Акустический выключатель на микроконтроллере.
Возникла необходимость в тамбуре сделать автоматический выключатель. Рядом живут злые соседи, которые экономят электричество, постоянно выключая лампочку 25Вт и при этом постоянно ругаясь. К тому же, сам процесс ужасен: открываешь одну дверь, нащупываешь на стене выключатель, закрываешь,открываешь другую дверь, потом выключаешь свет.
Самое ценное, как Вы знаете,- это нервные клетки, которые не восстанавливаются. Поэтому было решено модифицировать сам выключатель. Нет, не изменить схему подключения лампы, а именно заменить сам выключатель на что-то умное и доброе. Умное- значит придется задействовать МК. МК должен чем-то питаться, а вот тут главная проблема- если выключатель замкнется, то на нем не останется напряжения. Вторая проблема- необходимо плавно изменять яркость освещения и постоянно следить за фазой в сети. При плохом контакте в патроне, могут "выпадать" целые периоды в сети. В данной конструкции применен блок питания с режимом отсечки и цифровая PLL, которая постоянно следит за фазой и управляет нагрузкой в не зависимости от помех. Точность определения фазы- менее 1%. В устройстве присутствует быстродействующая ( время срабатывания меньше 100мкс)токовая защита от замыкании в нагрузке.
Схема автоматического выключателя
Управление происходит от акустического датчика. Алгоритм работы устройства следующий. Постоянно происходит захват фазы. Как только рядом с устройством будет шум определенного уровня и длительности, в течении 1 секунды плавно включитться лампа. Через 40 секунд она плавно погаснет. Если звуки будут продолжаться после 10-й секунды- будет каждый раз продлеваться время горения лампы. Если произойдет замыкание в цепи нагрузки- свет мгновенно отключиться. Выключатель проверен с лампами мощностью от 40 до 150 Вт.
Диодный мост можно применить на 4А и вместо 2sk2996 можно 2sk2545
По просьбам добавлена функция включения только в темноте.
Теперь PB2 нужно притягивать к 0 (соединить с землей) для включения освещения. При появлении там "1" свет не включится.
Номинал подстроечного резистора подбирается в зависимости от номинала фоторезистора.
А гальванической развязки нету - а ну как бахнется сток-исток у Т4, полуваттный R16 подержит ток долю секунды, а потом умрет. Если F1 к этому моменту не успеет разорвать цепь нагрузки моста (упс, а он ее и не разорвет), может пробиться и область затвора, и тогда повышенным напряжением убьется и микроконтроллер....
Придумано ведь уже все - какой-нибудь МОС с внутренним детектором пересечения через ноль (если не надо регулировать) и симистор. И дешевле будет.
2. MOC с симистором не дадут возможность реализовать подобный функционал, да и хотелось бы глянуть как они выживут при КЗ в нагрузке.
может кто пробовал?
Вероятность, что схема датчика движения заработает- близка к 0.
Это не датчик движения. Это емкостной датчик
Цитата:
может лучше датчик движения? вот есть вот такая схема: может кто пробовал?
Это не датчик движения. Это емкостной датчик
причем весьма голимый(проверено)....советую не жадничать и купить подобный датчик я видел за 7 баксов....экономите время и нервы от разного рода срабатываний не понятно от чего....
по маркировке на нем я не смог ничего найти в интернете ...
практика у мене никакая... посмотрел на фото - написано mic, да и подумал ошибочно, как я вижу.
но такая штука нужна..
R6 - 1,6 МОм?
R2 при первом включении должен быть настроен на максимальное сопротивление. Уменьшая сопротивление мы увеличиваем напряжение на входе кренки. Его нужно установить равным напряжению стабилизации стабилитрона и даже на вольт-другой меньше.
Думаю такая версия нашла бы своих поклонников.
Схема супер!
Теперь PB2 нужно притягивать к 0 (соединить с землей) для включения освещения. При появлении там "1" свет не включится.
Можно поставить фоторезистор последовательно с подстроечным резистором. Номинал должен быть раза в 2-3 больше номинала фоторезистора.
Один конец цепочки подключить к 8 выводу, другой к 4. Какой куда-зависит от того увеличивает фоторезистор сопротивление или уменьшает при изменении освещенности. Точку соединения резисторов подключить к PB2.
Цитата:
)))))
Если взять ноунейм микрофон, но тех же размеров - повлияет на работу устройства? Или только с чувствительностью проблемы возникнут?
По схеме вопрос: Можно же более простой БП сюда поставить?
Микроконтроллер -это микро-ЭВМ, работающая по запрограммированной программе(прошивке). С завода они все идут пустые, без программы. Запрограммировать можно самому, собрав простейший программатор для микроконтроллеров AVR в виде приставки к компьютеру. Файл прошивки прилагается в архиве. Расширение файла- HEX.
Без программы устройство работать не будет.
Проведу небольшой сравнительный анализ:
1. Простая схема не имеет защиты от КЗ в нагрузке. При замыкании в проводке, патроне или при перегорании лампы можно смело распрощаться с не дешевой частью схемы.
2. Нет плавного зажигания- погасания лампы. Что, в большинстве случаев вызывает резкое сокращение срока службы лампы накаливания. А мгновенное погасание лампы создает дискомфорт.
3. Схему нельзя применять в режиме двухпроводного включения.
4. Если звуки в зоне контроля не прекращаются лампа периодически моргает из-за того что электролитический конденсатор одновибратора не успевает разрядиться в промежутке времени от одного до другого срабатывания.
Если эти недостатки полностью устраивают, то можно собирать более простую схему, хотя количество деталей примерно одинаково, по сравнению с микропроцессорной. Стоимость деталей в микропроцессорной схеме примерно на 4$ выше, но при первом же ремонте простой схемы разница сравняется. Кроме того, для микропроцессорной схемы налицо экономия ламп накаливания.
Все, увидел что уже обсуждалось) R4 -51 Ом?
В принципе щас навалом что то похожее продают, но опять же это не то что хочется, люди разные-цели тоже) хочется использовать в саду или в гараже, если исключить микрофон- заменить им датчик и оставить фоторезистор соответсвенно перекомпилировать программу, получиться весьма интересная штучка)))) В ходе сборки вашей схемы могу поделиться что у меня получиться)))-не обещаю что то заоблачное ))) но для меня маленький шаг к цели многое стоит- радуюсь каждым мелочам) хочется больше обсуждений по этой теме, а то как то народу не густо))) Народ!!!! подтянитесь..неужели никому уже не интересно что то для себя собрать)))
Или я что то путаю или действительно там опечатка(ошибочка) на мосфете полев.транзистора T2(IRF730). где G-затвор верен схеме, а D-сток и S-исток не правильно указаны по идеи..судя принципиальной схеме-- выводы должны быть подключены наоборот (D и S) пожалуйста прокомментируйте)))
так как я понимаю по принц.схеме D-сток T2 должен идти на 3 резистора и предохранитель, а S-исток соединяется с диодом и т.д последовательно..... а то я щас че-нить на чуду при сборке)))
В схеме используется истоковый повторитель.
Уже исправлено. И рисунок и плата.
Действительно ошибка. Только не в схеме, а в плате.
Я это и имел ввиду))) видимо написал немножко не так, как хотел-моя ошибка))) спасибо за выложенный исходник.... безусловно хорошая помощь тем кто хочет понять, что и как это работает с возможностью изменить ее)))
Но я в программировании к сожалению не силен, тем более в Си(((
Ребята кто силен в програм. Си и ассембл.у кого есть свободное время))) может поможите написать прогу для этой классной штучки(немного изменить необходимо-хочу использовать в домашних условиях) надеюсь на вашу помощь...спишемся.
Скорей всего в другой теме тут я как понимаю обсуждают уже готовую рабочее устройтсво.
Спасибо авторам этой идеи)))
И еще пара вопросов можно ли вместо С5 и С6 поставить
10мкф 25в так же ни где не смог найти резистор r16 есть только на 0.52 и не могу найти транзистор 2n6517
Эвил, объясни, как работает источник питания и чем питается МК и затвор Т2, пока включена лампа (ведь выход моста замкнут открытым каналом Т2).
Вместо 2n6517C можно использовать MPSA44. В некоторых случаях можно попытаться заменить на st13001 или mje13001, но смотреть внимательно распиновку и подбирать с максимальным коэффициентом h21.
По поводу работы блока питания- лампа не включена в моменты перехода синусоиды через 0- примерно до 12 вольт. Этого достаточно, чтобы накопить энергию для всей схемы.
Принцип действия простой. При превышении входного напряжения границы, выставляемой делителем на базе 2n6517 транзистор открывается и закрывает истоковый повторитель. Истоковый повторитель открывается когда напряжение превышает напряжения открытия полевика (около 3-4 вольт) до момента пока его не закроет 2n6517. Через истоковый повторитель и диод заряжается конденсатор на входе кренки.
Советские детали любые, подходящие по напряжению. Если недостаточен коэффициент усиления у первого транзистора, то он может не полностью закрываться, что приведет к пшику. В любом случае, тут осциллограф не помешает.
Налаживать нужно выставив на подстроечном резисторе максимальное сопротивление, чтобы он открывался на самом минимальном напряжении. Далее, уменьшая сопротивление, увеличиваем напряжение на входе кренки. Доходим до 17 с копейками вольт и останавливаемся. Дальше будет греться резистор в 51 Ом. В этой схеме резистор нужен, чтобы не портить бросками тока зарядки конденсатора на входе кренки синусоиду, которую анализирует контроллер. Ну одновременно он еще и предохранитель.
Благодарю. Оба транзистора должны выдерживать амплитудное значение сетевого напряжения, верно?
Естественно, должны выдерживать- к ним же приложено амплитудное напряжение.
Если нет, то возможно ли переделать программу ?
Хотел собрать и попробовать у себя на лестничной площадке и вспомнил что у нас в основном стоят энергосберегающие лампы (очередной ляп нанопрезидента)
Для того, чтобы нормально заработало, надо менять не программу, а схему подключения, но для этого необходим дополнительный провод.
Ну и плавного зажигания не будет...
Единственно, пока обнаружена одна засада.
При КЗ в нагрузке сгорел сначала резистор 0,82 Ома(оказался кЕтайский обрывной), потом полевик-пробило затвор, дальше сдох микроконтроллер, от него коротнуло кренку и стабилитрон на 18 вольт ушел в КЗ. Также не выдержал высокого напряжения микрофон. Мгновенная выделевшияся мощность на резисторе привела к его выходу из строя. Причем защита мк не смогла отработать вовремя. После замены компонентов- все заработало.
Отсюда грядут небольшие доработки:
1. На выходном полевике собран источник тока- добавлены несколько элементов: транзистор, диод и резистор. Резистор заменен на МЛТ. Схема размещена выше.
2. Необходимо доработать программный код микроконтроллера- увеличить тактовую частоту ядра до 9,6 МГц и повысить приоритет задачи токовой защиты. Программой пока не занимался. Хотя тут минут 20 работы.
не мог бы ты заняться в ближайшее время доработкой микроконтроллера?
Программой смогу заняться не раньше следующей недели.
Одна из них полностью отключала токовую защиту. Именно поэтому произошла описанная выше авария.
Вторая из них отключила функцию управления включением от фоторезистора.
В ближайшие дни выложу исправленную версию программы.
Очень понравилась идея, и устройство!
Вопрос к автору...
Понимая, что времени как всегда не хватает, но если найдете время,объясните молодому начинающему, каким образом в защите от КЗ работает компаратор? что с чем сравнивается? Буду очень благодарен. Жму ручищу!
ACSR=(1<<ACI);
Она переопределяет ранее описанную
ACSR=(1<<ACBG)|(1<<ACIE)|(1<<ACIS1);
В результате прерывания отключены.
Должно быть ACSR|=(1<<ACI);
Вот итог. Но hex все равно размером 2083. Но это так игрульки...Спасибо за содействие!
Еще для интереса сделаю это все в AVR Studio 5.0 и сравню...Потихоньку буду поднимать сишный синтаксис, а то порядком подзабыл, давно это все было )))).
По результатам своих рукоделий отпишусь!
Заинтересовало вот что:
"2. Необходимо доработать программный код микроконтроллера- увеличить тактовую частоту ядра до 9,6 МГц и повысить приоритет задачи токовой
защиты".
Вопрос - приоритет прерывания зависит от адреса программы прерывания в адресном пространстве контроллера, для аналогового компаратора это 000006, ниже всех используемых в этом решении. И как же его повысить? разве такое можно осуществить? Спасибо...
Но с введением ограничителя тока, пока отказался от этой затеи- транзистор теперь гарантированно выдюжит достаточно большое время, пока не возникнет прерывание по перегрузке. Поэтому пока ограничился увеличением тактовой частоты в 2 раза.
Да, еще один косяк вспомнил- дополнительный вход на фоторезистор в программе сконфигурирован как выход. Поэтому реакции на освещенный фоторезистор не менялись.
Не возникало никаких с этим проблем?
И еще!
// Управляем лампой в зависимости от ее значения кванта
if (phase_tick==max_measured_phase_tick-light_on)
{
if(light_on<=10) LAMP=0;
else LAMP=1;
}
if (phase_tick>=max_measured_phase_tick-10) LAMP=0;
Т.е. имеем, что (при max_measured_phase_tick=100) лампа включается при phase_tick равной light_on при значении 50, и выключается при значении 90, т.е. работает на спаде полупериода, но при этом включается каждый раз при максимальном значении (или близком) амплитуды сетевого напряжения т.е. на гребне полупериода. Если я прав, может так сказать "еще бережнее отнестись к лампе" (типа дольше проживет) и включать ее немного бережнее и раньше, скажем во второй
трети или четверти полупериода, когда амплитуда напряжения не
максимальна, давая таким образом время на "раскачку". Хотя конечно же в нашем случае устройство само по себе для ситуаций когда лампа большую часть времени "выключена". Не пинайте больно если не прав!))) я только учусь!!! Жму ручищу!!!
Закончил свою ПП, для своих компонентов, размер плучился 60х75мм, тиньку нашел только в
SOIC8 корпусе, терь осталось собрать и настроить! ))))) Автору спасибо за хорошую идею!
А после наладки девайса- пришлите печатку, выложим...
По поводу ПП, после сборки выявил, что можно уменьшить плату, сделать все еще более компактно, т.е. где-то 60х60мм можно с моими компонентами сделать. Есть желание попробовать кое-что заменить на SMD компоненты (не только контроллер), чтобы еще уменьшить изделие. Есть два ляпа в моей ПП видно по фото, полевки пришлось перевернуть лицом вниз - малость лоханулся при разводке. Потом поправлю.
Как дела с ответами на выше заданные вопросы?
Напряжение на стабилитроне:
Начал проверять микрофон и его блок и что-то запутался... Правильно ли я понимаю что так как внешнее прерывание контроллера по 3 ноге настроено на низкий уровень - MCUCR=0x00, то на 3 ноге должен быть постоянно высокий уровень т.е. от 2.5 V и выше. И когда срабатывает микрофон, открывая тем самым транзистор, получаем падение ниже 2.5 V и как следствие срабатывание прерывания по низкому уровню на 3 ноге тиньки? Если так то как то странно ведет себя мой микрофон и блок в целом. У меня наоборот напряжение на 3 ноге повышается при постукивании по микрофону до 3.5-4V возвращается на уровень 2.5 в спокойном состоянии.
Буду признателен за разъяснения!
Знатоки отзовитесь!!! Как то совсем на форуме тихо ((((
Молчание в теме - источник собственных унутренних резервов и двигатель прогресса, учишься вкуривать самостоятельно! Все расставил на свои места! Читаем, учим матчасть! Всем спасибо!
В проге #define TH_V 60. Как выбиралась эта цифра? Я посмотрел что делается у меня на 2 ноге тиньки - макс амплитуда 0.3 V. АЦП настроен на использование внутреннего опорного напряжения 1.1V . Из даташита АЦП=Vin*1024/Vref. При моей макс амплитуде 0.3V получаем
0.3*1024/1.1=279.Какова максимальная амплитуда синусоиды исходя из схемы на 2 ноге должна быть? если исходить из формулы и значения 60 имеем 60*1.1/1024 = 0.06V?
Граница выбрана таким образом, чтобы в оценку попали отсчеты около нулевого напряжения- порядка 6 отсчетов слева и справа нуля.
АЦП= Vin*256/Vref. Еще раз спасибо! Но у меня вот странно делитель такой же 360К и 1.2К а до 1 вольта или в его пределах на 2 ноге не получается, максимум 0.3 вольта. Напряжение сети нормальное, где же оно еще может упасть? Разве что грешить на точность резисторов?
Смотрел осцилографом на делителе - выпрямленная синусоида с амплитудой 1 вольт, красивенькая такая , некорявая, если особо не придераться. Верхушки чуток подрезаны.
Еще раз автору респект и огромное спасибо!
Верхушки синусоиды порезаны из-за наличия множества подключенных к сети импульсных блоков питания.
Я сейчас занимаюсь активной правкой прошивки с целью добиться более четкого определения перехода через ноль. Управление лампой уже подправлено согласно вашему замечанию. Как закончу-выложу прошивки и исходник.
Работу с девайсом закончил. Режимы настроил, работоспособность улучшил. Через некоторое время выкладу сюда материалы.
Если хотите быстрее- пишите в личку.
Замечания к принципиальной схеме- С2 уменьшить до 47мкФ , а к С1 параллельно прилепить 100 мкФ. При первом включении лампа загорится независимо от того есть ли шум или нет.
Для этого в коде предусмотрена константа. Для маломощных ламп ее нужно увеличивать.
Ватчдог включен на всякий случай.
Предоставленный код надежно отрабатывает с лампой от 60Вт. С 40Вт лампой- нужно увеличить константу.
Где-то с 14 кванта фазы блок питания не заряжает кондер. А вот в момент выключения лампы он теряет часть энергии, от которой мог бы зарядиться.
И еще раз повторю- сторожевой таймер не отрабатывает такую ситуацию, так как процессор работает штатно.
Но от провалов можно избавиться только правильным управлением лампой.
включал без контроллера... выкручивал подстроечник на максимум. потом на выходе стабилизатора мерял напряжение. при 17.5 и больше начинает загораться лампа и при этом обильно греется резистор на 51 ом и в дальнейшем дымит. потом каким-то образом начинает на входе показывать до 3 вольт и больше не возрастает как бы я ни крутил резистор. проверил. оказывается пробился стабилизатор. я его заменил и та же штука произошла.
Объясните для чего выставлять данное напряжение и как должно вести себя устройство при первом включении с контроллером.(я пробовал вставлять контроллер, лампочка просто горела и не затухала, я так и не понял в чём загвоздка. боюсь чтобы не сгорела)
Если наблюдается постоянное свечение с правильно прошитым контроллером, то нужно выпаять VD5 для проверки. Без него лампа не должна постоянно гореть, но и реакции на звук не будет.
Без микроконтроллера запустил отрегулировал подстроечником на стабилитроне на входе 17,6 на выходе 5. всё вроде как надо. резистор еле греется ничего не дымело. вставил контроллер сколько я в ладоши не хлопал чудо не произошло.
при вставленном контроллере на входе стабилитрона уже не 17.6 , а 15 может так и должно быть не знаю.. пробовал по микрофону стучать..при этом на входе меняется вольтаж на 20 мвольт.
Помогите додумать что же всё таки в данной ситуации мешает заработать устройству, кроме кривых рук
Посоветуйте пожалуйста что можно сделать.
Кстати, 7 вывод должен быть подключен к земле(к 4 выводу), иначе микроконтроллер без датчика света будет думать что сейчас светло и не включит свет.
а батарейкам ничего не будет, чтоб не бахнули.
получается микросхему вынять и вместо неё вставить батарейку на два вывода и всё это запустить..
Спасибо за советы. завтра буду пробовать.
Если менять транзистор то какой? или все?!?
T1- ключ, который пропускает напряжение сети на вход микросхемы-стабилизатора. Как только напряжение полуволны поднимется выше настроенного порога-откроется T2 и закроет T1. Таким образом более высокое напряжение уже не попадет на вход стабилизатора.
Смотрим на нижнюю схему. С5 и левее вверху-это узел питания. R9 R10 C7- узел делителя входного напряжения для мониторинга сетевой синусоиды. DD1- сам процессор. Синие элементы -узел датчика освещенности. Правее синих-выходной ключ, управляющий лампой. Нижняя часть схемы на T3 -усилитель звукового сигнала с микрофона-каскад с ОЭ. VD5 C9 R12- пиковый детектор. Как и что работает более подробно ищите в теме и в интернете.
Всем удачи и приятных полезных девайсов!
.
И еще одно потенциальное улучшение для расширения диапазона работа для маломощных ламп - вместо lm78l05 использовать lp2950-5.0 в корпусе TO-92. По ногам полностью совместимы. Если сможете проверить-буду весьма признателен.
И предупреждение дипломникам, которые пачками берутся собирать эту схему. Не беритесь за сборку данной схемы, если у Вас нет опыта и знаний. Схема достаточно сложна в отладке. Это не та схема, которая заработает сразу же после сборки. Все элементы схемы находятся под напряжением сети. При отладке нужно соблюдать правила техники безопасности и осторожность. Малейшая ошибка- и Вас ударит током или элементы схемы взорвутся.
По дополнительному выводу и светодиодным лампам:
Дополнительный вывод в случае простой замены выключателя приведет к изменению проложенной проводки. Поэтому данная доработка нежелательна и к тому же резко упрощает схему выключателя. А такие изменения лучше делать в виде новой конструкции, чем модифицировать эту. К тому же мне нравится, что последовательно включенная лампа выполняет роль своеобразного предохранителя.
Светодиодные лампы бывают двух типов: с электронным драйвером и с конденсаторным источником питания. Первый вариант диммированию не поддается. Второй вариант диммировать, мягко говоря, вредно как для лампы так и для ключа. Поэтому светодиодные лампы исключаются из данной схемы.
По поводу дополнительных режимов могу сказать только свое мнение- выключатель для коридора, подсобки, чердака. Лично мне плевать на переключаемые спецэффекты. Я выбрал самый простой вариант. Но в любом случае, это все можно внести в конструкцию программно.