lightanddesign.ru
You might also like
Эта подвеска является первой частью серии статей о том, как относительно легко использовать радиоуправляемые полезные грузы вручную. Этот пост для новичков, а остальные будут "отражать то, что произошло снова".
- Материал выключателя
Зарождение.
- Вы хотите применить дистанционное управление светом и вытяжкой.
- Имеются одно- и двухсекционные выключатели (свет и свет + разъединитель).
- Выключатели размещаются на гипсокартонной стене.
- Вся проводка является трехфазной (фаза, нейтраль и защитное заземление).
Второй элемент обычно предполагает, что нужно создать две разные схемы (для одноканального и двухканального переключателей), но делает все наоборот. Создайте "двухканальный" блок, но не выводите его часть из компонента на плату, если на самом деле вам нужен только один канал (тот же подход применим и к коду).
Третий пункт дает вам гибкость в выборе формата выключателя (действительно снять существующий выключатель, разобрать монтажную коробку, разместить готовое устройство на стене, вернуть монтажную коробку и поставить выключатель на место).
Четвертый пункт — значительно облегчает поиск источника (220 В "под рукой").
Входы понятны, и по ним можно двигаться дальше.
Полномочия и обоснование
Выключатель должен быть многофункциональным. Это означает, что "тактильный" элемент должен остаться (переключатель должен выйти из естественного левого положения и поддерживать нормальную работу для активации/отключения груза, но также возможно управление грузом посредством радиоволн.
Для этого обычный выключатель в двух положениях (вкл/выкл) заменяется аналогичным по конструкции выключателем (кнопкой) без фиксации.
Эти переключатели работают простым способом. При нажатии клавиши контактная пара замыкается. Если ключ оставлен, контакт размыкается. Очевидно, что это обычная "часовая кнопка" (на самом деле, она ее обрабатывает).
- Возьмите MCU (Atmega8, Atmega168, Atmega328 — используйте тот, который имеет букву "now"), добавьте резистор и подтяните сброс к VCC.
- подключаем две «кнопки» (для минимизации количества навесных элементов — будем использовать встроенные в МК резисторы подтяжки), для коммутации нагрузки воспользуемся реле с подходящими параметрами (у меня как раз были припасены реле 833H-1C-C с 5В управлением и достаточной мощностью коммутируемой нагрузки — 7A 250В),
- Конечно, обмотку реле нельзя подключать непосредственно к выходу МК (очень большой ток), поэтому добавьте необходимые "обмотки" (резисторы, транзисторы, проходы).
Для радиоканала используется NRF24L01+.
Известно, что это устройство допускает сигналы 5 В на своем входе, но требует питания 3,3 В, поэтому добавьте линейный регулятор L78L33 и несколько конденсаторов.
Кроме того, в источник питания МК добавляется барьерный конденсатор.
Программирование MCU осуществляется через ISP. Для этого предусмотрена соответствующая ссылка на Совет директоров.
Фактически, вся система описана и осталось только определить шипы МК, выбрать ‘Peripherals’ (Radmon, выбрать ‘Buttons’, выбрать шипы управления реле).
- Радиоприемник должен быть подключен к шине SPI (1-8 шипов должны быть подключены к GND, 3V3, D10 (CE), D9 (CSN), D13 (SCK), D11 (MOSI), D12 (MISO) и D2 (IRQ)).
- (ISP — типовой и подключается следующим образом: соедините контакты 1-6 с D12 (MISO), VCC, D13 (SCK), D11 (MOSI), reset и GND).
Далее необходимо решить, какой "корпус" использовать. На этом этапе моя природная лень начинает диктовать правила: мне не очень нравится приклеивать печатные платы — поэтому я выбираю "поверхностное размещение" (SMD), насколько это возможно. С другой стороны, здравый смысл утверждает, что использование SMD позволяет значительно сэкономить размер платы.
Для новичка этот процесс может показаться очень сложным, но на самом деле все не так драматично (благодаря хорошему припою и фену). На YouTube есть много обучающих видео по SMD — очень рекомендую их посмотреть (я начал использовать SMD несколько месяцев назад, учился только на таких материалах).
- Микро -контроллер -Atmega168 в ПК tqfp32-1.
- Диод -SOD323-2 1N4148W в упаковке PCS.
- Стабилизатор -SOT89-1 L78L33 в ПК.
- Реле -833H -1C -C -2 PCS.
- Резистор 10 КОм, размер 0805-1шт (подтяжка сброса на VCC).
- Резистор 1 KOHM, размер 0805-1 шт. (в схеме на базе транзистора)
- Конденсатор, 0,1 мкф, размер 0805-2 шт. (источник питания)
- Конденсатор, 0,33 мкф, размер 0805, 1 шт.
- Электролитический конденсатор 47MF, размер 0605, 1 шт.
Здесь нужно проявить смекалку и заглянуть в "запас" (выбрать те, которые уже есть на складе). Вы можете выбирать компоненты по своему усмотрению (выбор конкретных компонентов выходит за рамки данной публикации).
Общая форма практически "разработана" (по крайней мере, в вашем воображении), поэтому вы можете приступить к проектированию нашего единства.
Вообще, полезно собрать все на макетной плате (с использованием выводных элементов), но этап компоновки пропускается, поскольку все вышеперечисленные "наборы" уже были неоднократно проверены и реализованы в других проектах.
Планирование.
Для этого воспользуйтесь замечательной программой Eagle.
Я нахожу его очень простым и в то же время очень полезным для создания фигур и схематических рисунков. Дополнительными преимуществами Eagle являются многопользовательский режим (приходится работать как на компьютерах Win, так и Mac) и бесплатная версия (имеющая ограничения, с которыми большинство строителей не заморачиваются).
Учить вас пользоваться Eagle в этой теме не входит в мои планы (в конце статьи есть очень простая и очень легкая ссылка, по которой вы можете пройти семинар по использованию Eagle), я расскажу вам о некоторых своих приемах проектирования схем.
Мой алгоритм создания формы и доски был исцелен (последовательность клавиш):.
- Создайте новый проект, в который добавьте ‘Schematic’ (пустой файл).
- Добавьте MCU и необходимые подтягивающие резисторы против сброса, блокирующие конденсаторы и т.д. При выборе предметов из библиотеки обращайте внимание на упаковку.
- Ключевая "картинка" транзистора, управляющего реле. Скопируйте эту часть схемы (для организации "второго канала"). Оставьте основные входы "в воздухе" на время.
- Добавьте в схему гнездо ISP и подушку для подключения радиоблока (выполните соответствующие соединения по схеме).
- Добавьте стабилизаторы в схему для питания радиоприемника (используйте соответствующие конденсаторы).
- Добавьте "крепежи" и подключите "кнопки" (одна клемма разъема сразу "заземлена", а вторая "висит в воздухе").
- Установка отсутствия питания для подключения силовой нагрузки.
- Справа от клеммы находится реле.
- Далее справа расположены транзисторные переключающие элементы.
- Стабилизатор питания радиомодуля (с соответствующим конденсатором) расположен рядом с транзисторным переключателем (в нижней части платы).
- Блок для подключения радиомодуля расположен внизу справа (обратите внимание на положение радиомодуля при подключении к этому блоку — он не находится в том же положении, что и транзисторный переключатель). По моему мнению, он не должен выступать над основной платой).
- Разместил разъем ISP рядом с разъемом радиомодуля (так было проще развести плату, поскольку она использует те же самые "контакты" MC).
- Поместите МК в оставшееся пространство (корпус необходимо "покрутить", чтобы определить наилучшее положение для минимизации длины пути).
- Блокирующие конденсаторы устанавливаются как можно ближе к соответствующим выводам (МК и радиоблока).
Это позволяет определить, какие контакты находятся ближе всего к соответствующим выводам и какие из них легче подключить к плате.
- Транзисторные ключи подключены к контактам D3 и D4.
- Кнопки подключены к контактам A1 и A0.
Внимательный читатель поймет, что на схеме ниже изображена atmega8, в описании — atmega168, а на изображении микросхемы — amega328. Не путайте его с amega328. Выводы микросхем одинаковы и (особенно для данного проекта) совместимы, различаясь только объемом "встроенной" памяти. Так что выбирайте то, что вам нравится/что у вас есть (позже я припаял на плату 168 "камешков": больше памяти, чем у amega8 — можно реализовать больше логики, но об этом подробнее во второй части).
Действительно, на этом этапе схема принимает окончательную форму (с соответствующими изменениями в схеме — "подключением" клавиш и кнопок к выбранным контактам).
Затем вы завершаете окончательные соединения печатной платы, "рисуете" полигоны GND (используйте сетку, поскольку лазерные принтеры плохо печатают сплошные полигоны), добавляете несколько VIA с одного слоя на другой и проверяете. Не должно остаться неподключенных цепей.
Теперь у меня есть плата 56×35 мм.
Теперь вы готовы к сборке вашей доски.
Сборка печатной платы
Плата изготовлена методом лазерного травления (LUT). В конце статьи есть ссылки на некоторые ресурсы, которые мне очень помогли.
- Распечатайте нижнюю сторону доски на бумаге Lomond 130 (глянцевая бумага).
- Распечатайте верхнюю сторону доски на той же бумаге (зеркальное отображение!). .
- Совместите эти отпечатки с внутренним изображением и сопоставьте их со светопропусканием (очень важно добиться максимально возможной точности).
- Затем скрепите бумагу степлером с трех сторон (всегда будьте осторожны, чтобы не нарушить выравнивание). Затем создается "конверт".
- Двустороннее стекловолокно нарезается до соответствующего размера (с помощью ножниц по металлу или кусачек).
- Стекловолокно должно быть очень тонко измельчено (для удаления окислов) и обезжирено (я делаю это ацетоном).
- Поместите созданные фрагменты (аккуратно с краев, не касаясь очищенной поверхности) в созданный "конверт".
- Нагрейте утюг и тщательно прогладьте с обеих сторон.
- Дайте доске остыть (примерно 5 минут), затем удалите бумагу, погрузив ее в проточную воду.
Затем плата протравливается раствором отбеливателя (без недо- или перетравливания).
Затем тонер смывается ацетоном.
Совет: При создании небольших досок просто нарисуйте несколько копий верхней и нижней части доски, чтобы создать необходимое количество заготовок для доски. Затем "накатать" это "комбинированное" изображение на заготовку из стекловолокна. После гравировки просто разрежьте изделия на отдельные пластины. При импорте таблицы на бумагу проверьте ее размеры. Некоторые программы любят "слегка" масштабировать изображение при рендеринге, но это недопустимо.
Проверка качества.
Затем проводится визуальный контроль (требуется соответствующее освещение и лупа). Если есть подозрение на "залипание", проверьте "подозрительные" точки тестером.
Для самоуспокоения — проверьте все соседние проводники тестером (если тестер издает звуковой сигнал при "замыкании", функция "тест" полезна).
Если где-то обнаружен неправильный контакт, поправьте его острым ножом. Кроме того, обратите внимание на возможные микротрещины (пока что просто заделайте их — возможно, вам придется сделать это с помощью острого ножа). (Исправьте их на этапе консервирования).
Сварка и сверление
Я предпочитаю лудить плату перед лужением — мягкий припой немного облегчает сверление, а сверление на "выходе" из платы меньше рвет медные проводники.
Сначала плату необходимо обезжирить (ацетоном или спиртом). Для удаления остатков окиси можно использовать ластик. Затем покройте плату обычным глицерином и "вбейте" деталь с помощью паяльника (температура около 300°C) с небольшим количеством клея. Припой должен быть прочно прикреплен к плате, чтобы он не отвалился.
Когда все будет готово, вымойте лодку обычным жидким мылом.
Затем доску можно просверлить. Использовать отверстия размером более 1 мм очень просто (просто просверлите отверстие, постарайтесь, чтобы оно было вертикальным, и выходное отверстие переместится в нужное место).
Однако с поперечными отверстиями дело обстоит немного сложнее (создаются с помощью сверла 0,6 мм). Обычно выходное отверстие слегка "разорвано", что может привести к нежелательным разъединениям. Здесь рекомендуется сверлить каждое отверстие за два прохода. Сначала просверлите одну сторону (но следите за тем, чтобы сверло не вышло с другой стороны доски), затем сделайте то же самое с другой стороны. Таким образом, отверстия "соединяются" по толщине доски (и небольшие зазоры не являются проблемой).
Сборка элементов
Сначала припаяйте перемычки между слоями. В сквозные отверстия вставляется медная проволока и припаивается с обеих сторон. Если "переход" проходит через одно из отверстий в выходном элементе (разъеме, реле и т.д.): разрежьте многожильный провод на более мелкие жилы и аккуратно припаяйте куски этого провода в отверстие с переходом с обеих сторон, чтобы минимизировать пространство в отверстии. Это позволяет осуществить переход и оставляет отверстие достаточно свободным, чтобы соответствующий разъем мог быть успешно размещен и припаян.
Теперь необходимо вернуться к этапу "контроля качества". Используя тестер, проверьте все новые позиции, которые ранее были подозрительными и приобретенными во время заточки/сверления/изготовления перехода. Убедитесь, что все обнаруженные ранее микротрещины были удалены сваркой (или навариванием тонкого проводника поверх трещин, если трещины остаются после сварки).
Если в процессе впрыска возникает "поворот", он устраняется. Это намного проще, чем процесс отладки полностью собранной платы.
Теперь вы можете приступить к сборке компонентов.
Мой принцип — "снизу вверх" (сначала приклеиваются самые высокие детали, а затем самые верхние). Такой подход позволяет сократить усилия по размещению всех элементов на доске.
Поэтому сначала припаивайте SMD-компоненты (начинайте с компонентов с "большим количеством ног" (интегральные схемы, транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы)), затем выходные компоненты (разъемы, реле и т.д.).
Теперь у вас есть готовая таблица.
Вместо "проходных" выключателей (обычно устанавливаемых, например, в начале и конце лестниц между этажами) можно использовать "2-канальные" блоки PS.
PS Если используются более плоские кнопки, то при небольшой доработке панель можно адаптировать для установки в существующую монтажную коробку (т.е. не только для установки в нишу в гипсокартонной стене).
