Двухканальный выключатель - регулятор освещения с дистанционным управлением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Данное устройство предназначено как для местного, так и дистанционного управления освещением, использующее стандартную электоросеть ~220v 50 Гц. Оно содержит в себе два независимых канала управления, которые в любом сочетании могут работать в одном из двух режимов:

1. Режим выключателя. В этом режиме при включении сразу подается 100% сетевого напряжения в нагрузку. Он используется для энергосбрегающих ламп.

2. Режим регулятора. В этом режиме мощность в нагрузке можно плавно регулировать. Используется для таких потребителей, как например лампы накаливания или галогеновые лампы (в том числе питаемые через электронный трансформатор).

Дистанционное управление выключателем осуществляется четырьмя кнопками (по две на канал) любого пульта ДУ, работающего с широко распространенной системой команд RC-5. Пульты этой системы достаточно доступны и дешевы.

Достоинства данного выключателя:

• Благодаря применению MOSFET транзисторов вместо симисторов отсутствует такое понятие как "ток удержания" и поэтому диапазон регулирования не ограничен снизу при любой допустимой мощности нагрузки
• Возможность управления в широком диапазоне потребляемой мощности: от 1 Вт до 400 Вт (при установке транзисторов на теполоотводы)
• Коммутация нагрузок происходит в момент перехода сетевого напряжения через ноль, тем самым сведя к минимуму помехи в электросеть. Следовательно отпадает надобность в помехоподавляющих элементах в выключателе.
• Для режима регулятора есть возможность установить индивидуально на каждый канал нижний порог регулирования мощности. Это может понадобиться для тех устройств, которым нельзя снижать мощность ниже определенного значения (например электронные трансформаторы для галогеновых ламп)

Функции, выполняемые выключателем:

• Дистанционное включение и выключение нагрузки, регулировка мощности;
• Местное включение, выключение и регулировка мощности с помощью кнопок управления
• В режиме регулятора плавное включение, что продлевает к примеру срок службы ламп накаливания
• Запоминание предыдущего состояния выключателя и уровня мощности (при сбое в электоропитании работа восстанавливается). Благодаря динамическому использованию EEPROM для этих функций, ресурс на количество манипуляций управления выключателем для каждого канала составляет не менее 3 млн. раз.

Управление регулятором

Местное управление осуществляется расположенными на выключателе двумя кнопками (по одной на каждый канал)

• Включение или выключение нагрузки - однократное кратковременное нажатие клавиши (0,2 - 1 сек.).
• Регулировка мощности - удержание нажатой клавиши более 1 сек. Каждое следующее длительное нажатие вызывает противоположное направление изменения мощности.

Дистанционное управление осуществляется пультом ДУ, направленным в сторону выключателя. Для управления выключателем определяются четыре клавиши пульта.

• Выключение или включение нагрузки - однократное кратковременное нажатие соответствующей клавиши пульта (0,1-1 сек.).
• Регулировка мощности - удержание нажатой клавиши более 1 сек.

Для каждого канала на пульте ДУ определяются две клавиши: включить/увеличить мощность и выключить/уменьшить мощность в нагрузке. Коды кнопок пульта ДУ, соответствующие этим командам, хранятся в ЕЕРRОМ микроконтроллера. Благодаря этому в режиме обучения (который описан в инструкции) можно в любой момент изменить набор кнопок пульта, которыми осуществляется управление регулятором. Если хотя бы один из каналов управления находится в режиме регулятора, то возможно включение/выключение обоих каналов одной кнопкой, нажатой более 1 сек. (подробнее в инструкции).

При нажатии на управляющие клавиши местного управления или на пульте ДУ раздается звуковой сигнал длительностью ~0,2 сек., означающий, что команда принята.

Устройство выключателя

Регулятор построен на недорогом и доступном микроконтроллере АТtiny2313-20PU. Принципиальная схема устройства приведена ниже.

(нажмите для увеличения)

Узел питания служит для обеспечения микроконтроллера и ИК-приемника напряжением питания, близким к 5 В. Входное напряжение выпрямляется через диодный мост VD1, гасится резистором R1, ограничивается стабилитроном VD2, в результате чего на С1, С2 формируется напряжение около 5В. Элементы R2C3 являются фильтром в цепи питания фотоприемника.

Узел синхронизации. R6R7R8C4 является цепочкой, необходимой для детектирования нуля. Резисторы R6R7 гасят входное напряжение, которое ограничивается внутренними диодами вывода PD2 микроконтроллера. Конденсатор C4 служит для подавления импульсных помех. Отрабатывается каждый переход сетевого напряжения через ноль - 100 раз в секунду. Если требуемая и текущая мощность не совпадают, то текущая корректируется. Это позволяет также реализовать плавное включение нагрузки в режиме регулятора. Так же удвоенная частота электросети используется для опроса кнопок местного управления, формирования интервалов времени свечения HL1 и HL2.

Узлы управления и индикации. Кнопки SB1 и SB2 предназначены для управления первой и второй нагрузками соответственно.
Светодиоды HL1 и HL2 служит для индикации режимов работы первого и второго канала управления.
Фотоприемник В1 принимает ИК-посылки от пульта ДУ. В нем также происходит демодуляция несущей частоты посылок RC-5 (36 кГц). Сформированный выходной сигнал фотоприемника подается на вход РD3 микроконтроллера. Декодирование ИК посылок в МК осуществляется программно. Анализируя код принятой команды, микроконтроллер DD1 формирует сигналы управления силовыми транзисторами. Звуковой пьезоизлучатель HA1 и светодиоды HL1, HL2 подает сигналы при определенных состояниях регулятора в различных режимах его работы.

Узел коммутации нагрузки. С вывода PB0(PB1) микроконтроллера DD1 положительные импульсы через R9(R10) открывают транзисторы VT1(VT2), через которые сетевое напряжение поступает в соответствующую нагрузку. Резисторы R11 и R12 служат для предотвращения самопроизвольного открывания транзисторов в момент подачи питания на устройство, когда выводы PB0, PB1 еще находятся в третьем состоянии и не сконфигурировались программой МК. На нагрузку поступает выпрямленное сетевое напряжение, что допустимо для используемых ламп.

Выбор режима работы осуществляется перемычками S1 и S2 для первого и втрого канала соответственно. Если перемычка отсутствует, то канал находится в режиме регулятора, а если установлена, то выключателя.

Конструкция регулятора

Регулятор собран на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, чертеж и расположение деталей которой находятся в прилагаемых файлах. Со стороны печатных проводников установлены элементы HL1, HL2, B1, SB1, SB2, HA1. Остальные элементы установлены с противоположной стороны. Плата крепится винтами D2.5mm по углам. Силовые транзисторы специально размещены на краю платы таким образом, чтобы к ним можно было легко прикрепить радиаторы, если используемая нагрузка потребляет более 100 Вт.

Используемые детали и возможные замены

Для управления регулятором можно использовать любой пульт ДУ, работающий по протоколу RC-5. Микроконтроллер DD1 можно заменить на ATtiny2313-20PI или ATtiny2313V-20PU(PI), а фотоприемник В1 на аналогичный, рассчитанным на несущую частоту 36 кГц, например TSOP4836, TSOP1836SS3V, SFH506-36, SFH5110-36, TFMS5360, но следует учесть, что расположение выводов фотоприемников разных типов может отличаться. Транзисторы VT1,VT2 могут быть IRF840A или отечественными аналогами КП840, КП707, но следует учесть, что у всех этих транзисторов в отличии от 2SK2545 поверхность для крепления теплоотвода не изолирована от стока, поэтому крепить их на общий радиатор можно только через изолирующие прокладки. Стабилитрон VD2 заменим на BZX79C5V1, BZX55C5V1, 1N4733A, или можно подобрать отечественные КС156A,Г КС456А,Г, чтобы напряжение стабилизации не превышало 5,5В. Вместо светодиодов HL1 HL2 можно применить HB3B-446ARA, ARL-3214URC-10cd или аналогичные сверхяркие. Диодный мост VD1 должен быть рассчитан ток, не менее суммарного тока потребления обеими нагрузками и на обратное напряжение не менее 400B. HA1- любая двухвыводная пьезоэлектрическая пищалка. Держатели предохранителей использованы марки FH-100. Предохранители защищают силовые элементы от пегрузки и короткого замыкания. Номинал их должен быть в 2.....2,5 раза выше тока потребления используемой нагрузки.

Сборка и налаживание регулятора

В начале на плату запаивают все элементы кроме DD1, B1, С4. Включив регулятор в сеть, измеряют постоянное напряжение на С1 и затем на С3. В обоих случаях оно должно быть около 5В. Затем последовательно замыкают перемычкой дорожек на плате, идущие к 20 и 5, 20 и 4 выводам DD1, при этом  должен загореться HL1 и HL2 соответственно. Теперь надо проверить работу каналов управления. Для этого надо отключить питание, подсоединить в качестве нагрузок, например, лампы накаливания до мощностью 100Вт, включить питание подать на левые по схеме выводы R9, R10 c узла питания +5V  (например путем замыкания перемычкой дорожек на плате, идущим к 20 и 12, 20 и 13 выводам DD1. При этом должны загореться лампы первого и второго канала соответственно. Если все прошло успешно, то отключаем регулятор от сети, запаиваем DD1(хотя для нее лучше поставить панельку) и B1, С4 и подключаем программатор к разъему XP2 (стандартный шестиконтактный разъем для внутрисхемного программирования AVR). При этом с программатора на регулятор должно поступать напряжение питания. Файлы прошивки для проверки работоспособности регулятора прилагаются (прошивать EEPROM также обязательно!!!)

FUSE-биты микроконтроллера DD1 должны быть запрограммированы следующим образом:

• CKSEL3...0 = 0100 - тактирование от внутреннего RC осциллятора 8 МГц;
• CKDIV8 =0 - делитель тактовой частоты на восемь включен;
• SUT1...0 =10 - Start-up time: 14CK + 65 ms;
• CKOUT = 1 - Output Clock on CKOUT запрещен;
• BODLEVEL2...0 = 101 - пороговый уровень для схемы контроля  напряжения  питания 2,7В;
• EESAVE = 0 - стирание EEPROM при программировании кристалла запрещено;
• WDTON = 1 - Нет постоянного включения Watchdog Timer;
Остальные FUSE - биты лучше не трогать. FUSE-бит запрограммирован, если установлен в "0".

Для режима регулятора, как говорилось выше, можно установить индивидуально на каждый канал нижний порог регулирования мощности. Для этого в ячейки EEPROM по адресу $01 и $02 нужно записать значение для первого и второго канала соответственно. В данном устройстве в диапазоне от 0% до 100% имеется 127 ступеней регулирования. Таким образом, чтобы установить нижний порог на уровне, например, 25% нужно это значение умножить на 1,27 (25*1,27=32) и записать значение 32($20) в соответствующую ячейку EEPROM. Изначально в обе ячеки записаны нули.

Инструкция по эксплуатации находится в прилагаемых файлах. Выключатель имеет режим проверки пульта ДУ на совместимость. Для этого необходимо установить оба канала в режим регулирования, включить их, установить на них минимальный уровень мощности, выключить. Затем нажать на пульте любую кнопку и если он работает по системе RC-5, то раздастся звуковой сигнал длительностью 1сек. Допустимая суммарная мощность коммутируемой нагрузки в каждом канале без радиатора - 100 Вт. При большей необходимо установить транзисторы на теплоотвод соответствующей площади. Регулятор предназначен для управления только теми типами нагрузок, которые указаны в начале статьи. Они допускают питание выпрямленным сетевым напряжением. Подключать к нему другие устройства, например, люминесцентные лампы или электродвигатели, нельзя. Это может вывести регулятор из строя.

Внимание! При сборке и налаживании регулятора помните, что все его элементы находятся под сетевым напряжением и прикосновение к ним может привести к поражению электрическим током.

Скачать файлы проекта одним архивом : схема, демопрошивка, рисунки печатной платы, инструкция по эксплуатации

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

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Телефоны Apple смогут падать как кошки 04.04.2013 Бюро по патентам и товарным знакам США (USPTO) опубликовало патентную заявку компании Apple, в которой описываются способы минимизировать урон при падении телефона, сообщает блог Apple Insider. Apple предлагает научить систему телефона выявлять, когда аппарат находится в свободном падении. Для этого могут использоваться встроенные датчики - гироскоп, акселерометр, GPS и даже фотокамера. Если состояние падения зафиксировано, система предпримет меры по уменьшению повреждений. Одной из таких мер является поворот аппарата в воздухе. Это позволит "приземлить" телефон на наименее уязвимую его сторону. Устройство в таком случае соприкоснется с землей не экраном, а, например, боковой панелью. Для поворота аппарата могут использоваться газовый баллон либо механизм смещения центра тяжести. Схожими способностями обладают кошки: при падении с высоты они рефлекторно переворачиваются спиной вверх и приземляются на лапы. В число других мер, описанных Apple, входят "крылья", выдвигаемые из корпуса аппарата, и зажимы на кабелях наушников и зарядки. "Крылья" позволяют замедлить падение телефона. Зажимы предотвращают выпадение кабеля из гнезда: упав, аппарат повиснет на проводе. В патентной заявке говорится, что разработка может использоваться в iPhone, а также в других электронных устройствах - смартфонах, планшетах, плеерах, фотоаппаратах и так далее. Отметим, что технологии, описанные в патентных заявках, далеко не всегда находят воплощение в жизни. Системы защиты мобильных аппаратов при падении разрабатывают и другие компании. Так, в конце декабря 2012 года глава Amazon Джефф Безос (Jeff Bezos) получил патент на "воздушные подушки" для телефона. По принципу действия они схожи с подушками, которые используются в автомобилях.

Другие интересные новости:

▪ Лазерная резка воды с использованием гидрофобных частиц

▪ 17-дюймовая панель экрана прикосновения с 7-проводной системой передачи данных

▪ Синдром хронической усталости химически похож на спячку у животных

▪ Игровой ноутбук Maingear Pulse 17

▪ Рассчитайся за проезд с помощью мобильного

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Адмиральский час. Крылатое выражение

▪ статья Когда начали делать татуировку? Подробный ответ

▪ статья Главный бухгалтер предприятия. Должностная инструкция

▪ статья Мини-цветомузыка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Комплементарные мощные транзисторы серий КТ8115, КТ8116. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026