Как проще всего сделать дискретный датчик наличия малого переменного тока?
Дано:
Есть люстра на 6 рожков. В неё вкручено 5 обычных лампочек и одна"умная", например Mi Smart LED Bulb 8Вт (WiFi).
Питание к люстре подводится постоянно 220В (выключатель всегда включен).
Мощнось умной лампочки 8Вт, когда лампочка включена на полную яркость, именно такую мощность я и смог измерить умной яндекс-розеткой. Когда лампочка выключена или включена не на полную мощность, розетка говорит, что нагрузка 0Вт, видимо точности не хватает.
Задача:
Нужно, чтобы при включении умной лампочки включались и тупые, а при выключении - выключались.
Как планировал решать:
Маленький блок питания на 220В->5В подключаем параллельно умной лампочке. Датчик наличия тока вешаем на цепь умной лампочки, настраиваем порог срабатывания. При превышении заданного порога тока (когда лампочка включается), подаём сигнал на твердотельное реле (Omron управляемое от 5 вольт), а оно подаёт линейное напряжение на остальные лампочки люстры.
Вопрос:
Как сделать датчик тока, чтобы мог отличать ток включенной лампочки от тока выключенной (ведь в ней вайфай работает постоянно)? Сигнал с датика должен быть дискретным, чтобы можно было управлять реле.
Вижу следующие варианты решения:
1. Намотать катушку с большим количеством витков, а вместо сердечника пропутсить один из проводов питания умной лампочки. Снимать с неё сигнал, выпрямлять диодом шоттки и подавать на затвор полевого транзистора или на пару Дарлингтона, чтобы управлять через него релюшкой. Тут не понятно будет ли наведённого тока достаточно, тем более будет падение напряжения на диоде или двойное на диодном мосте. Как правильно сгладить импульсы 50 (или 100 герц, если диодный мост), чтобы не дёргать реле и нагрузку с такой частотой? Как подобрать транзистор? Как регулировать порог срабатывания? Как правильно отстроиться от помех, а может их и не будет вовсе?
2. Намотать трансформатор с низкоомной первичной обмоткой и большим числом витков во вторичной. В остальном как в первом варианте, только первичную обмотку включить последовательно с умной лампочкой. Как рассчитать трансформатор? Плюс вопросы из 1 пункта.
3. Приспособить как-то датчик холла для определения наличия тока, может быть намотать вокруг него несколько витков провода питания умной лампочки или ферритовое колечко как-то приделать... Тут вообще нифига не понятно. Какой датчик холла? Как его правильно приставить? Как снимать показания и хватит ли чувствительности?
4. Использовать шунт последоваельно с умной лампочкой и, получив делитель, снимать напряжение с шунта, выпрямлять его и в остальном как в первом пункте. Не ясно нормально ли такой делитель будет работать, если в лампочке импульсный БП, как рассчитать шунт, как правильно снимать напряжение и настраивать порог срабатывания (см. п.1)
5. Прилепить к умной лампочке фото-резистор, затенённый с других сторон и управлять нагрузкой по его показаниям. Как-то неэлегантно. Плюс возможно фото-элемент будет засвечиваться другими лампочками или дневным светом, что спровоцирует включение управляемой нагрузки. Тоже не понятно какой фотоэлемент, как регулировать порог...
6. Расковырять умную лампочку, найти куда подпаяться и запитывать твердотельное реле прямо от неё. Может быть в ней и места будет достаточно, чтобы разьём сделать... Совсем уж то порно. Не безопасно, не универсально, трудно заменить умную лампочку в случае чего...
Если описанное устройство можно было бы сделать достаточно компактным, простым, недорогим и надёжным, то такое решение, как мне кажется, было бы очень популярно у тех строителей умных домов, которые вынуждены мириться со старой проводкой и вайфаем для упралвения светом.
Умные лампочки почти вдвое дешевле умных розеток и всяких управляемых по вайфай реле, но света дают обычно мало на комнату, а много умных лампочек в одну люстру - это и дорого, и на роутер нагрузка лишняя, и бессмысленно, и беспощадно.
Внимание: Особо серьезных расчетов я не делал, желательно все аккуратно проверить на макете.
ACS712 - холловский датчик тока, величину протекающего тока выдает в виде напряжения. Характеристика - 185мВ/А. Я думаю, реальная форма тока через импульсный БП будет состоять из иголок, которые датчик увидит.
ACS725 отличается почти вдвое большей чувствительностью (264mV/A)
LM358 - операционный усилитель. Берем сигнал с датчика, умножаем раз так в 10 (на одной половине LM358), потом на второй половине делаем пороговый элемент - с него при наличии нагрузки будет выходить меандр.
Меандр сглаживаем конденсатором и пускаем на транзистор, который уже дергает реле.
Как-то так. Остальные запчасти - резисторы да конденсаторы - можно взять из даташитов на микросхемы. Транзистор для управления реле - да хоть совдеповский КТ815-817-819 или буржуйский TIP42C (чтобы уже наверняка). Реле - какое найдете на 5 вольт. Можно даже вколхозисть оптореле, если не хотите слушать щелканье.
Плюс схемы в том, что она не будет гальванически связяна с сетевым напряжением - в ACS712 связь магнитная. Ну и мотать ничего не надо.
А если мотать, то сколько? Может быть можно взять готовую катушку какого-нибудь электромагнита без сердечника и посунуть туда провод питания? Или намотать несколько (с десяток) витков поверх?
Остальная история с операционным уселителем для этого варианта сгодится? А почему нельзя вместо ОУ дарлингтона туда посадить? Хотя зря я, наверно, операционников пугаюсь...
Сергей Паньков, В том-то и дело, что трансформатор тока на такой маленький ток и при этом, с хорошей изоляцией, вы замахаетесь мотать. Считать конечно, надо. Можно попытаться взять готовый сетевой трансформатор от блока питания, включить его последовательно с умной лампочкой, и посмотреть, что нарисуется у него во вторичке.
Компаратор лучше дарлингтона тупо потому, что к нему есть конкретная тупо формула и схема - вот эти резисторы поставил, вот это усиление получил. А дарлингтона чуть нагрели, и коэффициент усиления пошел гулять по городам и весям. Поэтому, транзистор тут только в роли ключа.
Ну и сравните размеры - восьминогая SMD-фитюдьлька и бубылда-трансофрматор. Не в каждую люстру можно впихнуть.
Трансформатор тока -> выпрямитель -> фильтр -> компаратор с настраиваемым порогом и гистерезисом -> реле. Не забудьте добавить источник питания для всего этого добра, защиты от превышения тока/напряжения, и получится, что не очень-то легко сделать такое устройство "компактным, простым, недорогим и надёжным". В качестве образца возьмите готовое электронное реле тока и посмотрите его схемотехнику.
Не исключено.
Допустим трансформатор - это обмотка на ферритовом колечке. Выпрямитель - диодный мост - копейки. Фильтр, если я правильно понимаю, это конденсаторы и резисторы, причем электролитов после выпрямителя достаточно. Настраиваемый порог подстроечным резистором, а компаратор (операционный усилитель?) на одной мелкой микросхемке. Ну да, БП милливатт на 200 - самое дорогое, наверно.
Готовые на такой малый ток не встречал, а до 5 ампер вот на такой штуке основаны ACS712, не шибко дорого.
Дешевле, чем ещё 5 лампочек и отдельнй роутер под весь этот тупой дом.
Да, из готовых самый маленький ток, который встречал - это 100 мА, я предложил посмотреть на устройство готового реле и сделать подобное своё. Датчик Холла - хорошая штука, но если он без замкнутого магнитопровода, то будет реагировать на магнитные поля извне, например, от других проводов с током.
По стоимости ваше решение нужно сравнивать не с 5 умными лампочками + роутер, а с разницей между wi-fi реле и лампочкой.
Простой
Средний
Средний
