Собираем «умную розетку», не требующую интернета, Wi-Fi и программирования

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com (подробнее »)
| Гайд | Своими руками (DIY)

В этом мини-обзоре я расскажу про один из простых методов решения распространённой проблемы – когда при включении-выключении одного устройства, надо управлять и питанием нескольких дополнительных устройств.

Вполне обычная ситуация – включили вы с помощью пульта ТВ приставку, и телевизор включился синхронно с ней. Это уже давно не диковинка и управление по HDMI (HDMI CEC) заложено в самом стандарте изначально. Но как быть, если надо подавать питание и на другое устройство, которое этот самый протокол не поддерживает? Это может быть, как и активная 5.1 акустическая система, так и ambilight подсветка, и тысяча других разнообразных устройств. В моем конкретном случае задача была такая – как только монитор моего ПК переходит в ждущий режим (т.е. за ним никто не сидит и не работает), гасить фоновую подсветку за монитором.  Приблизительно лет 15 назад, ещё во времена кинескопных телевизоров, я похожую проблему решал немножко по-другому – управление питанием телевизора происходило по детектированию видеосигнала на выходе спутникового ресивера. С современным монитором такое не проканает – он подключается по цифре, и конечно же, при желании, можно «врезаться» и в цифру, но я пошёл более простым путём – определением потребляемой мощности «головного» устройства, и управлением нагрузкой, соответственно измеренной мощности.

Сейчас очень модна тенденция «Умного дома», когда все действия делаются через онлайн, и теоретически, и управление подсветкой можно «привязать» к интернету. Но лично я очень скептически отношусь к таким решениям, и мне просто некомфортно, что данные, скажем, когда у меня в туалете горит свет, поступают куда-то на сервер в Китай или в США. Именно по этой причине, у меня нет ни экаунта гугл, ни банковского счёта, ни пейпала на свое имя :) Так что вариант с «онлайн розеткой» я даже и не рассматривал, а решил подумать про «оффлайновые» решения. 

На просторах интернета была найдена нижеприведённая схема, которая на поверку оказалась не совсем рабочей, и с помощью участников форума ixbt, была доведена до ума. Скажу сразу, вполне возможно, что схема не самая идеальная, её можно упростить или как-то ещё улучшить, но самое главное – она своё дело делает и проверена на нескольких разных конфигурациях – мониторы, телевизоры, ТВ боксы и даже игровые приставки.

Исходная схема (нерабочая)
После доработки

Для желающих знать принцип работы схемы – краткое описание: Ток, проходящий через первую обмотку дросселя (трансформатора), наводит напряжение во второй обмотке, которое усиливается операционным усилителем, и выпрямляется и сглаживается цепочкой из выходного диода и конденсатора. Далее, полученное постоянное напряжение подаётся на вход второго ОУ, который включён в режиме компаратора, и порог переключения которого, настраивается подстроечным резистором.

Для изготовления устройства, понадобятся вполне доступные, ширпотребные электронные компоненты, общая стоимость которых не превышает 5$. Плату специально была разведена по простой топологии, с использованием только trough hole компонентов, для облегчения её изготовления, как и при помощи ЛУТ, так и при помощи ЧПУ фрезерного станка (Я делал на Roland EGX-350). Для особо эстетствующих, в прилагаемом к скачиванию архиве, есть и герберы для заказа плат в Китае – в них я дополнительно развёл дорожки и под SMD вариант использованного операционного усилителя. 

Список использованных компонентов:

— Операционный усилитель LM358 – 1 штука. (Любители винтажа могут использовать и КР1040УД1)

— DIP8 панель для ОУ (Опционально) – 1 штука.

— Любые выпрямительные диоды хотя бы на 0.1А тока – 4 штуки. Я использовал 1N4004 (Можно и Д226Б, КД105, Д161-200 и так далее)

— Резисторы 10К – 3 штуки, можно использовать любые типы и мощности, у меня часть на 0.125 вт, часть на 0.25 – взял первое, что попалось под руку.

— Резисторы на 100К, 220К, 33К, 1К и 4.7К – по одной штуке, требования по мощности те же, что и выше.

— Транзистор NPN проводимости на ток хотя бы 0.1А – 1 штука. Можно использовать BC547, 2N3904, S8050, C9013, КТ315, КТ3102, 2Т610А и многие другие.

— Электролитические конденсаторы на 10 и 100мкф и как минимум, на 6.3 вольт – по одной штуке. LowESR, 105C и другие MIL-SPEC тут не нужны, пойдут любые (ну, я бы конечно постеснялся ставить К50-3, ЭТО или К52-2, но это уже дело вкуса – работать будет и то и другое)

— Керамические (плёночные) конденсаторы 10мкф – 2 штуки, 0.1мкф – 1 штука.

— Реле типа SRD 5VDC-SL C – одна штука.

— Подстроечный многооборотный резистор на 10К – 1 штука.

— Дроссель от входного фильтра маломощного импульсного БП – 1 штука.

— Фольгированный текстолит или монтажная плата размерами не менее 64х52мм – 1 штука.

— Импульсный (а можно и трансформаторный) блок питания на 5В 0.1А – 1 штука.

— Желание что-то сделать своими руками, а не только срач в комментах разводить – без ограничения.

Для начала, надо аккуратно смотать с одной стороны дросселя обмотку, а вместо неё намотать 3-4 витка проводом потолще – это и будет «силовая» обмотка.

В остальном, всё вроде понятно и сложностей в сборке возникать не должно. Желательно, для улучшения токового режима, на силовые дорожки, по которым протекает ток нагрузок, напаять дополнительные проводники, или покрыть толстым слоем олова.

ВНИМАНИЕ: В схеме используется опасное для жизни напряжение в 220 вольт. Ни в коем случае не беритесь за сборку, если у вас нет опыта в подобных делах, лучше попросить кого-либо знающего.

После того как схема собрана и все соединения проверены, надо выставить регулятор резистора в крайне верхнее по схеме положение и можно подавать питание. Признак работоспособности – в момент подачи питания реле щёлкнет и отпустит. Если этого не произошло, внимательно смотрим схему и ищем, где же косяк. После того, как всё исправлено, можно перейти к настройке под конкретную нагрузку. Для этого, подключаем нагрузку, потребляемый ток которой следует отслеживать, к выводам, обозначенным на плате как TV, нагрузку, которой надо управлять, подключаем к контактам с маркировкой LED, а   сетевое напряжение подаём на вход, обозначенный как IN.

Для правильной настройки срабатывания, включаем устройство, режим работы которого надо отслеживать, в активный режим, и подкручиванием подстроечного резистора, добиваемся срабатывания реле. Крутить надо медленно, у схемы есть небольшая задержка, в приблизительно 1 секунду, и если крутить быстро, то нужную позицию можно «проскочить». После срабатывания реле, переводим отслеживаемое устройство в пассивный (дежурный) режим и проверяем, отключилось ли реле. Если не отключилось (некоторые устройства переходят в дежурный режим с задержкой, иногда до 3-5 секунд), то подкручиваем резистор на пару оборотов, пока нагрузка не отключится. После этого, опять переводим устройство в активный режим и смотрим, срабатывает или нет реле. Если не срабатывает, то значит, в предыдущем режиме резистор слишком перекрутили, и его надо немножко подкрутить в противоположенном направлении. Несмотря на «сложность» описания, на всю процедуру настройки уходит не более 2х минут. В особо тяжёлых случаях, когда отслеживаемая нагрузка прожорливая – скажем, плазменный телевизор или мощный проектор, надо будет увеличить номинал резистора R1 с 10К до 22, а то и 33К. С указанными же на схеме номиналами, устройство чётко и стабильно отслеживает изменение в потребляемой мощности в пределах 5-100вт, что вполне достаточно для практически любого современного телевизора или монитора.

Изначально, размер платы был подогнан с учётом её установки в стандартную NEMA коробочку, платы даже были заказаны в китае, но по своей оплошности, запустил в производство промежуточный, нерабочий вариант схемы, так что пришлось делать заново уже дома. Установка колодки с контактами не планировалось, но назло, тот фольгированный текстолит что у меня был в этот момент, имеет очень тонкий слой фольги, и при пайке, толстые провода его просто-напросто отрывают. По этому, пришлось ставить колодку, а с колодкой в этот корпус уже не влезло, пришлось подбирать корпус побольше. Для экономии места и простоты подключения, в качестве разъёмов использовал кабель UPS<>PC, который был разрезан посередине и подключён соответственно к входу и выходу устройства. Ну а для подключения управляемой нагрузки, использовал обычный провод с припаянной розеткой на конце.

Планировал так (в левом нижем углу — неправильная плата из китая), а вышло вот так:
Предсборочная проверка (обратите внимание на земляной провод, даже если вас розетки в доме без заземления, такой провод необходим, так как он уравнивает потенциалы шасси монитора и ПК. При его отсутствии, уравнивание пойдёт через сигнальный провод, что чревато выгоранием входов или выходов соответственно, в мониторе, или в ПК.
Для дополнительной электробезопасности, крепление платы к корпусу сделано через полиэтиленовые шайбы, и такие же винты с гайками применены для крепления платы к корпусу.
В крышке корпуса просверлил отверстие, чтоб была возможность подстройки порога чувствительности в домашних условиях (мастерская у меня на работе, а использовать устройство я планирую дома)

При желании, блок питания можно исключить, а питание +5V получать по шине USB — это даст ещё один плюс — при отключённом ПК, не будет лишнего потребления эл. энергии.  Неплохо было бы добавить стабилитрон в цепь опорного напряжения — сейчас оно привязано к питающему напряжению, и если оно у вас «дышит», вполне возможны ложные срабатывания. Также, можно блок питания переделать на безтрансформаторный (Рекомендую почитать вот этот документ, если возникнет желание по переделке схеме питания), компоненты все применить SMD, а реле заменить на симистор. Всё это вместе, позволит серьёзно уменьшить размер всего устройства, и по идее, его можно будет размещать прямо в корпусе сетевого удлинителя.  Я плотно работаю над этим вопросом в данный момент, и обязательно опубликую follow up, если будут заметные успехи.

Файлы для скачивания доступны по адресу: https://gofile.io/d/0uoAsz

Архив содержит исходный рисунок платы в формате Sprint Layout 6.0, Комплект герберов и сверловок, подготовленных соответственно требованиям Expresspcb, jlcpcb и так далее (файл forchina.zip) и отзеркаленный гербер файл для любителей ЛУТ :) 

 

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Я стар, я очень стар, я суперстар :D 你们卖家天天要找买家帮你测评但是你的广告里不说你的产品是什么东西。我们买家不是什么东西都要的,用不着10个手机套或者10个充电宝。给佣金我也不要这么多废铜烂铁。谁有心思去购买这些东西还要问你讨退款的事?而且低于 600元 的工厂产品我没有兴趣测评…

54 комментария

A-Gugu
А где тут атини или МК вообще? :)
a
А подумать?
Если бы тут реально был МК — то только ардуинка была бы в два раза больше всей силовой части.
161419736@vkontakte
А для Вас МК это именно Ардуинка? Можно какой-нибудь stm8 или ATTINY85 поставить например, места вообще не займет, обвязка минимальная.
a
Для меня ардуина — это именно ардуина :-) Читаем сообщение выше на которое я отвечал.
B
Есть еще один способ подобной автоматизации включения-выключения: если в устройстве есть USB для флешки (тип-А). В таком разъеме, во время работы присутствует +5 В, 500 мА, можно смело подключить силовое реле, включающее что-то нужное.
Пример: новый ТВ сможет включать старый-добрый стерео комплект «пред-эквалайзер-усилитель».
A-Gugu
Я пробовал — в моем ТВ Samsung (46' плазма), на USB разъёме присутствует 5 вольт, даже когда телек в дежурном режиме.
B
Не повезло. У меня ТВ LG49UK6200PLA, usb отрубается-включается, как положено.
А
А положено ныне может быть по разному ещё с завода. Наличие питания при выключении — для любителей заряжать телефоны от домашних и офисных компов.
161419736@vkontakte
Тут только микроконтроллер Вам поможет. Можно собрать устройство, которое будет отслеживать инициализацию при включении и отдавать соответствующую команду на реле.
A-Gugu
Монитор у меня тоже филипс, 276Е, аж две штуки, а подсветка — она рабочее место освещает, а не RGB педерастия, которая так нравится некоторым :D
A-Gugu
По нормам, освещение фона за монитором, как и перед монитором (что вкупе с самим монитором и образует то самое «рабочее место»), должно быть приблизительно равно яркости изображения на мониторе — чтоб глаза меньше напрягались. У меня так и сделано — система отслеживает как и цветовую температуру, так и яркость. Просто она работала сама по себе, а сейчас, при отсутствии необходимости, будет автоматически включатся-выключатся.
A-Gugu
Будет отдельный обзор с фото и видео. Там 2 матрицы из Ra>97 светодиодов на 3000 и 6500к, которыми управляет МК, в зависимости от интенсивности и тонального баланса изображения на мониторе.
A-Gugu
А я пытаюсь понять, почему вы считаете вашу персону и её мнение такими важными? Вас кто-то заставляет эту схему собирать или пользоваться или покупать? Мне тоже скажем не понятно, что люди находят в развалинах Колизея, и что, я лезу на их сайт и пишу им «ваш Колизей вообще г-но?»
107416002336099215845@google
поздравляю, у вас амбилайтрастия.
A-Gugu
Не думаю, больше — уважение к ГОСТу по освещению рабочих мест :) Первая подсветка монитора у меня была ещё на Спектруме, в ранних 90х :)
102437969818538107107@google
Это что ли?
https://defender.ru/catalog/surge-protectors-1/dfs-805-5-0-m-6-outlets-master-slave
К сожалению, уже не продается, но у меня исправно работает много лет.
A-Gugu
Интересная штука, получается, я изобрёл велосипед :)
A
Сделал подобную штуку на arduino pro mini. Дополнительные элементы: фотоприемник, тактовая кнопка, симистор с оптопарой и плата зарядника на 5в. По нажатию кнопки запоминается сигнал вкл/выкл питания ик-пультом ТВ-бокса и далее все управление связкой бокса и телевизора идёт только этим пультом. Добавил лимит времени на работу устройств. Все влезло в тройную внешнюю розетку. Но есть один большой недостаток — при любом ресете на выводах ардуинки примерно на секунду появляется единичка, что при скачке напряжения приводит к включению на секунду бокса и тв. А это не очень хорошо.
A-Gugu
При такой обвязке — зачем ардуинка вообще? :)
A
А кто будет ик-команду запоминать и распознавать? Кроме того ардуинка ещё таймером работает.
fombat
Респект автору. В наше время «поставлю-ка я два ядра по 240 МГц кнопкой щелкать» :)
X
Два ядра по 240Мгц нужны не что бы просто «кнопкой щелкать», а что бы щелкать кнопкой по wi-fi/Bluetooth и с минимальным бюджетом.
Вариант с одним такии же ядром на 240мгц получается дороже, как и другие альтернативы. Так что большое спасибо еспрессифу, при всех вопросах большое дело сделали для diy и не только
i
А ведь интересная штука получилась! Респект!
L
Автор еще тот параноик :) Я использую умные розетки Sonoff и меня как-то совсем не парит, что коммунистическая партия Китая может узнать, когда у меня свет в сортире горит
Последний раз редактировалось
X
Главное что бы свет в туалете даже при перебоях с интернетом включался, а желательно и выключался
A-Gugu
Вспомнился старый анекдот:
— А правда что в будущем, детей будут делать при помощи пара и электричества?
— Да правда.
— А как?
— Берётся пара, отключается электричество, ну а всё остальное — по старому :D
114451220429770744921@google
«мне просто некомфортно, что данные, скажем, когда у меня в туалете горит свет, поступают куда-то на сервер в Китай или в США. Именно по этой причине, у меня нет ни экаунта гугл, ни банковского счёта, ни пейпала на свое имя» — автор а как же ты вообще живёшь то в инете? И наверно банковской картой не владеет, все по старинке — наличкой. Чувак тебя давно уже отследили где ты есть и когда ты срешь, данные паспорта давно твои в инете есть, и геолокация давно знает где ты живёшь… и да насчёт «подсветки за монитором»? Нахера? Купи настольную лампу и «твои глаза не будут напрягаться» зачем усложнять жизнь…
A-Gugu
А вы до конца цитируемую фразу прочитали? :)
110706235999627228374@google
Надеюсь, у чувака постоянно надета шапочка из фольги. А то ещё клятые буржуи мысли вычитают.
A-Gugu
Я и яйца в фольгу заворачиваю, так, на всякий случай :D
Б
Теперь, через дроссель, за тобой будут следить инопланетяне!
Шиза!
X
Главное что дроссель рабол и когда иноплянетяне не следят
А
Ерунда какая-то! Все что нужно это трансформатор тока, намотанный на ферритовом колечке диаметром 2-3 см. и симистор с резистором. Собрал все и поместил прямо в колодку удлинителя, использую такое решение уже 15 лет на 2-х телевизорах и ПК для обесточивания переферии. А то, что представлено автором не каждый собирать захочет ещё и потребляет ток.
18095878621869806104@mailru
Автор, всё уже давно придумано до нас. Раньше, наши отцы и деды, не были избалованны чипами, и разрабатывали гениальные вещи на простых элементах. Ни доп блоков питания, ни трансформаторов. Я такой делал, когда антены пощли с усилителем, и их включали вместе с тв.
https://yandex.ru/search/?text=зависимое%20включение%20устройств%20журнал%20радио&clid=2323204&banerid=0201004775%3A851067325845383470%3A6038fc64e571e6001979578b&win=477&&lr=11002
s
С кондерами точно ошибки нет? — Керамические (плёночные) конденсаторы 10мкф – 2 штуки
s
Вообще не понятно) На принципиальной схеме 2 керамики и 1 электролит. На монтажной 2 электролита и 3 керамики. На фотографии 3 электролит и 2 керамики. Я запутался ))))
A-Gugu
Два «лишних» кондера на монтажной схеме, это фильтры по питанию, 0.1 и 100мкф.
844026959540@odnoklassniki
ну когда коту делать нечего -он что делает---
108443835243661563733@google
для чего было такой огород городить ?? для того чтобы было? если пораскинуть мозгом можно и просто одной релюшкой обойтись… нет? открою секрет… ищешь питание например усилителя звука и подрубааешь к нему релюху на управление с контактов снимаешь то что нужно… ВСЕЕ!!! хочешь покруче… ну добавь RC цепочку будет задержка… НАхрена такую схему размером в гектар разводить ?? тыб еще ввнедрил от какого нибудь андронного коллайдера,
если хочешь еще круче выделится то можно готовый модуль купить, «плата управления реле» называется 120 рублей у нас, а в азиатской стране за 120 рублей их «килограмм» возьмешь. Видимо и вправду ЕГЭ так влияет на умы.что простые вещи как 2Х2=? надо через высшую математику решать с использованием тригонометрических уравнений, а пальцы уже нужны только чтобы в носу ковырять и на сенсор в телефоне жать.
108443835243661563733@google
для чего было такой огород городить ?? для того чтобы было? если пораскинуть мозгом можно и просто одной релюшкой обойтись… нет? открою секрет… ищешь питание например усилителя звука и подрубааешь к нему релюху на управление с контактов снимаешь то что нужно… ВСЕЕ!!! хочешь покруче… ну добавь RC цепочку будет задержка… НАхрена такую схему размером в гектар разводить ?? тыб еще ввнедрил от какого нибудь андронного коллайдера,
если хочешь еще круче выделится то можно готовый модуль купить, «плата управления реле» называется 120 рублей у нас, а в азиатской стране за 120 рублей их «килограмм» возьмешь. Видимо и вправду ЕГЭ так влияет на умы.что простые вещи как 2Х2=? надо через высшую математику решать с использованием тригонометрических уравнений, а пальцы уже нужны только чтобы в носу ковырять и на сенсор в телефоне жать.
A-Gugu
Напишите ещё раз, с двух раз мы не полностью оценили, какой вы умный и всезнающий :)
7865681373802635346@mailru
Молодец автор. Придумать столько на хрен никому не нужных проблем и с честью их решить — это уже почти с талант.
А
Автор, а почему Вы обозначаете на схеме ёмкость конденсаторов uF?! Неужели так трудно нажать клавишу «Alt» и набрать на цифровой клавиатуре «0181»? Я понимаю, что это дольше, но так будет правильно. µ — это получится так.
a
Слишком много ненужного, да ещё со своим источником питания.
Самый простой вариант — использование USB. Подключить реле к +- питания USB и при включении питания реле сработает и включит что надо. В реальности потребуются ещё три детали — транзистор, резистор и конденсатор для организации небольшой задержки включения. Проблема в том, что питание на разъёме в большинстве случаев появляется дважды — на мгновение сразу после включения и через несколько секунд уже окончательно.
А если есть своё питание то лучше организовать задержку выключения секунд на 10, например для внешних дисков со своим питанием. 3 транзистора вся схема. У меня такая в медиаплеере три года работает — на корпусе розетки для внешних устройств, включение по кнопке и полное обесточивание через 15 секунд после выключения.
A-Gugu
А вы читать пробовали? :)
Тут ловится момент перехода монитора из спящее в рабочее состояние, при чём тут реле на USB? :D

Добавить комментарий