Умный Дом своими руками часть II или 15-ти канальный управляемый диммер

Умный Дом своими руками часть II или 15-ти канальный управляемый диммер.

В наш повседневный быт всё чаще входят различные интеллектуальные системы управления. Стиральные машинки давно сами стирают и сушат, автомобили сами паркуются, свет в доме сам включается...
Для управления светом жители стран бывшего СССР в основном используют «Сапфиры» или аналогичные устройства китайского производства. При стоимости в районе 15$ - 20$ эти устройства способны управлять лампой накаливания, плавно изменяя её яркость, и «имитировать» присутствие хозяев дома. Однако ряд существенных недостатков, в первую очередь связанных с неудобством дистанционного управления, отпугивает ряд потенциальных покупателей. Может я и ошибаюсь, заранее прошу прощения у тех, кого обижу своим последующим высказыванием, но я не знаю ни одного человека, который бы приобретя «Сапфир» захотел установить в доме и ещё один точно такой же ДЕВАЙС...
Песенка примитивных одноканальных диммеров спета... На сцену выходят многоканальные программируемые устройства...

Привожу описание разработанного по просьбам писавшего мне трудового народа 15-ти канального программируемого диммера «Sokol SHC-15» как оно есть... По мере добавления новых функций в устройство будет обновляться и его описание здесь.

Краткие технические характеристики модуля Sokol SHC-15:

- 15 каналов управления с функцией диммирования (регулировки яркости ламп накаливания);

- 50 шагов плавной регулировки яркости ламп накаливания в пределах от 8% (спираль еле светится) до 98%;

- управление каналами от стандартных настенных квартирных выключателей без фиксации положения;

- управление всеми функциям устройства и настройка параметров при помощи программы «Sokol SHC-15 Terminal»;

- возможность подключения выключателей освещения по одной двухпроводной линии, в том числе и по существующей квартирной электропроводке;

- управление каналами при помощи пульта дистанционного управления системы RC-5;

- плавное нарастание яркости ламп при включении (функцию можно отключить через программу настройки) для каждого канала управления;

- плавное снижение яркости ламп при выключении (функцию можно отключить через программу настройки) для каждого канала управления;

- индивидуальная настройка минимальной и максимальной яркости для каждого канала управления;

- возможность включения / отключения функции регулировки яркости для каждого канала управления;

- триггерный (лампа включается и выключается при каждом повторном нажатии на кнопки управления каналом) или импульсный режим работы (лампа включается на установленное время и гаснет автоматически) каналов;

- установка времени активности канала в импульсном режиме в пределах от 0,1 до 9999,9 секунд с шагом 0,1 сек.;

- возможность использования стандартных выключателей освещения, смонтированных в доме (квартире) для управления освещением;

- наличие настраиваемых команд «включить всё» и «выключить всё» на ПДУ и клавиатуре;

- возможность выбора (настройки) каналов, реагирующих на команды «включить всё и выключить всё»;

- настраиваемый таймер автоматического отключения при отсутствии команд управления;

- время автоматического отключения каналов от 1сек. до 17ч.59мин.59сек. с шагом 1 сек.;

- полная гальваническая развязка каналов как друг от друга, так и от низковольтной части схемы;

- низкая цена устройства при самостоятельной сборке основного модуля;

- восстановление состояния каналов при пропадании и возобновлении подачи электроэнергии (питания модуля);

- запоминание и восстановление при включении канала последней установленной яркости;

- настраиваемые разнотональные звуковые сигналы модуля;

- настраиваемая "чувствительность" функции "антидребезга контактов" клавиатуры ручного управления;

- практически неограниченный ток нагрузки канала, определяемый лишь мощностью применённого симистора и конструкцией силовой части;

- возможность создания сценариев освещения с участием до 9 групп ламп (установка заранее заданной яркости и комбинации включения ламп одной командой управления);

- сенсорное управление каналами, яркостью ламп и сценариями освещения;

- управление каналами и сценами освещения от датчиков освещения, присутствия, протечки и т.п. путём замыкания/размыкания/переключения контактов;

- управление каналами и сценами освещения от пульта дистанционного управления;

- удалённое отображение состояния каналов (включён/отключён) при помощи светодиодов.

Итак, для повторения этого устройства прежде всего нам необходимо ознакомиться с принципиальной электрической схемой модуля, а так же схемой его подключения...

Мельком взглянув на загадочные хитросплетения линий и узлов, радиолюбитель даже с небольшим опытом поймёт, что основной частью устройства является микроконтроллер AT Mega 8A фирмы Atmel, хорошо зарекомендовавший себя в 15-ти канальной системе инфракрасного дистанционного управления.

Тот кто поопытнее, взглянув на оба варианта схемы подключения кнопок (выключателей) управления, сразу поймёт, что декодирование номера нажатой клавиши и команды осуществляется по уровню напряжения, поступающего на вход АЦП микроконтроллера. Для снижения наводок на соединительные провода кнопок управления измерение напряжения производится близко к моменту перехода сетевого напряжения через ноль.

Для импульсно-фазовой регулировки яркости лампы накаливания необходимо точно определить всё тот же момент перехода сетевого напряжения через ноль. Для этого используется узел на транзисторе VT2, с коллектора которого напряжение подаётся на вход внешнего прерывания микроконтроллера. Для надёжного отпирания оптотиристоров микроконтроллер генерирует на портах пачки импульсов. Длительность каждого импульса 15 мкс., хотя тиристоры нормально отпираются уже при длительности импульса 8-12 мкс.

Параллельно соединённые микросхемы DA1...DA3 на схеме подключения - это фотоприёмники команд дистанционного управления TFMS5360 или аналогичные, установленные по одному в каждом помещении, из которого необходимо управлять девайсом... Фотоприёмники следует устанавливать в корпусе совместно с фильтрующими конденсаторами. Поскольку существует превеликое множество моделей и производителей микросхем-фотодатчиков, отличающихся друг от друга не только параметрами, но и расположением, на схеме подключения модуля приведена в качестве бонуса цоколёвка наиболее распространённых из них. Однако перед тем, как приобрести тот или иной ФП убедитесь, что он рассчитан на частоту 36кГц. И даташит Вам в руки...

Взглянув всё туда же легко заметить, что к модулю подключены лишь три лампы и одна розетка скажу: ну в лом мне одно и то же несколько раз перерисовывать... выходов то 15 - вот и используйте их по своему усмотрению... а как для этого настраивать модуль написано внизу статьи... Кроме того, ничто не мешает подключить к выходу модуля вместо симистора электромагнитное реле с обмоткой, рассчитанной на переменное напряжение 220 В. и при помощи него коммутировать сильноточные нагрузки, например гаражные ворота или розетки.

Для уменьшения высоты печатной платы базового блока все высокие элементы, начиная от кварцевого резонатора и заканчивая электролитическими конденсаторами, «уложены» горизонтально. Размер печатной платы в этом случае составил 85 х 82 мм., при высоте не более 20 мм.

Чуть не забыл самое главное: В связи с нехваткой выводов портов микроконтроллера в схеме 15-ти канальной системы ДУ может использоваться только AT Mega 8A в корпусе TQFP-32 для поверхностного монтажа (например ATmega8A-AU). Из плюсов использования AT Mega 8A в корпусе TQFP-32 можно отметить что плата получается размерами почти в два раза меньше, а стоимость самого микроконтроллера в полтора раза ниже. Однако возможно использование микроконтроллера и в корпусе DIP (PDIP-28). В этом случае количество физических каналов будет ограничено числом 14. Кроме того, Вам придётся скачать другой чертёж печатной платы для 14-канальной версии устройства и микроконтроллера в корпусе PDIP, а так же использовать специальную прошивку с 14-канальной версией ПО. В случае использования микроконтроллера в корпусе DIP, (например ATmega8A-PU) следует учесть и несколько иную схему подключения выводов микроконтроллера. Кроме иной нумерации выводов, которую можно посмотреть в даташите на микроконтроллер ATmega8A следует учесть, что клавиатура и резистор R22 подключаются к выводу PC5 (ADC5) микроконтроллера в корпусе DIP, а не к выводу ADC6, как в корпусе TQFP на схеме. В этом случае физический канал №15 "отваливается" от контроллера, так как вывод оказывается уже занятым. Однако логически он остаётся доступным. В программе управления при подключении к 14-канальному устройству все настройки и функции относящиеся к последнему 15-му каналу отображаться не будут (исчезнут из окна программы). Не спрашивайте почему я так сделал. И так отвечу: так подсказали добрые люди на мыло... Здесь резонно напрашивается вопрос: "А что будет если 15-канальную версию прошивки "залить" в микросхему в корпусе DIP?" Ответ: "Будет 15-канальная версия без ручного управления (клавиатуру подключить некуда!)."

В архиве в конце статьи имеется несколько вариантов рисунков печатных плат: один из них позволит собрать печатную плату минимальных размеров , которая приведена на фото в начале статьи, второй - практически тот же первый вариант, за исключением типа используемых разъёмов (шаг выводов используемых разъёмов 5,08 мм. вместо 3,84 мм.), третий - для реализации 14-канальной версии устройства с использованием микроконтроллера в корпусе PDIP-28 (прислан Николаем Фроловым), четвёртый - с USB интерфейсом (прислал Яровой Виталий) .

Теперь по схеме: На первый взгляд, с сетевым трансформатором и другими элементами схемы питания всё довольно стандартно и просто. Однако здесь есть свои подводные камни:

1. Конденсаторы С1 и С4 должны быть ёмкостью не менее 2200мкф. и 1000 мкф., соответственно, так как оптопары HL1...HL15 потребляют довольно внушительный импульсный ток (до 100 мА. в сумме);

2. Обязательной является установка блокирующих керамических конденсаторов там, где они изображены на схеме;

3. Обязательна установка дросселя L1 в цепи питания АЦП микроконтроллера;

4. Стабилизатор напряжения только 1,5-Амперный 78L05;

5. Трансформатор питания мощностью не менее 2 Вт. и выходным напряжением как можно ближе к 9-ти Вольтам (с трансформатором на другое напряжение вторичной обмотки потребуется подбор резисторов R1, R2 для обеспечения необходимой минимальной яркости свечения лампы)...

При подключении модуля для централизованного управления освещением дома, роллетами, гаражными воротами, розетками и др. следует предпринять ряд мер для повышения помехоустойчивости:

1. Обязательно использовать П-образный сетевой фильтр в цепи питания модуля по переменному току (перед трансформатором питания, см. схему подключения);

2. Крайне желательно наличие Г-образного фильтра (см. там же Ф1) перед силовой частью схемы управления нагрузками (тиристорами);

3. Желательно заземление общего провода модуля управления отдельным проводником сечением не менее 1,5 мм. кв.;

4. Для подключения выключателей и фотоприёмников рекомендуется использовать витую пару категории 5 (лучше в экране) или экранированный кабель;

5. Параллельно каждому фотоприёмнику устанавливать керамический и электролитический конденсатор (см. там же);

6. Не прокладывать неэкранированные слаботочные цепи в непосредственной близости от силовых.

В прочем, всё это типовые рекомендации подключения для подобных устройств. Несколько экземпляров модуля хорошо работают и управляют освещением без фильтров, экранированных проводов и заземления с апреля 2011 года.

Перечень элементов для изготовления базового блока устройства в формате pdf можно посмотреть по этой сылке.

Рисунок печатной платы в формате *.lay (SL5.0) так же прилагается.

Для управления нагрузками при помощи персонального компьютера и изменении настроек модуля предназначена программа «Sokol SHC-15 Terminal». Скрин главного окна программы приведен ниже.

При запуске программа вначале отобразит окно заставки...

Как видно на рисунке, для управления каналами предназначены ползунки регуляторы и «галочки». При установке или снятии «галочки», соответствующий канал модуля включает или отключает нагрузку. Программа управления имеет 100% обратную связь с модулем управления, поэтому если состояние канала изменится, то и «галочка», и регулятор в окне управления изменят своё состояние...

Плавно перемещая ползунок, можно легко изменить значение яркости от минимального до максимального значения (если регулировка яркости для данного канала разрешена в настройках этого канала, настройки см. ниже). При изменении яркости канала при помощи пульта дистанционного управления или выключателей освещения, все изменения автоматически отображаются и на состоянии ползунка-регулятора. При попытке сдвинуть регулятор, при включенном ограничении яркости, он тут же вернется в допустимые пределы. При плавном нарастании и снижении яркости, текущее значение яркости будет отображаться на ползунке регулятора и он будет "бегать", отображая снижение или рост выходного напряжения каналов.

Кнопки «Включить всё» и «Выключить всё» четко выполняют возложенные на них функции. Однако, отреагируют на нажатие этих кнопок лишь те каналы, которым разрешено «отзываться» на данное действие (настройку каналов см. ниже).

Общая яркость каналов так же в разъяснениях не нуждается. Здесь и так понятно, что при перемещении ползунка яркость всех каналов, которым в настройках разрешено изменять яркость, станет равна установленной.

При изменении настроек яркости и состояния каналов (вкл./откл.), все изменения будут автоматически сохранены в энергонезависимой памяти микроконтроллера. Для экономии ресурса последней, сохранение настроек производится лишь по истечении 10 секунд после окончания всех регулировок и только для каналов работающих в триггерном режиме.

С кнопкой «О программе», которая отображается в виде синего вопросительного знака, ясно, что там лицензионное соглашение и немного обо мне… Закрыть это окно помимо стандартной кнопки можно "стандартной" клавишей "Esc"...

По многочисленным просьбам "трудового народа" в прошивку микроконтроллера, начиная с версии 1.1, введена функция "имитации присутствия", которая включается путём установки галочки "Включить режим" в окне "Имитация присутствия" или в меню устройства по нажатии кнопки "Включить всё" ПДУ (выключается же нажатием на кнопку "Выключить всё" ПДУ или снятием галочки в программе ПК). Суть режима имитации присутствия заключается в генерации случайных комбинаций состояний каналов, включаемых на случайное время (от 5 секунд до 4,5 часов). Для исключения включения каналов, изменение состояния которых не желательно предусмотрена "защита от дурака". Включаться случайным образом и на случайное время будут лишь те каналы, отключение которых разрешено по команде "Выключить всё". Так что холодильником "поморгать", когда никого нет дома, не удастся ;-), а вот светом, роллетами и музыкальным центром - это пожалуйста... В общем как настроите. Алгоритм генерации случайных чисел довольно сложен и имеет период повторения более 2-х лет. Не думаю, что такое длительное время Вы будете отсутствовать дома полагаясь лишь на автоматику... В основу генерации начального числа положен момент нажатия на кнопку ПДУ при включении функции "имитации присутствия", так что при каждом включении функции "старт моргания светом" начнётся с различного состояния каналов и с различной задержкой. Здесь хотелось бы отметить что для "реального" обмана потенциальных воров необходимо разрешить включение как минимум половины каналов, а иначе что толку от редкого включения раз в 5-15 часов одного из каналов. Вот если задействовать штук эдак с десять... тогда можно и "погудеть"... ;-) Каждое переключение ламп в данном режиме сопровождается длительным (2 секунды) звуковым сигналом высокого тона, что свидетельствует о работе устройства в режиме "имитации присутствия". Звуковой сигнал так же призван "запутать" спецслЮжбы и других нежелательных "гостей", наблюдающих за домом в ваше отсутствие. Впрочем звук можно и отключить... об этом будет сказано ниже... Для достоверности имитации в дневное время и попутной экономии электроэнергии, рекомендую устанавливать яркость каналов в пределах 15-50%, причём, желательно, различную для разных каналов.

Для подключения устройства к компьютеру необходимо наличие COM или USB порта. В последнем случае потребуется USB-COM конвертер. Если устройство подключено, верно выбран нужный номер COM-порта и адрес модуля, то нажатие «галочки» в поле «Подключение к устройству» не вызовет никакой ошибки, а ползунки регуляторов яркости каналов спустя секунду займут реальное положение... При отсутствии в компьютере виртуальных или реальных портов в поле «выбор COM-порта» будет выведено сообщение «Нет портов!», а подключение к устройству станет невозможно. Для отключения от устройства предусмотрен "крестик". Обращаю внимание, что кнопки управления устройством, ползунки-регуляторы и функции настроек модуля становятся доступными только после подключения к устройству.

Поле «Выбор адреса устройства» предназначено для работы сразу нескольких параллельно соединённых устройств на одном COM порту компьютера, если такая необходимость возникнет. Если несколько модулей соединено параллельно по одной линии, то достаточно выбрать «Широковещание» в поле адреса. Этот же трюк можно провернуть и для групповых команд «Включить всё / Выключить всё» при параллельном соединении модулей. В этом случае, на команду отреагируют все подключенные к текущему порту блоки. Изменить адрес модуля можно в поле «Основные настройки».

Для исключения конфликтных ситуаций на шине при работе нескольких модулей на одном физическом порту компьютера нужно проявлять осторожность. Проще запустить несколько экземпляров программы и использовать различные порты компьютера. Однако, если необходимо действительно выполнить соединение модулей в параллель, то следует позаботиться о развязке сигнальных линий модулей. Проще всего это выполнить на резисторах и диодах, которые включаются в разрыв провода передатчика и позволяют построить сеть до 10 диммеров с управлением от одного ПК. Пример такого подключения приведен на рисунке ниже.

Программы микроконтроллера и компьютера работают в полудуплексном режиме, что позволяет с лёгкостью реализовать подобный режим работы, а при необходимости и аппаратный интерфейс RS485.

При нажатии галочки и успешном подключении к устройству возможно управление его настройками и параметрами. В этом случае окно программы примет следующий вид...

... а в строке состояния программы отобразится время автоматического отключения выходов. При включенной функции "имитации присутствия" вместо этого будет отображена мигающая надпись, содержащая значение времени до следующей смены сцены освещённости...

Вкладка "Настройки программы" предназначена для настройки программы управления. Как видно из рисунка, в данной вкладке возможно изменить надписи, отображаемые над регуляторами яркости каналов устройства на свои, настроить прозрачность окна программы, разрешить автоматический запуск программы при запуске Windows и подключение к устройству. При закрытии главного окна программы все настройки сохраняются в каталоге пользователя в скрытой системной папке C:\\Users\Имя_пользователя\AppData\Local\Sokol_inc.

Вкладка "Настройки устройства" содержит несколько подвкладок, в каждой из которых содержится ряд настроек модуля. Вкладки с «Канал 1» по «Канал 15» предназначены для настроек соответствующих каналов.

Каждая из данных вкладок содержит настройки яркости и времени активности канала. Для разрешения регулировки яркости канала необходимо установить соответствующую «галочку». Для включения плавного нарастания или снижения яркости, нужно активировать соответствующую опцию. В полях максимальная и минимальная яркость всё говорит само за себя... Однако, для защиты «от дурака» и здесь есть своя «фишка». Если установить минимальное значение яркости равное максимальному или больше максимального, то регулировка яркости становится невозможной (равносильно запрету регулировки яркости), а лампа будет включаться с минимальной установленной яркостью.

Значение в поле времени активности канала может быть в пределах от 0 до 99 999. При этом следует учесть, что одна введённая в поле единица соответствует 0,1 секунде реального времени. Таким образом, время активности канала может быть установлено в пределах от 0 до 9 999,9 секунд (от 0 до 2-х часов 46 минут 39,9 секунд). Если в поле введено значение «0», то данный канал работает в триггерном режиме. Если же введённое значение отлично от нуля, то при подаче команды канал включится с заданной яркостью на время равное введённом значению, делённому на 10. Если необходимо, что бы при длительном удержании кнопки пульта или ручного управления в режиме временной активности время включенного состояния канала продлялось, то необходимо выбрать соответствующую опцию в настройках канала в пункте "Реакция на длительное нажатие в импульсном режиме". В противном случае длительное удержание кнопки позволит изменять яркость канала (если разрешено) как в импульсном, так и в триггерном режиме.

Эту функцию рекомендуется использовать совместно с плавным снижением яркости при освещении подъездов и лестничных клеток, а при малых значениях времени активности и запрете регулировки яркости - для управления въездными электрифицированными воротами и роллетами…

Далее, думаю, целесообразно привести подробное описание реакции модуля на кнопки управления в различных режимах работы:

1.В триггерном режиме кратковременное нажатие на кнопку управления приведёт к включению или отключению канала, а длительное, при установленном «флажке» «регулировка яркости» в настройках канала, к изменению уровня яркости. При достижении яркостью минимального или максимального значения и установленном «флажке» «смена направления» в настройках канала, произойдёт смена направления изменения яркости. В любом случае при кратковременном отпускании кнопки, во время регулировки, и повторном длительном нажатии, направление будет изменяться на противоположное. Т.е. если яркость изменяется не в ту сторону - кратковременно отпускаем и снова нажимаем на кнопку.

2. В импульсном режиме работы кратковременное нажатие на кнопку управления, кнопку ПДУ или установка «галочки» на компьютере приведёт к включению канала, с заданной до момента активации импульсного режима работы, яркостью. Каждое нажатие на кнопку клавиатуры или ПДУ продляет время активности канала (т.е. после каждого нажатия отсчёт времен до отключения начинается заново) или регулирует яркость, в зависимости от настроек функции "Реакция на длительное нажатие в импульсном режиме".

Кнопки «Прочитать настройки» и «Записать настройки» служат, соответственно, для чтения текущих настроек канала и записи в модуль внесённых изменений.

Вкладка «Основные настройки» позволяет настраивать глобальные параметры работы модуля:

- Реакцию каналов на команды «Включить всё» и «Выключить всё»;

- Настройки звуковых сигналов, подаваемых модулем;

- Антидребезг клавиатуры ручного управления;

- Выполнить общий сброс настроек устройства…

1. Время автоматического отключения каналов – это время по истечении которого, в случае отсутствия команд управления, будет подана внутренняя команда, эквивалентная команде «Выключить всё». При этом отключаться все выходы, отключение которых разрешено по команде «Выключить всё» (см. ниже). Время отключения может быть от 1сек. до 17ч. 59мин. 59сек. При вводе во все графы нулей, т.е. 0 час. 0 мин. 0 сек. таймер автоматического отключения задействован не будет и каналы, следовательно, отключаться не будут.

2. Адрес модуля – логический адрес модуля управления для идентификации. Используется при параллельном подключении нескольких устройств к одному COM-порту компьютера.

3. Графы настройки реакции каналов на команды «Включить всё» и «Выключить всё» позволяют выбрать номера каналов, которые будут реагировать на данные команды. Данную функцию полезно использовать уходя из дома… Просто нажимаете на кнопку в прихожей и весь свет в доме гаснет, роллеты закрываются, а розетки и включенные в них холодильники работают…

4. Настройка звуковых сигналов, подаваемых модулем, позволяет выбрать те команды, в ответ на которые будет «мычать» бипер модуля…

5. В разделе "Клавиатура" задаётся количество опросов кнопок ручного управления (продолжительностью по 10 мс.) после которых будет считаться что кнопка кратковременно нажата. Длительность продолжительного нажатия должна быть, как минимум, в два раза больше. Изменяя установленное значение в пределах от 1 до 100 можно изменять и "чувствительность" клавиатуры к кратковременным нажатиям на кнопки управления в пределах 0,1...1,0 сек. По умолчанию установлено значение равное 15, что соответствует времени опроса равному 0,15 секунды. В версии программы микроконтроллера 1.0.5 используется переработанный и улучшенный алгоритм распознавания длинных и коротких нажатий на кнопки, поэтому данное значение лучше уменьшить на порядок. Оптимальное значение "под мою руку" устанавливается в пределах 1...3. Под себя вы можете установить любое другое значение.

6. Выполнить общий сброс настроек устройства обязательно необходимо при изготовлении и первом включении нового устройства. В этом случае в память модуля будут записаны настройки по умолчанию: все «фичи» и «навороты» включены, установлен триггерный режим работы всех каналов… Процедура сброса настроек преднамеренно усложнена для защиты «от дурака»: кнопка сброса остаётся неактивной до тех пор, пока не будет установлена «галочка» в поле «Разблокировать». В случае успешности операции сброса и преинициализации модуля новыми параметрами настройки, будет выведено соответствующее сообщение, ну а если не выйдет, то другое…

Кнопки «Прочитать настройки» и «Записать настройки» уже описывались ранее...

Вкладка «Настройки дистанционного управления» позволяет настроить это самое дистанционное управление, т.е. реакцию на кнопки пульта ДУ…

Поле настроек состоит из двух блоков: «Команды прямого управления выходами» и «Дополнительные команды дистанционного управления». Здесь всё просто: хотим посмотреть и изменить адреса или назначение кнопок пульта ДУ – читаем настройки, изменяем и записываем в модуль уже модифицированные…

Теперь о «самых больших кнопках». Они находятся внизу панели «Настройка устройства» под вкладками настроек. Эти четыре загадочных прямоугольника делают то, что на них, собственно, и написано: Читают и записывают сразу ВСЕ (!) настройки модуля и сохраняют или загружают эти настройки в программу управления из файла настроек с расширением «*.shcm». Строка состояния под кнопками показывает прогресс выполнения этих операций. Поскольку настроек много, а, следовательно, данные операции требуют передачи довольно внушительного объёма информации между модулем и компьютером, процесс длится несколько секунд. Прежде чем жать красную кнопку «Записать все настройки модуля» убедитесь, что на всех вкладках сделаны именно те настройки, которые вам необходимы. А то придётся перенастраивать…

Работоспособность программы управления проверена в операционных системах Windows XP SP2 x32, Windows XP SP2 x64, Windows XP SP3 x32, Windows Vista x32, Windows Seven x32, Windows Seven x64. Для нормальной работы программы необходимо наличие прав администратора на компьютере и установленный пакет Microsoft Net Framework v3.5 или выше. В Windows Vista и Seven всё необходимое (вроде как) присутствует.

Теперь о тех настройках модуля, которые могут быть выполнены без компьютера с применением лишь пульта дистанционного управления.

Прежде всего, это «обучение» модуля командам ПДУ, т.е. запись в память кодов дистанционного управления, аналогично вкладке «Настройки дистанционного управления» программы «Sokol SHC-15 Terminal». Для входа в режим «обучения» необходимо отключить питание модуля, если оно включено и выждать секунд 20-30, пока разрядятся конденсаторы фильтра питания. После чего необходимо нажать на пульте ДУ кнопку, желательно ту, которая в дальнейшем будет отвечать за управление первым каналом модуля, направить пульт на фотоприёмник и подать питание на устройство. Прозвучит один длинный звуковой сигнал. Кнопку ПДУ необходимо непрерывно удерживать до начала звучания второго звукового сигнала (примерно 10 секунд) после чего модуль подаст ещё один длинный звуковой сигнал и перейдёт в режим «обучения». Во время звучания второго длинного сигнала у вас ещё будет время (0,5 сек.) для того, что бы отпустить кнопку ПДУ, если вдруг передумаете и решите определить для управления первым каналом модуля другую клавишу пульта. Далее необходимо последовательно нажимать на кнопки ПДУ в следующем порядке:

16. Включить все разрешённые для включения каналы;

17. Выключить все разрешённые для выключения каналы;

После нажатия на каждую из кнопок микропроцессор сохраняет в энергонезависимой памяти код, соответствующий нажатой клавише и подаёт короткий звуковой сигнал низкого тона. При нажатии на кнопку, код которой уже был записан в память (кнопка была нажата ранее или удерживается в нажатом состоянии в текущий момент), устройство подаёт три коротких звуковых сигнала высокого тона, свидетельствующих об ошибке. По окончании процедуры запоминания прозвучит три коротких звуковых сигнала низкого тона, а устройство перейдёт в рабочий режим, в котором выполняется управление каналами.

Теперь можно сделать и аппаратный сброс настроек. Для этого необходимо нажать на ПДУ запрограммированную ранее кнопку «Меню». В этом случае устройство подаст звуковой сигнал низкой тональности, означающий вход в системное меню. Находясь в этом самом меню, далее нажимаем кнопку на ПДУ, соответствующую ранее запрограммированной команде «сброс настроек модуля «по умолчанию», а в ответ получаем три коротких сигнала низкого тона, подтверждающих, что сброс настроек выполнен.

Находясь в меню аппаратных настроек можно настроить и звуковые сигналы, подаваемые модулем. Для этого, находясь в меню, необходимо нажать кнопку «управление звуком» на ПДУ и после длинного сигнала высокого тона нажать на ПДУ одну из кнопок управления каналом:

- для отключения всех звуковых сигналов нажать кнопку «Управление 1-м каналом модуля»;

- для включения всех звуковых сигналов кроме сигналов приёма неверной команды нажать кнопку «Управление 2-м каналом модуля»;

- для включения только звукового сигнала подтверждения приёма правильной команды нажать кнопку «Управление 3-м каналом модуля»;

- для включения всех звуковых сигналов (приём любой команды, в т.ч. неверной, от ПДУ и клавиатуры, срабатывание таймера автоматического отключения) нажать кнопку «Управление 4-м каналом модуля».

О выполнении операции устройство сигнализирует двумя короткими звуковыми сигналами высокого тона. Обратите внимание, что возможности программы конфигурации «Sokol SHC-15 Terminal» в части настройки звуковых сигналов гораздо шире, чем непосредственная настройка звуковых сигналов через аппаратное меню модуля.

Для включения функции "имитации присутствия" необходимо нажать на ПДУ, находясь в системном меню, кнопку "Включить всё", при этом устройство подаст длинный звуковой сигнал средней тональности. Для отключения последней - нажать кнопку "Выключить всё". В ответ на отключение функции "имитации присутствия" услышите два длинных звуковых сигнал среднего тона.

Для выхода из меню аппаратных настроек необходимо вновь нажать кнопку «Меню» на пульте дистанционного управления. После двух длинных звуковых сигналов низкого тона можно вновь управлять каналами и лампочками… Если из меню не «выходить» в течение 30 секунд, то «выход» произойдёт автоматически.

Теперь немного о практическом применении различных режимов работы устройства:

Для управления розетками, в которые включены любые электробытовые приборы кроме ламп накаливания (или других ламп, рассчитанных на совместную работу с диммерами, их ещё называют диммируемые) целесообразно установить минимальное значение яркости в окне настройки канала равное 50 (максимальное значение), то же касается и максимальной яркости. После этого следует запретить регулировку яркости канала, управляющего розетками, отключить плавное нарастание и снижение яркости.

Для управления лампами освещения на лестничных клетках, в кладовых, в подъездах и т.п. следует перевести соответствующий канал в режим временной активности, введя в поле настроек время активности в секундах умноженное на 10 и выбрать необходимую яркость, а если необходимо, то и плавное нарастание и снижение яркости. После нажатия на кнопку ПДУ или выключатель управления лампа загорится на установленное время (плавно, если включена соответствующая опция), после чего погаснет (опять же плавно, если разрешено).

Для управления роллетами и гаражными и иными въездными воротами целесообразно установить время активности канала равное или немного больше (если роллеты и ворота снабжены концевыми выключателями) времени полного открытия / закрытия. Если необходимо частично приоткрывать роллеты или ворота, то следует установить небольшое время активности 0,3 – 0,5 сек. Тогда исполнительный механизм будет работать только во время удержания кнопки в нажатом состоянии. Регулировки яркости следует отключить, как описано выше в случае с розетками.

Для управления лампами в режиме диммирования никаких особых настроек не требуется. Главное установить время активности канала равное нулю или выполнить сброс настроек по умолчанию. Остальные настройки (снижение и нарастание яркости, минимальная и максимальная яркость и т.п.) на ваш вкус и цвет.

При выборе пульта дистанционного управления необходимо учитывать, что обязательным условием является его работа по протоколу RC-5. Необходимо, также чтобы число генерируемых кодовых посылок было не менее 20. Необходимо помнить, что наличие, к примеру, 40 кнопок управления не гарантирует. что пульт может подавать 40 различных команд. Многие кнопки на современных ПДУ продублированы и, хоть и имеют различные подписи, внутри пульта электрически соединены параллельно (например « -/-- » и « <= » в пульте RC6).

Желательно использовать пульт с отличным от нулевого адресом системы, если, конечно же, читатели повторившие конструкцию не захотят управлять устройством одновременно с телевизором или доверить свой дом соседу, который переключая каналы будет «играться» с вашим освещением.

В продаже имеется множество универсальных ПДУ, в которых возможен выбор адреса управляемого устройства. Например, пульты серии RC6-2…RC6-5, широко используемые совместно с телевизорами «HORIZONT» шестого поколения, изменяют адрес устройства с «0» на «5» при нажатии совместно с кнопками управления клавиши «VCR». Данное обстоятельство позволяет использовать пульты из серии RC6-2…RC6-5, имеющие 42 кнопки и формирующие 40 команд управления, как для управления телевизором, так и описанным устройством, исключая взаимное влияние.

Идеальным вариантом является последующая переделка ПДУ, которая позволит изменить предаваемый адрес или переключать его. В ПДУ RC6-5 это достигается простым закорачиванием кнопки изменяющей адрес.

Поскольку возможно программирование включения выходов от различных пультов дистанционного управления (например, управление выходами 1...10 от одного ПДУ, а управление выходами 11...15 и сервисными функциями от ПДУ с другим системным адресом), при этом каждый из пультов управляет только «своими» выходами, этой возможностью также не стоит пренебрегать. Как вариант возможно использование одного ПДУ с небольшим количеством кнопок, но переключаемым системным адресом (обычно для этих целей в импортных пультах дистанционного управления используется клавиша «Shift»). В случае отсутствия переключателя его можно установить самостоятельно.

Демонстрационную версию прошивки микропроцессора, в hex-формате можно скачать по ссылке внизу статьи. Ограничениями демонстрационной версии являются: отсутствие сохранения настроек в энергонезависимой памяти устройства и в файл в программе управления. То есть при пропадании электроэнергии в сети или выключении питания все настройки модуля придётся делать заново ;-). Все описанные на этой страничке функции устройства доступна только в полнофункциональной версии программы.

Одним из читателей этой статьи (Яровой Виталий) разработана и успешно испытана плата устройства с USB-интерфейсом, реализованным на базе микросхемы FT232RL. Фото получившегося устройства со встроенным USB-интерфейсом для связи с персональным компьютером приведены на рисунках ниже, а чертёж печатной платы устройства с интерфейсом USB можно скачать отсюда вместе с остальными рисунками печатных плат. Чуть ниже приведена используемая схема включения FT232RL.

Николая Фролов, за что ему конечно же огромное спасибо, прислал свою альтернативную конструкцию платы устройства для контроллера Mega8A в корпусе PDIP-28. С позволения автора платы выкладываю её рисунок ниже, а в формате *.lay в конце статьи. Обратите внимание, что на плате предусмотрены две перемычки. Одна из них соединяет шину питания под микроконтроллером, а вторая вывод 5 контроллера с разъёмом фотоприёмника. Сам я по ней не собирал, поэтому проверяйте на наличие ошибок...

На рисунке ниже изображены фотоприёмники в корпусе с развязывающим фильтром, которые я делал для одного из читателей и плата клавиатуры, с установленными на ней резисторами и разъёмами для подключения выключателей, выполненная по 1-му варианту схемы.

На рисунках ниже приведены фотографии 5-ти канальной силовой части, выполненной на единой печатной плате и принципиальная электрическая схема одного канала силового блока. Для диммирования всех 15-ти каналов понадобиться 3 таких блока. Можно существенно упростить конструкцию если разместить все 15 каналов на одном общем теплоотводе, в роли которого удобнее всего применить алюминиевую пластину толщиной 2,5 - 4 мм.

Силовой блок представленный на фото рассчитан на коммутацию мощности 400 Вт. на каждый из пяти каналов и содержит ряд элементов защиты (предохранитель и снабберная цепочка), а так же Г-образный сетевой фильтр в цепи нагрузки, который не только значительно снижает уровень электромагнитных помех, генерируемых симистором, но и защищает ключевой элемент от высоковольтных выбросов напряжения в электросети. Хотелось бы заметить, что конструкция силового блока предусматривает подключение симисторов через винтовые зажимы, что позволяет их заменить в случае выхода из строя не демонтируя сам силовой блок и не применяя паяльника. Конечно можно симисторы и запаять, но я предпочитаю делать именно так. При использовании нагрузки мощностью более 120 Вт. необходимо "усилить" печатные проводники платы силового блока напайкой на сильноточные цепи медных проводников. При мощности нагрузки более 1,2 кВт. применение данной компоновки силового блока нежелательно ввиду протекания значительного тока через винтовые зажимы и дроссель и сильного их разогрева. При сборке силового модуля учтите, что дроссель и остальные компоненты должны выдерживать максимальный ток ток нагрузки с запасом не менее 20%, а на каждые 100 Вт. мощности нагрузки необходимо примерно 10 см.кв. площади радиатора. Мощность до 100 Вт. может рассеять и сам симистор без дополнительного охлаждения.

С целью безопасности желательно установить симисторы на радиатор через изоляционные прокладки, а место контакта симистора с радиатором, для улучшения охлаждения, промазать теплопроводящей пастой (типа КПТ и ей подобные). Без использования изолирующих прокладок на корпусе-радиаторе окажется фазное напряжение, а все входные зажимы (Сеть-L на схеме) окажутся соединены между собой через корпуса симисторов и радиатор, поэтому стоит позаботиться об их изоляции от заземлённых частей электроустановки и корпуса электрощитка.

Тип симисторов нарочно не указываю. Смотрите справочники... Могу сказать лишь что пойдёт практически любой из серий BT136-BT142. Следует лишь по справочнику убедиться, что номинальный рабочий ток в 2-3 раза выше максимального тока нагрузки, а рабочее напряжение от 600 В. и выше... И не забудьте о радиаторе охлаждения, в случае если мощность нагрузки превышает 100 Вт.

Как должны быть запрограммированы Fuse-биты контроллера для микроконтроллеров AT Mega8, AT Mega8A, AT Mega8L изображено на рисунке.

1. Демонстрационная версия прошивки микроконтроллера в формате hex здесь;

2. Программа управления и настроек модуля «Sokol SHC-15 Terminal» тут;

3. Файл первоначальных настроек устройства в общей куче...

4. За таблицей для расчета сопротивлений резисторов делителя напряжения для клавиатуры сюда;

5. Перечень элементов, необходимых для сборки основного модуля в документе формата pdf там;

6. Рисунки печатных плат в формате lay где-то здесь;

1. www.servissistemy.narod.ru – мой сайт с последними версиями разработок.

2. www.servissistemy.narod.ru/3.htm - Хорошо зарекомендовавший себя «старичок » «15-ти канальная система инфракрасного дистанционного управления».

3. www.servissistemy.narod.ru/1.htm - самое «древнее» ДУ «Многоканальная система дистанционного управления освещением или «Умный дом» своими руками».

Вопрос: Возможно ли изготовление устройства в корпусе для монтажа на DIN-рейку?

Ответ: Не только возможно, но и крайне желательно. Пример изготовления комплекта системы Sokol SHC-15 в корпусах на DIN-рейку описан на сайте www.sokol-service.narod.ru. За более подробной информацией можете обращаться ко мне на E-mail, указанный на главной странице этого сайта, разумеется после посещения этого сайта.

Вопрос: Я собрал устройство а оно не работает...

Ответ: Если Вы правильно собрали схему, запрограммировали микроконтроллер, верно установили фузе-биты и подключили сетевой трансформатор - то устройство работать БУДЕТ! Звуковой сигнал при включении подаст точно! Если этого не происходит измерьте напряжение питания: оно должно быть близко к 5 Вольтам, проверьте осциллографом наличие генерации на выводах кварцевого резонатора и, самое главное, проверьте осциллографом напряжение на коллекторе транзистора VT2. Напряжение на коллекторе VT2 должно представлять собой короткие импульсы, следующие с удвоенной частотой электросети. Если их нет - ищите причину в трансформаторе питания (может вы питание подали не от трансформатора, а от источника постоянного тока? - тогда точно работать не будет!) и обвязке транзистора VT2. Без синхронизации с электрической сетью устройство не будет подавать никаких признаков жизни, кроме ответа на запросы компьютера! Итак, если не работает, но на запросы программы управления компьютера отвечает - нет синхронизации с электрической сетью!

Вопрос: Мне нужно только управление от компьютера. Как отлючить остальные функции устройства? Возможно ли упростить прошивку для исключения функций управления от клавиатуры и пульта ДУ? Можно ли не устанавливать компоненты цепей обработки клавиатуры, звука и фотоприёмника на плату базового модуля.

Ответ: Не вижу необходимости упрощать прошивку. Если вам не нужны данные функции, то это не значит, что они не нужны ещё кому-то. Если не нужна клавиатура, звук или пульт ДУ - просто не подключайте их к разъёмам. Элементы с платы (за исключением разъёмов) убирать крайне нежелательно. Это чревато подтормаживанием процессора из-за помех на оставшихся неподключёнными портах микроконтроллера и бесконечной обработкой лишних прерываний. Если не нужны какие-то функции - не подключайте периферийные устройства и можете не устанавливать разъёмы. Остальные компоненты необходимы. Если не используете фотоприёмники и управление от пульта ДУ настоятельно рекомендую между входом данных (выводом D - верхним по схеме разъёма XS16) и плюсом питания устройства (средним по схеме выводом на разъёме XS16) включить резистор номиналом 1-3 кОм. Данный резистор можно использовать мощностью от 0,1 Вт. и более и запаивать непосредственно к выводам разъёма, или вместо разъёма XS16. Можно взять резистор C2-0,125 или МЛТ-0,125 и подключить к указанным контактам разъёма XS16.

Вопрос: Я собрал, но оно работает неустойчиво. Каналы устройства плохо регулируют яркость, лампа мигает, зуммер противно пищит и т.п....

Ответ: Некачественная и несвоевременная синхронизация с электрической сетью. Для устранения подобных глюков уменьшите сопротивление резистора R16 (для транзистора КТ315Г достаточно 2,4 кОм.), или используйте питающий трансформатор с большим выходным напряжением, или установите транзистор с большим коэффициентом передачи тока (усилением), чтобы он отпирался раньше и синхронизация микроконтроллера с электрической сетью была устойчивой и своевременной.

Вопрос: У меня нет кварца на 11,0592 МГц. Что делать?

Ответ: Конечно же искать нужный кварцевый резонатор. С резонаторами на другие частоты устройство нормально работать не будет!

Вопрос: Устройство работает, но как-то непонятно: каналы включаются, но не выключаются и т.п.

Ответ: Необходимо выполнить сброс настоек устройства. Скорее всего Вы его не выполнили при первом включении.

Вопрос: Зачем вообще нужно диммирование ламп, если скоро их совсем перестанут продавать?

Ответ: Ближайшее ***надцать лет лампы накаливания в продаже будут!!! Сам неоднократно видел давно запрещённые к продаже лампы накаливания мощностью 100 Вт. в сети крупного торгового центра под наименованием "Обогреватель бытовой потолочный. 100 Вт." (Хитрят как могут эти торгаши!!!) ;-) Кроме ламп накаливания можно ведь диммировать и низковольтные галогенки на 12 В. через электронный трансформатор, поддерживающий диммирование, и обычный электромагнитный трансформатор, обычные галогенки на 230 В., которые никто продавать не запретит, диммируемые компактные люминесцентные лампы и некоторые типы светодиодных ламп. Сам диммирую галогенки через ОБЫЧНЫЙ электронный трансформатор OSRAM и обычный тороидальный уже 2 года и не жалуюсь. Кому интересно можете почитать про отмену перехода на КЛЛ здесь. Тут объясняется почему ещё долго будут продавать лампы накаливания мощностью до 60 Вт. Кстати, по мне нет ничего лучше галогенок с плавным розжигом. И светят ярко и не перегорают долго...

Вопрос: Будет ли работать данное устройство с энергосберегающими лампами (экономками)...

Ответ: Точно так же КАК И ЛЮБОЙ ДРУГОЙ ДИММЕР. Работать будет только со специальными люминесцентными лампам, ЭПРА которых допускает диммирование. Я проверял работу модуля с лампами Ecola Spiral dimmable. Стоят такие лампочки в 2,5 - 3 раза дороже обычных, но обеспечивают регулировку яркости от 20 до 100%. Лампа уверенно запускалась при установленном значении яркости канала равном 15. При меньшей установленной яркости лампа не зажигается. Kisar_1986 написал, что проверял работу модуля с 20W лампой Mini-Lynx Switch Dimmable - яркость регулировалась в пределах 3 - 100% при настройках канала модуля на изменение яркости в пределах 5 - 50, но я не проверял... По данному вопросу советую почитать вот это и это!

Вопрос: Программа управления для компьютера при запуске выдаёт окно с ошибкой и кнопкой "ОК". При нажатии на кнопку программа закрывается.

Ответ: Установите пакет Microsoft Net Framework v3.5 или выше, либо ОС Windows 7. Если это не помогло, значит либо вирусы "нагадили", либо файл программы недокачали...

Вопрос: Глючит программа управления для компьютера в 64-х разрядной Windows: не может открыть порт, не находит порт, не устойчивая связь с устройством.

Ответ: У 64-х битных операционных систем Windows существуют определённые сложности при работе как с реальными COM-портами, так и с некоторыми виртуальными. Из-за этого часто возникают проблемы с поиском COM-портов и установлением связи с устройством через COM-порт. Помогает обновление драйверов порта, которые можно скачать на сайтах производителей материнских плат (если COM-порт встроен в материнскую плату) или производителей USB-RS232 конвертеров (если используется переходник).

Вопрос: Не запускается тактовый генератор микроконтроллера при работе от внешнего кварца. Устройство не подаёт никаких признаков жизни.

Ответ: Подобная ситуация возникает примерно в 1-2% случаев. О её распространённости и причинах можно достаточно долго рассуждать, что и делают "товарищи самоделкины" на форумах с заголовками на подобие "Не запускается mega8 с внешним кварцем". Причины неисправности полностью выяснить не удалось, но удалось многократно их устранить. Итак, вначале необходимо убедиться что именно кварцевый генератор виной тому, что устройство не подаёт никаких признаков жизни. Для этого есть два варианта действий: нужно при помощи осциллографа с частотой пропускания не менее 12 МГц. убедиться в отсутствии генерации на выводах кварцевого резонатора или убедиться в работоспособности схемы (появления звуковых сигналов при подаче питания) при работе микроконтроллера от внутреннего RC-генератора с частотой 8 МГц. Если вы точно уверены в том, что виной неработоспособности устройства именно неполадки кварцевого генератора, то сделайте следующее:

1. На всякий случай замените кварцевый резонатор на другой в полноразмерном корпусе из другой партии (как показала практика глюки чаще всего случаются только с кварцами в низкопрофильных корпусах-лодочках).

2. Поместите плату в ацетон или иную жидкость на продолжительное время для полного удаления остатков флюса вблизи ног микроконтроллера и под ним (белый налёт от флюса не должен присутствовать возле выводов микроконтроллера и резонатора).

3. Промойте плату значительным количеством проточной воды и высушите в течение длительного времени при температуре 20-60 градусов Цельсия, при этом плату необходимо разместить вертикально для удаления воды и растворителей из-под микроконтроллера.

4. Подключите бипер, подайте на плату напряжение 9-15 В. от источника питания переменного тока и ожидайте 1-48 часов до появления звукового сигнала.

Именно так были реанимированы 12 плат. Генераторы самостоятельно запускаются по прошествии некоторого времени, качественном монтаже и отмывке элементов схемы. Причины этого явления увы не ясны. Вероятно этим ведает форумный Бог... Удачи!

Вопрос: Можно ли добавить в прошивку функцию... Можно ли...

Ответ: Уже нельзя. Производительность микроконтроллера упёрлась в потолок, да и свободной памяти осталось ноль байт. Поскольку с августа 2011 года сообщений о багах и ошибках в программе от повторивших устройство и получивших его в готовом виде от меня не поступало - будем считать что их нет. На этом развитие программы микроконтроллера завершено. Программа дорабатываться не будет!!! Добавление новых функций возможно лишь для программы компьютера. Если нужно что-то очень особенное - заказывайте разработку нового устройства...

Вопрос: Можно ли получить дополнительные материалы по данному устройству. Они необходимы для написания дипломной (курсовой работы).

Ответ: Уже можно. Срок давности диплома, написанного некогда по данному устройству истёк, поэтому можно. Причём хоть весь готовый диплом объёмом 110 страниц со всеми чертежами. Например, принципиальная схема устройства в формате pdf на плакате А1 размещена здесь (элементы на ней несколько по другому пронумерованы по сравнению со схемой, размещённой в начале этой статьи), а чертёж печатной платы в том же формате А1 в несколько урезанном варианте тут (не хватает кое-каких мелочей для допуска нормоконтролем), ну и ради спортивного интереса расчёт надёжности устройства и содержание пояснительной записки.

О незаконной перепечатке материалов статьи полностью или частично я никого не предупреждаю. Сами знаете, что за это бывает… Тоже самое относится и к размещению программы, её частей и исходных кодов ПО где бы то ни было без моего письменного согласия, а так же декомпиляции кодов прошивки микроконтроллера (всё равно ничего не поймёте)…

Последнее обновление этой страницы произведено 09.08.2012г.

Посвящается Екатерине В…

НА ГЛАВНУЮ