BLE-Steuerung an Hochleistungslasten nachrüsten - keine zusätzliche Verkabelung erforderlich - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Update: 13. Juli 2018 - 3-poliger Regler zur Toroidversorgung hinzugefügt

Dieses anweisbare deckt die BLE-Steuerung (Bluetooth Low Energy) einer vorhandenen Last im Bereich von 10 W bis > 1000 W ab. Die Stromversorgung wird von Ihrem Android-Handy über pfodApp aus der Ferne geschaltet.

Es ist keine zusätzliche Verkabelung erforderlich, fügen Sie einfach den BLE-Steuerkreis zum vorhandenen Schalter hinzu.

Oftmals ist bei der Nachrüstung von Hausautomation in bestehenden Installationen der einzig sinnvolle Ort, um die Steuerung hinzuzufügen, der vorhandene Schalter. Vor allem, wenn Sie den Schalter als manuelle Überbrückung behalten möchten. Normalerweise gibt es jedoch nur zwei Drähte am Schalter, den Aktiv- und den Schalterdraht zur Last, keinen Neutralleiter. Wie oben gezeigt, funktioniert diese BLE-Steuerung mit nur diesen beiden Drähten und enthält einen manuellen Override-Schalter. Sowohl die Fernbedienung als auch der manuelle Schalter funktionieren, wenn die Last ein- oder ausgeschaltet ist.

Das spezielle Beispiel hier ist die Steuerung einer 200-W-Lampenbank, indem der Stromkreis hinter dem Wandschalter platziert wird. Sowohl für RedBear BLE Nano (V1.5) als auch für RedBear BLE Nano V2 wird Code bereitgestellt, um die Steuerschaltfläche auf pfodApp anzuzeigen. Eine optionale zeitgesteuerte Auto-Off-Funktion ist ebenfalls im Code verfügbar.

WARNUNG: Dieses Projekt ist nur für erfahrene Konstrukteure. Das Board ist netzbetrieben und kann tödlich sein, wenn ein Teil davon berührt wird, während es läuft. Die Verdrahtung dieser Platine in den vorhandenen Lichtschalterkreis darf nur von einem qualifizierten Elektriker vorgenommen werden

Schritt 1: Warum dieses Projekt?

Das vorherige Projekt, Retrofit an Existing Light Switch with Remote Control, funktionierte für Lasten zwischen 10 W und 120 W für 240 VAC (oder 5 W bis 60 W für 110 VAC), war jedoch nicht in der Lage, Wohnzimmerbeleuchtungen mit 10 x 20 W = 200 W von. zu bewältigen Kompaktleuchtstofflampen. Dieses Projekt fügt einige Komponenten und einen handgewickelten Toroid hinzu, um diese Lastbegrenzung zu beseitigen und gleichzeitig alle Vorteile des vorherigen Projekts beizubehalten. Die Last, die diese Ausführung schalten kann, wird nur durch die Relaiskontaktwerte begrenzt. Das hier verwendete Relais kann 16 Ampere ohmsch schalten. Das sind >1500W bei 110VAC und >3500W bei 240VAC. Der BLE-Steuerkreis und das Relais verwenden mWs und werden daher nicht einmal warm.

Die Vorteile dieses Projekts sind:- (Weitere Informationen finden Sie unter Nachrüsten eines vorhandenen Lichtschalters mit Fernbedienung)

Einfach zu installieren und zu wartenDiese Lösung ist netzbetrieben, erfordert jedoch KEINE zusätzliche Verkabelung. Installieren Sie einfach den Steuerkreis zum vorhandenen Handschalter.

Flexibel und robustDer manuelle Überbrückungsschalter steuert die Last auch dann weiter, wenn der Fernsteuerkreis ausfällt (oder Sie Ihr Handy nicht finden können). Sie können die Last auch aus der Ferne einschalten, nachdem Sie den manuellen Überbrückungsschalter zum Ausschalten verwendet haben

Zusätzliche Funktionen Sobald Sie über einen Mikroprozessor verfügen, der Ihre Last steuert, können Sie problemlos zusätzliche Funktionen hinzufügen. Der Code in diesem Projekt enthält eine Option zum Ausschalten der Last nach einer bestimmten Zeit. Sie können auch einen Temperatursensor hinzufügen, um die Last zu steuern und den Temperatursollwert aus der Ferne einzustellen.

Schafft die Basis für ein vollständiges HeimautomatisierungsnetzwerkDieses Diagramm stammt aus der Bluetooth V5 „Mesh Profile Specification 1.0“, 13. Juli 2017, Bluetooth SIG

Wie Sie sehen können, besteht es aus einer Reihe von Relaisknoten in einem Netz. Die Relaisknoten sind die ganze Zeit aktiv und bieten Zugriff auf andere Knoten im Mesh und auf die batteriebetriebenen Sensoren. Die Installation dieses netzbetriebenen BLE-Remote-Moduls stellt automatisch eine Reihe von Knoten in Ihrem Haus bereit, die als Relaisknoten zum Netz hinzugefügt werden können. RedBear BLE Nano V2 ist Bluetooth V5-kompatibel.

Die BLE-Mesh-Spezifikation ist jedoch sehr neu und es gibt derzeit keine Beispielimplementierungen. Das Einrichten des Netzes wird in diesem Projekt nicht behandelt, aber sobald der Beispielcode verfügbar ist, können Sie Ihren RedBear BLE Nano V2 neu programmieren, um ein vernetztes Heimautomatisierungsnetzwerk bereitzustellen

Schritt 2: Wie wird der BLE-Fernbedienungsschalter mit Strom versorgt, wenn keine neutrale Verbindung besteht?

Die Idee für diese Steuerung geht vor einigen Jahren auf eine einfache Konstantstromquellenschaltung zurück. (National Semiconductor Application Note 103, Abbildung 5, George Cleveland, August 1980)

Das Interessante an dieser Schaltung ist, dass sie nur zwei Drähte hat, einen und einen heraus. Es besteht keine Verbindung zur -ve-Versorgung (gnd) außer durch die Last. Diese Schaltung zieht sich an seinen Stiefelriemen hoch. Es verwendet den Spannungsabfall über dem Regler und dem Widerstand, um den Regler mit Strom zu versorgen.

Das Nachrüsten eines bestehenden Lichtschalters mit Fernbedienung nutzte eine ähnliche Idee.

Ein 5V6-Zener in Reihe mit der Last versorgt den BLE-Controller und das Stromstoßrelais. Wenn die Last ausgeschaltet wird, fließt weiterhin ein sehr kleiner Strom von weniger als 5 mA durch den Zener (und die Last) über 0,047 uF und 1 K unter Umgehung des offenen Schalters. Dieser winzige Strom, der kaum nachweisbar und „sicher“ist, reicht aus, um den BLE-Controller bei ausgeschalteter Last mit Strom zu versorgen und einen Kondensator aufzuladen, um das Stromstoßrelais zu steuern, um die Last aus der Ferne einzuschalten. Die vollständige Schaltung und Details finden Sie unter Nachrüsten eines vorhandenen Lichtschalters mit Fernbedienung.

Die Einschränkung der obigen Schaltung besteht darin, dass bei eingeschalteter Last der gesamte Laststrom durch den Zener fließt. Die Verwendung eines 5-W-Zeners begrenzt den Strom auf etwa ein halbes Ampere. Das heißt für eine 60-W-Lampe (bei 110 VAC) werden 3 W als Wärme vom Zener abgeleitet, wenn die Last eingeschaltet ist. Bei 110-V-AC-Systemen wird die Last dadurch auf etwa 60 W begrenzt, bei 240-V-Systemen auf etwa 120 W. Bei moderner LED-Beleuchtung reicht dies zwar oft aus, kommt aber mit den 200W Lampen im Wohnzimmer nicht zurecht.

Die hier beschriebene Schaltung beseitigt diese Einschränkung und ermöglicht die Fernsteuerung von Kilowattleistung durch mWs über BLE und pfodApp.

Schritt 3: Schaltplan

Die obige Schaltung zeigt die Last AUS. In diesem Zustand wird der BLE-Controller wie in der vorherigen Schaltung über die 0,047uF und 1K versorgt. Wenn die Last eingeschaltet ist (d. h. entweder den Wandschalter oder das Verriegelungsrelais in der obigen Schaltung betätigen), werden der obere Brückengleichrichter und die 0,047uF- und 1K-Komponenten durch das Relais und den Schalter kurzgeschlossen. Der Volllaststrom fließt dann durch den Ringkerntransformator, der die für den Regelkreis benötigten mWs liefert. Obwohl der Toroid mit etwa 3,8 V AC über der Primärwicklung gezeigt wird, ist die Primärwicklung fast vollständig reaktiv und phasenverschoben zur Lastspannung, so dass der Toroid tatsächlich nur sehr wenig Leistung verbraucht, eigentlich mWs.

Den kompletten Schaltplan finden Sie hier (pdf). Die Teileliste, BLE_HighPower_Controller_Parts.csv, ist hier

Auf der linken Seite sehen Sie die zusätzlichen Komponenten. Ringkerntransformator, Überspannungsschutz, Begrenzungswiderstand und Vollweggleichrichter. Einen vorhandenen Lichtschalter mit Fernbedienung nachrüsten beschreibt den Rest der Schaltung.

Die vom Ringkerntransformator gelieferte Spannung variiert mit dem Laststrom (siehe unten für weitere Details). Mehr die 7V werden benötigt, um den Vollwellengleichrichter und den Zener anzutreiben. Der RL-Widerstand wird gewählt, um den Strom durch den Zener auf einige mAs zu begrenzen, sagen wir weniger als 20 mA. Eine toroidale Versorgungsspannung zu haben, die mit dem Laststrom variiert, ist aufgrund des weiten Strombereichs, den der Zener verarbeiten kann, 0,1 mA bis 900 mA, kein großes Problem, was einen weiten Spannungsabfall über RL und damit einen weiten Bereich von akzeptablen Ringkernspannungen. Aus Effizienzgründen möchten wir natürlich, dass die Ausgangsspannung des Toroids besser mit dem übereinstimmt, was benötigt wird.

Update: 13. Juli 2018 – RL durch 3-poligen Regler ersetzt

Bei der Überprüfung der Hardware nach einigen Monaten sah der Strombegrenzungswiderstand RL leicht verbrannt aus, daher wurde die Ringkerntransformatorschaltung modifiziert (modifiedCircuit.pdf), um stattdessen einen 3-poligen Strombegrenzer zu verwenden.

Z1 (ein bidirektionaler Zener) wurde hinzugefügt, um die Spannungsspitze auf der Primärseite auf <12V zu begrenzen und IC1 wurde hinzugefügt, um den von der Sekundärseite gelieferten Strom auf ~10mA zu begrenzen. Ein LM318AHV mit einer Eingangsspannungsbegrenzung von 60V wurde verwendet und Z2 begrenzt den Transformatorausgang auf <36V, um den LM318AHV zu schützen.

Schritt 4: Entwerfen des Ringkerntransformators

Hier wird ein Ringkerntransformator verwendet, da dieser einen sehr geringen magnetischen Streufluss aufweist und so die Störung des restlichen Stromkreises minimiert. Es gibt zwei Haupttypen von Ringkernen, Eisenpulver und Ferrit. Für dieses Design müssen Sie den Eisenpulvertyp verwenden, der für den verwendeten Strom ausgelegt ist. Ich habe einen HY-2-Kern von Jaycar, LO-1246, verwendet. 14,8 mm Höhe, 40,6 mm Außendurchmesser, 23,6 mm Innendurchmesser. Hier ist das Datenblatt. In diesem Blatt wird darauf hingewiesen, dass die Toroide T14, T27 und T40 ähnlich sind, sodass Sie stattdessen einen davon ausprobieren können.

Das Design von Transformatoren ist aufgrund der nichtlinearen Natur der B-H-Kurve, der magnetischen Hysterese und der Kern- und Drahtverluste eine Kunst. Magnetic Inc hat einen Designprozess, der einfach zu sein scheint, erfordert aber Excel und läuft nicht unter Open Office, daher habe ich ihn nicht verwendet. Glücklicherweise müssen Sie hier nur das Design ungefähr richtig machen und können es anpassen, indem Sie Primärwindungen hinzufügen oder RL erhöhen. Ich habe den folgenden Entwurfsprozess verwendet und zum ersten Mal einen akzeptablen Transformator erhalten, nachdem ich eine zweite Primärwicklung hinzugefügt hatte. Ich habe die Windungszahl und das Wickelverfahren für den zweiten Transformator verfeinert.

Grundlegende Designkriterien sind:-

• Im Kern muss sich das Magnetfeld (H) ausreichend ändern, um die Hysterese der B-H-Kurve zu überwinden, aber nicht genug, um den Kern zu sättigen. d.h. sagen Sie 4500 bis 12000 Gauss.
• Primärspannung hängt ab von:- der Induktivität der Primärwicklung und der Netzfrequenz, um die Reaktanz zu ergeben und dann vom Laststrom, um die Spannung der Primärwicklung zu ergeben.
• Die Sekundärspannung hängt grob vom Windungsverhältnis Sekundär- zur Primärzeit der Primärspannung ab. Kernverluste und Wicklungswiderstand bedeuten, dass die Leistung immer geringer ist als bei einem idealen Transformator.
• Die Sekundärspannung muss 6,8 V (== 5,6 V (Zener) + 2 * 0,6 V (Gleichrichterdioden)) überschreiten, damit der Wechselstromzyklus ausreichend lang ist, um einen durchschnittlichen Strom durch den Zener von mehr als einigen mA zu liefern, um die BLE-Schaltung zu versorgen.
• Die Drahtstärke der Primärwicklung muss so gewählt werden, dass sie den vollen Laststrom tragen kann. Die Sekundärwicklung führt normalerweise nur mA, nachdem der RL-Begrenzungswiderstand eingefügt wurde, sodass die Drahtgröße der Sekundärwicklung nicht kritisch ist.

Schritt 5: Ein Design für 50Hz Mains

Der Toroid-Induktivitäts-pro-Umdrehungs-Rechner berechnet die Induktivität und Gauss/Amp für eine gegebene Anzahl von Windungen, unter Berücksichtigung der Toroidabmessungen und der Permeabilität, ui.

Für diese Anwendung, die Wohnzimmerbeleuchtung, beträgt der Laststrom etwa 0,9 A. Angenommen, ein 2: 1 Aufwärtstransformator und mehr als 6,8 V Spitze auf der Sekundärseite, dann muss die Spitzenprimärspannung größer als 6,8 / 2 = 3,4 V Spitze / sqrt (2) == AC RMS Volt sein, so dass die Primärspannung RMS benötigt größer als 3,4 / 1,414 = 2,4 V RMS sein. Lassen Sie uns also einen primären RMS-Volt von etwa 3 V AC anstreben.

Die Primärspannung hängt von der Reaktanz mal dem Laststrom ab, d. h. 3/0,9 = 3,33 Primärreaktanz. Die Reaktanz für die Wicklung ergibt sich aus 2 * pi * f * L, wobei f die Frequenz und L die Induktivität ist. Also für ein 50Hz Hauptsystem L = 3,33 / (2 * pi * 50) == 0,01 H == 10000 uH

Verwenden des Toroid-Induktivitäts-pro-Umdrehungs-Rechners und Einfügen der Toroid-Abmessungen von 14,8 mm Höhe, 40,6 mm Außendurchmesser, 23,6 mm Innendurchmesser und unter der Annahme von 150 für ui ergibt für 200 Umdrehungen 9635uH und 3820 Gauss/A Hinweis: Das ui ist in der Spezifikation aufgeführt als 75, aber für die hier verwendeten niedrigeren Flussdichte ist 150 näher am richtigen Wert. Dies wurde durch Messen der Primärspannung der Endspule bestimmt. Aber machen Sie sich keine Sorgen um die genaue Zahl, da Sie die Primärwicklung später reparieren können.

Bei Verwendung von 200 Umdrehungen ergibt sich für 50 Hz f die Reaktanz == 2 * pi * f * L == 2 * 3,142 * 50 * 9635e-6 = 3,03 und damit die Volt über der Primärwicklung bei 0,9 A RMS AC beträgt 3,03 * 0,9 = 2,72 V RMS für eine Spitzenspannung von 3,85 V und eine sekundäre Spitzenspannung von 7,7 V unter Annahme eines 2: 1 Aufwärtstransformators.

Der Spitzenwert von Gauss beträgt 3820 Gauss / A * 0,9A == 4861 Gauss, was weniger als der Sättigungspegel von 12000 Gauss für diesen Kern ist.

Bei einem 2:1-Transformator muss die Sekundärwicklung 400 Windungen haben. Tests zeigten, dass dieses Design funktionierte und ein RL-Begrenzungswiderstand von 150 Ohm einen mittleren Zenerstrom von ungefähr 6 mA ergab.

Die Größe des Primärkabels wurde mithilfe von Berechnung von Netzfrequenz-Leistungstransformatoren – Auswahl des richtigen Kabels berechnet. Für 0,9A ergab diese Webseite einen Durchmesser von 0,677 mm. So wurde emaillierter Draht mit 0,63 mm Durchmesser (Jaycar WW-4018) für die Primärseite und 0,25 mm Durchmesser emaillierter Draht (Jaycar WW-4012) für die Sekundärseite verwendet.

Die tatsächliche Transformatorkonstruktion verwendete eine einzelne Sekundärwicklung mit 400 Windungen aus emailliertem Draht mit 0,25 mm Durchmesser und zwei (2) Primärwicklungen mit jeweils 200 Windungen aus emailliertem Draht mit 0,63 mm Durchmesser. Diese Konfiguration ermöglicht es, den Transformator so zu konfigurieren, dass er mit Lastströmen im Bereich von 0,3 A bis 2 A arbeitet, d. h. (33 W bis 220 W bei 110 V ODER 72 W bis 480 W bei 240 V). Die Reihenschaltung der Primärwicklungen verdoppelt die Induktivität und ermöglicht den Einsatz des Transformators für Ströme ab 0,3 A (33 W bei 110 V oder 72 W bei 240 V) bei RL == 3R3 und bis 0,9 A bei RL = 150 Ohm. Die Parallelschaltung der beiden Primärwicklungen verdoppelt deren Strombelastbarkeit und ermöglicht einen Laststrom von 0,9A bis 2A (220W bei 110V und 480W bei 240V) bei entsprechendem RL.

Für meine Anwendung, die 200 W Lichter bei 240 V steuert, habe ich die Wicklung parallel geschaltet und 47 Ohm für RL verwendet. Dadurch wird die Ausgangsspannung genau an den Bedarf angepasst, während die Schaltung auch bei Lasten von bis zu 150 W funktioniert, wenn eine oder mehrere Glühbirnen ausfallen.

Schritt 6: Änderung der Windungen für 60Hz-Netze

Bei 60 Hz ist die Reaktanz 20 % höher, sodass Sie nicht so viele Umdrehungen benötigen. Da die Induktivität als N^2 (Windungen im Quadrat) variiert, wobei N die Anzahl der Windungen ist. Bei 60Hz-Systemen können Sie die Windungszahl um ca. 9% reduzieren. Das sind 365 Windungen für die Sekundärseite und 183 Windungen für jede Primärseite, um 0,3 A bis 2 A abzudecken, wie oben beschrieben.

Schritt 7: Auslegung für höhere Lastströme, 10A 60Hz Beispiel

Das in diesem Projekt verwendete Relais kann einen ohmschen Laststrom von bis zu 16A schalten. Das obige Design funktioniert für 0,3 A bis 2 A. Darüber hinaus beginnt der Ringkern zu sättigen und die Drahtstärke der Primärwicklung ist nicht groß genug, um den Laststrom zu tragen. Das Ergebnis, bestätigt durch Tests mit einer Last von 8,5 A, ist ein stinkend heißer Transformator.

Lassen Sie uns als Beispiel für ein Design mit hoher Last eine Last von 10 A in einem 60-Hz-110-V-System entwerfen. Das sind 1100W bei 110V.

Angenommen eine Primärspannung von beispielsweise 3,5 V RMS und ein 2: 1 Transformator, der einige Verluste berücksichtigt, dann beträgt die benötigte Primärreaktanz 3,5 V / 10 A = 0,35. Für 60Hz bedeutet dies eine Induktivität von 0,35/(2*pi * 60) = 928,4 uH

Bei Verwendung von ui von 75 dieses Mal, da die Flussdichte höher ist, siehe unten, ergeben einige Versuche der Anzahl der Windungen im Toroid-Induktivitäts-pro-Umdrehungs-Rechner 88 Windungen für die Primärseite und 842 Gauss / A für die Flussdichte oder 8420 Gauss bei 10A, was immer noch innerhalb der Sättigungsgrenze von 12000 Gauss liegt. Bei diesem Flussniveau ist u i wahrscheinlich immer noch höher als 75, aber Sie können die Anzahl der Primärwindungen anpassen, wenn Sie den Transformator unten testen.

Die Berechnung der Netzfrequenz-Leistungstransformatoren ergibt eine Drahtstärke von 4 mm ^ 2 Querschnitt oder 2,25 mm Durchmesser oder vielleicht etwas weniger, sagen wir zwei Primärwicklungen von 88 Windungen mit jeweils 2 mm ^ 2 Querschnitt, dh 1,6 mm Durchmesser, parallel geschaltet, um a. zu ergeben insgesamt 4mm^2 Querschnitt.

Um dieses Design zu konstruieren und zu testen, wickeln Sie eine Sekundärwicklung mit 176 Windungen (um die doppelte Ausgangsspannung wie zuvor zu ergeben) und wickeln Sie dann nur eine Primärwicklung mit 88 Windungen aus einem Draht mit 1,6 mm Durchmesser. Hinweis: Lassen Sie zusätzlichen Draht auf dem ersteren, damit Sie bei Bedarf weitere Windungen hinzufügen können. Schließen Sie dann die 10A-Last an und prüfen Sie, ob die Sekundärseite die Spannung / den Strom liefern kann, die für den Betrieb der BLE-Schaltung erforderlich ist. Der Draht mit 1,6 mm Durchmesser kann den 10 A für die kurze Zeit standhalten, die Sie sekundär messen.

Wenn genügend Volt vorhanden sind, bestimmen Sie die erforderliche RL, um den Strom zu begrenzen, und nehmen Sie möglicherweise einige Umdrehungen ab, wenn viel Überspannung vorhanden ist. Andernfalls, wenn nicht genügend Sekundärspannung vorhanden ist, fügen Sie der Primärspannung einige weitere Windungen hinzu, um die Primärspannung und damit die Sekundärspannung zu erhöhen. Die Primärspannung steigt um N^2, während die Sekundärspannung aufgrund der Änderung des Windungsverhältnisses um ungefähr 1/N abnimmt, sodass das Hinzufügen von Primärwicklungen die Sekundärspannung erhöht.

Nachdem Sie die Anzahl der benötigten Primärwindungen ermittelt haben, können Sie die zweite Primärwicklung parallel zur ersten wickeln, um die volle Laststromtragfähigkeit bereitzustellen.

Schritt 8: Wickeln des Ringkerntransformators

Um den Transformator zu wickeln, müssen Sie zuerst den Draht auf einen Former wickeln, der durch den Ringkern passt.

Berechnen Sie zuerst, wie viel Draht Sie benötigen. Beim Jaycar beträgt der LO-1246-Toroid pro Umdrehung etwa 2 x 14,8 + 2 * (40,6 – 23,6)/2 == 46,6 mm. Für 400 Umdrehungen benötigen Sie also etwa 18,64 m Draht.

Berechnen Sie als nächstes die Größe des einzelnen Turns auf dem ersteren, den Sie verwenden werden. Ich habe einen Bleistift mit einem Durchmesser von 7,1 mm verwendet, der eine Umdrehungslänge von pi * d = 3,14 * 7,1 == 22,8 mm pro Umdrehung ergab. Für 18,6 m Draht brauchte ich also etwa 840 Umdrehungen auf dem ersteren. Anstatt die Windungen zu zählen, berechnete ich die ungefähre Länge von 840 Windungen unter der Annahme eines Drahts mit einem Durchmesser von 0,26 mm (etwas größer als der tatsächliche Durchmesser von 0,25 mm des Drahts). 0,26 * 840 = 220 mm langes Wickeln von eng gewickelten Windungen, um 18,6 m Draht auf den ersteren zu bekommen. Da der Bleistift nur 140mm lang war, bräuchte ich mindestens 2,2 Lagen à 100mm Länge. Schließlich fügte ich etwa 20% zusätzlichen Draht hinzu, um ein schlampiges Wickeln und eine erhöhte Windungslänge auf dem Toroid für die zweite Schicht zu ermöglichen, und legte tatsächlich 3 Schichten von jeweils 100 mm Länge auf den Bleistiftformer.

Um den Draht auf den Bleistiftformer zu wickeln, benutzte ich eine sehr langsame Bohrmaschine, um den Bleistift zu drehen. Mit der Länge der Schichten als Richtlinie musste ich keine Umdrehungen zählen. Sie können auch eine in einem Schraubstock montierte Handbohrmaschine verwenden.

Ich hielt den Toroid in einem weichen Backenschraubstock, der die Backen drehen konnte, um den Toroid horizontal zu halten, und wickelte zuerst die Sekundärwicklung. Beginnen Sie mit einer Schicht dünnem doppelseitigem Klebeband um die Außenseite des Toroids, um den Draht beim Wickeln an Ort und Stelle zu halten. Ich habe zwischen jeder Schicht eine weitere Tap-Schicht hinzugefügt, um die Dinge an Ort und Stelle zu halten. Sie können die letzte Tap-Schicht auf dem Foto oben sehen. Ich habe den Schraubstock extra für diesen Job gekauft, einen Stanley Multi Angle Hobby Schraubstock. Es war das Geld wert.

Eine ähnliche Berechnung wurde durchgeführt, um den Wickelkörper für die beiden Primärwicklungen vorzubereiten. Obwohl dies der Fall ist, habe ich die neue Größe des Toroids mit der Sekundärwicklung gemessen, um die Windungslänge zu berechnen. Oben ist ein Foto des Transformators mit der Sekundärwicklung und dem Draht für die erste Primärwicklung auf dem ersteren, bereit zum Wickeln.

Schritt 9: Konstruktion

Für diesen Prototyp habe ich eine der Platinen wiederverwendet, die in Retrofit an Existing Light Switch with Remote Control beschrieben sind, und zwei Spuren geschnitten und einen Link hinzugefügt, um sie für den Toroid neu zu konfigurieren.

Der Toroid wurde separat montiert und der Überspannungsschutz direkt über der Sekundärwicklung platziert.

Eine Tochterplatine wurde verwendet, um den Vollwellengleichrichter und den RL zu montieren.

Der Überspannungsschutz war eine späte Ergänzung. Als ich zum ersten Mal die gesamte Schaltung mit einer Last von 0,9 A getestet habe, hörte ich ein scharfes Knacken, als ich die Last mit pfodApp aus der Ferne einschaltete. Bei näherer Betrachtung wurde beim Einschalten eine kleine blaue Entladung von RL festgestellt. Beim Einschalten wurden während des Transienten die gesamten 240 V RMS (340 V Spitze) über die Primärwicklung des Toroids angelegt. Die Sekundärwicklung mit einem Windungsverhältnis von 2: 1 erzeugte bis zu 680 V, was ausreichte, um eine Unterbrechung zwischen RL und einem nahe gelegenen Gleis zu verursachen. Das Löschen der nahegelegenen Gleise und das Hinzufügen eines 30,8-V-AC-Überspannungsschutzes über der Sekundärspule löste dieses Problem.

Schritt 10: Programmierung des BLE Nano und Anschließen

Der Code im BLE Nano ist derselbe, der beim Nachrüsten eines vorhandenen Lichtschalters mit Fernbedienung verwendet wird, und dieses Projekt beschreibt den Code und die Programmierung des Nano. Die einzige Änderung betraf den BLE-Werbenamen und die auf pfodApp angezeigte Eingabeaufforderung. Beim Herstellen einer Verbindung über pfodApp vom Android-Mobilgerät wird diese Schaltfläche angezeigt.

Die Schaltung überwacht die an die Last angelegte Spannung, um einen gelben Knopf korrekt anzuzeigen, wenn die Last entweder durch den Fernschalter oder durch die manuelle Übersteuerung eingeschaltet wird.

Abschluss

Dieses Projekt erweitert die Nachrüstung eines vorhandenen Lichtschalters mit Fernbedienung, um Ihnen die Fernsteuerung von Kilowatt-Last zu ermöglichen, indem Sie einfach diesen Stromkreis zum vorhandenen Schalter hinzufügen. Es ist keine zusätzliche Verkabelung erforderlich und der Originalschalter funktioniert weiterhin als manuelle Überbrückung, während Sie die Last aus der Ferne einschalten können, nachdem Sie den manuellen Überbrückungsschalter zum Ausschalten verwendet haben

Sollte der Fernsteuerkreis ausfallen oder Sie Ihr Handy nicht finden, funktioniert der manuelle Überbrückungsschalter weiter.

Wenn Sie Ihre Hauslichtschalter künftig mit BLE Nano V2 Steuermodulen nachrüsten, die Bluetooth V5 unterstützen, können Sie in Zukunft ein hausweites Automatisierungsnetzwerk mit einem Bluetooth V5 Mesh aufbauen.