Выключатель для умного дома, глупые вопросы

[k1-801]

Просил помощи на нескольких разных форумах, пришёл сюда.
Делаю себе систему умного дома в рамках комнаты, начать решил хотя бы с выключателя, чтобы можно было им управлять не вставая с дивана, а то и вообще автоматически.
У меня сразу несколько проблем, так что решать будем по мере значимости.
1. Нет источника питания. Как ни парадоксально, у меня есть где взять сетевые 220 и негде взять добрые 5. Трансформаторы, сразу оговорюсь, не годятся, поскольку в Ижевске стоят они ой как недёшево, а самому мотать...
2. Нет места на плате. Совершенно. Плата круглая, диаметром 6,5 сантиметров, и на ней должно быть деталей столько, что даже без дорожек разместить негде. Пока что думаю о переводе резисторов на SMD, их 16 штук без учёта питания и обмена данных.
3. Обмен данными - отдельная история. Нужно как-то связать весь дом по общей шине с автоматической выдачей номеров, и сервер о номерах до запуска знать ничего не должен.

По первой проблеме: дано 220 вольт сетевого напряжения, вход, принимающий не более 5 вольт и требующий примерно 0.3А и отрицательное количество места на плате.
По второй: так выглядит плата после расставления большинства важных элементов



Сооружаю всё в KiCad

[kalobyte]

все уже давно придумали
сделай питание через резистор с конденсатором + радиоканал
http://www.openhab.org/

[k1-801]

все уже давно придумали
сделай питание через резистор с конденсатором + радиоканал
http://www.openhab.org/

Питание через резистор и конденсатор было третьей рассмотренной идеей. Какого размера будет конденсатор для 5В 0.3А? А резистор? Питание должно быть стабильным, а с нашими электросетями... Хотя, конечно, я попробую как-то это разместить.
Радиоканал не годится в принципе. У нас тут проходят какие-то высоковольтные линии, телефоны, рации, обычное радио - всё гасится, кроме телевизора. Да и ставить такую сложную вещь как радиосеть ради выключателей кажется странной идеей.


Вам нужно прочитать Правила форума.
Нарушение Правил форума п. 2.7
aen

[kalobyte]

а зачем тебе в выключателе 300ма?
контроллер берет 1-5ма, радиоканал импульсно еще 30

ну если тебе надо 300ма, то есть импульсные безтрансформаторные питальники
у меня в мультиварке такой стоит и питает 2 7 сегментных индикатора и реле
например LNK304 и подобные дадут тебе 300ма при минимальных габаритах

Да и ставить такую сложную вещь как радиосеть ради выключателей кажется странной идеей.

как раз для управления светом не надо никакой сложной радиосети, это делают китайские радиовыключатели на батарейках

можеш сделать передачу по проводам
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 8#p2337878
вон автор вполне гоняет достаточно данных для организации целого протокола

[Ser60]

В дополнение к предыдущему сообщению...

Да и ставить такую сложную вещь как радиосеть ради выключателей кажется странной идеей.

В современных умных домах все сейчас и делается на wireless. Помехи от источников, что Вы перечислили, лежат в другом диапазоне.

[k1-801]

сделай питание через резистор с конденсатором

Простите, что вынужден повториться, но: помогите пожалуйста с подбором необходимых номиналов. Нужно уронить с ~220...250 до 5...10 В и не убить соседей
После поставлю стабилитрон на 4.7...5 вольт.
Как я вижу: диодный мост в сеть, сглаживающий конденсатор, пара резистор-стабилитрон, второй сглаживающий конденсатор.

а зачем тебе в выключателе 300ма?

Прошу прощения, вы правы, я жестоко ошибся даташитом. Мне нужно максимум 60 мА на всю схему.

[offtop]Вроде всё сказал... И бреда меньше чем в прошлый раз.[/offtop]

[Денис]

Как я вижу

В этой теме уже все написали.
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=17866

[k1-801]

В этой теме

Любопытно. Почитал. Сразу:
1) Не вижу расчётов ёмкости конденсатора.
Нашёл.

В моём случае ток в 10 раз меньше.

2) В схеме используется общий "-", замкнутый на общедомовое заземление, которое как минимум в некоторых случаях (как у меня) замкнуто на ноль сети. А у нас тут выпрямитель, т.е. в один из полупериодов минусом станет нечто ниже нуля и общего заземления, и сильно ниже. Не порвёт ли мне оно всё? Делать однополупериодный тоже глупо - неизвестно, где фаза, а где ноль, если дом старый или рабочие глупые.

Ток можно даже ещё сильнее уронить. 20мА уже хватит думаю.
Ну и перерисовал плату, кусок места в левом нижнем углу - всё что осталось для питания.




UPD: посчитал с запасом по току до 200 мА. Это выходит 9,3 мкФ. Если я не глупый, при уменьшении тока стоит и ёмкость уменьшить во столько же раз.
Видел Посмотрел на сайте местного магазина. Стоят дорого.
Наибольшие из тех что ниже 10 на 400 вольт:
- 6.8 (50 р - http://radio18.ru/product/121550 )
- 4.7 (95 р - http://radio18.ru/product/114049 )

Есть и ниже, стоящие дешевле. Размеры неизвестны.

[k1-801]

Надеюсь, это не нарушает правило 2.2. Никто не отвечает в тему, и кнопка "править" отсутствует.

Закупил диодные мосты. Посмотрел размер конденсаторов на такое напряжение. Даже если поместятся в мой корпус, то впритык. По длине они все одинаковые, отличаются только толщиной. По результатам локального обсуждения и многократных пересчётов на калькуляторе выходит от 1 до 10 мкф, цену в предыущем сообщении я написал. Посему вопрос: какой ёмкости мне ставить конденсатор?

Ещё появилась мысль сначала выпрямить напряжение, а потом уже его снижать... К сожалению, я не знаю таких крошечных резисторов, которые вытянут 20-50 ватт для моих 0,2 А. Да даже и для 0,02 А (без запаса) это 2-5 ватт.

[kalobyte]

я тебе уже сказал вариант импульсного питальника на 200ма
если тебе надо на 20, то ставь конденсатор и читай про бестрансформаторные бп, там резистор на 2вт нужен

[B@R5uk]

Ещё появилась мысль сначала выпрямить напряжение, а потом уже его снижать...

Скажу честно, мысль не очень. Впрочем, в импульсных БП именно так и поступают.

Посему вопрос: какой ёмкости мне ставить конденсатор?

Вы хотя бы схемку выложите, какую собирать собрались?

[Martin76]

импульсного питальника на 200ма

5В и сопоставимый ток - мощность телефонной зарядки стоимостью 50-70руб. Если не подходит ее форма, то ничто не мешает перенести ее детали на свою плату, хоть десятиугольной формы.

например LNK304 и подобные дадут тебе 300ма при минимальных габаритах

Они не умеют давать на выходе меньше 12 В LNK и 9В Вайпер12 /22, придется еще линейный стаб ставить.
Опять же, LNK 362 например, позволяют получить стабилизированные и изолированные 5В 2-3Вт с маленьким сердечником Е13 и фильтром на входе 3-5мкф. Вайпер12 /22 бывают в SO8 и могут иметь трансформатор Е13 при малой мощности ИИП. То есть на них реально сделать БП с площадью десятка полтора кв см.

[kalobyte]

Они не умеют давать на выходе меньше 12 В

ну не тот конкретный, а из этой серии какой
зачем ему там развязка, гантельку поставил и будет весь бп как один трансформатор из телефонных зарядок
главное катушки не надо мотать
я вон разобрал трансформатор для перемотки, так уже 2 недели лежит и все никак настроения нет

[Ser60]

Они не умеют давать на выходе меньше 12 В.

Умеют. Все зависит от сопротивления резисторов R1 и R3 на Fig. 5 в ДШ, чтобы в точке их соединения было 1.65 В. У меня блок на LNK304 даёт на выходе 5В при R3=4.7K, R1=10K.

[k1-801]

Так. Долго не отвечал в теме. Попробую разобраться сейчас.
1. Выбранная схема - схема с гасящим конденсатором.


Повторил все свои расчёты, закупил конденсаторы, попытался собрать. Вот что вышло:
Эксперимент номер 1.
Поставил конденсатор, диодный мост, резистор в качестве нагрузки, решил измерить напряжение, которое приходит к стабилитрону. Плохая была идея. Резистор сгорал мгновенно, каким бы он ни был. Замер показал 885 вольт, при этом мультиметр стал издавать треск.
При проверке элементов обнаружил, что диодный мост замкнут накоротко, причём весь.
Эксперимент не учитывать как разумный и прошу не комментировать его

Эксперимент номер 2.
Поставил конденсатор, диодный мост, резистор в качестве нагрузки (15 кОм), стабилитрон, конденсатор на сглаживание (470 мкФ), светодиод с токоограничителем в 1 кОм. При включении на выводах диодного моста образовывались искры. Натуральные голубые искры. При этом, напряжение на выходе было 4.9-5.1 В при номинале стабилитрона 4.7 В. После ряда включений напряжение упало до 2.2 вольт, при этом стабилитрон при проверке показывал одинаковое сопротивление в обе стороны в районе 120 Ом. После очередного запуска его напрочь пробило, он превратился в перемычку.
Сожжено: 6 резисторов, 2 стабилитрона, 1 диодный мост. Схема работоспособна, но время работы неизвестно, и, вероятно, сильно ограничено.

Номиналы элементов:

Спойлер

Гасящий конденсатор: 400 В 2.2 мкФ (неполярный плёночный)
Диодный мост: DB106
Стабилитрон: 4.7 В 1 А
Сглаживающий конденсатор: 16 В 470 мкФ (полярный)
Резистор нагрузки: 15 кОм (первый что попал под руку, не подбирал под характеристики схемы)
Токоограничитель для светодиода: 1 кОм

Примерив конденсатор к коробке выключателя пришёл к выводу, что расположить его на плате невозможно, будет вынесен на проводах.
Прошу адекватных комментариев.

То есть на них реально сделать БП с площадью десятка полтора кв см.

У меня нет столько места. К теме не подходит. Пока что разумнее всего схема с конденсаторами, в которую я уже вложил полторы тысячи рублей, так что попрошу помощи, это нужно закончить.

[arkhnchul]

всего схема с конденсаторами, в которую я уже вложил полторы тысячи рублей

это сколько жж всего спалить надо? там деталей-то. Даже накосячить особо негде.
http://easyelectronics.ru/kondensatornoe-pitanie.html например с расчетом, вполне работоспособное.

[abc]

Автор, пересмотрите свой подход к разработке.
СМД-деталюхи дешевы, экономят кучу места, не требуют отверстий.
С ними на вашей плате уместятся и полноценный импульсный блока питания, и мозги, и еще место останется.
Кроме того, именно с ними можно смонтировать БП на одной стороне платы, мозги - на другой (внезапно, да ?).
Как вариант - можно сделать две платы, разместив их "бутербродом". А это уже почти квадратный дециметр площади.

[Martin76]

Сожжено: 6 резисторов, 2 стабилитрона, 1 диодный мост

Без точных расчетов финал ожидаемый...
По порядку

Гасящий конденсатор: 400 В 2.2 мкФ (неполярный плёночный)

емкость для тока нагрузки порядка 150мА , нагрузка должна соответствовать ему.

Диодный мост: DB106

с такой емкостью без ограничения тока он будет вылетать после каждого второго третьего включения в сеть.

Стабилитрон: 4.7 В 1 А

Прямо таки на 1А? 5Вт импортный стабилитрон - это достаточно большая пластмассовая штука, либо советский не меньших размеров с винтом для крепления на радиаторе.

Сглаживающий конденсатор: 16 В 470 мкФ (полярный)

Без замечаний.

Резистор нагрузки: 15 кОм (первый что попал под руку, не подбирал под характеристики схемы)
Токоограничитель для светодиода: 1 кОм

При токе 150мА толку от такой нагрузки нет, остается только стабилитрону сколько то времени держаться, потом он сгорает.

[kalobyte]

Замер показал 885 вольт, при этом мультиметр стал издавать треск.

так я изобрел умножитель напряжения

на 150ма такие питальники никто не делает, для этого я тебе уже там выше говорил

[k1-801]

Так и хочется убрать под спойлер, очень уж длинный ответ.

Автор, пересмотрите свой подход к разработке.

Уже пересмотрел, уже заменил все резисторы на SMD, мозги и так такие. На одной стороне размещены мозги, светодиоды, кнопки, часть резисторов. Вся силовая часть схемы на обратной стороне, как и подтягивающие резисторы. Поместить конденсатор в коробку - уже испытание, с учётом его размеров, сопоставимых размеров колодок, коих три, а вставить туда вторую плату - звучит как издёвка. Не один человек предлагал, каждому показывал глубину коробки, каждый сознавал свою ошибку и предлагал SMD.

емкость для тока нагрузки порядка 150мА

А вот по моим расчётам это около 50мА было. Где-то ошибся, признаю. Если один или два светодиода по 20мА и контроллер 5мА - выходит, у меня или 25 или 45 мА, в зависимости от состояния, причём ток через контроллер явно не точен, а у светодиодов лучше взять меньше, чем больше. Здесь рекомендовали брать с запасом до 200 мА, чтобы излишки сливать, а от недобора не страдать.

с такой емкостью без ограничения тока он будет вылетать после каждого второго третьего включения в сеть.

Выслушаю ваши предложения при параметрах, указанных выше.

Прямо таки на 1А?

Так сказали в магазине, когда я сказал напряжение. Даташит не смотрел, честно. У меня осталась бумажка - "BZX55C - 4V7". Стеклянный и крошечный.

При токе 150мА толку от такой нагрузки нет, остается только стабилитрону сколько то времени держаться, потом он сгорает.

Увы, она будет не сильно больше в реальности.

это сколько жж всего спалить надо? там деталей-то

А у меня не один экземпляр, я рассчитывал, что люди добрые и честные, и говорят правду, а расчёты после сотого раза будут содержать особых ошибок, а в случае ошибки при сборке и повреждении чего-либо у меня будет право хотя бы на одну ошибку.

Вот текущий вид плат.

Спойлер

KiCad


Зигзаги в верхней части - место для включения конденсатора 10nF 400 V, я не знаю какого он размера и решил оставить место.
Третий объект в DIP-6, у которого странно выглядят средние выводы - диодный мост.

UPD: посмотрел статью, там сказано про дополнительные защиты по току двумя резисторами - последовательно перед конденсатором и после сглаживания.

Спойлер

UPD2: уточнил по даташиту, стабилитроны на 0.5W - это около 100mA. Меня обманули в магазине. Схожу заменю завтра.
UPD3: бцду благодарен если скажете данные для такого миниатюрного трансформатора. Из зарядников не годятся, я посмотрел как там делают.