Последнее время активно продвигаются устройства умного дома, в том числе, и на данном ресурсе. Одной из основных проблем коммутации силовых нагрузок в таких устройствах является сохранение привычного (кнопочного или иного) управления. Устройство из обзора призвано решить данную проблему, предоставив возможность управлять как из «умной составляющей» дома, так и привычными средствами, например, выключателем. Помимо этого, на данном устройстве можно легко и безопасно реализовать управление светом несколькими выключателями. Либо сочетать разные способы управления. Поделки, пайка, код и тесты — все под катом… (осторожно: много фото и видео).
Про сам контроллер Attiny85 написано немало, в том числе и на этом ресурсе. Мой обзор про вариант использованием с подробной инструкцией по подключению контроллера можно найти здесь. Сам контроллер имеет 8 выводов: 2 из которых предназначены для подключения питания, 1 — под сигнал сброса (перезагрузки), таким образом под «полезные» задачи остается всего 5 выводов, но и этого, во многих случаях, достаточно. Контроллер:
Микроконтроллер ATtiny85 имеет следующие характеристики:
— для программного кода предусмотрено 8 КБ памяти;
— для исполняемого кода (ОЗУ, SRAM, RAM) зарезервировано 512Б;
— память данных (EEPROM) 512 Б
— наличие 6 цифровых пинов, в реальности лучше использовать 5 (оставив 1 под RESET);
— два выхода PWM и 4 АDC (разрешение 10-bit);
— частота от 1 до 20 МГц.
ATtiny85 предлагается в корпусах: MLF (WQFN) 20M1 20dip8, PDIP 8P3 8, SOIC (208mil) 8S2 8.
В зависимости от модификации источник питания может быть от 1,8 до 5,5В.
В данном обзоре речь пойдет о версии в SOIC корпусе. Посылка пришла за 3 недели (трек отслеживался).
В своих поделках я довольно часто использую реле на твердотельных элементах, в частности, при создании аппарата точечной сварки использовал именно симистор, подробнее тут. Но вот незадача, если использовать твердотельное (да и любое другое) реле в сочетании со сложной системой управления возникают следующие неприятности:
— локально таким реле можно управлять только в 2-х вариантах: либо через центральный узел, либо центральный узел будет находиться в неведении о текущем состоянии реле;
— в случае перезагрузки центрального узла — состояние реле меняется на исходное (либо нужно сохранять текущее состояние):
— но, самое главное, если вам захотелось внести изменения в центральный узел, либо его заменить (в совсем плохом случае он может просто сломаться) — то, фактически, реле становится неуправляемым, а это означает например невозможность включить свет или что-то еще.
Вторым моментом двинувшим меня на данную разработку является довольно типичная ситуация использования проходных (перекидных) выключателей. В силу дороговизны силового кабеля, а его требуется немало для организации возможностей включения/выключения света в нескольких точек, кроме того большое количество кабеля с напряжением 220 Вольт никак не способствует безопасности, мне кажется разумным коммутировать силовую нагрузку тонким проводом (например телефонным) с напряжением порядка 5 Вольт. Устройство из обзора позволит решить и эту задачу.
Если же эти две проблемы объединить, то целесообразность применения такого устройства сложно переоценить. Я отдаю себе отчет, что найдутся знатоки, которые использовав всего 15 транзисторов и несколько навесных элементов гордо заявят, что обошлись без контроллера, решив задачу (почти похожую на данную) в железе. Сразу аргументирую: цена контроллера настолько мала, что и обсуждать бессмысленно, вдобавок решение получается очень гибким, внесение изменений не требует паяльника. При этом тиньки зарекомендовали себя как очень надежные и стабильные контроллеры, кроме всего прочего, ничто не мешает иметь некий резерв таких «слегка умных» реле — чтобы совсем исключить все нештатные ситуации.
Нехитрая схема устройства:
R1, R2, R3 — устанавливаются опционально, подтягивая соответствующие выводы контроллера к питанию. R4 подтягивает вывод RESET к питанию, препятствуя самопроизвольной перезагрузке контроллера. Нагрузка подключается к выводу PB3 контроллера, данный вывод подтянут к земле резистором R6 во избежание нештатных ситуаций по включению симистора. R5 ограничивает ток оптосимистора MOC3063. MOC3063, R7(0.5 Вт), R8(0.5 Вт) и Т1 — образуют типовую схему включения симистора. Снабберная (демпфирующая) RC-цепь состоит из C1 и R9 (1Вт), её наличие особенно критично при индуктивной нагрузке. В качестве симистора я использовал BTA16, можно поставить как менее так и более мощный (в корпусе ТО220), в зависимости от коммутируемой нагрузки. Также, по необходимости, можно установить радиатор на симистор, я специально расположил его с краю.
Печатная плата получилась такая:
Плата изготовлена в Китае, размеры компактные (вполне войдет в подрозетник или распаячную коробку), конкретно эту плату изготавливал в dirtypcbs.com, воспользовавшись панелизацией (в ближайшее время ожидаю платы другого производителя за 2$ — по акции :) ):
После сборки устройство выглядит так:
Это экспериментальный образец, поэтому немного пострадал, не обращайте внимания на внешний вид. :) Обратная сторона:
Естественно, вместо тестовых штырьков можно сразу припаять проводки, тем самым сэкономить пространство. Если сигнальные провода будут проходить вплотную с электрической сетью и вы не используете экранированные провода, то стоит позаботится защитой от наводок.
Первым делом я загрузил программку мигания нагрузкой...
► Расширенная версия обзора доступна на сайте MYSKU.ru
Таким образом, устройство показало свою работоспособность и, я думаю, что очень пригодится мне в решении дачных и не только задач. Если требуется больше выводов, то это также возможно:
1 — использовать другой, более ногастый, контроллер (например ATTiny 2313);
2 — применить расширитель портов по шине i2c (например: PCF8574 — для 8 портов или MCP23017 — для 16 портов), которая в данном контроллере присутствует. Сохранение состояния нагрузки при отключении питания нетрудно реализовать, но я предпочту выключенный свет при восстановлении электричества по целому ряду причин.
Если будет интересно, расскажу ещё о своих новых поделках.
Спасибо тем кто дочитал до конца! Надеюсь, что данный огромный обзор такого простого устройства вас не утомил! Всех поздравляю с наступившим новым Годом!
