Источник питания для системы домашней автоматизации

[Kod.Begemot]

Насчет стека - посмотрите форум ab-log.ru, там несколько проектов на атмега и tcp-ip, большинство - с исходниками. Советую обратить ваше внимание на "1wire over Ethernet" и собственно "megad328".
DC-DC использую китайские, крохотные (1.5 на 2 см примерно), они трехмегагерцовые, 3 ампер держат, от 28 вольт не горят) Насчет КПД - не замерял. Если нужно - ссылки дам.
Со светодиодным лампами и правда засада, у меня для них 12 вольтовая ветка, силовая. Но для них что так - что так, отдельную линию лучше - там и токи другие, и защита значит другая.
upd:
А ещё я выяснил что большинство мелких светодиодных драйверов "от дядюшки Ляо" обладают и на родном напряжении не самыми лучшими свойствами. У них на характеристике выходного тока/напряжения "плато" очень небольшое, примерно от 11 до 12,5 вольт: ток стабилен - 300 мА. Дальше идет снижение, до этого - рост. Но зато эти драйверы нормально так "масштабируются" К примеру у меня на калитке в фонариках - по шесть одноваттных светодиодов, и на каждый фонарь я поставил драйвер от обычной LED лампочки (3*1w на 12v), единственное изменение - конденсатор выходной поменял (входной там и так керамика на 25 вольт). Всё, фонарики питаю от 24 вольт. Драйвера выдают 300 мА и не греются А так пришлось бы ставить или 220v драйвера (тогда и землю на фонарики подключать, металлические они), да и ненадежны высоковольтные драйверы - я уже их отремонтировал / поменял с два десятка, а низковольтных - только один, хотя низковольтных ламп у меня больше 30, и в эксплуатации 2 года. Или ставить 2 драйвера на 12 вольт и усложнять проводку внутри светильника. К чему я это...
P.S. А какие вы имели в виду синхронные DC-DC? C синхронными выпрямителями?

[akouz]

После размышлений и многократных переделок развел плату узла питания. Структура показана в приаттаченном файле. Питание берется от солнечной батареи. Китайский солнечный регулятор заряжает от солнечной батареи свинцовый аккумулятор 12В 40Ач. Все остальное собрано на печатной плате размером 100х100мм.

HA_Power_struct.png (56.06 КБ) 7571 просмотр

Питание от батареи раздается на 3 кабеля Cat5. В таком кабеле, как известно, есть 8 проводов в виде 4 витых пар. Каждый провод может передавать примерно 0.5А, при больших токах изоляция начинает плавиться и может случиться пожар. Поэтому ток питания в каждом кабеле ограничен на уровне 1...1.5А при помощи линейного регулятора LM2941. Питание 12В раздается двумя витыми парами, коричневая пара +12В, синяя пара - общий провод. Оставшиеся 2 пары, оранжевая и зеленая, используются для раздачи сигналов. Оранжевая пара - это дискретные сигналы, а зеленая пара - или дискретные сигналы, или интерфейс CAN.

Для управления используется Ардуино Нано. Для выхода в CAN - микросхема MCP26625, которая представляет собой скомбинированные в один чип обычный микрочиповский CAN контроллер MCP2515 и шинный драйвер MCP2551. Предусмотрена возможность подключения внешнего модуля ESP8266. На плате собраны 8 нормализаторов сигналов, управляемых через I2C расширитель. Нормализатор позволяет или вводить дискретный сигдал 12В, или управлять внешним 12В реле. CAN контроллер и нормализаторы произвольно подключаются к свободным проводам оранжевой и зеленой витых пар при помощи наборного поля. То есть, в какие-то кабели Cat5 можно развести CAN, а в каких-то обойтись без CAN, одними релюшками и контактами.

Плата разведена и отправлена китайцам в производство. Когда придет, буду собирать, отлаживать и докладывать о результатах.

[akouz]

Собрал первую плату. Питание ОК. Приступаю к отладке.

[akouz]

Портировал свою кооперативную ОС на Ардуино. Выложил ее на GitHub/

Написал приложение на Ардуино. Одна задача следит за к.з. на выходах линейных источников и в случае к.з. отрубает их на 10 сек, чтобы не перегревались. Вторая задача обрабатывает датчик "ИК барьер", при пересечении барьера запускается зуммер и включается свет. Третья задача отрабатывает таймеры: один таймер отрабатывет звуковую последовательность зуммера, второй считает время включения света.

Инсталлировал, запустил. Все работает. По ходу выявлены следующие недочеты:

1. Про CAN у меня большие сомнения. На плате стоит контроллер CAN, но пока что он только зря жрет электричество. Окончательная его доводка займет бог весть сколько времени, а нужен ли он вообще? Не знаю. Для домашней автоматики CAN выглядит как перебор. Народ с предельно хлипким 1-wire строит целые системы, и ничего, все довольны.

2. "Прямые" терминальные блоки неудобны, поскольку моя плата стоит внутри небольшой коробки. Надо ставить или разъемные блоки, или под 45 градусов.

3. Дискретные выходы надо бы поставить помощнее (по току) и защитить от к.з.

4. Выключатель питания не помешал бы.

[shemnik69]

Не увидел я предмета спора. Расскажу с начала:
У меня ( ) система построена на таких китах: 380/220/24/12/5/3,3 V/ т.е стандартные напряжения как сети так и основных электронных компонентов. В самой разводке использую и 24 и 12 в. Например питание реле (их 22 шт) от 24 в. а питание плат контроллеров от 12 в. причем, на каждой плате, свои стабилизаторы, где есть 9 в, а в основном 5 в.
Может громоздко, зато стабильно.
Блоки питания, как правило, это типовые (либо трансформатоные, либо импульсные, если режим работы по току постоянный) на определенный ток например 24 вольтовый на макс ток 3 А. а 12 вольтовый, на 5 а.
Кроме того от 12 вольт, отдельными линиями питаются камеры видеонаблюдения (каждая это около 300-500 мА. если работает ИК прожектор)
Сама система т.е как ее ядро (на атоме и малинке) так и исполнительные силовые модули у меня в обособленном шкафу и очень протяженных проводов нет. Реле коммутируют уже либо 380 (пускатель на двигатель) либо 220 в на конкретное устройство. Если же используется удаленное управление скажем в надворной постройке то там есть и питание по UTP 12 в. на устройства 1-ware (датчики) и обособленные маломощные БП на конкретное устройство. Увеличение потребления эл.энергии при таком построении незначительное и с лихвой компенсировано скажем заменой ламп на светодиодные .

[Alex]

В рамках проекта Arduino Mega Server реализовал очередной эксклюзив (в смысле, что нигде в Интернет этого не нашёл), а именно измеритель частоты питающего напряжения и анализатор формы сетевого (или любого другого) напряжения и тока.

В частности частотомер хорош тем, что позволяет предсказывать перебои в питающей электросети задолго до возникновения реальных проблем (и, соответственно, заблаговременно принимать превентивные меры).

Чуть позже я опубликую исходные коды и вы, если у вас будет желание, можете «прикрутить» эти фишки к своему замечательному БП.

> Питание 12В раздается двумя витыми парами, коричневая пара +12В, синяя пара - общий провод.

Если я правильно понял — коричневый и обратный коричневый соединены вместе и по обоим пущен ток 12В? А по двум синим - «земля»? Тогда хочу обратить ваше внимание на то, что смысл витой пары это гашение (взаимная компенсация) помех в «прямом» и «обратном» проводнике. А при таком подключении как у вас ваши питающие провода будут собирать помехи в радиусе километров (в зависимости от длины ваших проводов и мощности помех). А затем предстоит долгая и героическая борьба со сбоями и помехами.

Насколько я понимаю в колбасных обрезках грамотным решением было бы разделение на линии и передача напряжения по «прямым» проводам, а «земли» по «обратным». Что и сделано в стандарте OHAS и проверено практикой.

> Портировал свою кооперативную ОС на Ардуино

Возможно я что-то пропустил, что есть кооперативная ОС?

[akouz]

Не увидел я предмета спора.

Предметов несколько:

1. Я строю систему, которая пригодна для охранной сигнализации. Это значит, что в соответствии со стандартами, она должна продолжать работать 48 часов после полного отруба сетевого питания.

2. Я строю систему, которая раздает питание и сигналы по дешевому Cat5 кабелю. Причем питание раздается таким образом, что кабель не загорится и не вызовет пожар при любой нагрузке или к.з.

смысл витой пары это гашение (взаимная компенсация) помех в «прямом» и «обратном» проводнике. А при таком подключении как у вас ваши питающие провода будут собирать помехи в радиусе километров (в зависимости от длины ваших проводов и мощности помех). А затем предстоит долгая и героическая борьба со сбоями и помехами.

Рассуждать о помехах, наведенных в проводах питания, не имеет смысла. Провода питания к помехам нечувствительны. От слова "совсем".

Возможно я что-то пропустил, что есть кооперативная ОС?

Операционные системы (ОС) делятся на два больших класса, кооперативные и вытесняющие.

В ОС с вытесняющей многозадачностью ядро операционной системы отбирает управление у задачи силком, принудительно. Когда требуется, ядро останавливает задачу, сохраняет контекст и передает управление другой задаче.

В ОС с кооперативной многозадачностью ядро операционной не может отобрать управление у задач. Задача должна вернуть управление ядру добровольно, когда ей это удобно. Задачи должны "кооперироваться" между собой. если встречается "задача-жлоб", которая не возвращает управление ядру, то система зависает.

Примеры ОС с вытесняющей многозадачностью: Линукс, Win95 и те, что после нее, и т.п. Пример ОС с кооперативной многозадачностью: Win3.1 и т.п.

[Alex]

> Провода питания к помехам нечувствительны.

К наводкам они тоже нечувствительны? А к ЭМИ от близко ударившей молнии и наведённому этим ЭМИ току тоже нечувствительны? Мне думается у датчика или микроконтроллера на 100-метровом конце будет несколько иное мнение по этому поводу.

[akouz]

Советую вам ознакомиться со стандартами на испытания РЭА на устойчивость к ЭМИ, чтобы получить представление о том, какого рода и какой величины наводятся помехи на провода. После этого сможете сравнить чувствительность цепей питания и сигнальных цепей к различного рода наводкам, а также понять, какова эффективность различных методов защиты, включая прокладку витыми парами.

Кстати, вам, очевидно, не приходит в голову, что коричневая пара и синяя пара, находясь в одном кабеле Сат5, тоже образуют "витую пару", но с другим расстоянием между проводниками и с иным шагом навивки.

[Alex]

Советую вам ознакомиться со стандартами на испытания РЭА на устойчивость к ЭМИ, чтобы получить представление о том, какого рода и какой величины наводятся помехи на провода. После этого сможете сравнить чувствительность цепей питания и сигнальных цепей к различного рода наводкам, а также понять, какова эффективность различных методов защиты, включая прокладку витыми парами.

akouz, у меня нет цели вас в чём-либо убеждать, если вы считаете этот момент несущественным, то пусть так и будет

Кстати, вам, очевидно, не приходит в голову, что коричневая пара и синяя пара, находясь в одном кабеле Сат5, тоже образуют "витую пару", но с другим расстоянием между проводниками и с иным шагом навивки.

Почему же не приходит? Приходит, но ключевым фактором здесь является ФИЗИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЕ нахождение проводников как можно ближе друг к другу. Чем оно меньше, тем эффективнее взаимная компенсация наводимых помех. С чем, как вы правильно заметили, у синих и коричневых дело обстоит гораздо хуже, чем у прямых и обратных.