Управление устройствами через радиоканал

2020-03-25

Владимир Шишмаков

SmartTV – приставка позволяющая выводить на экран телевизора информацию с интернета через HDMI-порт. Позволяет сэкономить покупку телевизора с интернетом в несколько раз. Небольшая чёрная коробочка в два спичечных коробка с некоторых пор начала жутко глючить. Приходилось вставать и перезапускать путём отключения питания что порядочно надоело. Появилась необходимость кратковременного снятия питания с приставки не вставая с места.

В интернете наткнулся на автора который предлагал устройство управления нагрузками путём хлопка в ладоши(https://habr.com/ru/post/357930/). Схема настолько сложная и дорогая в исполнении что пришлось отказаться после ознакомления. Дальнейшие поиски привели к сайту http://www.clappinglight.com/ где автор предлагает « Умный выключатель света по хлопку в ладоши с доставкой по Украине». Звоню, выясняется что данное устройство стоит 500 грн, без корпуса 300. Сделано на базе микроконтроллера потому и дорого. Почему так сложно? Пообещал автору попытаться разработать или подыскать бюджетный вариант, и если получится, с обязательным уведомлением автора предлагаемого изделия.

Искать долго не пришлось. На рисунке изображена схема которуя я собрал на проводках и испытал. Схема срабатывала от хлопка с расстояния до 6-и метров и на другие звуки не реагировала. Далее была изготовлена плата и испытана. Но она не работала! Чего только я не делал, ничего не получалось. Пришлось отказаться от этой идеи. Да и потом хлопать в ладоши ночью, когда все спят, не совсем удобно и небезопасно. Последнее помогло отказаться от этой идеи. Радиоуправляемое реле своими руками.Ознакомился. Идея понравилась. Заказал 2 комплекта по 89 грн в интернет-магазине Киева https://arduino.ua/prod598-besprovodnoi-4h-kanalnii-peredatchik-priyomnik . Рис.1

Рис. 1

Комплект состоит из пульта–передатчика на 4 команды (брелок) и платы приёмника. Плата приёмника выполнена в виде отдельной печатной платы и не имеет исполнительных цепей. Их необходимо собрать самому. Брелок добротный, приятный на ощупь, батарейка 12 Vпоставляется по отдельному заказу. В брелоке встроена плата, на которой собрана схема пульта-передатчика на транзисторах. Передатчик работает в режиме амплитудной модуляции (АМ) на частоте 315 МГц. Приёмник собран на небольшой печатной плате. Радиоприёмный тракт выполнен на двух SMD-транзисторах с маркировкой R25 – биполярных N-P-N транзисторах 2SC3356. На операционном усилителе LM358 реализован компаратор, а к его выходу подключен дешифратор SC2272-M4,Рис.2.

Рис.2

Собрал на проводках схему (Рис.3) с использованием обобщённого сигнала VT, который появляется при выборе любого из 4-х каналов передатчика. Импульс достаточно мощный, поджигает светодиод LED1 и открывает транзистор Т1(КТ814) запитывающий приставку SmartTV. Длительность импульса определяется временем нажатия на кнопку передатчика. Целью данного испытания являлась проверка надёжности работы радиоканала и сопутствующей ему электроники передатчика и приёмника. Результат оказался положительным – приставка включалась при активации радиоканала даже при пониженном напряжении на приставке, за счёт падения напряжения на транзисторе, и отключалась при его отсутствии.

Рис.3

Далее планировалось обеспечить доброкачественным питанием приставку и кратковременно отключать её питание для обеспечения её перезагрузки, Рис.4.

Рис.4

Реле РЭС47 рассчитано на 24 вольта поэтому потребовался дополнительный источник питания на 24 вольта. Типоразмеры и контактные группы реле показаны на рисунке. При подаче питания через нормально замкнутый контакт (НЗК) 2-1 +5 вольт подаётся на приставку и начинается её загрузка. По окончании загрузки пультом приставки выбираем требуемое приложение. В случае сбоя нажимаем на любую кнопку передатчика на выходе VT появляется положительный импульс, зажигается LED1 и открывается Т1 запитывая обмотку реле. Реле срабатывает, НЗК размыкается и SmartTV обестачиваеся. При отпускании кнопки Т1 закрывается НЗК замыкается и приставка перезагружается. Плата автономна благодаря разъёму Ш1. Для увеличения чувствительности приёмника по рекомедации автора установлена антенна на ? длины волны передатчика равную 24 см, Рис.5.

Рис.5

На Рис. 6 приведена печатная плата приёмного устройства выполненная на фрезерном станке СНС3.

Рис.6

Приёмник PRM (Рис.6) имеет 4 дискретных выхода D1&pide;D2, один обобщённый VT. Напряжение +24 вольта через левый контакт 3-х контактного разъёма подаётся на катод диода D1 и на начало обмотки реле А. Коллектор транзистора Т1 присоединён к концу обмотки реле В. Эммитер транзистора присоединён к земле (GND). Входное напряжение питания IN +5v и земля запитывают PRM. Выходное напряжение OUT+5v подаётся на нормально замкнутый контакт 1-2 и через средний контакт 3-х контактного разъёма запитывает приставку SmartTV. При появлении управляющего импульса напряжения на контакте VT и базе транзистора Т1 (при нажатии любой кнопки на передатчике) транзистор открывается и реле срабатывает прерывая питание приставки с дальнейшей перезагрузкой.

Устройство уверенно работает без сбоев и ложных срабатываний. Решил использовать его для управления лампами накаливания в 500 и 60 Ватт для освещения балкона в ночное время. Сразу выясняется четыре обстоятельства. Первое - невозможно использовать оставшиеся каналы приёмника для управления лампами, так как телевизор находится в комнате а тянуть провода для управления лампами на балконе очень неудобно, удобнее поставить обычный выключатель по месту. Второе – лишние траты, приходится покупать комплект передатчик/приёмник. Магазину необходимо учесть данное обстоятельство и продавать приёмники и передатчики отдельно. Третье -так как управление тремя устройствами предполагалось от одного пульта пришлось задействовать канал D0 (Рис.6) вместо VT, в противном случае приставка будет отключаться и перезагружаться при включении/выключении балконных ламп. Четвёртое – если для управления приставкой требовался импульс, то в схему управления лампами необходимо включить элемент памяти, который запоминал бы нажатие кнопки передатчика и изменял состояние лампы на противоположное. На проводках (Рис.7) была собрана схема и проверена её стабильность, помехоустойчивость, дальность действия.

Рис.7

Использовалась микросхема К155ТМ2 с двумя триггерами работающими в счётном режиме. Как оказалось импульсы выдаваемые приёмником по каналам D1 и D2 оказались «гладкими» без дребезга что не приводило к случайному состоянию триггеров. Длительные наблюдения показали отсутствие ложных срабатываний. По дальности - находился самый дальний угол квартиры и управление лампами, как говорится, на пять баллов.

Для управления мощными силовыми устройствами потребовалось разработать отдельную схему (Рис.8). Основным требованием к управлению силовыми устройствами от от маломощных микросхем является гальваническое разделение цепей управления от силовых ~220V. Для реализации данного требования применяется микросхема MOC3061 (http://avrlab.com/node/512). Оптопара применяется для гальваниеческой развязки выходной части устрйства или датчика связанного с устройством. МОС3061 есть оптопара с помощью которой можно гальванически развязать сеть 220 Вольт и низковольтную часть устройства.

Рис.8

Управляющий потенциал открывает транзистор Т3 обеспечивая прохождение тока через светодиод MOC3061, которая обеспечивает гальваническое разделение сигнала управления от ~220V подаваемых на анод и катод симистора ТС112-10. Симистор открывается в режиме ключа и 220В включает лампу. Светодиод LED2 служит для визуализации команды с триггера включаемого по радиоканалу. На Рис.9 приведена печатная плата устройства управления.

Рис.9

Симистор ТС112-10 помещён на алюминиевом радиаторе (только для лампы в 500 ватт), закреплённом на печатной плате в точках А А(соединены с анодом симистора). Затвор и катод соединены с точками Z и K внешними проводниками. «Общение» блока с триггером осуществляется через разъём SH7. Блок закрепляется в корпусе на 4-х болтах расположенных по угловым отверстиям печатной платы.

На Рис.10 приведена полная схема управления по радиоканалу 3-х устройств с использованием одного передатчика и 2-х приёмников.

Рис.10

Вариант схемы для управления электромагнитным реле.

На Рис.11 печатная плата управления. Её особенность состоит в установке на ней блока управления лампой в 50 вт (выход Q1), а для управления лампой в 500 вт служит выход Q2.

Рис.11

Печатная плата для варианта с электромагнитным реле

На Рис.12 изображен общий вид блока управления 2-мя лампами.

Рис.12

На переднем плане лампа мощностью 500 вт в баллоне из кварцевого стекла. Укреплена между 2-мя половинками велосипедной спицы вставленных в отверстия деревянного бруска. Во избежание нагрева брусок покрыт фольгой от шоколадки. В целях электробезопасности подводящие спицы обмотаны изолентой. Далее через колодку с предохранителем лампа присоединяется блоку управления (белый корпус позади лампы в 50 вт.). На Рис.13 – внутренность блока управления состоящая из 3-х частей: блока питания ~220 в от телефонного адаптера (слева внизу), блока управления с симистором для малой лампы (Рис.11), и блока управления лампой 500 вт. Конструктивно все три элемента закреплены на свободном пространстве блока управления лампой 500 вт, симистор которй находится на алюминевом радиаторе. Симистор для малой лампы укреплён на малой алюминевой пластинке, его не видно за приёмником, находящемся на переднем плане.

Рис.13

Когда я начал делать монтаж, то окончательно запутался, пришлось нарисовать схему монтажа (Рис.14), после чего всё получилось.

Рис.14

Обозначения к Рис.14

ТК1,ТК2 – симисторные ключи со схемами управления

А – сигналы с анодов симисторов

Розетка двойная - смонтирована по специальной схеме с раздельным питанием ламп

10А-предохранитель для ламп.

Выводы.

Собранное устройство нормально уже месяц работает без замечаний.