DIY-диммер для тех, кто хочет сам



    В процессе разработки любого проекта многие контрольные точки могут меняться. Порой весьма кардинально. Сегодня мы решили попробовать поменять одну из таких точек своего проекта и опубликовать схему и дизайн печатной платы последней, продуктовой, ревизии нашего DIY-диммера. Чтобы все желающие смогли сами собрать нашу схему и поиграться с ней уже сейчас, не дожидаясь еще не скорого появления на прилавках готовых красивых коробочек «для всех».

    Для новеньких, предыдущие серии нашего «сериала»: первая, вторая и третья. Эта — уже четвертая.

    Changelog


    Вторая ревизия платы смогла стать меньше как по горизонтали — 40х45мм, так и по вертикали — расчетная высота порядка 16мм без корпуса, с корпусом будет около 18мм. Такие габариты позволят нашим модулям попасть в большинство стенных коробок этой страны.

    Хабрахабр углядел в нас стартап и даровал нам свой специальный корпоративный аккаунт. Кто хочет следить за событиями вокруг проекта — подписывайтесь на него, далеко не все наши события будут светиться где-либо кроме своего корпоративного блога.

    Наш разработчик силовой части наконец-то получил хабр-аккаунт alexfl и уже начал отвечать на повисшие ветки комментариев о подробностях железа силовой части. Так что теперь можно забыть про глухие телефончики, когда мне мне приходилось транслировать в хабр его ответы.

    В процессе минимизации платы нам пришлось перейти на другой, более мелкий тип модулей NRF24LE1 с шагом выводов 1,27 мм. С ними есть небольшие сложности при покупке. Господа китайцы делают такие модули разных размеров с разным расстоянием между дорожками выводов. Позже будет опубликовано руководство к покупке, чтобы никто не ошибся. А для тех, кто все же ошибется, силовая плата разведена хитрым образом, чтобы можно было поставить и широкий модуль тоже.

    Так же в процессе минимизации пришлось сократить количество выведенных наружу GPIO. Теперь мы выводим не все, а только одну сторону модуля. Чего в любом случае должно хватить под большинство применений. Сами выводы стали так же с шагом 1,27 вместо бывших 2,54 мм.

    Благодаря так неожиданно начавшемуся сотрудничеству с MakeItLab наш проект должен существенно ускориться. Мы получили в распоряжение несколько видов 3D-принтеров, ЧПУ-станков, много другого интересного оборудования, а самое главное — заинтересованных в развитии проекта людей, имеющих время и желание помогать. О результатах этого сотрудничества буду слагать отдельные посты.

    Принципиальная электрическая схема




    Дизайн печатной платы


    Верхняя сторона:


    Нижняя сторона:


    Расположение элементов


    Верхняя сторона:


    Нижняя сторона:


    И в завершение поста


    Подавая заявку на регистрацию корпоративного аккаунта нам пришлось раскрыть все карты — и придуманное давненько название проекта и ссылку на еще не заполненный сайт. Поэтому просим любить и жаловать наше наименование — CoolRF. На сайт пока заглядывать не стоит, ничего путного пока там не размещено (ссылка на сайт проекта — было обязательным требованием анкеты).

    А вот так будет выглядеть фирменное наименование модуля, которое мы будем использовать в дальнейшем:

    COOLRF
    Company
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 56

      +3
      Да ну, куча ненужных картинок, и не одной готового устройства. Скучна!
        0
        Работающее устройство на этой схеме было показано здесь и здесь.
          +3
          для тех, кто хочет сам

          это очень даже нужные картинки
            –1
            А как же любители гик-порно?
          –4
          У вас тут поток сознания, вы чего сказать то хотели?
          Где описание, параметры, о чем вообще речь?
          Накой черт вы делали диммер, их вроде хватает на рынке?
            +2
            Советую найти и почитать предыдущие посты автора по данной теме. Тогда все станет понятно.
              0
              Добавил в начало поста абзац для новеньких со ссылками на предыдущие посты.
              0
              Вообще этот пост на просьбы некоторых хабраюзеров о публикации схемы устройства. Чтобы было вообще о чем говорить.
                +1
                Молодцы ребята. Уже 4 года у меня подобнуя идею терзаю, но то памяти в контроллере не хватает, то контроллеры с слишком мелким шагом, то опять пробой по питанию и все сгорело. Хотя руки вроде из нужного места растут, а пальцы видимо под другое заточены. :-D

                Где такие модули можно прикупить в Интернете(nrf24le1)? Видел на dealextreme, нот там вроде другое расположение контактов да и плата явно поздоровее размером.
                  0
                  На этой неделе планируется пост написать на тему, где и что покупать. С кучей фоток. Для простых юзеров можно покупать на aliexpress. Вводим в поиск «NRF24LE1» и ищем модули визуально идентичные вот этому: www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-5pcs-lot-NRF24LE1-wireless-transmission-module-NRF24L01-51-single-chip-MCU/878637762.html

                  Это я первую попавшуюся в поиске ссылку написал, можно чуть дешевле цены найти, но все они плавают в районе $6 за штуку. В Екатеринбурге можно пару штук у меня лично купить. Немного подороже, но не в разы.
                  0
                  А как он питается, когда линия замкнута?
                  Он же последовательно с нагрузкой включен?

                  Удручает то, что эта схема питания подойдет только для приборов, потребляющих много больше тока, чем сам модуль и спокойно относящихся к тому, что в них через него течет (при разомкнутой схеме) несколько миллиампер.
                  То есть кондиционер, допустим, уже не подключить, я полагаю — когда он не активен, он находится в спящем режиме и его потребление сравнимо с потреблением этого устройства.
                    –1
                    Эта специализированная схема именно для управления освещением именно для установки за стандартные включатели. Для управления кондиционерами, чайниками, обогревателями и так далее будут другие модули разработаны.
                      0
                      он питается через оптопару похоже. смелое решение, но для экспериментов не очень хорошее: очень мелкий ток идет и не все контроллеры тянут.
                        –1
                        наш контроллер кушает очень мало, ему достаточно, даже для периферии немного останется.
                          +1
                          Питание реализовано на buck преобразователе (он же чоппер) и держит нагрузку до 0,1 А — запитать можно мало того что почти любой контроллер, так еще и для периферии хватит
                            0
                            Это который на LNK304? Ага, а зачем тогда оптопара? переход ноля ловить?

                            ПС: Если это полный диммер (в смысле понижения напруги для нагрузки), то будет ли эта беда работать с газоразрядными и LED экономными лампами?
                              +1
                              С лед экспериментов не было, но вероятность стремится к нулю — их шимить надо. В первых частях статьи про лдс говорилось, что они будут работать без диммирования, то есть в старт-стопном режиме. Там даже видео есть, где показан запуск такой лампы. Вообще диммирование лдс — это отдельная тема со многими вопросами, плюсами и минусами. А оптопара именно для детектора нуля.
                                0
                                Знающие люди вчера на встрече мне сказали, что как энергосберегайки, так и светодиодные лампы бывают диммируемыми. Их наш модуль будет поддерживать из коробки. Позже будем покупать такие лампы и тестировать.
                                  0
                                  Т.е. просто нужно юзать с мозгованными лампами просто. Который поймут что от них хочет диммер?
                                  Тогда есть вероятность что всего несколько моделей будут совместимы
                                    0
                                    Кстати. Параллельно лампе можно в патрон всунуть резистор на 100-200 Ом (навскидку). Жрать будет копейки (и только при включенной лампе), при замене лампы на любую другую (другого типа) ничего не поломает. Можно пройти раз по квартире, подобавлять и не думать о совместимости с диммером.
                                      0
                                      И как это будет работать?
                                      нормальная лампа выдает номинальное напряжение на трубку в диапазоне 110-260В
                                      резистор не спасет
                                        0
                                        Да, действительно, извините.
                                        Просто мысль побежала сильно вперёд и это скорее ответ на дискуссию в предыдущем посте (про мерцание ламп на холостом ходу). В данном случае это позволит избежать мерцания, а если лампа поддерживает диммирование, то и управлять ею.
                                        Цитата из оригинального поста:
                                        Алгоритм управления от кнопки — дело прошивки. Я предполагаю так: одиночное нажатие — включение, либо длительное нажатие — медленное диммирование от 0 до 100, последующее одиночное нажатие — отключение, либо длительное — медленное диммирование в сторону 0
                                        Так что тут только вкл/выкл, от диммирования может и квакнуть.
                              0
                              Он не питается через оптопару. Оптопара стоит параллельно питанию. Вообще там можно было запросто один диодный мост заменить на диод. Наверно, не было подходящего высоковольтного диода?

                              По схеме видно два одинаковых моста — один работает на питание устройства, другой чисто на оптрон(детектор перехода через ноль?). Оптрон можно подключить к одному мосту, а дальше через диод подключить конденсатор С1 и далее…
                              Или есть какие-то другие причины использовать именно два отдельных моста?
                            0
                            Очень бы хотелось увидеть диммер для 220 вольт с мощностью хотя бы киловатт.
                              –1
                              Для каких задач нужно управлять такой мощностью?
                                +1
                                Я так понимаю что вопрос стоял о диммере для управления нагрузкой, типа нагревательного элемента? Там иная схема, иной алгоритм и другие габариты, да и абсолютно нету необходимости прятать такой диммер в коробку за выключателем освещения. Здесь описывается только диммер, встраиваемый в выключатели для регулирования уровня освещенности
                                  +1
                                  Освещение порой бывает довольно мощным, для зала например 200-300 кв.м.
                                    0
                                    Да, хочу управлять мультиваркой, а там 500 ватт минимум.
                                      0
                                      А как управлять мультиваркой хотите, если там своя электроника имеется, для которой нужно определенное питание? Можно управлять нагревательным элементом, можно и двигателями, но данная схема именно под освещение, где большой мощности не требуется.
                                        0
                                        обычно управление такими штуками сводится к банальному выключению после окончания работы или в экстренном случае, но удаленно. диммирование там никчему, но двумя состояниями должно управлять.
                                          +1
                                          В этим согласен, но вопрос был поставлен касательно диммера, тем более, с учетом данной статьи, с фазовым управлением. Вот и пытался представить ситуации где нужны такие мощности в размере розеточной коробки. Вопрос при больший мощностях ребром будет стоять не только об отводе тепла, но и об уровне помех — фазовая регулировка имеет свои недостатки.
                                    +1
                                    Так там силовой элемент стоит, который до 8 ампер держит. Это 1.7 КВт. Но есть одна проблема: при таком токе он будет выделять 9Вт тепла. Вот если придумаете, как их отвести, то можно использовать. Проблема не столько в установке массивногорадиатора, сколько в том, что в подрозетнике за выключателем тепло девать особо некуда, особенно если подрозетник стоит в гипсокартонной стене и обложен звукоизоляцией.
                                    0
                                    А когда мы узнаем о таинстве программирования NRF24LE1? Модуль, смотрю, вроде выбрали другой, с более выгодным расположением выводов.
                                      0
                                      Да, модуль более мелкого формата, я в статье указывал. Про программирование разбор полетов в процессе. В ближайшее время таинство перестанет им быть :)
                                      0
                                      Мне кажется было бы интересным сделать модуль для RaspberryPi (для общения с диммером) — тогда можно демонстрировать интересные проекты.

                                      Так же посмотреть можно ли подключить наработки этих людей: openmicros.org/index.php/documentation

                                      Тогда можно сделать такую схему:
                                      — диммер в выключателе,
                                      — датчик на базе ардуино где-то в помещении, и
                                      — где-то в квартире/доме Малина.

                                      И все они по беспроводному протоколу общаются. На базе такой схемы можно уже делать разнообразные решения — включение/регулировка света от движения, включение/регулировка от звука, даже распознавание речи (это к Малине можно прикрутить).

                                      Когда такое комплексное решение будет показываться — это может быть интересным более широкому кругу людей.
                                        0
                                        Все верно. Но сначала нужно хотя бы одно конечное устройство (в данном случае диммер). И Малина не панацея. Все зависит от возможностей и реализации. Я сначала делал мини-сервер(а ля командный модуль или модуль управления) на mega8+enc28j60. Потом подключаемый по usb к компьютеру. Теперь вот до Малины добрался. Есть у меня старый КПК — тоже есть идея его к системе прикрутить. А кто то захочет старый андроидный мобильник прикрутить или iPhote с iPad.
                                          0
                                          Малина кстати удобна ещё тем, что на ней можно небольшой веб-сервер поднять — и тогда появится возможность заходить на него с любого мобильного устройства/планшета — для работы с системой умного дома.

                                          Малина ещё привлекательная тем, что имея мощность для работы Linux системы, не содержит вентиляторов — поэтому не создаёт фоновый шум.

                                          Конечно, Малина это просто один из вариантов, но их всего списка single-board computers она является самым бюджетным вариантом — $35
                                            0
                                            Вот реализация web-сервера на mega644+eng28j60. Нет вентиляторов, еще компактнее малины и цена выльется при правильных руках в $15.

                                            Потрябляет электрички в разы меньше малины. А линукс для таких целей не всегда обязателен.

                                            о конкретной реализации можно спорить до бесконечности. Не что не совершенно. Даже Венера Милосская — она в результате без рук. Вот судя по размерам их платы, она под что то совсем новое подходит. Стандартный короб для розеток — диаметром 70мм.

                                            Вывод: устройство управления может быть любое. И совсем глупо его описывать в одной и той же статье. Да и само устройство может представлять адаптер COM->nRF, которое можно подцепить к чему угодно и куда угодно.
                                              –1
                                              Вот с устройства (только не COM) USB-wireless мы и продолжим наши разработки. Чтобы сетью устройств можно было рулить с обычного компьютера или роутера + прошивать модули.
                                                –1
                                                А подключение к ардуине по COM-порту такого модуля делается безо всяких преобразователей, если что.
                                                  0
                                                  Спасибо за наводку — Ардуино как веб-сервер думаю будет так же хорошим проектом для Хакспейса :)

                                                  Я полностью согласен — что в каждом конкретном случае целесообразным может быть разное решение. Но чем больше вариантов человек знает, тем шире у него кругозор и возможность выбора более эффективного решения.
                                            +2
                                            Поскольку в это-же время пришла аналогичная-же идея с подобной схемой предлагаю и от себя некие вливания в общий котел — глядишь гораздо быстрее вырулится.
                                            1) По поводу модулей. Я нашел самые компактные на NRF24LE1D. Там, кроме всего, еще и керамическая антенна, что гораздо эффективней печатной.
                                            2) В качестве силового элемента рассматриваю самое мощное из тех, которые можно использовать для поверхностного монтажа — Panasonic AQH3213 (1,2А-600V). Именно это — с контролем перехода через 0. Т.е. для устройств БЕЗ диммирования, но зато и без бросков тока при включении. Причем никаких дополнительных опторазвязок ставить не нужно. В этом-же даташите есть 3223 — это версия без контроля перехода через 0. Стоит примерно так-же. Нагрузочная способность то-же 1,2А. На ней можно строить фазовое диммирование. Но тогда нужно контроллером самостоятельно ловить переход через 0 (можно — как у вас, можно по-другому)
                                            3) В качестве питающего элемента — предлагаю взять за основу модули питания LED-ламп. Они имеют гальваническую развязку при своих минимальных размерах. Есть сборки на 2-х типах микросборок — BP9022 (по указанной ссылке мне приехали именно они, не такие, как у китайцев на картинках. Но по даташиту — у них до 5W нагрузка) и BP9011 (даташит найти не удалось, посему х.з. они сильней или слабее).

                                            Т.е. по-сути это все ко мне уже приехало, и судя по размеру можно все перепаковать в очень мелкий модуль, а высвобожденное место оставить на расширение (оставить выводы под мощный симистор, или банально под радиатор, если чтото внутри будет греться).

                                            На модуле питания у меня без проблем завелся WiFi-роутер, Arduino UNO с KeyPad Shield-ом. Но не завелся модуль с линейным стабилизатором на 3,3В (напряжение проседает до 3В). Но можно использовать step-down-ы и вопрос с нагрузочной способностью модулей будет решен полностью.

                                            Вобщем как-то так :-)
                                            Давайте двигаться вместе в одном направлении.
                                              0
                                              И, кстати, в качестве сервера можно использовать модули (52мм х 28мм) на Atherose 9331 + 16MB SPI. В принципе — это полный аналог TP-Link 703, но с измененным bootloader-ом. Работает на OpenWRT. Антенна напечатана. 150mbit/s умеет. Вобщем для сбора статистики и какой-то обработки вполне подойдет. Плюс там есть USB-Host, любую флешку или винт можно подцепить…
                                                0
                                                А смысл без диммирования? Ток низкий — при 80 гр уже 0,6А и это пик, а перегрузочная способность? Модуль питания нормальный, если делать ссылку на китайцев (ну нету к ним доверия)), но есть одно но — в связи с очень ограниченными размерами, если рассматривается вариант «за выключателем» нужно одноплатное решение и желательно без моточных изделий. Стандартный дроссель гораздо проще найти, чем подходящий ИТ. И открытым остается вопрос о работе такой схемы в разрыв питания.
                                                  –1
                                                  Спасибо за столь развернутый отзыв. Именно для такого общения мы здесь всю свою кухню и опубликовали.

                                                  Модули такие я тоже видел давно, но их нужно будет напаивать, а значит как-то программировать на борту модуля готового, что в случае с питанием от голых 220 вольт выглядит не очень. В плане мощности керамической антенны вроде бы тоже не все так гладко — не мощнее она, чем напечатанная.

                                                  Силовые модули интересны, но как у них с доступностью? В mouser в наличии всего 1шт, например. Блоки питания не маленькие тоже, _очень_ дорогие и, очевидно, не работающие от разрыва одной линии.

                                                  Почему вы говорите об Arduino и wifi-роутере, начав с разговора о микромодуле NRF24LE1? Вы их тоже за розетку в стену хотите помещать? Или речь уже пошла об устройстве управления всем этим хозяйством? Если так, то зачем там уже в размерах так мелочиться и использовать микромодуль вместо, например, доступной raspberry + usb wifi-свистка?
                                                    –1
                                                    Про цену БП не внимательно прочитал, поэтому комментарий "_очень дорогие" следует пропустить ) Тем не менее, они остаются не маленькими и не такими функциональными, как реализованный нами.
                                                    –1
                                                    Если вы сделаете свое устройство в рамках нашей общей концепции на базе NRF24LE1, мы будем только рады. Но у нас подходы здорово отличаются. Вы хотите сделать солянку из готовых компонентов, а мы — девайс, который будет производиться нами самостоятельно. У нас готовый компонент только один — микроконтроллерная сборка.

                                                    То, что ваш результат будет более миниатюрен — тоже спорно. Работать в разрыве провода ваш модуль не сможет.

                                                    Силовые элементы панасониковские можно было бы применить в блоке управления розеткой, но там нужны гораздо более мощные решения, как раз без диммирования.

                                                    Может быть я не прав в большинстве своих суждений. На самом деле очень интересно поглядеть, что у вас получится. Как минимум наши девайсы смогли бы работать друг с другом в одной домашней сети — а это очень интересно.

                                                    0
                                                    Но у нас подходы здорово отличаются. Вы хотите сделать солянку из готовых компонентов, а мы — девайс, который будет производиться нами самостоятельно. У нас готовый компонент только один — микроконтроллерная сборка.


                                                    Нет, вы не совсем правильно поняли. Я тоже хочу сделать одним модулем, сборная солянка — только как обкатанный китайцами вариант схемотехники. Все компоненты есть в россыпи. А вот модуль — хотел этот целиком использовать, причем не накладкой, а врезом в плату. Т.е. толщины плата не наберет.

                                                    Работать в разрыве провода ваш модуль не сможет

                                                    Этим вопросом как-раз и занимаюсь в первую очередь. Модули уверенно стартуют от 85В. Т.е. на базе их микросборки вполне можно собрать нормальный модуль, а транс — это отличная гальваноразвязка.

                                                    Тем не менее, они остаются не маленькими

                                                    Размер собранного модуля питания — 15х15х25мм. Если кондер отвернуть в сторону — то высота сборки без трансформатора = диаметру конденсатора = 7мм (4,7мФ х 400В х 105гр). А транс можно расположить в углу. И по факту модуль вполне реально уложить в 8мм высоты (кроме транса).
                                                      0
                                                      А что касается WiFi модуля — так с его помощью можно сделать распределенную, отказоустойчивую систему, причем этот модуль дополнить 3,5" экранчиком и разместить вместо одного из выключателей, т.е. сделать достаточно элегантное устройство-мини-сервер. Вплоть до того, что в каждой комнате. Тем самым получим достаточно стабильное покрытие с перекресным дублированием.
                                                        +1
                                                        То есть Вы хотите во все выключатели разместить модули на базе NRF24LE1, а в один из них дополнительно поверх, вместо выключателя вот такой микро-роутер? Решение интересное, но сулит вам много проблем при изготовлении. Корпус для всего этого будет делать проблематично, даже один. А дизайнов понадобится как минимум несколько, так как девайс на виду. И даже с несколькими дизайнами будет какая-то доля покупателей, которые не купят себе его, только потому что «к обоям не подходит».

                                                        Плюс ценники на эти мелкие «роутеры одноплатные» вроде бы не радуют. Готовый миниатюрный MR3320 можно почти в любом ближайшем магазине купить за 700-900 рублей. Уже в корпусе и с бп. В него можно либо на готовые площадки внутри припаять радиотрансивер. Либо по USB подключить наш второй модуль, который сейчас в разработке. Накатить на все это OpenWRT и модуль управления готов.
                                                          0
                                                          Корпус для всего этого будет делать проблематично, даже один. А дизайнов понадобится как минимум несколько, так как девайс на виду.


                                                          Здесь я думаю найти универсальное решение для встраивания в готовый дизайн. Самое примитивное — это взять готовую розетку из комплекта тех, что ставятся, и переделать ее, вписав OLED-индикатор под тонированное стекло внутрь окружности. Дизайн соблюден, но экран мелковат, хотя на него можно в дежурке выводить большими цифрами текущую температуру, например. Второй вариант — сложней, но тоже может быть реализован — за основу брать либо розетку с крышкой (но не у всех они есть), либо большой однокнопочный выключатель. И вписываться в рамку. Но здесь уже нужно отдельно наладить производство оконтовочных рамок (внутренний размер — под дисплей, внешний — вписать в рамку выключателя). Ну а свой уникальный дизайн тоже может быть, но не в рамках этого проекта. Те, кому интересно обсуждаемое решение — имеют много желания чтото сделать и мало желания больших трат. А дизайн — это для тех, у кого наоборот. Для готовых девайсов я бы склонялся в сторону адаптации под готовый дизайн. Дешевле и вполне реализуемо.
                                                            –1
                                                            Весьма интересно. Когда у вас что-то, что можно пощупать получится по планам?
                                                              0
                                                              Когда у вас что-то, что можно пощупать получится по планам?


                                                              Пока в процессе. Планов, как таковых, нет.

                                                              Если интересно — можем объединить усилия и двигаться в сторону коммерческого запуска OpenSource проекта.
                                                                –1
                                                                Интересно расширение ассортимента модулей с физическим уровнем на базе NRF24LE1. Наш разработчик электроники собирается предоставить несколько собственно разработанных модулей в рамках нашего проекта. Хотите делать опенсорс — отлично, хотите сами делать устройства и сами продавать — тоже хорошо. Только наши модули (и софт, который мы позже будем писать для их конфигурирования) будут все сделаны в расчете на вынимаемые для прошивки микроконтроллеры. Если у вас будет использован он же, то наши системы будут совместим и вам не придется писать свой софт для программирования и внедрения. Такой вид сотрудничества интересен.

                                                                Если вы впаяете жестко указанный микромодуль, то наш софт не будет совместим с вашими модулями.
                                                        0
                                                        Плюс огород со второй платой, креплением и проводами. Может не так все страшно, но одноплатное решение выглядит проще, имхо
                                                        0
                                                        Плюс огород со второй платой, креплением и проводами

                                                        Да откуда огород то? Модуль планируется вставляться в одну-единственную плату, а питание — на основе модуля, но НЕ используя его, как отдельное устройство. Схемотехника перенесется, да и все.

                                                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.