Прежде чем начать
Прежде чем читать эту статью рекомендуем вам ознакомится со следующей теорией:
Обзор рынка дистанционных выключателей
С беспроводными выключателями света я знаком очень давно. Это крайне удобная вещь. Если вы собираетесь делать ремонт и переделывать проводку, то однозначно рекоммендую перейти на них. Обычно комплект состоит из модуля реле, который устанавливается в люстру, и пульта, который вы можете носить с собой или зафиксировать на стене в виде обычного выключателя света.
На рынке сейчас продается большое количество дистанционных выключателей. Среди дешевых моделей - Feron, Navigator (около 1 тыс рублей). Функции самые простые. Долго пользовался именно такими и оказалось, что у них есть большой минус. Со временем они перестают работают. Сильно падает дальность. То работает, то нет. Wi-fi или другой передатчик сильно мешает работе. При большой влажности или на жаре вообще могут перестать работать. В итоге танцы с бубном вокруг люстры надоели, и я стал искать им замену. Нашел другие качественные выключатели на базе цифровых передатчиков, но цена их не обрадовала совсем - около 3тыс за сам модуль реле, плюс пульт. Получается очень дорого.
В итоге я решил сделать свои выключатели. Об этом данная статья.
Постановка задачи, требования к прибору
Требования к модулю реле:
- компактный размер, чтобы можно было встроить в практически любую люстру
- 2 или 4 канала управления
- малое потребление во время сна - реле всегда в сети и ждет команду
- схема на основе реле, а не семисторов (может быть различная нагрузка, не нужно заморачиваться со снабберами)
- цифровой радиомодуль с кварцевым резонатором - надежно, легко программировать, не уплывает частота
- низкая стоимость
Требования к пульту:
- компактный размер
- дальность работы около 200м - достаточно для покрытия средней квартиры
- работа от одной батарейки более 3 лет (забота об окружающей среде)
- возможность управлять с одного пульта всеми реле или нужными (хотелось одной кнопкой выключить свет во всей квартире)
- возможность с нескольких пультов управлять одним реле (вариант проходного выключателя)
Подбор компонентов для изготовления прибора своими руками
Радио модуль
Начну с радиомодуля. Его я выбрал сразу - это дешевый китайский модуль NRF24L01-M. Формат модуля - самый маленький (mini) - всего 12x18 мм. Купить его можно на aliexpress. Цена копеечная. Связь цифровая, программировать его очень легко.
Микроконтроллеры для реле и пульта
Микроконтроллера будем использовать два: STM8 - в модуле реле, и STM8L - в пульте. Особых требований к ним нет, нужна только шина SPI, которую легко эмулировать даже ногодрыгом. В пульте специально ставим микроконтроллер с низким потреблением - во сне всего 350 nA.
Реле
Подойдет любое реле. Я выбрал широкораспространненый вариант - HJR-3FF на напряжение 12В. Ток коммутации около 10А, ток управления около 30 мА.
Блок питания 220В -> 12В для реле
Для питания реле нужен блок питания 220В на 12В. Он должен быть компактным, дешевым и обеспечивать ток около 140 мА. Существует масса схемных решений на этот случай. Все они делятся на две основные категории - на базе мини трансформатора и на базе гасящего конденсатора. Трансформатор сложно купить, а гасящий конденсатор имеет большой размер. В итоге в этом проекте я решил исползовать готовый заводской блок питания, который уже доказал свою надежность (в приборе Цифровая паяльная станция) - B2M003ESB компании ECOLA.
— Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта.
— Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы).
— SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание.
SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Зарегистрироваться и Начать продвижение
Регулятор питания 12В -> 3.3В
Так как радиомодуль работает от 3.3В, то нужно понизить напряжение с 12В до 3.3В. Будем использовать надежный маломощный линейный регулятор питания L78L33. У него очень много различных защит, убить его практически невозможно.
Составляем схему радиореле
Схема в итоге получилась максимально простая, ее вы можете найти в формате Kicad в исходниках проекта. Единственный момент, на который хотелось обратить внимание - это управление реле микроконтроллером. Вот схема этого участка:
Используется дешевый маломощный N-канальный мосфет 2N7002. И обязательно необходим маломощный диод, как минимум на 1000В, для гашения высоковольтных импульсов.
Составляем схему пульта дистанционного управления
С пультом все совсем просто. Схему приводить не буду (в проекте она конечно тоже есть). Питание пульта производится от батарейки CR2032. Ее емкости хватит на 5 лет работы. Пульт имеет 4 кнопки, которые подключены к выводам микроконтроллера. Модуль подключен к переферии SPI. Батарейка напрямую постоянно питает всю схему.
Печатные платы
Полный проект в Kicad вы найдете в исходниках проекта. Стоит отметить, что при трассировке высоковольной части обязательно нужно придерживаться минимального расстояния между дорожками - 1мм.
Корпус
Для пульта я выбрал заводской корпус-брелок компании GAINTA на 2 кнопки G1402-2G. Его размер - 55х43х14 мм.
А для реле - разработал корпус на 3д принтере. Два варианта - на 2 реле и на 4 реле. В варианте на 2 реле - 50х50х24мм.
Необходимые инструменты и всякая мелочовка
Для сборки колонки вам понадобяться следующие инструменты и дополнительные материалы:
- провод многожильный 1.5мм2
- супер клей, чтобы приклеить крышку реле на пару капель
- кусочек листового пвх пластика толщиной 3мм - для фиксирования платы в корпусе пульта
- провод - МГТФ-0.5 - для припайки радиомодулей
Программа для микроконтроллера
Программа написана в среде (ST VD IDE). Все исходники доступы в полном проекте. В этой статье опишем только общую логику работы программы.
Общая логика работы программы
- Для повышения надежности сигнал управления передается последовательно на 3-х каналах, обратной связи нет.
- Начнем с реле. Тут все совсем просто. Микроконтроллер все время работает.
- Каждые 30мс меняем канал и ожидаем пакета данных. Если пакет получен, обрабатываем его. Для блокировки приемки одинаковых пакетов, каждый пакет имеет номер. И если такой номер уже был получен и обработан, то пакет игнорируется.
- Каждое модуль реле имеет свой адрес, дополнительно есть общий адрес, который слушают все реле! Таким образом, можно управлять именно этим модулем реле, а можно всеми модулями в квартире.
- Каждому реле можно передать 4 команды. Включить, выключить, ничего не делать, сменить состояние (если было включено - то выключить, иначе включить).
- С пультом чуть сложнее. Он все время находится в спящем режиме. При нажатии на любую кнопку срабытвает прерывание и пульт передает команду.
- Если кнопка нажата один раз - то реле меняет состояние, долгое нажатие - выключение всех реле во всей квартире!
- Команда посылается в течение 100мс, постоянно чередуя каналы. После отправки команды пульт переходит в спящий режим.
Настройка адресов реле и пульта производится прямо в исходниках прошивки. Поэтому необходим компилятор и st-link для прошивки. Вам нужно только прописать в коде адреса модулей реле, а также по какой кнопке какое реле какого модуля должно сработать.
Как купить полный проект данного прибора
Если тебе понравился прибор и ты хочешь сделать такие же выключатели, то пиши на почту сайта в разделе контакты по вопросу приобретения полной версии проекта. В полную версию входит:
- Два проекта Kicad - для пульта и реле
- 3Д модель корпуса для реле
- Исходный проект на Си для ST VD - для пульта и реле
- Поддержка по электронной почте при сборке прибора
В файле приложенном к статье BOM.xls ты сможешь найти полный перечень компонент, чтобы оценить то, что нужно будет купить.
— Разгрузит мастера, специалиста или компанию;
— Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой;
— Разошлет оповещения о новых услугах или акциях;
— Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет;
— Позволит записываться на групповые и персональные посещения;
— Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам;
— Включает в себя сервис чаевых.
Для новых пользователей первый месяц бесплатно. Зарегистрироваться в сервисе
Самостоятельная работа
Это полностью готовый проект. Но всегда есть куда развиваться. Ты можешь добавить следующие функции:
- выключение света с задержкой
- режим присутсвия - имитация присутствия хозяина дома
- режим проходного выключателя - несколько пультов, одно реле
- встроить пульт в обычный клавишный выключатель - плата минимальная по габаритам