Предлагаемое устройство — один из вариантов микроконтроллерных регуляторов яркости ламп накаливания, конструкции которых можно найти во всемирной сети интернет и в радиолюбительской литературе. В подобных регуляторах обычно используется один из четырех способов управления: от собственного пульта; от пульта, работающего по какой то одной системе ИК ДУ с выбором и запоминанием клавиш управления; от любого пульта с запоминанием кода клавиши; от любого пульта при нажатии любой клавиши определенным образом. В данной конструкции выбран второй вариант, который я считаю наиболее удачным, несмотря на то, что подходят пульты только одного стандарта. Немного поясню почему. Поскольку разные системы ИК управления имеют различную несущую частоту модуляции, то они также могут различаться в произвольно используемой паре ”пульт - регулятор”, вследствие чего дальность управления может сильно уменьшиться, что вызывает некоторые неудобства. Недостатком последнего способа так же является и то, что регулятор может реагировать на команды, которые ему вовсе не предназначены или же регулирование затруднено вследствие сложных манипуляций клавишей пульта. Управление предлагаемым регулятором осуществляется двумя кнопками любого пульта ДУ, работающего с широко распространённой системой команд RC-5. Пульты этой системы достаточно доступны и дешевы.
Функции, выполняемые регулятором:
* дистанционное включение и выключение света, регулировка яркости освещения;
* местное включение, выключение и регулировка яркости освещения с помощью сенсора, который не имеет гальванического контакта с человеком при касании;
* плавное включение освещения, что продлевает срок службы лампы накаливания
* запоминание предыдущей установки яркости лампы и состояния регулятора. Благодаря динамическому использованию EEPROM для этих функций, ресурс на количество манипуляций управления регулятором составляет не менее 5,4 млн. раз.
* автовыключение через 12 часов, которое используется для забытого включенного света;
Управление регулятором:
Ручное (сенсорное) управление осуществляется касанием всей ладонью или сложенными вместе четырьмя пальцами сенсора без усилия.
* Включение или выключение освещения - однократное кратковременное касание сенсора (0,5 - 1 сек.).
* Регулировка яркости освещения - удержание ладони на сенсоре более 1 сек. Каждое следующее длительное касание вызывает противоположное направление изменения яркости.
Дистанционное управление осуществляется пультом ДУ, направленным в сторону выключателя. Для управления регулятором определяются две клавиши пульта.
* Выключение или включение освещения - однократное кратковременное нажатие соответствующей клавиши пульта (0,1-1 сек.).
* Регулировка яркости освещения - удержание нажатой клавиши более 1 сек.
Коды кнопок пульта ДУ, соответствующие этим командам, хранятся в ЕЕРRОМ микроконтроллера. Благодаря этому в режиме обучения можно в любой момент изменить набор кнопок пульта, которыми осуществляется управление регулятором.
При любом касании сенсора рукой или нажатии на управляющие клавиши пульта раздается звуковой сигнал длительностью ~0,2 сек., означающий, что команда принята.
Устройство регулятора:
Регулятор построен на недорогом и доступном микроконтроллере АТtiny2313-20SU. Принципиальная схема устройства приведена ниже.
Узел питания служит для обеспечения микроконтроллера и ИК-приемника напряжением питания, близким к 5 В. Входное напряжение проходит через гасящий конденсатор С2 и резистор R2 (который уменьшает броски тока через С2) и ограничивается стабилитроном VD1, в результате чего после выпрямительного диода VD2 на С3,С4 формируется напряжение около 5В. Элементы R3C5 являются фильтром цепи питания фотоприемника.
Узел синхронизации и временные интервалы. На R4R6 выполнен делитель входного напряжения, который необходим для детектирования нуля и устранения ложных срабатываний в моменты открывания VS1. C6 служит для подавления импульсных помех. Выход делителя подключен к выводу PD2. Внутренние диоды данного вывода МК ограничивают входное напряжение. Отрабатывается каждый переход сетевого напряжения через ноль – 100 раз в секунду. Происходит запуск таймера с некоторого значения, определяемого исходя из требуемой яркости. Если требуемая и текущая яркость не совпадают, то текущая яркость корректируется. Это позволяет реализовать плавное включение. Так же удвоенная частота электросети используется для опроса сенсора, формирования интервалов времени свечения светодиодного индикатора и автоотключения.
Узлы управления и индикации. На элементах R7, VT1, R8, C7 реализован узел сенсорного управления. Когда рука на сенсоре отсутствует – VT1 закрыт, С7 заряжен до напряжения питания и на вход PD4 микроконтроллера поступает напряжение логической единицы. Во время касания крышки регулятора сенсор выступает как бы в роли антенны и наводит на базе VT1 через R7 переменное напряжение с частотой электросети. Транзистор периодически открывается и разряжает С7, удерживая его в этом состоянии. На вход PD4 поступает напряжение логического нуля и программа МК отрабатывает команды управления.
Светодиод HL1 служит для индикации режимов работы.
Фотоприемник В1 принимает ИК-посылки от пульта ДУ. В нем также происходит демодуляция несущей частоты посылок RC-5 (36 кГц). Сформированный выходной сигнал фотоприемника подается на вход РD3 микроконтроллера. Декодирование ИК посылок в МК осуществляется программно. Анализируя код принятой команды, микроконтроллер DD1 формирует сигналы управления симистором VS1, который управляет лампой.
На элементах HA1, R11, R12, R13, VT2 собран генератор звуковой частоты по типовой схеме, рекомендованной производителем пьезоизлучателя. R10 служит для некоторого снижения питания генератора и соответственно тока его потребления, что не сказывается на качестве его работы.
Звуковые сигналы подаются при определенных состояниях регулятора в различных режимах его работы и активируются низким логическим уровнем на выводе PD0 микроконтроллера.
Узел коммутации нагрузки. С вывода PB0 микроконтроллера DD1 отрицательные импульсы через R5 открывают симистор VS1 в различные моменты полуволны сетевого напряжения и таким образом регулируется яркость свечения лампы. Цепь R1C1 и дроссель L1 служат для подавления помех, идущих от регулятора в электросеть в момент коммутации нагрузки.
Конструкция регулятора
Регулятор собран на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, чертеж и расположение деталей которой находятся в прилагаемых файлах. Со стороны печатных проводников установлены элементы FU1, L1, R2, VD1, VD2, R4, R5, DD1, HL1, B1. Также к контактной площадке припаивается пружина, другой конец которой упирается в сенсорную пластину на крышке. Остальные элементы установлены с противоположной стороны. Плата крепится к каркасу с помощью винта d2.5mm. в центре. Под его шляпку необходимо положить изоляционную шайбу. С обратной стороны фиксируется гайкой как показано в прилаемом фото.
Плата предназначена для установки в настенный одноклавишный выключатель освещения VI-KO (модели "Yasemin” или "Сarmen”) из которого удалены ненужные элементы. Сенсор в виде вырезанного из фольги прямоугольника размером 30х45 мм установлен на внутренней стороне крышки (которая ранее служила клавишей) и закреплен на ней прозрачным скотчем по всей площади, необходимо только оставить контактную площадку для пружины. По бокам крышки приклеены полоски из картона размерами 4 мм х30 мм. и толщиной 0,5 мм., чтобы она садилась на место с некоторым усилием. Пьезоизлучатель закреплен на крышке при помощи двухстороннего скотча. На рисунках в прилагаемых файлах показаны элементы корпуса после доработки, а также выключатель в сборе. Регулятор размещается в имеющемся в стене стандартном углублении для выключателя и подключается по обычной двухпроводной схеме, никаких доработок не требуется. Необходимо правильно подключить фазовый провод, как показано на схеме, иначе управление от сенсора работать не будет.
Используемые детали и возможные замены.
Для управления регулятором можно использовать любой пульт ДУ работающий по протоколу RC-5. Микроконтроллер DD1 можно заменить на ATtiny2313-20SI или ATtiny2313V-20SU(SI), а фотоприемник В1 на аналогичный, рассчитанным на несущую частоту 36 кГц, например TSOP1736, TSOP1836SS3V, SFH506-36, SFH5110-36, TFMS5360, но следует учесть, что расположение выводов фотоприемников разных типов может отличаться. В качестве L1 использован промышленный дроссель для поверхностного монтажа марки CDRH127/LDNP-101MC PBF (100 мкГн 1,7А). Его можно заменить аналогичным или самодельным индуктивностью 30 – 200 мкГн на ток не менее потребляемого лампами светильника (0,5А на каждые 100 Вт). Симметричный тиристор VS1 может быть из серии BT137 - BT139 на напряжение не ниже 400В или аналогичным другого производителя с малым током управления (BTA/BTB12-600TW). Стабилитрон VD2 заменим на 1N4734A, КС156A, КС456А. Вместо светодиода HL1, указанного на схеме можно применить HB3B-446ARA, ARL-3214URC-10cd или аналогичные сверхяркие красного цвета свечения (при недостаточной яркости можно уменьшить R14 до 4,7 ком.). Пьезоизлучатель можно заменить на бескорпусной FML-34,7T-2,9В1-100 или взять любой другой аналогичный трёхпроводный так называемый "self-driven", например вызывной от старых телефонных аппаратов азиатского происхождения. Проще конечно использовать пьезоэлектрический излучатель со встроенным генератором, например HPA17A или HPM14A, но автор таких приобрести не смог. В этом случае не устанавливаются элементы R10, R11, R12, R13, VT2, а звукоизлучатель подсоединяется к +5В и к выводу PD0, соблюдая полярность. При отсутствии звукоизлучателя вместо него можно установить ещё один светодиод, как показано на этой схеме. В этом случае вместо звуковых сигналов будут световые. Вместо VT1, VT2 можно применить транзисторы типов КТ315(Б,Г,Е), 2SС1015Y, КТ3102 или аналогичные. При этом у VT1 120<hfe<300, а у VT2 hfe>200. Конденсаторы С1, С2 типа К73-17 или аналогичный импортный на напряжение не ниже указанных в схеме, остальные - К10-17 или аналогичные. С4, С5 – малогабаритные электролитические (аналоги К50-35) напряжением не менее 6,3В. Все резисторы - МЛТ мощности указанной на схеме. Соотношения сопротивлений R6/R4 должно быть близким к 0,8 - иначе работа детектора нуля будет неправильной. Держатели предохранителей использованы марки FH-102. Можно взять подобные с высотой не более 8,5мм для корпуса выключателя модели "Carmen” и 10мм для "Yasemin” . Клеммник XP1 подойдет аналогичный указанному на схеме с шагом 5,08 мм с зажимом под винт.
Сборка и налаживание регулятора.
Вначале на плату запаивают все элементы кроме DD1 и B1. Включив регулятор в сеть последовательно с лампой накаливания, измеряют постоянное напряжение на С4 и затем на С5. В обоих случаях оно должно быть около 5В. Затем замыкают перемычкой дорожки на плате, идущие к 10 и 3 выводам DD1, при этом должен загореться HL1. Переставляем перемычку между 10 и 2 выводами - должен раздаться звуковой сигнал. Если все прошло успешно, то отключаем регулятор от сети, запаиваем DD1 и B1 и подключаем программатор к разъёму XP2 (стандартный шестиконтактный разъём для внутрисхемного программирования). При этом с программатора на регулятор должно поступать напряжение питания. Файлы прошивки для проверки работоспособности регулятора прилагаются.
FUSE-биты микроконтроллера DD1 должны быть запрограммированы следующим образом:
• CKSEL3...0 = 0100 — синхронизация от внутреннего RC осциллятора 8 МГц;
• CKDIV8 =0 — делитель тактовой частоты на восемь включен;
• SUT1...0 =10 — Start-up time: 14CK + 65 ms;
• CKOUT = 1 — Output Clock on CKOUT запрещен;
• BODLEVEL2...0 = 101 — пороговый уровень для схемы контроля напряжения питания 2,7В;
• EESAVE = 0 — стирание EEPROM при программировании кристалла запрещено;
• WDTON = 1 — Нет постоянного включения Watchdog Timer;
Остальные FUSE – биты лучше не трогать. FUSE–бит запрограммирован, если установлен в "0”.
Инструкция по эксплуатации находится в прилагаемых файлах. Регулятор имеет режим проверки пульта ДУ на совместимость. Для этого необходимо его включить и установить минимальную яркость, затем нажать на пульте любую кнопку и если он работает по системе RC-5, то раздастся звуковой сигнал длительностью 1сек. Допустимая суммарная мощность коммутируемых ламп — 400 Вт. При большей необходимо установить симистор на теплоотвод соответствующей площади. Регулятор предназначен для управления только активной нагрузкой. Подключать к нему другие устройства, например, люминесцентные лампы или электродвигатели, нельзя. Это может вывести регулятор из строя.
подробно здесь http://www.mcuprojects.narod.ru/dimmerSIR/DimmerSIR.html
При сборке и налаживании регулятора помните, что все его элементы находятся под сетевым напряжением и прикосновение к ним может привести к поражению электрическим током.
