Elektroniczny wyłącznik krzyżowy

Witam Wszystkich. Dzisiaj chciałbym Wam przedstawić mój najnowszy projekt, który bardzo ułatwia życie, a za razem jest prosty do wykonania. Zapraszam do lektury artykułu.

Idea:

Projekt ten powstał jak to zwykle bywa z potrzeby chwili i ludzkiego zapominalstwa. Mianowicie bardzo często zdarzało mi się zapomnieć zgasić światło na strychu (jest to układ tzw. schodówki) i nie raz zdarzyło się że świeciło się ono całą noc. Wkurzony tym faktem postanowiłem temu w jakiś sposób zaradzić i tak powstała idea zbudowania elektronicznego wyłącznika krzyżowego, który po podłączeniu do układu schodowego będzie automatycznie po ustawionym czasie wyłączał światło.

! UWAGA !

Niektóre z opisanych w tym rozdziale układów są zasilane napięciem sieciowym, które jest niebezpieczne dla życia. Jeśli nie masz doświadczenia w pracy z napięciem sieciowym, nie próbuj wykonywać samodzielnie tych układów i poproś o pomoc kogoś doświadczonego. Nierozważne eksperymenty z napięciem sieciowym mogą zakończyć się śmiertelnym porażeniem prądem elektrycznym.

Wykaz potrzebnych elementów:

• Attiny85 – 1szt – BOTLAND
• Przekaźnik S14-2C-0505 – cewka 5V, styki 2x 5A/250VAC – 1 szt- BOTLAND
• Odbiornik podczerwieni TSOP31236 – 36 kHz – 1 szt – BOTLAND
• Przekładnik prądowy DC-CT1005A – 1 szt.
• Rezystor 2,2 kOhm – 1 szt.
• Rezystor 10 kOhm – 3 szt.
• Rezystor 100 Ohm – 2 szt.
• Rezystor 15 kOhm – 1 szt.
• Rezystor 20 kOhm – 3 szt.
• Rezystor 6,2 kOhm – 1 szt.
• Rezystor 22,2 kOhm – 1 szt.
• Rezystor 2,2 kOhm – 1 szt.
• Rezystor 2,2 kOhm – 1 szt.
• Złącze ARK500 – 3 szt.
• Kondensatory ceramiczne 100 nF – 3 szt.
• Kondensatory elektrolityczne – 22uF – 2 szt.
• Kondensatory elektrolityczne – 4,7uF – 1 szt.
• Kondensatory elektrolityczne – 10uF – 2 szt.
• Kondensatory elektrolityczne – 100uF – 1 szt.
• Dioda prostownicza 1N4148 – 3 szt.
• Stabilizator 7805 – 1 szt.
• Wzmacniacz operacyjny TL082 – 1 szt.
• Przetwornica MAX660 – 1 szt.
• Tranzystor BC547 (lub podobny NPN) – 1 szt.
• Dioda WS2812 – 1 szt.

Schemat oraz projekt płytki:

Schemat elektroniczny:

Schemat układu został przedstawiony na rysunku poniżej. Sercem układu jest mikrokontroler firmy Atmel ATtiny85. Układ zasilany jest z zewnętrznego zasilacza 12V. Napięcie jest stabilizowane za pomocą stabilizatora liniowego 7805 w standardowej aplikacji. Układ dokonuje pomiaru prądu płynącego w obwodzie żarówki, za pomocą przekładnika prądowego i układu prostownika idealnego zbudowanego na wzmacniaczu operacyjnym TL082. W projekcie zastosowano układ TSOP31236 pozwalający na implementację odbiornika kodów RC5. Pozwala to na sterowanie pilotem nastawami układu. Układ sygnalizuje wybraną nastawę czasu zaświecając diodę WS2812 na wybrany kolor – zgodny z daną nastawą. Sam wyłącznik krzyżowy został stworzony przy pomocy odpowiedniego połączenia przekaźnika S14-2C-0505, który posiada parę styków przełączanych.

Płytka PCB:

Płytka PCB została zaprojektowana w programie Eagle. Wymiary płytki to ok 65 na 65 mm. W górnej części, blisko złącza zasilającego umieściłem mikrokontroler z kondensatorami filtrującymi napięcie. Po lewej strony mikrokontrolera znajdą się wyjścia na diodę WS2812 oraz odbiornik podczerwieni, który finalnie zostały umieszczony na obudowie i podłączone przewodami. W dolnej części płytki znajduje się przekładnik prądowy oraz przekaźnik. Stabilizator oraz przetwornica odwracająca napięcia potrzebne do zasilania wzmacniacza operacyjnego znajduje się po prawej strony płytki. Natomiast na środku znajduje się układ prostownika idealnego. W części niskonapięciowej na PCB wylałem poligon, czyli masę układu aby potencjał był tej samej wartości i nie zachodziło zjawisko prądu powrotnego. Akurat w tym przypadku nie ma to większego wpływu na eliminację zakłóceń ale zaletą takiego rozwiązania jest łatwiejsze wykonanie PCB. Płytka została wykonana metodą termotransferu. Następnie powiercona i zabezpieczona kalafonią.

Po złożeniu, polutowaniu i zaprogramowaniu układ został umieszczony w obudowie plastikowej. Na obudowie umieszczono kostki ułatwiające podłączenie układu do układu schodowego. We wnętrzu obudowy znajduje się płytka wyłącznika krzyżowego oraz płytka zasilacza 12V. Na górnej części obudowy zostały umieszczone dioda WS2812 oraz odbiornik podczerwieni.

Pliki projektu Eagle dostępne są tutaj.

Software
Kod programu został napisany w języku C. Plików  źródłowe oraz plik hex znajdują się tutaj. W przypadku pytań lub wątpliwości chętnie odpowiem.

Podsumowanie:

Podsumowując ten projekt mogę śmiało powiedzieć, że był to strzał w dziesiątkę. Skończyły się moje problemy z zapominaniem o niezgaszony świetle. Wpłynęło to również korzystnie na innych domowników (mama przestała się denerwować :D ). Projekt jest w miarę prosty do realizacji, ale trzeba uważać ponieważ działamy przy napięciu 230 V, więc należy zachować ostrożność podczas podłączania się do układu schodowego. Układ jest ewaluacyjny, więc czas pokaże czy jakieś zmiany jeszcze w nim nie zajdą, a zawsze istnieje możliwość zmiany w kodzie i dodania dodatkowych czasów czy funkcji. Wszystkim dziękuje za przeczytanie artykułu. Mam nadzieje, że okazał się on ciekawy, a może komuś nawet się przyda.