Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – Все схемы

Силовые цепи.

А теперь посмотрим на работу силовой части схемы, которая и отвечает за переброс питающих фаз для осуществления реверса вращения эл. двигателя.

Обвязка силовых контактов пускателя КМ1 выполнена так, что при их срабатывании фаза «А» поступает на обмотку №1, фаза «В» на обмотку №2, и фаза «С» на обмотку №3. Двигатель, как мы определились, получает вращение влево. Здесь переброс фаз не осуществляется.

Обвязка силовых контактов пускателя КМ2 выполнена таким-образом, что при его срабатывании фазы «В» и «С» меняются местами: фаза «В» через средний контакт подается на обмотку №3, а фаза «С» через крайний левый подается на обмотку №2. Фаза «А» остается без изменений.

А теперь рассмотрим нижний рисунок, где показан монтаж всей силовой части на реальных элементах.

Фаза «А» белым проводом заходит на вход левого контакта пускателя КМ1 и перемычкой заводится на вход левого контакта пускателя КМ2. Выхода обоих контактов пускателей также соединены перемычкой, и уже от пускателя КМ1 фаза «А» поступает на обмотку №1 двигателя М — здесь переброса фазы нет.

Фаза «В» красным проводом заходит на вход среднего контакта пускателя КМ1 и перемычкой заводится на правый вход пускателя КМ2. С правого выхода КМ2 фаза перемычкой заводится на правый выход КМ1, и тем самым, встает на место фазы «С». И теперь на обмотку №3, при включении пускателя КМ2 будет подаваться фаза «В».

Фаза «С» синим проводом заходит на вход правого контакта пускателя КМ1 и перемычкой заводится на средний вход пускателя КМ2. С выхода среднего контакта КМ2 фаза перемычкой заводится на средний выход КМ1, и тем самым, встает на место фазы «В».

Виды электромагнитных пускателей

Для исключения ошибок нужно уточнить названия изделий этой группы. По действующим стандартам пускатель – это полнофункциональное устройство с кнопками управления в корпусе с защитой от пыли и влаги. Допустимо наличие в комплекте:

• теплового реле;
• световой индикации;
• приставки с дополнительными контактными группами.

Контактор по определению в стандартах состоит из привода и контактной группы. Для управления таким изделием применяют внешний кнопочный пост. В некоторых моделях защитный корпус отсутствует, так как подразумевается эксплуатация в помещениях. Удаленное подключение контактора можно автоматизировать. Дополнительными внешними компонентами обеспечивают сигнализацию рабочих режимов и аварийных ситуаций.

Схема управления

На рисунке показано, как подключить контактор к выносному пульту. Этот способ применяют для управления удаленными стационарными силовыми агрегатами, движущимися механизмами (приводами мостовых кранов). Пускатели для трехфазных электродвигателей разделены на группы для быстрого определения подходящего комплекта оборудования.

Выбор рабочих параметров

Реверсивный пускатель

На картинке приведен пример модели с двумя кнопками «Пуск» (обозначены стрелками). Такие устройства используют для управления направлением вращения ротора двигателя. При необходимости одним нажатием активизируется нормальный режим или реверс.

Включение в работу

Первое, что нужно сделать, это определить, где середина катушек, то есть, место соединения. Если наш асинхронный аппарат в хорошем состоянии, то это сделать будет проще – по цвету проводов. Можно посмотреть на рисунок:

Если все так выведено, то проблем не будет. Но чаще всего приходится иметь дело с агрегатами, снятыми со стиральной машины неизвестно когда, и неизвестно кем. Здесь, конечно, будет сложнее.

Стоит попробовать вызвонить концы при помощи омметра. Максимальное сопротивление – это две катушки, соединенные последовательно. Помечаем их. Дальше, смотрим на значения, которые показывает прибор. Пусковая катушка имеет сопротивление больше, чем рабочая.

Теперь берем конденсатор. Вообще, на разных электрических машинах они разные, но для АВЕ это 6 мкФ, 400 вольт.

Если точно такого нет, можно взять с близкими параметрами, но с напряжением, не ниже 350 В!

Давайте обратим внимание: кнопка на рисунке служит для пуска асинхронного электродвигателя АВЕ, когда он уже включен в сеть 220! Другими словами, должно быть два выключателя: один общий, другой – пусковой, который, после его отпускания, отключался бы сам. Иначе спалите аппарат.

Если нужен реверс, то он делается по такой схеме:

Если все сделано правильно, тогда будет работать. Правда, есть одна загвоздка. В борно могут быть выведены не все концы. Тогда с реверсом будут сложности. Разве что разбирать и выводить их наружу самостоятельно.

Вот некоторые моменты, как подсоединять асинхронные электрические машины к сети 220 вольт. Схемы несложные, и при некоторых усилиях вполне возможно все это сделать собственными руками.

Выключатель-приемник

Устройство представляет из себя сенсорный или кнопочный выключатель света, дополнительно оборудованный
приемником радиосигналов. Здесь речь идет как раз о качественном управлении освещением: механическое
включение|выключение и управление с пульта не зависят друг от друга.

Ассортимент подобных устройств невелик, рассмотрим их вкратце.

Из простых устройств можно отметить, например Wookee wk-317e – управление нагрузкой до 500 Вт, радиус
действия пульта (по заявлению продавца) 30 метров. Частота радиосигнала 433,92 мГц – стандартная для большинства
устройств радиоуправления светом.

Выключатель достаточно громоздкий и требует нестандартной установочной коробки
(подрозетника). В комплекте идет пульт управления, который по всей видимости, невозможно заменить иным
устройством. К сожалению нет данных о том, необходим ли выключателю нулевой проводник.

Выключатели-приемники от Legrand серия Celiane имеют более расширенные опции – могут управляться не только с пульта.
Прибор имеет функцию полноценного радиореле, может работать с различными передатчиками – пультами в виде обычного
выключателя, датчиками движения и трансляторами интернет-сигнала.

Естественно, все эти устройства поставляются
этим же производителем. Некоторые модели приемников поддерживают
функцию диммирования. Из недостатков следует отметить, что это
устройство достаточно сложно найти, а также – выключателю-приемнику необходим нулевой провод.

В процессе поиска мне удалось найти лучшее, на мой взгляд
решение – выключатель с Алиэкспресс Smart Switch. Выключатель
монтируется вместо обычного, нулевой проводник не требуется! Сенсорный выключатель производится в различных
расцветках и может иметь до трех независимых групп управления.

К устройству приобретается четырехкнопочный
компактный пульт или иное устройство (подобно Legrand). Стоит особо отметить – четыре кнопки пульта могут
управлять многими группами света и несколькими выключателями, сам выключатель легко программируется на нужную
клавишу.

Помимо легранда и “безымянного” китайского устройства встречаются и другие производители, к примеру Brenin
Mount Switch. Этот прибор также может использоваться в составе умного дома – с пультом, различными датчиками и
выключателями.

А вот на сайте производителя “умного дома” noolite “Ноотехника” вполне реально получить консультацию грамотного
специалиста. Но, к сожалению у них нет готового решения в виде выключателя-приемника. Однако имеется блок
SB-1-100 – подключается в разрыв цепи освещения (ноль не нужен), как и вышеописанные устройства, а также подцепляется
к любому выключателю кнопочного или обычного типа.

Сам блок крепится в монтажной коробке под самим выключателем.
Блок совместим со всеми устройствами умного дома noolite – пульты, датчики и беспроводные выключатели. Способен
работать в двух режимах (выбирается при монтаже): релейном, когда у выключателя состояние только вкл. или выкл.
и диммируемом, когда яркость ламп плавно регулируется.

Все описываемые устройства потребляют мизерный ток из цепи даже при выключенном освещении. Поэтому при использовании
энергосберегающих или светодиодных ламп, люстры и светильники необходимо зашунтировать конденсатором 0,1 – 0,2
мкФ. Иначе лампы могут слабо светиться или мигать. Подробнее о свечении и мигании светодиодных ламп

Как правило, шунтирующий конденсатор поставляется вместе с выключателем-приемником.

При помощи вышеописанных устройств очень просто реализуется схема управления светом по принципу проходных
выключателей. Выключатель-приемник подключается вместо стандартного выключателя, а остальные точки управления
реализуются при помощи дистанционных выключателей (передатчиков).

Как подключить силовой блок

Принцип подсоединения исполнительного модуля начального уровня понять легко: на вход устройства подают фазу и ноль внешней сети, а нагрузку подключают к выходу. Свитый спиралью антенный провод размещают без перегибов, прямой не обматывают вокруг корпуса, а стараются максимально выпрямить и не повредить изоляцию.

Внимание! Электромонтажные работы выполняют после отключения питающей сети, соединяя провода качественно и правильно.

Определенные типы нагрузок: драйверы ламп, импульсные преобразователи и т. п., способны создавать высокочастотные помехи, мешающие корректной работе устройств. Лампочки могут моргать или не отключаться, неисправность устраняют включением в схему балласта — помехоподавляющего конденсатора на 0,47 мкФ/275 В.

Подключение исполнительных устройств: 1 — лампа; 2 — балласт; 3 — силовой блок на один канал; 4 — однофункциональный радиодиммер

Совет. Чтобы избежать проблем с радиосвязью, устройства размещают не ближе 50 см от бытовых приборов и далее 100 см друг от друга.

Незначительные сложности подключения связаны с отсутствием единого стандарта цветовой маркировки проводов, что решается внимательным изучением инструкции.

Схема подключения силовых блоков: 1 — радиореле DeLUMO; 2 — радиокоммутатор GIRA-mini двухканальный; 3 — светильник; 4 — нагрузка 1-го канала; 5 — нагрузка 2-го канала

Модернизировать существующее освещение и оставить штатные выключатели можно, установив в них как радиопередатчик, так и приемное устройство, которое по сигналу с пульта будет подавать напряжение в действующую электропроводку.

Подключение встраиваемых блоков: 1 — лампы; 2 — проводные выключатели; 3 — радиоприемник ROP-02; 4 — беспроводное реле RFSAI-61B; 5 — внешний выключатель

Схему дистанционного управления светодиодными лентами рассчитывают и собирают аналогично проводной, разница только в контроллере, оснащенном радиомодулем.

Принципиальная схема: 1 — блок питания; 2 — RGB-контроллер; 3 — трехцветная лентаПринципиальная схема: 1 — блок питания; 2 — RGB-контроллер; 3 — трехцветная лентаДля изменения яркости свечения монохромных светодиодных лент подходит малогабаритный светорегулятор: 1 — источник питания; 2 — усилитель сигнала; 3 — диммер одноканальный; 4 — одноцветная лента

После подключения оборудования радиопульты «привязывают» к силовым блокам и создают желаемые сценарии работы осветительных приборов. В некоторых моделях режимы переключаются перемычками, помимо программной настройки.

Опробовав простейший вариант, состоящий лишь из приемника и передатчика, можно проверить на себе удобство системы «умного» дома и продолжить расширение комплекса, постепенно добавляя новые бытовые устройства.

Как подключить через конденсаторы

Для начала определитесь, какая схема собрана на ЭД. Для этого откройте крышку-барно, куда выводятся клеммы АД, и посмотрите, сколько проводов выходит из устройства (чаще всего их шесть).

Обозначения имеют следующий вид: С1-С3 — начала обмотки, а С4-С6 — ее концы. Если между собой объединяются начала или концы обмоток, это «звезда».

Сложнее всего обстоят дела, если с корпуса просто выходит шесть проводов. В таком случае нужно искать на них соответствующие обозначения (С1-С6).

Чтобы реализовать схему подключения трехфазного ЭД к однофазной сети, требуются конденсаторы двух видов — пусковые и рабочие.

Первые применяются для пуска электродвигателя в первый момент. Как только ротор раскручивается до нужного числа оборотов, пусковая емкость исключатся из схемы.

Если этого не происходит, возможные серьезные последствия вплоть до повреждения мотора.

Главную функцию берут на себя рабочие конденсаторы. Здесь стоит учесть следующие моменты:

• Рабочие конденсаторы подключаются параллельно;
• Номинальное напряжение должно быть не меньше 300 Вольт;
• Емкость рабочих емкостей подбирается с учетом 7 мкФ на 100 Вт;
• Желательно, чтобы тип рабочего и пускового конденсатора был идентичным. Популярные варианты — МБГП, МПГО, КБП и прочие.

Если учитывать эти правила, можно продлить работу конденсаторов и электродвигателя в целом.

Расчет емкости должен производиться с учетом номинальной мощности ЭД.  Если мотор будет недогружен, неизбежен перегрев, и тогда емкость рабочего конденсатора придется уменьшать.

Если выбрать конденсатор с емкостью меньше допустимой, то КПД электромотора будет низким.

Помните, что даже после отключения схемы на конденсаторах сохраняется напряжение, поэтому перед началом работы стоит производить разрядку устройства.

Также учтите, что подключение электродвигателя мощностью от 3 кВт и более к обычной проводке запрещено, ведь это может привести к отключению автоматов или перегоранию пробок. Кроме того, высок риск оплавления изоляции.

Чтобы подключить ЭД 380 на 220В с помощью конденсаторов, действуйте следующим образом:

• Соедините емкости между собой (как упоминалось выше, соединение должно быть параллельным).
• Подключите детали двумя проводами к ЭД и источнику переменного однофазного напряжения.
• Включайте двигатель. Это делается для того, чтобы проверить направление вращения устройства. Если ротор движется в нужном направлении, каких-либо дополнительных манипуляций производить не нужно. В ином случае провода, подключенные к обмотке, стоит поменять местами.

С конденсатором дополнительная упрощенная — для схемы звезда.

С конденсатором дополнительная упрощенная — для схемы треугольник.

Как подключить электродвигатель с 380 на 220в без конденсатора?

Как отмечалось выше, для пуска ЭД с короткозамкнутым ротором от сети с одной фазой чаще всего применяется конденсатор.

Именно он обеспечивает пуск устройства в первый момент времени после подачи однофазного тока. При этом емкость пускового устройства должна в три раза превышать этот же параметр для рабочей емкости.

Для АД, имеющих мощность до 3-х киловатт и применяемых в домашних условиях, цена на пусковые конденсаторы высока и порой соизмерима со стоимостью самого мотора.

Следовательно, многие все чаще избегают емкостей, применяемых только в момент пуска.

По-другому обстоит ситуация с рабочими конденсаторами, использование которых позволяет загрузить мотор на 80-85 процентов его мощности. В случае их отсутствия показатель мощности может упасть до 50 процентов.

Тем не менее, бесконденсаторный пуск 3-х фазного мотора от однофазной сети возможен, благодаря применению двунаправленных ключей, срабатывающих на короткие промежутки времени.

Требуемый момент вращения обеспечивается за счет смещения фазных токов в обмотках АД.

https://www.youtube.com/watch?v=ukl8nctMpTI

Сегодня популярны две схемы, подходящие для моторов с мощностью до 2,2 кВт.

Интересно, что время пуска АД от однофазной сети ненамного ниже, чем в привычном режиме.

Основные элементы схемы — симисторы и симметричный динистры. Первые управляются разнополярными импульсами, а второй — сигналами, поступающими от полупериода питающего напряжения.

Схема №1.

Подходит для электродвигателей на 380 Вольт, имеющих частоту вращения до 1 500 об/минуту с обмотками, подключенными по схеме треугольника.

В роли фазосдвигающего устройства выступает RC-цепь. Меняя сопротивление R2, удается добиться на емкости напряжения, смещенного на определенный угол (относительно напряжения бытовой сети).

Выполнение главной задачи берет на себя симметричный динистор VS2, который в определенный момент времени подключает заряженную емкость к симистору и активирует этот ключ.

Схема №2.

Подойдет для электродвигателей, имеющих частоту вращения до 3000 об/минуту и для АД, отличающихся повышенным сопротивлением в момент пуска.

Для таких моторов требуется больший пусковой ток, поэтому более актуальной является схема разомкнутой звезды.

Особенность — применение двух электронных ключей, замещающих фазосдвигающие конденсаторы. В процессе наладки важно обеспечить требуемый угол сдвига в фазных обмотках.

Делается это следующим образом:

• Напряжение на электродвигатель подается через ручной пускатель (его необходимо подключить заранее).
• После нажатия на кнопку требуется подобрать момент пуска с помощью резистора R

При реализации рассмотренных схем стоит учесть ряд особенностей:

• Для эксперимента применялись безрадиаторные симисторы (типы ТС-2-25 и ТС-2-10), которые отлично себя проявили. Если использовать симисторы на корпусе из пластмассы (импортного производства), без радиаторов не обойтись.
• Симметричный динистор типа DB3 может быть заменен на KP Несмотря на тот факт, что KP1125 сделан в России, он надежен и имеет меньше переключающее напряжение. Главный недостаток — дефицитность этого динистора.

Как устроен трехфазный асинхронный двигатель

В свою конструкцию электродвигатель на 380 вольт включает короткозамкнутый ротор. В этом случае какие-либо электрические контакты между статором и ротором полностью исключаются. Они не требую щеток и коллекторов, которые в обычных двигателях изнашиваются с высокой интенсивностью. Этим деталям нужны регулярное техническое обслуживание и периодическая замена.

Все детали устройства собраны в литом корпусе (7). Основные элементы состоят из неподвижного статора и подвижного ротора. Основой статора служит сердечник (3). Для его изготовления применяется высококачественная электротехническая сталь, в состав которой входят железо и кремний. Именно они придают материалу необходимые магнитные свойства.

Листовая конструкция статора позволяет избежать появления вихревых токов Фуко, создаваемых переменным магнитным полем. Дополнительную изоляцию листов создает специальный лак, нанесенный с обеих сторон. Таким образом, проводимость в сердечнике полностью исключается, остаются лишь его магнитные свойства.

В пазы сердечника укладываются три медные обмотки (2), с проводниками, защищенными эмалью. Между собой они расположены под углами 120 градусов. Концы обмоток выводятся и размещаются в клеммной коробке, расположенной внизу двигателя.

Ротор закрепляется на валу (1) и свободно вращается внутри статора. Между ними остается минимальный зазор – от 0,5 до 3 мм, чтобы повысить КПД. В сердечнике ротора (5) также использована электротехническая сталь. Однако в его пазах установлены не обмотки, а короткозамкнутые проводники, расположенные в виде беличьего колеса. Поэтому данный элемент именно так и называется.

В состав беличьего колеса входят продольные проводники, имеющие электрическую и механическую связь с кольцами, расположенными в торцах конструкции. В мощных двигателях все элементы изготавливаются из меди.

Классическая схема включения

Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220в

Этот вариант применяют для решения типовых задач. Стандартная схема подключения пускателя подразумевает выполнение определенных действий при нажатии управляющих кнопок:

• «Пуск» – электромагнит притягивает площадку с контактными группами, замкнутые цепи подают ток в нагрузку;
• «Стоп» – удержание перемещающейся части конструкции электромагнитным полем прекращается, пружина возвращает блок в исходное состояние, питание нагрузки отключается.

Если применить магнитный пускатель 380в, можно организовать подсоединение мощного двигателя или комплекта из нескольких ТЭНов. Допустимо разделение нагрузок по нескольким фазам: L1, L2 и L3. В этой ситуации следует не забывать о равномерном распределении мощности по отдельным линиям.

Подключение электродвигателя

В этом примере параметры обмоток одинаковые. Поэтому дополнительные расчеты пропорциональности нагрузок не нужны. Управляющие устройства подключаются к L1 и нулевому проводнику. Напряжение в этой цепи составляет 220V (380V – между отдельными фазами).

К сведению. В цепь перед кнопкой можно добавить плавкий предохранитель, который предотвратит повреждение катушки при большом повышении напряжения в сети питания.

После кратковременного нажатия кнопки «Пуск» контактная группа подает напряжения на обмотки двигателя. Механизм «самоподхвата» удерживает рабочее положение. Цепь прохождения тока по схеме: L1 – 1 – 2 – самоподхват – 3 – КМ – N. Для выключения силового агрегата нажимают «Стоп», что прерывает электропитание нагрузки.

Для подключения электродвигателя с реверсивным режимом работы применяют представленную ниже схему подключения магнитного пускателя. Добавленная группа элементов управления (кнопки «Вперед» и «Назад») обеспечивает подачу питания на обмотки через разные контактные группы. Соответствующим образом активизируется нормальное направление вращение либо реверс.

Схема реверсного подключения

Дополнительный элемент, тепловое реле RT1, предотвращает повреждение двигателя при заклинивании ротора или чрезмерной нагрузке от механизма привода. Нагрев контрольной области размыкает цепь питания катушек (КМ1 или КМ2). По аналогии с работой кнопки «Стоп» контактные группы разъединяются в фазных линиях.

Важно! Эта схема не защищает от короткого замыкания. Соответствующие функции выполняет автомат (QF).

Контроллер дистанционного управления

Еще его называют “свитчер” с пультом – помимо управления с пульта, этот прибор коммутирует нагрузки в разных
последовательностях при управлении с обычного выключателя. Рассчитан на подключение от двух до четырех нагрузок (
зависит от модели контроллера).

Данное устройство, по сути совмещает в себе два узла: переключатель режимов (“свитчер”) и
собственно устройство дистанционного управления. Наличие первого, на мой взгляд, сильно ограничивает
функциональность прибора.

https://www.youtube.com/watch?v=xMf9tPaspyo

Почему переключатель режимов негативно сказывается на практичности? Все просто: в первую очередь весь
контроллер – это устройство коммутации нескольких групп освещения при помощи обычного выключателя, а
радиоуправление – вторичная функция, бонус.

Если устройство подключить напрямую, без выключателя, то при подаче электричества первая группа света
будет включена автоматически. Выключить свет можно будет только с пульта. То есть при отключении и последующей
подаче электроэнергии – первая группа ламп будет включена, без ведома хозяина.

При использовании этого решения, ни о каком качественном использовании не может быть и речи! Данное устройство
нужно подключать последовательно с выключателем и пульт д/у использовать только при замкнутых контактах
механического выключателя.

О надежном включении можно говорить только тогда, когда с пульта можно всегда включить
свет и не боятся, что он случайно включится от проблем с электроэнергией. По-настоящему качественным
можно считать такое решение, когда свет управляется равнозначно с обычного выключателя и с пульта, без ложных
включений. Ведь пульт управления всегда может потеряться.

По всему изложенному можно вынести вердикт: контроллер дистанционного управления приемлем лишь в люстрах с
несколькими группами ламп, которыми нужно управлять одной клавишей выключателя. Для громкого названия “умный
дом” – устройство слишком “глупое”!

Монтаж элементов

Сначала распаиваются межслойные перемычки.

Там где это просто переходные отверстия — просто вставляю кусочек медной проволоки и запаиваю его с двух сторон.

Если «переход» осуществляется через одно из отверстий для выводных элементов (разъемы, реле и т.п.): распускаю многожильный провод на тонкие жилы и аккуратно запаиваю кусочки этой жилы с двух сторон в тех отверстиях, где нужен переход, при этом минимально занимая пространство внутри отверстия.

Тут опять следует вернуться к этапу «контроль качества» — прозваниваю тестером все подозрительные ранее и полученные в ходе лужения/сверления/создания переходов новые места. Проверяю, что обнаруженные ранее микротрещины устранены припоем (или устраняю припаивая тонкий проводник поверх трещинки, если после лужения трещинка осталась).

Устраняю все «залипухи», если такие все-таки появились в процессе лужения. Это гораздо проще сделать сейчас, чем в процессе отладки уже полностью собранной платы.

Теперь можно приступать непосредственно к монтажу элементов.

Мой принцип: «снизу вверх» (сначала распаиваю наименее высокие компоненты, потом те, что «повыше» и те, что «высокие»). Такой подход позволяет с меньшими неудобствами разместить все элементы на плате.

Таким образом, сначала распаиваются SMD-компоненты (я начинаю с тех элементов, у которых «больше ног» — МК, транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы), потом дело доходит и до выводных компонентов — разъемов, реле и т.п.

Таким образом, получаем уже готовую плату.

Продолжение следует…

P.S. «Двухканальный» модуль можно использовать для замены «проходных» выключателей (обычно ставятся в начале и конце лестницы между этажами и т.п. местах).

P.P.S. Если использовать более плоские кнопочные выключатели, то при небольшой доработке можно сделать платы, которые уместятся в существующие монтажные коробки (т.е. не только для размещения в нишах гипсокартонных стен).

P.P.P.S. Да, этот пост — развитие темы, которую я затронул ранее.

Полезные ссылки:

Принципы и элементная база

Выключатель хочется сделать многофункциональным — т.е. должна остаться «тактильная» составляющая (выключатель физически должен остаться и должна сохраниться его обычная функция по включению/выключению нагрузки, но при этом должна появиться возможность управления нагрузкой через радиоканал.

Для этого обычные двухпозиционные (включено-выключено) выключатели заменим на аналогичные по дизайну выключатели без фиксации (кнопки):

Эти выключатели работают примитивно просто: когда клавиша нажата — пара контактов замкнуты, когда клавишу отпускаем — контакты размыкаются. Очевидно, что это обычная «тактовая кнопка» (собственно так ее и будем обрабатывать).

Теперь практически становится понятно, как это реализовать «в железе»:

• берем МК (atmega8, atmega168, atmega328 — использую то, что есть «прямо сейчас»), в комплекте с МК добавляем резистор для подтяжки RESET к VCC,
• подключаем две «кнопки» (для минимизации количества навесных элементов — будем использовать встроенные в МК резисторы подтяжки), для коммутации нагрузки воспользуемся реле с подходящими параметрами (у меня как раз были припасены реле 833H-1C-C с 5В управлением и достаточной мощностью коммутируемой нагрузки — 7A 250В~),
• естественно, нельзя обмотку реле напрямую подключить к выходу МК (слишком высокий ток), поэтому добавим необходимую «обвязку» (резистор, транзистор и диод).

Микроконтроллер будем использовать в режиме работы от встроенного осциллятора — это позволит отказаться от внешнего кварцевого резонатора и пары конденсаторов (чуть сэкономим и упростим создание платы и последующий монтаж).

Радиоканал будем организовывать с помощью nRF24L01 :

Модуль, как известно, толерантен к 5В-сигналам на входах, но требует для питания в 3.3В, соответственно, в схему добавим еще линейный стабилизатор L78L33 и пару конденсаторов к нему.

Дополнительно добавим блокировочные конденсаторы по питанию МК.

МК будем программировать через ISP — для этого на плате модуля предусмотрим соответствующий разъем.

Собственно, вся схема описана, осталось только определиться с выводами МК, к которым будем подключать нашу «периферию» (радиомодуль, «кнопки» и выбрать пины для управления реле).

Начнем с вещей, которые уже фактически определены:

• Радиомодуль подключается на шину SPI (таким образом, подключаем пины колодки с 1 по 8 на GND, 3V3, D10 (CE), D9 (CSN), D13 (SCK), D11 (MOSI), D12 (MISO), D2 (IRQ) — соответственно).
• ISP — вещь стандартная и подключается следующим образом: подключаем пины разъема с 1 по 6 на D12 (MISO), VCC, D13 (SCK), D11 (MOSI), RESET, GND — соответственно).

Дальше остается определиться только с пинами для кнопок и транзисторов, управляющих реле. Но не будем торопиться — для этого подойдут любые пины МК (как цифровые, так и аналоговые).

Выберем их на этапе трассировки платы

(банально выберем те пины, что будут максимально просто развести до соответствующих «точек»).

Теперь следует определиться с тем, какие «корпуса» будем использовать. В этом месте начинает диктовать правила моя природная лень: мне очень не нравится сверлить печатные платы — поэтому выберем по максимуму «поверхностный монтаж» (SMD). С другой стороны, здравый смысл подсказывает, что использование SMD очень существенно сэкономит размер печатной платы.

Проектирование

Для этого воспользуемся замечательной программой —

На мой взгляд — очень простая, но в то же время — очень удобная программа для создания принципиальных схем и печатных плат по ним. Дополнительные «плюсы» в копилку EAGLE: мультиплатформенность (мне приходится работать как на Win-, так и на MAC-компьютерах) и наличие бесплатной версии (с некоторыми ограничениями, которые для большинства «самодельщиков» покажутся совершенно несущественными).

Научить вас пользоваться EAGLE в этом топике не входит в мои планы (в конце статьи есть ссылка на замечательный и очень простой для освоения учебник по пользованию EAGLE), я лишь расскажу, некоторые свои «хитрости» при создании платы.

Мой алгоритм создания схемы и платы был примерно следюущий (ключевая последовательность):

Схема:

После этих действий у нас получается полная схема, но пока остаются неподключенными к МК транзисторные ключи и «кнопки».

Дальше перехожу к созданию платы (в этот раз мысль пошла «слева-направо»):

После того, как элементы размещены на своих местах — делаю трассировку проводников. «Землю» (GND) — не развожу (позже сделаю полигон для этой цепи).

Теперь уже можно определиться с подключением ключей и кнопок (смотрю, какие пины ближе к соответствующим цепям и которые проще будет подключить на плате), для этого хорошо перед глазами иметь следующую картинку:

Расположение чипа МК на плате у меня как раз соответствует картинке выше (только повернут на 45 градусов по часовой стрелке), поэтому мой выбор следующий:

Внимательный читатель увидит, что на схеме ниже фигурирует atmega8, в описании упоминается atmega168, а на картинке с чипом — вообще amega328. Пусть это вас не смущает — чипы имеют одинаковую распиновку и (конкретно для этого проекта) взаимозаменяемы и отличаются только количеством памяти «на борту». Выбираем то, что нравится/имеется (я в последствии в плату запаял 168 «камушек»: памяти побольше, чем у amega8 — можно будет побольше логики реализовать, но об этом во второй части).

Собственно, на этом этапе схема принимает финальный вид (делаем на схеме соответствующие изменения — «подключаем» ключи и кнопки на выбранные пины):

После этого уже доделываю последние соединения в проекте печатной платы, «набрасываю» полигоны GND (поскольку лазерный принтер плохо печатает сплошные полигоны, делаю его «сеточкой»), добавляю пару-тройку переходов (VIA) с одного слоя платы на другой и проверяю, что не осталось ни одной не разведенной цепи.

У меня получилась платка размером 56х35мм.

Архив со схемой и платой для Eagle версии 6.1.0 (и выше) находится по ссылке.

Вуаля, можно приступать к

изготовлению

печатной платы.