Препарирование сенсорного выключателя LIVOLO
Препарирование сенсорного выключателя LIVOLO.
От большинства подобных устройств эти выключатели отличает одна интересная особенность — они включаются в сеть по двухпроводной схеме, просто в разрыв цепи. При этом независимо от того замкнута цепь или нет его схема обеспечивает питанием микроконтроллер, радиомодуль, светодиоды и реле. Посмотрим как он устроен.
В качестве подопытного возьмём самую простую модель — с одной кнопкой и без радиомодуля. 
Разбираем и видим такой бутерброд: 
В середине верхней платы собственно площадка сенсора накрытая рассеивателем света от двух светодиодов.
Заправляет всем этим PIC16F690: 
А вот и силовая часть:
(фото кликабельны) 
Как видим сама плата рассчитана на полный фарш, но второе реле с обвязкой и радиомодуль не распаяны.
Теперь берём и заносим в таблицу позиционные обозначения элементов, типы корпусов, номиналы, маркировку. Выпаиваем и измеряем ёмкость smd конденсаторов. Далее вооружившись гуглом и знанием страны происхождения девайса пытаемся расшифровать маркировку активных элементов.
Чтобы проследить топологию платы выпаиваем все детали которые в этом мешают и вооружившись мультиметром в режиме прозвонки восстанавливаем схему по плате. Вопреки опасениям заняло это всего пару часов.
Схема получилась вот такая:
(схема в полном размере в прикреплённом файле) 
Тут только нижняя плата и только те элементы которые распаяны на конкретном экземпляре.
Цветами отмечены:
красный — схема питания в режиме «ВЫКЛЮЧЕНО»
зелёный — схема питания в режиме «ВКЛЮЧЕНО»
желтый — линейный стабилизатор на 3 вольта для питания МК, радиомодуля и пищалки
синий — реле и его обвязка
серый — управление пищалкой
фиолетовым отмечены делители с помощью которых МК измеряет напряжения в разных участках схемы
Клеммы L, L1 те что выходят наружу, JP1 — разъём стыковки с верхней платой.
UPD:
Рассмотрим работу схемы питания при включеyной нагрузке, этот участок обозначен зелёным цветом. Обозначим напряжение на выходе этой схемы как V2.
Основным элементом в этой цепи является ОУ LM321, но в данном случае он работает как компаратор. На положительный вход ОУ поступает напряжение V2 за вычетом 12 вольт, которые падают на стабилитроне D17. На отрицательный вход поступает напряжение с выхода интегрального стабилизатора U1 через делитель R18, R30, этот делитель может быть включен или выключен транзистором Q3.
Работает схема так:
Предположим что напряжение V2 = 13 вольт. В этом случае на положительном входе ОУ напряжение 13В — 12В = 1В, на отрицательный врод через резистор R18 поступает 3В, т.к.на выходе ОУ низкий потенциал, Q3 закрыт и делитель не работает. Так как напряжение на положительном входе ОУ меньше чем на отрицательном, на выходе ОУ будет низкий уровень, Q4 при этом открыт и конденсатор С3 заряжается через диод D5.
Как только V2 превысит 15В напряжение на положительном входе ОУ также станет больше чем на орицательном, на выходе ОУ появится высокий уровень, который откроет транзистор Q3, в работу включится делитель R18, R30, напряжение на отрицательном входе ОУ при этом уменьшится с 3В до 2.1В. При этом также откроется Q4 и весь ток нагрузки потечёт через него.
Так как на отрицательном входе ОУ теперь 2.1В, то схема останется в таком состоянии до тех пор пока напряжение V2 не снизится до 14.1В, после чего весь цикл повторится.
При этом схема никак не синхронизируется с частотой сети и может вообще работать на постоянном токе, при соблюдении полярности.
065-Четырехканальный сенсорный переключатель нагрузок.
После статьи о сенсорной клавиатуре меня неоднократно просили сделать сенсорные клавиши, дрыгающие напрямую ножками микроконтроллера. Вот, выполняю обещание, тем более подвернулся хороший повод – рыбки! Ну, не совсем рыбки, а скорей аквариум. Давно хотел сделать на работе пульт для аквариума, при помощи которого можно было бы включать/отключать свет, компрессор, обогреватель, еще чего-нибудь…, а то замучался дергать вилки из розеток удлинителя. Этим устройством я убиваю сразу двух зайцев (или рыбок :)) – Вам будет готовое устройство для включения/выключения различных нагрузок, а мне удобный пульт для аквариума.
1 Начнем со схемы …. 
Схема проста и реализовать ее не составит труда.
Сенсорные площадки-клавиши подключаются к «Touch Line»
Нагрузки управляются четырьмя линиями «Switch Line»:
— на линии ‘1’ (5 вольт) — нагрузка включена;
— на линии ‘0’ (0 вольт) — нагрузка выключена.
Как Вы видите, на схеме нет индикаторов текущего состояния нагрузок. Это по причине того, что все мои нагрузки будут «перед носом» — все и так будет видно. Если в Вашем случае это не так, то индикацию добавить не составит труда.
а – простая схема (светодиод светится – нагрузка включена); б, в – более продвинутые варианты (светится зеленый – включено, красный – выключено). Схемы индикации вешаются прямо на выходы управления нагрузкой.
Схема почти полностью повторяет схему сенсорного драйвера, а значит если Вы уже собрали плату сенсорного драйвера, то она сгодится и для этого переключателя, потребуется лишь незначительная доделка – в качестве выходов для управления нагрузкой нужно задействовать оба УАРТ выхода + два выхода на индикаторные светодиоды.
2 Плата.
Плата переключателя сделана под SMD компоненты (это для компактности), содержит как драйвер, так и сами сенсорные площадки-клавиши.
3 Сборка.
Тут без особенностей. На плате предусмотрены площадки разъема, на которые выведены линии питания устройства, управления нагрузкой и программирования. По вашему желанию можно припаять к ним разъем или сразу шлейф.
4 Принцип работы
На панели переключателя есть 12 сенсорных кнопок:
— по две не каждую из четырех нагрузок (включение и выключение отдельно);
— кнопка включить все (включаются сразу все четыре нагрузки) и кнопка выключить все (соответственно, все нагрузки выключаются);
— кнопка запоминания текущего состояния нагрузок и кнопка восстановления сохраненного состояния нагрузок.
При работе устройства меняется уровень сигнала четырех линий (выходов) для управления нагрузкой: 5В – устройство включено; 0В – устройство выключено.
Хотя сам принцип замера емкости сенсорных площадок остался прежний (версия 2 сенсорного драйвера), я немного модифицировал прошивку:
— добавил автоматическую подстройку чувствительности сенсорных каналов во время работы (в предыдущей версии она производилась только при старте программы);
— добавил сигналы сообщения об ошибках инициализации сенсорных каналов при старте:
— два коротких щелчка – параметры каналов в норме
— непрерывные одиночные щелчки – какой либо канал не заряжается.
Причины: какой либо канал имеет утечку на «землю» (грязная плата, перемычка на землю …), резистор на 1МОм в обрыве, проблемы с портом микроконтроллера;— непрерывные щелчки сериями по два – какой либо канал постоянно заряжен.
Причины: утечка питания на какой либо канал (грязная плата, перемычка на плате …) или закорочен резистор на 1МОм, проблемы с портом микроконтроллера.
— в программе осталась защита от мультитача и убран, за ненадобностью, автоповтор.
5 Прошивка.
Устройство работает от внутреннего задающего генератора на 8МГц.
На разъем платы выведены все необходимые линии для программирования. Подключаем программатор, заливаем прошивку.
065-Touch_Switch_hex.zip (2867 Загрузок)
Не забываем про фьюзбиты
065-Touch_Switch_Fuse.png (3900 Загрузок)
6 Облицовка.
Плата собрана, микроконтроллер прошит, осталось самое креативное – оформление сенсорных площадок. В общем случае технология облицовки сенсоров выгладит следующим образом:
— рисуем картинку кнопок на компьютере (естественно, они по размерам должны совпадать с сенсорными площадками на плате);
— распечатываем их на самоклеющейся бумаге (для лазерных принтеров есть специальная, для струйников подойдет любая);
— приклеиваем распечатанный рисунок на нашу плату, поверх самоклейки клеим защитную пленку (это может быть или скотч, или прозрачная самоклейка, или еще что…).
Выше описанная технология не единственная. Еще можно ламинировать распечатанный рисунок и после клеить его к плате на двусторонний скотч или можно по простому — приклеить к плате клеем обычную бумагу и покрыть скотчем. Есть еще куча способов – включайте фантазию …
В данной реализации платы часть с драйвером желательно закрыть перед облицовкой кусочком пластика, для того, чтобы компоненты платы не выпячивались из-под самоклейки. И еще, очень мешает облицовке торчащий бузер. Если у Вас есть плоский бузер, который спрячется под пластинку будет вообще айс! К сожалению, у меня такого, под рукой не оказалось — ну да ладно.
Чтобы Вам немного упростить работу я набросал несколько вариантов оформления клавиш. На выбор есть 4 стиля оформления: специально для аквариума (делал для себя); строгий для серьезных применений; веселый для НЕ серьезных применений и футуристический. Выбирайте!
065-goriz-front-panel.jpg (2610 Загрузок)
Сенсорную панель можно разместить как вертикально, так и горизонтально. Это зависит от условий применения. Соответственно и рисунки должны быть нужной ориентации. Вот те-же варианты оформления кнопок, только в вертикальном исполнении (для аквариума я выбрал именно такое исполнение).
065-vert-front-panel.jpg (2365 Загрузок)
7 Силовая часть
Силовая часть устройства вынесена отдельно от пульта. Схема исполнительного устройства будет зависеть от типа коммутируемой нагрузки. Для ознакомления с возможными вариантами читайте статью «Подключение нагрузки к микроконтроллеру» — там все описано.
Касательно моего случая (управления гаджетами аквариума) – решил применить обычные реле которые будут коммутировать 4 розетки, в которые будут подключатся сами гаджеты.
8 Демонстрация работы
После сборки и облицовки получилось вот такое симпатичное устройство.
Делал на тонком стеклотекстолите, поэтому после наклейки на аквариум (на двухсторонний скотч) воспринимается органично.
Силовая часть еще в сборке. Поэтому решил выложить видео чуть позже. Покажу в работе прямо с рыбками …
МОДИФИКАЦИИ.
(Изменение некоторых аспектов работы устройства. Общая логика работы остается прежней)
Модификация №1.
Изменен алгоритм работы устройства: При нажатии на сенсоры 1On, 2On, 3On, 4On на соответствующих управляющих линиях появляется высокий уровень. При отпускании сенсоров — уровень возвращается в ноль. У остальных сенсоров остается прежняя функциональность, но с учетом того, что нет «защелкивания» уровней на выходных линиях, они теряют смысл.
Модификация может пригодиться в тех условиях, где необходимо управления без «защелкивания» .
Переделка выключателя света на умный сенсорный
В квартире стоят выключатели света Сапфир 2503. Они все имеют сенсорное управление. Чтобы его включить или выключить необходимо коснуться до его поверхности рукой. Помимо этого, он может регулировать яркость света. Для этого должны быть установлены лампы накаливания или димируемые светодиодные лампы. Управление нагрузкой происходит через симистор BT139.
Кроме наличия сенсора, выключателем можно так же управлять удаленно, любым пультом дистанционного управления который передает сигналы при помощи ИК диода. В выключателе установлен приемный фото диод, который улавливает любой сигнал, без привязки к коду. В случае с вытяжкой на Arduino, мы считывали код чтобы случайно ее не включить.
Есть идея взять за основу такой выключатель, все параметры, и разработать базу для умного выключателя. В конце статьи будут доступны для скачивания все исходные данные проекта. Чтобы вы могли взять их для своих устройств и систем умного дома. Так же будет почти полная исходная схема такого выключателя, если вам понадобиться сделать именно такой.
Сердцем выключателя является микроконтроллер PIC12C508A. Это сразу в топку. Поставлю контроллер Atmega328 по схеме минимальной обвязки. Получится крутой выключатель света на Arduino. Так же добавил оптопару MOC3062.
Полный функционал который буду реализовывать в этом выключателе:
— включение и выключение света сенсором при прикосновении
— включение и выключение света пультом от телевизора
— таймер на работу света не более 12 часов
— индикация режимов светодиодом и зумером
Вы можете сами добавлять в него что пожелаете.
Плата разработана с учетом исходных размеров имеющегося выключателя. Так, чтобы она точно смогла стать на место старой платы. Индикационный светодиод D1 и ИК-приемник PH1, вырезы в плате, все на тех же местах. К площадке U5 подпаивается сенсорная площадка, металлическая пластина которая крепится в выключателе. К U1 припаиваем ноль (идет с люстры или лампы), к U2 припаиваем провод фазы.
Отправил файлы проекта на производство. Работаю с сервисом PCBWay. Радует их бесплатная доставка и сервис. Если у них имеются трудности при работе над моим проектом, всегда напишут на почту и подскажут оптимальное решение.
Ниже увидите все необходимые исходники. В случае обновления проекта, файлы буду менять на актуальные версии.
Когда платы будут готовы и получу их, работа по проекту будет продолжена.
Схема в формате Dip Trace
Печатная плата в формате Dip Trace
Перечень компонентов (BOM)
А еще у меня остались несколько штук таких плат. Кому нужны, обращайтесь.
Не пропустите обновления! Подписывайтесь на нашу страницу в Instagram.
Так же у нас есть Telegram канал.
Сенсорный выключатель схема микроконтроллер
Автор публикации: alex Просмотров: 7185 Добавлен: 14-02-2013, 08:24 Комментарии: 3 В качестве сенсоров можно использовать любой симпатичный электро проводящий материал (или пластик с напылением, хромированный) или комбинацию разных материалов. Я использовал анодированный алюминиевый профиль материал используется для состыковки и укрепления швов линолеума на полу. Сенсоры довольно длинные самые большие 55 см., что расширяет площадь доступа к выключателю и эстетику (можно назвать хай тек). Ну здесь все дело в дизайне или во вкусе спорить не будем (думаю заменить на что-то поинтересней но пока так). Функции системы: Описание работы: Включение: Выключение: Регулировка: Функция быстрого включения/ выключения полного накала: Интересная функция пользоваться димером вам практически не придется ну разве, что по настроению. Первоначально настройте димиром минимально комфортный уровень освещения для повседневного использования (экономим электроэнергию) программа его запомнит и при включении установит его, в случае необходимости увеличить яркость дважды коснитесь сенсора (функция доступна в течении 1 сек. с момента первого касания)– свет плавно перейдет в режим выключения и затем плавно установит уровень на максимум, для возврата на прежний уровень есть два сценария 1. Коротким касанием перейти в режим выключения и дождаться выключения, затем снова включить свет. 2. Снова дважды коснитесь сенсора (функция доступна также в течении 1 сек. с момента первого касания)– свет плавно перейдет в режим выключения и затем плавно на максимум и резко установит уровень света на ранее запомненный.
В архиве Принципиальная схема и Прошивки для микроконтроллеров   Загрузка...Похожие публикации/div> detector |
