Радиофицированный торшер или еще «2 копейки» в копилку «умного дома»

    После серии постов про DIY-диммер «умного дома» решил рассказать о своей реализации подобного проекта.



    Цель моего поста — поделиться опытом и предложить несколько направлений для размышления.

    Для меня «умный дом» — это когда находится какая-то проблемная область в обычной домашней жизни, для нее делается какое-то решение, которое начинает работать без участия человека и позволяет забыть эту проблемную область как минимум надолго, а в идеале — навсегда.

    В какой-то из вечеров, «обнаружил» давно забытый в углу гостиной торшер, который никто уже очень давно не включал.

    Обусловлено это тем, что свет в гостиной управляется универсальным пультом Logitech и через веб. Чтобы это было возможно, была сделана небольшая железка на ардуино, которая принимала ИК-команды от пульта и «нажимала кнопки» на радиопульте от потолочного светильника. Дополнительно эта железка оборудована модулем nRF24L01+ и умеет принимать команды от других модулей, в частности моих LAN- и GSM-шлюзов и передавать данные о своем состоянии. Но не о ней речь в этом посте (чуть-чуть писал об этом тут).

    Итак, обнаружена «проблемная область» — нерадиофицированный торшер.

    Поразмыслив над этой темой, придумалось, что сходная задачка (дистанционное включение-выключение) может очень даже пригодиться еще минимум в двух местах — питание роутера и модема провайдера (реализовать перезагрузку «по питанию»).

    В дальнейшем появилась мысль сделать собственные выключатели (да-да, для установки в стандартные подрозетники и управляемые еще и через радиоканал), но пока до реализации руки не дошли из-за нехватки времени.

    Таким образом получается, что проект как минимум не «одноразовый» и может быть тиражирован как в ближайшем, так и не очень близком будущем.

    Сказано-сделано, смотрю, что же есть в «закромах родины» (ящичек с радиодеталями) и обнаруживаю:
    • предусмотрительно закупленные релюшки с напряжением 5В, которые могут коммутировать вполне себе «взрослые» 250В с током до 7А,
    • в качестве МК хотел использовать atmega168, но оказалось, что я под какие-то свои будущие нужды приобрел парочку atmega8 в DIP-корпусах, но руки мои до них так пока и не добрались — настал их черед,
    • пакетик транзисторов КТ306Г (еще из советских времен).

    От кварцевого резонатора в схеме решил отказаться в пользу упрощения схемы и платы.
    МК буду программировать через ISP с помощью программатора USBtinyISP, который уже тоже давно ждал своего времени.

    Сразу задумался о питании разрабатываемого модуля.

    Городить еще один блок питания к блоку, который коммутирует питание торшера (или другого устройства), как-то совсем не хотелось. Сделать сразу полную схему с питанием — тоже. И тут на глаза попалась зарядка для iPhone (нашел в Москве место, где их можно купить по 100 рублей и по этому случаю купил 5 штук «про запас»).

    Правильный инструмент в руки и вуаля:


    Замечательная платка импульсного БП с 5В на выходе и током до 1А — использую ее.

    Первый прототип реализован на макетной плате и гордо продемонстрирован жене в работе.
    Первая реакция: «Но ты же не оставишь эту конструкцию в таком виде и сделаешь для нее корпус?»

    Корпус был «изготовлен» из обычной мыльницы.

    Чтобы блок был «универсальным», оборудовал его обычной электрической вилкой и соответствующей розеткой. Розетка, к сожалению, на тот момент нашлась только такая, аналогичную которой я использовал для изготовления садового удлинителя (приобретена в строительном магазине). Мягко говоря, и вилка, и розетка несколько «крупноваты».

    В общем, как обычно — «я его слепила из того, что было»:


    На изготовление прототипа ушло где-то пару часов.
    Где-то час ушел на написание и тестирование скетча и небольшие танцы с бубном по его заливке в МК (ни один МК при прошивке не пострадал от неверно выставленных фьюзов).

    После нескольких дней опытной эксплуатации торшер обрел «вторую жизнь».

    Можно приступать к тиражированию.

    Только в этот раз итерация началась с поиска подходящего корпуса, в который бы уместилась основная плата и плата блока питания. Дополнительно хотелось оставить функцию зарядки (USB-разъем).

    Подходящий корпус был обнаружен в ближайшем «Чип и Дип» (да, дорого, но зато сразу). Размер корпуса 63х44х31мм и его внутренняя компоновка вполне четко дали размеры будущей основной платы.

    Схемку быстро накидал в Eagle и там же развел плату.
    Если требуется схема и плата — сообщите в комментариях — сделаю апдейт к статье.


    upd: схема:


    Сначала хотел остановиться на односторонней плате, но после нескольких попыток оптимизации разводки — отказался от этой идеи и решил заЛУТить двустороннюю плату по этому методу.

    Для меня это был первый опыт (сразу 100% успешный, хотя и не без огрех).

    Технология многократно описана, желающие могут ознакомиться с моими персональными ''граблями''.
    Шаблон платы печатал на лазерном МФУ Samsung SCX-3200. Делать это пришлось в гостях и достаточно второпях, поэтому, возможно, не нашел всех правильных настроек: максимальное количества тонера и максимальное качество — первую настройку нашел, а вот до второй не добрался или качество печати у аппарата недостаточное для ЛУТ. В результате шаблон получился только «сносный» — на краях изображения дорожек была «бахрома», которая потом так же была перенесена на результирующую плату.

    Поскольку это «первый опыт», решил использовать этот шаблон и сделать «проверочную» плату.
    Сильно позже распечатал свои шаблоны на HP1320n с «правильными» настройками — качество оказалось несравнимо выше и никаких нежелательных артефактов на распечатке не наблюдалось.

    Для переноса тонера на фольгированный стеклотекстолит воспользовался подложкой от детских наклеек (оказывается, сейчас продают целые «книжки-наклейки» вместо старомодных «книжек-раскрасок»). Сам материал — отлично подошел, но из-за того, что наклейки «вырубаются» на прессе — основа пострадала (на фото ниже видно на бликах характерные «разрезы» по местам бывших наклеек):


    После тщательной «утюжки» и последующего «отмачивания» тонер практически полностью перешел на будущую плату (бумага просто отслоилась от платы, а тонер остался на меди). А вот в местах «разрезов» медь окислилась (повышенная температура и доступ воздуха) — это хорошо видно на фото:


    Плату перед травлением внимательно рассматривал под лампой — дорожки подкрашивать не пришлось.
    Травил в растворе хлорного железа, постоянно контролируя процесс (вспоминая свои детские поделки, когда платы рисовал цапон-лаком).

    Результат оказался вполне жизнеспособным (на дорожках местами виден не до конца отмытый тонер):


    После внимательнейшего осмотра плат на просвет, выяснился еще один косяк шаблона — недостаточная плотность тонера, которая особенно хорошо оказалась заметна на толстых дорожках. Этот дефект выглядел как сеточка из очень-очень маленьких протравленных отверстий, расположенных в строгом геометрическом порядке.

    Дорожки залудил паяльником (325 градусов), в качестве флюса использовал обычный глицерин — результирующая плата меня полностью удовлетворила — никаких «залипух» и «трещин» («сеточка» тоже затянулась).

    Плату развел таким образом, что не было ни одного «свободного» переходного отверстия (т.е. все переходы — только через выводные элементы). Но малость просчитался: несколько переходов оказались под разъемом ISP и разъемом под радиомодуль. При монтаже задумался, каким образом можно это обойти, и нашел достаточно простое решение: распустил многожильный провод на тонкие жилы и аккуратно запаял кусочки этой жилы с двух сторон в тех отверстиях, где нужен был переход, при этом минимально занимая пространство внутри отверстия. Это позволило реализовать переход и отверстия остались достаточно свободными для того, чтобы соответствующие разъемы нормально встали на свои места и были распаяны.

    Как ни странно, даже использование не самого лучшего шаблона, дало вполне годный результат.


    Таким образом, получили все компоненты будущего модуля:


    Первая «примерка» к новому корпусу:


    Позднее между платами добавлена жесткая прокладка, вырезанная из старой пластиковой карты, чтобы исключить возможный контакт.
    Дополнительно в корпусе было организовано отверстие для USB-разъема, чтобы можно было от этого блока еще и заряжать что-нибудь (рядом с торшером расположен столик, на котором телефоны/планшеты регулярно «ночуют»).

    Собственно, результирующее устройство рядом с прототипом:


    В этот раз вилку и розетку взял более компактные (в «расход» пошел удлинитель из ИКЕА). К сожалению, они только белого цвета, мне черный вариант подошел бы больше:


    С торшером все понятно, а вот когда стал «примеривать» этот модуль к роутеру и модему, понял, что некоторые вещи не додумал и в скетч были добавлены следующие функции:
    • сохранение в EEPROM текущего состояния (вкл/выкл)
    • восстановление текущего состояния после сброса (например, при выключении питания).
    • временной режим работы (перманентная коммутация или временная). К примеру, для роутера и модема не нужно давать две команды — «выключить» и потом «включить», а дать одну команду «выключиться на ХХ секунд»
    • возможность удаленно менять все параметры блока через радиоканал и сохранение этих параметров в EEPROM (чтобы не делать уникальную прошивку для конкретного устройства, а иметь возможность настроить конкретный блок под конкретную задачу)
    • возможность удаленно прочитать все текущие параметры блока (как состояние, так и «настройки»)
    • «сторожевая собака» (глупо было бы оставить роутер или модем без питания из-за «зависания» модуля и лишить себя доступа к домашним системам извне).


    На текущий момент оба модуля (прототип и первый в «серии») успешно трудятся и решают свои задачи. Пара плат и корпусов ждут своего часа…

    В голове бродят мысли о выключателях в стандартные подрозетники (и мысль разобрать один из китайских радиоуправляемых выключателей, дабы произвести небольшой реверс-инжиниринг, чтобы не наступить на какие-нибудь еще грабли или даже «выпотрошить» его почти целиком и заменить внутренности на свои).

    Имея достаточный набор таких «коммутаторов», можно спокойно реализовывать какие-нибудь автоматические сценарии с учетом данных от каких-либо проводных или беспроводных «датчиков», но об этом как-нибудь в следующий раз…
    Support the author
    Share post
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 46

      +12
      Мыльницы — наше все! :)
      Мой розберри
      image
        +2
        У мя малинка в родном транспортировочном корпусе отлично сидит. И цвет — что надо :)
        Тут пока еще без проделанных отверстий
        image
          0
          Ломаю голову, что у Вас к GPIO подключено?
            +1
            ds18b20, bmp085, dht22 — все просто :)
            Хотя в версии на фотографии — пока только 1-wire сеть с подключенными двумя датчиками ds18b20.
            Тут описание.
        +3
        Отличная работа! Руки растут откуда надо )
        Приятно читать такие статьи
          0
          А что за приемопередатчик у вас такой и как выглядит передатчик для сервера?
          Ps каюсь, нашел в статье упоминание, спасибо! :)
            0
            Замечательная платка импульсного БП с 5В на выходе и током до 1А
            Ух ты какая замечательная! Где брали?
              0
              Kindle charger, или что-что похожее
                0
                Похоже на китайчонка, но не уверен насчёт фарша
                  0
                  Китайчонок был приобретен в магазине «Профи» на Митинском рынке (только все не разбирайте, мне еще тоже пригодятся ;)). Там же есть и зарядки для iPad (5В 2А) — 200 рублей.
                    0
                    Я на E-bay таких заказал. только там они в кубик упаковыны и схема на 2 части разделена. Самое то для питания таких штуковин. Единственное но, нужно инспектировать и периодически следить за такими блоками питания. Бывает брак.
                      0
                      Кстати, спасибо, за фото в распиленном виде. Тоже хотел питать от этой штуки устройство, но не решался пилить :)
                  0
                  Судя по внешке www.aliexpress.com/item/Free-shipping-10pcs-lot-AC-Power-USB-Wall-Charger-For-iPhone-5-4-4S-3GS-iPod/728590555.html
                  Вот такие у меня китайцы, мне десяток обошелся в 8 с чем-то баксов, то есть меньше бакса за штучку, сейчас вон вижу, что чуть подороже.
                  0
                  На всякий случай предупрежу, что такие китайские блоки питания часто могут дать намного меньший ток, чем обещают. То есть, на 1A я бы не рассчитывал. К счастью, радиовыключатель в статье много не кушает.
                  На eBay их много продаётся.
                    0
                    А некоторые выдают несколько большее напряжение, вплоть до 10В, и не все девайсы готовы его переварить. Ripe Atlas так сжег.
                      0
                      Предварительно напряжение на БП было измерено тестером — все в норме. Только после этой процедуры он пошел «в работу». А так да, бывает разное…
                      0
                      Подобные китайчики за $1 еще и склонны к пиротехническим эффектам. Автор явно любит риск.
                    0
                    На фотке «я его слепила из того, что было» надо было вилку втыкнуть в розетку, а-ля «радиофикатор торшера кусает себя за вилку» :)
                      +4
                      Ух ты — 2Т306Г в современном девайсе! Да я их уже лет 100 не видел, хотя где-то в закромах валялась коробочка с чем-то похожим. Круто =).
                      Ну а пост про эл-ное устройство без схемы — это как-то прям странно имхо. Что ж сразу то не выложить?
                        0
                        У меня где-то таких горсточка валяется позолоченных, ну или по крайней мере так выглядящих. Еще есть германиевые ГТ109 которые даже меньше чем SOT-23(или нет?).
                          0
                          Добавил в пост схему.
                          –1
                          Внешний вид весьма напоминает
                          Z-Wave Aeon Labs Inline Smart Energy
                            +1
                            А если у usb блока питания потянуть за вилки, то корпус легко открывается.
                              0
                              Мои БП запаяны крепко — тянул во все стороны и пытался выламывать, но ничего не получилось — поэтому «трепанация».
                              0
                              А адрес радиомодуля программатором через ISP задается?
                              Или как-то можно без ISP?
                                0
                                На текущий момент — пока только через ISP, но я уже корректирую — будет еще один параметр, который можно будет перезаписывать и он будет становиться «адресом» модуля (параметр SensorID из моего предыдущего поста).
                                  +1
                                  Можно применить несколько другую технологию — дать возможность откликаться устройству на широковещательный адрес и реализовать команду «сменить адрес». Можно реально менять адрес только если он еще не задан. Тогда система обнаружив безадресное устройство в сети назначит следующий свободный и занесет его в БД считав идентификатор назначения(класс устройств — цифра/аналог, возможность управления или считывания состояния) и «способности» нового устройства.
                                +3
                                А что если в качестве корпуса использовать сразу нечто в этом роде?

                                  0
                                  Поддерживаю вариант с розеткой, сам недавно её использовал
                                  Розетка-терморегулятор
                                  0
                                  Круто, но к вопросу о достижении максимальной миниатюрности, у китайцев есть еще например платки на базе микросхемы nRF24LE1, которая, в отличие от nRF24L01+ уже имеет встроенный микроконтроллер (Enhanced 8051 CPU and 16kB Flash). Заказал себе таких несколько.

                                  item.taobao.com/item.htm?id=13746037317

                                  Вот еще полезные дополнения:
                                  item.taobao.com/item.htm?id=25829656909
                                  item.taobao.com/item.htm?id=18376576364
                                  • UFO just landed and posted this here
                                      0
                                      1000 перезаписей даже для поиграться хватит очень надолго. SSD-шки современные — 3000 циклов записи… контроллеры современные — для флэша те же цифры.
                                      • UFO just landed and posted this here
                                      0
                                      Не факт еще, что это решение менее габаритно.
                                      SMD-модуль от китайцев на этом же NRF24L01+ имеет размеры порядка 15х10 мм.
                                      А продемонстрированный вами — 20х20. Соответственно, если правильно изготовить плату можно получить очень малогабаритный «слоеный пирожок» габаритами меньше или сравнимыми с вашим модулем, при этом на нем будет свой выбранный контроллер, а не то, что нам навязывает производитель этой микрухи.

                                      А какая речь может идти о миниатюризации при использовании компонентов в дип корпусах, да еще и таких? Там модуль — далеко не самое узкое место.
                                      0
                                      Конечно, не факт, но думаю, что одно из самых малогабаритных. Мое предложение не претендует на звание самого лучшего — я просто упомянул о существовании такой микросхемы для тех, кому это может быть интересно. Потому что сейчас весь eBay завален именно модулями на NRF24L01+, а о других продуктах Nordic Semiconductor не так много шума.

                                      P. S. Я тоже сначала хотел изготовить плату-кирпичик, на которой будет уже сразу микроконтроллер, совместимый с Arduino, запаянный NRF24L01+ и PCB или чип-антенна, но потом решил сперва попробовать эту микросхему, когда узнал, что на ее основе тоже есть похожие модули.
                                        0
                                        На цены тоже смотрел при выборе. Вместо одной платы на nRF51822 можно купить 4-5 плат на nRF24LE1 или еще больше на NRF24L01+
                                        • UFO just landed and posted this here
                                      • UFO just landed and posted this here
                                          0
                                          Не думали в Тиньку засунуть ради уменьшения размеров и удешевления? Прям вижу одностороннюю плату вдвое меньше по размеру.
                                            0
                                            Думал, но в «закромах» обнаружилась только атмега8. Надо будет пополнить тиньками. Кстати, у какой тиньки есть аппаратный SPI?
                                              0
                                              Разве не у всех? Их же по SPI и шьют… (могу ошибаться)
                                                0
                                                Там SPI Slave чисто для заливки прошивки и еепрома. SPI Master в принципе, говорят, легко реализуем программно, вопрос — хватит ли памяти в 13й тиньке чтобы все это впихнуть.

                                                Моих знаний, к сожалению, пока на это не хватит. Да и простейшего логического анализатора нет, чтобы проверить, а правильно ли я реализовал протокол, или нет.

                                                Есть еще «более другие» тиньки, типа 45й, но по цене уже равняются, а иногда превышают мегу8.
                                                  0
                                                  Собственно, далеко ходить не надо.
                                                    0
                                                    Спасибо, познавательно. Все оказалось просто :)
                                              0
                                              А я вот усиленно курю маны про cc2530/31, микруха копеечная, но подозреваю, если правильно раскурить часть стэка xbee про кластеры, и их кооперативную ОС, то можно, не заботясь об адресации, расстояниях(при достаточном количестве роутеров), легко и просто обойтись вообще без доп микроконтроллера. Сейчас пока осваиваю азы на девелоптерском комплекте, крыша ползет, но качество документации на уровне.

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