Управление освещением для умного дома
Внимание!!! Схемы предоставленны как концепция и не являются руководством к повторению!
На схемах присутствуют опасные для жизни напряжения!!!
При проектировании управления освещением с помощью микроконтроллеров таких как Arduino и ESP8266 приходится решать различные задачи, такие как:
- Контроль выключателей света
- Управление нагрузками
- Использование существующей или прокладка новой проводки
- Оперативное переключение управления в ручной режим
В этой статье я предоставлю мою концепцию управления освещением для умного дома разработанную для использования с существующей проводкой, работающую с обычными выключателями света или датчиками движения управляющую простыми лампами освещения или 12 вольтовыми LED лентами. В случае отказа автоматики, например неисправность блоков питания, неисправность схемы детектирования или неисправность управляющего реле в данном решении предусмотрена возможность быстрого возврата схемы управления освещением к первоначальному виду, то есть в обход автоматики.
Схема подключение блока
Так как схема управления освещением обычно строится через соединения проводов от выключателя и лампы в распределительной коробке, было решено ставить блок управления возле распределительной коробки в которой нужно разорвать провод идущий от выключателя к лампе. Место разрыва провода отмечено красным крестом.
В разрыв провода ставится блок управления. Провода “L” и “N” так же входят в блок управления из распределительной коробки.
Детектор напряжения
В данной концепции управления освещением используются обычные выключатели света “Включено – Выключено”, то есть вы можете использовать те выключатели которые у вас уже стоят. Схема управления выполненая на микроконтроллере должна отследить положение выключателя. Если он в положении “Включено” ток через него течет, если “Выключено” – цепь разорвана. Для контроля напряжения пришедшего с выключателя используется детектор напряжения имеющий гальваническую развязку на оптопаре PC817.
Управление освещением от выключателя.
Данная схема разрабатывалась для работы с модулем ESP8266 c установленной прошивной ESP-Home которая позволяет работать модулю управления в двух режимах:
- автономном режиме (пришло напряжение с выключателя -> включили лампочку)
- Управление от умного дома через WI-FI.
В случае поломки модуля управления, нужно быстро восстановить возможность управлять освещением посредством выключателя, для этого есть третий режим работы блока, который напряжение с выключателя напрямую пускает на лампочку в обход схемы автоматики. Этот режим реализуется с помощью механического переключателя с тремя контактами.
Переключатель “Manual – ESP” позволяет обойти блок управления при переключении в положение “Manual”.
Управление освещением от датчика движения
Схема управления нагрузкой 220 VAC от датчика движения идентична предыдущей схеме за исключением того что управляющее напряжение приходит не с выключателя а с датчика движения.
Управление питанием LED ленты от датчика движения
Когда переключатель находится в положении “ESP”
- 220 вольт от датчика движения приходит на детектор напряжения
- Оптопара OC1 притянет GPIO-0 к земле (логический “0”)
- Микроконтроллер обработает это событие и притянет GPIO-2 к “земле”
- Оптопара OC2 откроется и откроет VT2 подав напряжение на LED ленту
Так же применив прошивку ESP-Home можно передавать состояние датчика движения в умный дом и получать от него команды на включение LED ленты.
Когда переключатель находится в положении “Sensor”
- 220 вольт от датчика движения приходит на детектор напряжения
- Оптопара OC1 открывается и притягивает к земле катод светодиода в оптопаре OC2
- Оптопара OC2 откроется и откроет VT2 подав напряжение на LED ленту
- Когда датчик движения выключится с обоих оптопар снимится напряжение
- VT2 закроется и снимет напряжение с LED ленты
Получение сигнала от обмотки реле Датчика движения
В тех датчиках движения где для управления нагрузкой используется реле, можно использовать напряжение подаваемое на него для детектирования срабатывания датчика. При этом цепи питания реле так же находятся под опасным сетевым напряжением, поэтому на данной схеме так же присутствует оптопара для гальванической развязки.
Получение сигнала от контактов реле Датчика движения
Еще одна концепция получения управляющего сигнала от Датчика движения заключается в том, что если мы не используем контакты реле для управления нагрузкой, мы можем с помощью этих контактов управлять потенциалом на ножке микроконтроллера. Для этого на плате Датчика движения перерезаются дорожки идущие к контактам реле (отмечены красными крестами) и к ножкам реле припаиваются провода идущие к микроконтроллеру. В данном решении реле находящееся в Датчике движения является гальванической развязкой между сетью и платой с микроконтроллером.
