Para automatizar uma casa grande, apareceu a tarefa de ativar / desativar cargas poderosas - bombas de piscina, caldeiras e até quartos de hóspedes como um todo (quando ninguém mora nelas), e eu também queria saber a quantidade de energia consumida por elas. Mas não havia dispositivos prontos com as características necessárias (e nem perto deles). Eu mesmo tive que inventar. A primeira versão acabou não sendo muito útil, mas mostrou um pouco de trabalho e você obteve um dispositivo completamente acabado.
Francamente, eu praticamente não tenho experiência na criação de dispositivos AC poderosos. Portanto, ao desenvolver este dispositivo, tentei protegê-lo ao máximo - para-raios, caminhos largos projetados para soldar pneus de cobre poderosos, protegendo-os nas camadas intermediárias da placa. Na primeira versão, houve alguns excessos e erros (por exemplo, na folha de dados do módulo de fonte de alimentação Tensão de saída 1 e Vout1 - acabou não sendo a mesma, então tive que cortar as faixas e separamos o conector microUSB apenas errado, para que a porta não funcionasse obras).
Para comutação, os relés biestáveis EW80 de 80 amperes foram escolhidos. Devo dizer que a escolha não é muito bem sucedida - o caso está com vazamento e em condições locais de alta umidade pode ser inadequado. Infelizmente, a escolha de poderosos relés biestáveis dos fornecedores disponíveis não é muito grande; portanto, você terá que selar cada relé separadamente ou o gabinete inteiro. Como teclas de controle, peguei os drivers mosfet ADP3624 disponíveis (um para cada par de relés), que permitem energizar os enrolamentos em ambas as polaridades e desenergizá-los após disparar. Os sensores hall ACS759-100 medem o consumo e a tensão da linha através de um transformador de baixa potência. Como o ADC e o microcontrolador de controle são STM32F373CBT6.
Para simplificar a conexão do dispositivo acabado, a tensão de entrada é fornecida a um conector, e os barramentos de cobre de 7x3 mm soldados nos trilhos da placa serão estendidos a todos os canais de comutação. Em condições de fios possivelmente muito longos para a carga (muitas dezenas de metros), foi decidido alternar zero e fase ao mesmo tempo para evitar problemas com interferências, distorções e apenas por segurança. Como a placa não foi projetada para operar sem dispositivos de proteção externa (“plugs”, RCDs), não há elementos de segurança nela, existem apenas pára-raios para proteção contra impulsos de alta tensão. Cada canal possui um LED indicador, também existe um circuito de sinalização (“tweeter” e um relé para 10 amperes de carga externa), mas seu uso em software ainda não foi implementado.
O dispositivo é controlado por uma porta serial com isolamento galvânico (teoricamente é possível usar uma porta USB), com um protocolo simples semelhante ao usado no meu dimmer. Vou substituí-lo por MQTT-over-serial posteriormente.
Devo dizer imediatamente que o circuito não teve muito sucesso e mudará um pouco na próxima versão - a estabilidade da tensão de 3,3 volts para alimentar os sensores de corrente e o controlador não resiste a críticas, o que leva a erros na medição de potência em algumas dezenas de watts (mesmo sem carga) provavelmente fornecerei fontes estáveis de tensão de referência 3.3v para cada sensor separadamente. Também pode valer a pena usar um ADC de 16 bits no controlador, mas, infelizmente, sua velocidade não é muito alta - agora a corrente e a tensão são medidas aproximadamente 5000 vezes por segundo, o que teoricamente pode ser feito com 16 bits, mas não consegui obter estabilidade. seu trabalho com muitos canais através do DMA.
O firmware do controlador uma vez a cada dez segundos exibe dados sobre o consumo de carga em cada canal e a tensão da rede, recebendo comandos para ligar e desligar os canais. O software é muito bruto, também precisará ser refeito em ordem e adicionar várias funções de controle (por exemplo, sobretensão na rede, sobrecarga, superaquecimento da placa, etc.).
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Código no github