Выключатель сетевого питания на ESP8266

22.04.2015 | Arduino, Покупка, Программер, Своими руками, Электро |  15 | Автор: Кирилл

Прежде чем приступим, мы должны начать с обязательной оговоркой:

ВНИМАНИЕ! Не играйте с напряжением это смертельно!
Только для тех кто имеет имеет знания о работе с высоким напряжением!
Не используйте его без надлежащих знаний в электрике!
Не используйте его без надлежащего предохранителя в сети высокого напряжения!
Это не игрушка!

Решил я создать интересный девайс, для контроля сетевого напряжения с управлением по Wi-Fi сердцем которого является модуль ESP8266. При этом размер данного девайса всего 50 x 25 мм, это достаточно малый размер платы, что бы с легкостью уместить внутри распределительной коробки! Модуль купить здесь: https://goo.gl/ckwynb

Судите сами, вот плата в сборе:

• 
• 

Принципиальная схема и теория работы:

Главный модуль выключателя сетевого питания (MPSM)

Общие соображения:
данное устройство подойдет только для выключения - выключения резистивных нагрузок
Выигрышная комбинация между оптосемистором на MOC304X в качестве драйвера с симистором и потребляемым током прилично экономят размер печатной платы .
Обычно 25A подходит для всех отечественных потребностей, не забываем подобрать правильный радиатор.
Для стандартного домашнего освещения, при токе 8А и продолжительности работы 99% в сутки, более чем достаточно. одного канала. Если ваш дом - замок с огромными люстрами, вероятно эта схема вам не подойдет. 

Симисторы наиболее часто используемые полупроводниковые приборы для контроля питания и коммутации поторебителей. Такие схемы управления мощностью могут использоваться для удаленного включения питания в электрических устройствах или для автоматического переключения мощности, когда параметры, такие как температура или интенсивности света выходят за рамки заданного уровня.

Симисторы класса BT1XX от NXP никогда не разочаровывали. Не раз использовался в проверенной временем схеме симисторного выключателе с развязкой на оптосимисторе MOC304X, управляемый цифровым сигналом 0/1:

В этой схеме на "высокой" стороне подключаемая нагрузка может быть подключена как к нулю так и фазе (из соображений безопасности в сети высокого напряжения рекомендуется выключателем разрывать фазу, что бы в выкл состоянии на потребителе был только нулевой проводник).
Этот тип схемы (сверху) достаточно хорошо только для резистивной нагрузки. Когда устройство контролирует индуктивную нагрузку, напряжения сети и тока нагрузки не совпадают по фазе. Чтобы ограничить наклон повторно напряжения и обеспечить правильное СИМИСТОРНОЕ выключение, как правило используется в параллельное соединенные с емкостной нагрузкой. Эта схема также может быть использована для улучшения СИМИСТОРНОЙ стойкости к быстрым переходным напряжениям.
Пример схемы для использования, когда требуется горячая линия переключения:

Здесь последовательно выключенные резистор 100Ω и 0.01μF конденсатор служат для оказания противодействия току на индуктивной нагрузке.

Нам понадобится

• 
• 

1. Печатная плата показанная ранее выполнена на 2-х стороннем текстолите:
2. USB адаптер (взгляните на CBDB части 1 для получения подробной информации, как соединить их вместе)
3. NodeMCU прошивки
4. NodeMCU Flasher
5. ESPlorer для загрузки прошивки lua

Ответы на пункты 3 - 6 вы можете найти в ранее публикуемой статье (см. статью ESP8266 NodeMCU).

Прошивка выключателя

Процесс перепрограммирования встроенной микропрограммы MPSM на NodeMCU:

1. Подключите MPSM плату к USB-адаптеру, установите PRG перемычку (на фото желтая) в положение режима программирования (замкнуто) и подайте питания на схему
2. Запустите NodeMCU Flasher. Выберите Ваш адаптер USB на соответствующем COM порту
3. Добавить из меню Сonfig последней ранее загруженный файл прошивки. Он должен начать с 0x0000.
4. Остальные пункты отключить.
5. Вернуться на вкладке Operation. Нажимаем кнопку FLASH. На USB адаптере начнут мигать светодиоды.
6. Повторите снова, если это будет необходимо.
7. По окончании успешно появится зеленая галочка "OK"
8. Отключите питание от платы. Удалить желтую перемычку. Снова присоедините питание к плате. NodeMCU прошивка залита и готова к работе. 

Давайте сделаем быстры старт проверки нашего устройства, мы будем использовать фрагменты кода. Выберем кусок кода, который вы хотите запустить, и запустим его.

WIFI настройка сети - если это ваш первый проект с новым модулем ESP, которая никогда не используется в вашей сети WiFi:

1 2 3 4

-- One time ESP Setup --      wifi.setmode(wifi.STATION)      wifi.sta.config ( "YOUR_WIFI_SSID" , "PASSWORD" )        print(wifi.sta.getip())

Что бы проверить оптосимистор, т.е. часть которая отвечает за вкл./выключение нагрузки мы напишем небольшой скрипт "Blinky" (Мигалку). Если все нормально, то светодиод LED2 будет мигать, вместе с включением нагрузки. Для этого наш предыдущий скрипт мы заменим на этот:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-- Blink using timer alarm --           timerId = 0 -- we have seven timers! 0..6           dly = 500 -- milliseconds           ledPin = 1 -- 1=GPIO5  - allocated pin for Triac opto command           gpio.mode(ledPin,gpio.OUTPUT)           ledState = 0           tmr.alarm( timerId, dly, 1, function()                 ledState = 1 - ledState;                  gpio.write(ledPin, ledState)           end)

Если все хорошо, то можно подключить наше устройство  к розетке и лампочке. Повторите тестирование кода сверху, и вы можете увидеть, что лампочка также управляется с модуля.  Используйте соответствующий радиатор для рассеивания мощности на симисторе.

Программная часть

Определение используемых GPIO выводов:

1 2 3

outpin=1       -- Select Triac command PIN - GPIO5    gpio.mode(outpin,gpio.OUTPUT)    gpio.write(outpin,gpio.LOW)

Функция переключения питания, действующего на основании полученной команды:

1 2 3 4 5 6 7

function PwrSW(swstat,payload)    gpio.mode(outpin,gpio.OUTPUT)    newstat=string.sub(payload,swstat[2]+1,#payload)    status = newstat    if newstat=="ON"  then gpio.write(outpin,gpio.HIGH) return end    if newstat=="OFF" then gpio.write(outpin,gpio.LOW) return end end

Отправляем функцию, основанной на странице по запросу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

function sendPage(conn)    conn:send('HTTP/1.1 200 OK\n\n')    conn:send('')    conn:send('')    conn:send('')    conn:send('

')

   conn:send('

Power Switch Controller

')

   conn:send('Status: ')

   if (status == "ON") then      conn:send('ON')

   elseif (status == "OFF") then    conn:send('OFF')

   else                      

      conn:send(status)

      conn:send('%')

   end

   conn:send('

')

   conn:send('

'

)

   if (status == "ON") then  conn:send('

')

   elseif (status == "OFF") then  conn:send('')

   end

   conn:send('

')

   conn:send('

')

end

Веб Сервер:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

srv=net.createServer(net.TCP) srv:listen(80,function(conn)    conn:on("receive", function(conn,payload)       --next row is for debugging output only       --print(payload)       if (string.find(payload, "GET / HTTP/1.1") ~= nil) then          print("GET received")          sendPage(conn)       else          swstat={string.find(payload,"cmd1=")}          --If POST value exist, set LED power          if swstat[2]~=nil then             print("Command received: " .. payload)             PwrSW(swstat,payload)             sendPage(conn)          end       end    end)    conn:on("sent", function(conn)       conn:close()       print("Connection closed")    end) end)

Сохраните код на ESP как "web_switch.lua", перезагрузим ESP и выполним команду:

1 2	=wifi.sta.getip()        -- find the IP Address where your new Web Server will be   dofile("web_switch.lua") -- Start the Web Server

Откройте ваш любимый веб-браузер и введите новый IP-адрес веб-сервера. Если все в порядке, должен выглядеть, как показано ниже:

Power Switch Controller
Status: OFF
"здесь кнопка красная или зеленая в зависимости от состояния выключателя"

Если вы хотите, что бы выключатель сетевого питания запускался автоматически, когда схема включалась или перезагружалась Добавьте несколько строк в следующий файл "init.lua":

1 2 3 4

tmr.now()                      -- for debug only, you can skip it wifi.sta.getmac()              -- for debug only, you can skip it         wifi.sta.getip()               -- for debug only, you can skip itnode.heap() dofile("web_switch.lua")       -- needed to start Web Server for command input

Сохраните код на ESP в качестве "init.lua", перезагрузите ESP. При перезагрузке нашего девайса автоматически перезагрузится программа и файл "init.lua" запустит основной файл "web_switch.lua":

Программное и аппаратное обеспечение конструкции распространяется в надежде, что они будут полезны, но БЕЗ КАКИХ-ЛИБО ГАРАНТИЙ; даже без подразумеваемых гарантий КОММЕРЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ или ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ.