Представленные конструкции предназначены для дистанционного управления мощностью устройств, питающихся от низковольтных источников, например аккумуляторов, заряжаемых от солнечной батареи или ветрогенератора. В моем конкретном случае такие устройства управляют яркостью декоративной подсветки в саду и насосами системы автополива на огороде.
Небольшая предыстория. Все устройства садово-огородной инфраструктуры, упомянутые выше, ранее изготовленные с использованием ШИМ-модулей HW-618, хорошо известных DIY-мастерам, приказали долго жить во время октябрьских ливней прошлого года. Недостатками этих устройств была необходимость их локального управления и отсутствие защиты от перегрузки. Поэтому было решено сделать устройства с дистанционным управлением и защитой от перегрузки.
Передача управляющих сигналов в новых изделиях осуществляется на частоте 433 МГц при помощи широко распространенного комплекта из передатчика TX118SA-4 и приемника RX480E-4 фирмы Qiachip.
Приемник и передатчик рассчитаны на исполнение четырех команд, что мы и будем использовать. Три команды осуществляют ступенчатое изменение мощности (30, 60 и 100 процентов соответственно), а четвертая команда выключает устройство.
Трех уровней мощности достаточно для большинства практических случаев.
Для регулировки мощности используется широтно-импульсная модуляция. В качестве коммутирующего элемента используются спаренные n-канальные транзисторы AOD240, отличающиеся низким сопротивлением канала даже при напряжении затвор-исток 3 В. Измеренное сопротивление канала при управляющем напряжении 5 В составило около 3 мОм. При прямом токе в 10 А нагрев транзисторов не отмечен. Эти великолепные транзисторы доступны на AliExpress по вполне демократичным ценам.
Для того, чтобы последующее изложение было проще, приведем схему пульта управления, показанную на Рисунке 1.
 | |
| Рисунок 1. | Принципиальная схема пульта управления. |
Рассмотрим изображенную на Рисунке 2 схему дистанционного регулятора мощности в нагрузке, основанную на генераторе c изменяемым коэффициентом заполнения импульсов, выполненном по классической схеме.
 | |
| Рисунок 2. | Принципиальная схема дистанционного регулятора мощности в нагрузке. |
Коэффициент заполнения импульсов генератора на элементе DD1.1 регулируется потенциометрами R1 и R2 для значений 30% и 60% соответственно. Сигнал обратной связи генератора снимается с движков потенциометров R1 и R2 и подключается к входу элемента DD1.1 электронными ключами DD2.1 и DD2.2, управляемых сигналами приемника A1.
В исходном состоянии на всех выходах приемника присутствует логический «0».
При нажатии кнопки S1 на пульте, логическая «1» появляется на выходе «D0» приемника и открывает ключ DD2.1. При этом на выходе элемента DD1.1 формируется импульсная последовательность с коэффициентом заполнения 30%. При нажатии кнопки S2 логическая «1» появляется на выходе «D1» приемника и открывает ключ DD2.2. Коэффициент заполнения выходных импульсов генератора увеличивается до 60%.
При нажатии кнопки S3 логическая «1» появляется на выходе «D2» приемника и через диод VD3 поступает на вход «драйвера» на элементах DD1.2 и DD1.4, которые совместно с элементом DD1.3 и транзистором VT1 реализуют схему защиты от перегрузки.
При нажатии кнопки S4, логическая «1» появляется на выходе «D3» приемника и устройство выключается.
Рассмотрим защиту от перегрузок. При увеличении тока нагрузки растет падение напряжения на резисторе R8. Когда это напряжение достигает примерно 0.6 В, отпирается транзистор VT1, логический «0» с коллектора которого поступает на вход «драйвера» и закрывает выходной транзистор, прекращая протекание тока через нагрузку. Одновременно логический «0» с коллектора VT1 появляется на входе элемента DD1.3, на выходе которого появляется логическая «1», удерживающая VT1 в открытом состоянии.
После изготовления трех устройств, было решено добавить автоматический сброс схемы защиты после исчезновения перегрузки.
Оставшиеся три устройства изготовлены с модифицированной схемой защиты (Рисунок 3).
 | |
| Рисунок 3. | Принципиальная схема дистанционного регулятора мощности с модифицированной схемой защиты. |
В схеме, изображенной на Рисунке 3, добавлен генератор, на элементе DD3.1, формирующий отрицательные импульсы длительностью 30 мс с периодом около 3 секунд. Логический ноль на выходе DD3.1 разрывает цепь положительной обратной связи, которая удерживала транзистор VT1 открытым после срабатывания защиты. Благодаря этому управляющий сигнал снова начинает поступать на затвор выходного транзистора VT2, и он кратковременно открывается. Если причина перегрузки (например, затор в шланге) сохранилась, ток нагрузки снова превышает порог, транзистор VT1 вновь открывается, и защита отключает нагрузку. Таким образом, схема защиты каждые 3 секунды тестирует наличие перегрузки и при ее исчезновении автоматически восстанавливает работоспособность устройства.
Три оставшихся элемента в микросхеме DD3 соединены параллельно элементу DD1.4 для ускорения перезаряда входной емкости транзистора VT2 (на схеме не показаны).
По приведенным схемам было изготовлено шесть устройств, три – для освещения участка по первой схеме и три – для насосов автополива по второй схеме. Электронные платы помещены в распаечные коробки размером 75×75×45 мм со степенью защиты IP67 и дополнительно покрыты двухкомпонентным компаундом ПК-68.
Для дистанционного управления были изготовлены два пульта, каждый из которых содержит три передатчика с кнопками управления, согласно Рисунку 1.
В заключение краткая инструкция по программированию приемника RX480E-4.
- Для сброса старой программы нажать кнопку на приемнике 8 раз. Нажимать кнопку нужно с паузами примерно в 1 секунду. В ответ светодиод мигнет 6 раз.
- Нажать кнопку на приемнике три раза. После каждого нажатия светодиод должен мигнуть! После третьего нажатия через некоторое время светодиод загорится и будет светить постоянно.
- Нажать любую кнопку на пульте управления. Светодиод на приемнике погаснет. Устройство готово к работе.
В следующей части статьи будет приведена схема дистанционного регулирования с бóльшим числом градаций мощности в нагрузке.