Mała listwa zasilająca do arduino

Witam! Jestem nowym użytkownikiem tego portalu także chciałbym podziękować za motywację i jakże wielką dawkę pomysłów, które tutaj znalazłem, a teraz przejdźmy do rzeczy … ;)

Wprowadzenie

Nie raz tworząc jakiś projekt bazujący na arduino, czyli naszym ulubionym mikrokontrolerze ATmega328, sterowałem jakimś urządzeniem zasilanym prądem zmiennym z gniazdka. Do tego zadania używałem z reguły przekaźnika, ponieważ chciałem tylko załączać i wyłączać dane urządzenie. Szybko jednak stwierdziłem, że widok przeciętego przewodu leżącego na biurku i ciągnięcie go z powrotem za biurko jest totalnie bez sensu i prowadzi jedynie do wcześniejszego lub późniejszego porażenia prądem. Kolejnym argumentem za bezsensownością tego układu było brak możliwości załączenia urządzenia bez włączania mikrokontrolera, co potrafiło denerwować i to bardzo. Oczywiście jest możliwość zasymulowania przekaźnika za pomocą np. diody led, lecz nie robi to takiego wrażenia i nie możemy sprawdzić czy dany program sprawdza się w praktyce. Przykładem może być projekt załączający komputer bezprzewodowo, biorący również pod uwagę opóźnione załączenie monitora i głośników. Stwierdziłem, więc że potrzebuje jakąś listwę z wbudowanymi przekaźnikami i wyprowadzonymi przewodami do arduino, aby móc testować projekty na płytce stykowej. Tak oto narodził się ten pomysł.

Ostrzeżenie!

Cały artykuł jest związany z wysokim napięciem, które może w najgorszym przypadku zabić. Proszę więc o ostrożność i upewnienie się, że za każdym razem gdy grzebiemy w środku listwy mamy wyjętą wtyczkę z sieci. Dodatkowo radzę pomyśleć o swoim arduino, a tym bardziej komputerze, ponieważ pomylenie 5v z 230v może skończyć się tragicznie. Chciałbym podkreślić, że jest to tylko pomysł i moje wykonanie przy którym starałem się trzymać standardów, jednakże ilość miejsca zmusiła mnie do tego, że wszystko jest trochę upchane. 

Co potrzebujemy?

• 2 szt —> przekaźnik z transoptorem
• 2 szt —> gniazdo natynkowe pojedyncze
• 1 szt —> przełącznik natynkowy podwójny
• 6 szt —> wkrętów
• 4 szt —> przewody męskie do plytki stykowej
• przewód z wtyczką sieciową
• skrętka
• kawałek karnisza sufitowego
• koszulki termokurczliwe lub taśma 
• ewentualnie 2 szt diod i rezystorów

Schemat

Na schemacie specjalnie pominąłem połączenie przekaźników z wejściem sterującym oraz zasilaniem. Cały artykuł jest przygotowany dla ludzi, którzy bardziej opierają się na gotowych modułach i nie mają pojęcia o elektronice. Dlatego dużą część zajmują zdjęcia, wydaje mi się, że w tym temacie najlepiej przekażą one całą idee projektu.

Sposób wykonania

Pierwszym krokiem jest przygotowanie sobie listwy. Karnisz sufitowy przycinamy na odpowiednią długość, tak żeby zmieściły się gniazda i przełącznik. Wszystkie elementu układamy równo i zaznaczamy miejsca na otwory montażowe, następnie przewiercamy je mniejszym wiertłem, tak aby wkręty mogły dobrze złapać. Robimy również otwory między przełącznikiem a gniazdami i otwory na przewody. Wszystko powinno wyglądać mniej więcej tak:

Przeprowadzamy przewody i wstępnie je rozmieszczamy, ze skrętki pozbyłem się dwóch przewodów: biało-brązowego oraz biało-pomarańczowego.

Inne pełnią następujące funkcje:

• niebieski -> prawe VCC
• biało-niebieski -> prawe GND
• pomarańczowy -> sterowanie prawym przekaźnikiem
• zielony -> lewe VCC
• biało-zielony -> lewe GND
• brązowy -> sterowanie lewym przekaźnikiem

Przewód neutralny (niebieski) w moim przypadku przykręcamy po prawej stronie zgodnie ze standardem instalacji trójprzewodowej.

Teraz łączymy przewody uziemiające (żółto-zielony).

Przyszedł czas na najtrudniejszą część, przewód fazowy (brązowy) łączymy z wejściem przełącznika i wyprowadzamy 2 przewody na przekaźniki, z wyjść przełącznika idziemy bezpośrednio na lewą stronę gniazd.

Przygotowujemy przekaźniki, wylutowałem z nich goldpiny oraz diody, ponieważ nie będzie ich widać. Tutaj dodam ciekawostkę, aby łatwiej wylutowywać elementy z zakupionych płytek, pierw warto roztopić na tym pinie cynę ołowiową, a dopiero później ją odessać. Wynika to z tego, że w 2006 roku zakazano używania cyny ołowiowej w przemyśle, a bezołowiowa jest bardzo kapryśna.

Uwaga!

Na zdjęciu poniżej ukazane są przekaźniki, bez odseparowania transoptorem. Nie zalecam stosowania takich elementów. Transoptor jest podstawą w takich układach, ponieważ przekaźnik nigdy nie daje nam 100% pewności zabezpieczenia przed przebiciem. Jest to bardzo ważne, ponieważ arduino najczęściej jest podłączone do naszego komputera, a chyba nie chcemy go usmażyć ;) Osobiście czekam na paczkę z nowymi zabezpieczonymi optoelektronicznie przekaźnikami.

Z racji tego, że listwa jest przeznaczona do testów chciałbym mieć sygnalizacje, gdy obwód jest załączony za pośrednictwem mikrokontrolera. Postanowiłem dodać po diodzie na przekaźnik, oryginalnie była zamontowana dioda w szeregu z rezystorem 100[Ohm], z prawa Ohma możemy wyliczyć jaki rezystor powinniśmy zastosować.

R = (Uzas – Uled)/I
Za I podstawiamy 0,02A, Uzas jest równe 5v, natomiast Uled zależy od koloru zastosowanej diody (można sprawdzić w internecie).

Polecam zastosować większy rezystor, ponieważ dioda nie ma nam oświetlać całego pokoju w nocy, tylko lekko sygnalizować stan przekaźnika.
Ja zastosowałem rezystor 330 [Ohm], co daje 430 [Ohm] (szeregowe połączenie rezystorów) oraz zieloną diodę, którą dodatkowo zmatowiłem papierem ściernym.

Nasze diody z rezystorami przylutowałem do przewodów następnie przekaźników i zabezpieczyłem koszulkami termokurczliwymi.

Pozostało zamknąć przełącznik, poprowadzić przewody fazowe do przekaźnika, podłączyć skrętkę, zabezpieczyć łączenie przewodu uziemiającego oraz przykleić przekaźniki i diody. Użyłem kleju na gorąco, aby dobrze złapał warto wcześniej przejechać papierem ściernym plastik w miejscu klejenia. Proszę nie zapomnieć o odpowiednim zabezpieczeniu przewodów wchodzących do przełącznika, aby się nie wyrwały w razie pociągnięcia kabla.

Zamykamy nasze gniazdka i podziwiamy efekt naszej pracy. Ja dodatkowo oznaczyłem pozycje przełącznika.

Dobrze, ale jak to teraz podłączyć do arduino pewnie zapytacie. Przygotowujemy cztery mniejsze rurki termokurczliwe i jedną dużą.
Małe nakładamy na pojedynczy przewód do mikrokontrolera, a dużą na skrętkę. Lutujemy przewody:

• VCC -> niebieski i zielony
• GND -> biało-niebieski i biało-zielony
• lewy przekaźnik -> brązowy
• prawy przekaźnik -> pomarańczowy

Teraz zabezpieczamy wszystkie przewody w miejscu lutowania koszulką i nakładamy na końcówkę skrętki dużą koszulkę.
Całość prezentuje się następująco:

Nasze urządzenie jest już w pełni funkcjonalne, możemy je przetestować ;)

Podsumowanie

Uzyskany efekt jest bardzo zadowalający, ze starych części udało się stworzyć przydatną listwe, która poprawi bezpieczeństwo naszych projektów oraz nie raz zaskoczy funkcjonalnością. Gdybym miał coś zmienić to na pewno nie zastosowałbym tak małego przełącznika. Jego wielkość powinna być taka sama jak zastosowanych gniazd lecz nie dysponowałem takim. Zapraszam do stworzenia swojej wersji listwy i pochwalenia się nią ;)

To tyle odemnie pozdrawiam i życzę wesołych świąt wszystkim użytkownikom portalu ;)