влаги на токоведущие части розетка имеет крышку со степенью защиты IP44. Удлинитель подойдет для работы на стройке, в ремонтном цеху и на производстве. Его можно применять в полевых условиях при подключении к трехфазному генератору. Он произведен в России и имеет 5 лет гарантии.

Атлант КГ 5х4 50 м 40196 – промышленный силовой удлинитель на катушке. Предназначен для тяжелых условий работы и рассчитан на нагрузку до 12 000 Вт. На корпусе одна розетка, длина кабеля составляет 50 м. Защитная крышка имеет степень IP44, что предотвращает попадание пыли и брызг воды на внутренние электрокомпоненты. Удлинитель изготовлен в России. Гарантия производителя составляет 5 лет.

Удлинители на 380 В имеют особое устройство розеток, поэтому к ним нельзя подключать энергопотребителей на 220 В. Более того, даже между собой трехфазные модели различаются. Первый тип имеет 4 отверстия в гнезде – под вилку с 4 контактами (фаза + фаза + фаза + нейтраль). Второй тип имеет 5 отверстий под 5 контактов вилки (фаза + фаза + фаза + нейтраль + земля). Многие силовые удлинители на 380 В оснащаются кабелем типа КГ (кабель гибкий). Это дает возможность использовать их в суровых условиях – в цехах с высокой температурой, на улице в мороз, при длительном воздействии солнечных лучей. Оболочка кабеля не трескается и не повреждается, поэтому удлинитель прослужит долго даже при интенсивной эксплуатации.

Что такое сетевой фильтр и какое его назначение?

Сетевой фильтр – это тот же удлинитель (хотя он может быть и без удлиняющего кабеля), что покрывает расстояние между розеткой и устройством, нуждающемся в электроэнергии. В то же время прибор подавляет электрочастотные помехи из сети, предотвращая тем самым поломку техники при резких скачках напряжения (последние могут быть вызваны грозовыми разрядами, наведенными импульсами, авариями и т.п.). Используя регулярно такое изделие, получится продлить срок службы электроприборов.

Чтобы уметь оперативно предотвратить и другие неполадки, читайте: Не выключается ноутбук: 8 способов устранения проблемы

Устройство сетевого фильтра достаточно непростое: под крышкой скрыты всевозможные катушки, конденсаторы, варисторы, термореле, установленные как раз для гашения тех самых помех. Сверху корпуса красуется большой выключатель. Он нужен для того, чтобы не «выдергивать» постоянно вилку из розетки, увеличивая тем самым износ ее пластин и не допускает искр и электрической дуги при размыкании.

Устройство сетевого фильтра

Зачем же нужен сетевой фильтр и в чем его главное назначение? Устройство выполняет 2 важнейшие функции:

  1. Минимизирует негативное воздействие высокочастотных помех из сети.
  2. Снижает уровень обратных помех, что исходят от техники.

Идеален для подключения дорогой аппаратуры (ПК, акустики, КБТ).

Читайте так же:
Схема подключения провода телефонной розетки с 4 проводами

Интересует акустика? Почитать о ней можно в статье: Как выбрать акустическую систему: 3 критерия

Сетевые фильтры категорически нельзя подключать друг к другу. На стандартные удлинители это правило не распространяется. Если длину провода нужно увеличить в несколько раз, удлинители спокойно синхронизируются между собой (например такие, как Legrand 5xSchuko 1.5м). Подключать удлинитель к сетевому фильтру также можно.

Важно! Применение сетевого фильтра не избавляет от необходимости использования стабилизаторов напряжения или ИВП устройств, если таковая уже есть. Приборы могут функционировать параллельно.

Поиск и устранение обрыва в электрической цепи

Самый сложный вариант, когда перестает работать одна или несколько обычных розеток, которые неизвестно как и откуда подключены. Упрощает задачу тот факт, что вся проводка, по крайне мере большая ее часть, делалась по стандартам, а значит можно представить себе как она расположена. Первая скрутка должна находиться в этой же комнате в распределительной коробке. Размещается она на высоте примерно 15-20 см от потолка (как и основной провод), но зачастую оказывается скрытой под обоями или даже слоем штукатурки. Если визуально определить ее расположение не получается, надо простучать стены.

Когда коробка найдена и вскрыта, то в ней обычно находится подгоревший контакт, либо приходится искать другую коробку, от которой провод идет в уже проверенную. Иногда встречаются достаточно причудливые схемы подключения, когда главный распределительный щиток находится в коридоре, кажется, что от него провод должен напрямую попадать на кухню, а на деле оказывается что проводка идет вокруг квартиры через все комнаты и только потом последней веткой попадает в кухонную распределительную коробку. Без наглядной схемы тут никак не угадаешь – надо только последовательно прозванивать все цепи и хорошо если для этого есть специальные устройства, без которых с задачей может справиться только опытный электрик.

Разобраться в устройстве проводки в квартире поможет это видео:

Самая редкая и вместе с тем нежелательная причина, почему не работает розетка – когда каким-то образом оказывается испорчен провод внутри стены. Это может быть короткое замыкание вследствие многократного перегревания и остывания проводки или случайно зацепили провод при сверлении стены. Если прозвонка показывает, что именно этот участок не пропускает ток, то придется вскрывать штробу и менять провод. В лучшем случае получится определить место обрыва и разбивать придется только часть стены, но если провод замкнуло, то лучше менять его полностью.

Единственная альтернатива как обойтись без штробления стен – отключить испорченный провод из распределительной коробки и вместо него проложить новый по поверхности стены – сделать открытую проводку.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector