蓝牙定时开关 (原创) admin    17/11/23

简介:

    本文介绍一款蓝牙定时开关的DIY过程,该开关通过低功耗蓝牙连接手机,可以通过手机APP控制开关,实现定时、 无极调压功能,同时还是一个遥控开关。全部电路安装在一块5x5cm的PCB上,可直接塞进86盒。

BT05蓝牙模块

BT05蓝牙模块

     本制作围绕BT05蓝牙模块构建。BT05采用美国TI公司CC2541芯片,配置 256Kb 空间,遵循V4.0 BLE蓝牙规范. 某宝上一搜一大把。我们没有用这个模块自带的固件,将烧录自己的固件,因此,其实你可以用任意基于CC2541芯片的蓝牙模块。

硬件制作

蓝牙开关原理图

     220V市电通过C1降压,D1限压,D2整流C2滤波后得到6V左右的直流,该电压经3端稳压器XC6206后输出稳定的3.3V给 蓝牙模块BT05供电。D1上的电压反应了输入市电的相位,该电压经过R3/R2分压后被BT05采样,这样BT05就可以在“合适”位置输出对SCR1的驱动信号。 P1为固件下载接口。

    图中300欧姆的电阻R5,起到限制启动电流的作用。否则上电瞬间,电源对C1的充电电流可能很大,会将D1烧坏。

    本方案中SCR的调压方式同传统的可控硅调压器有所不同,市面上常见的调压器调整的是开通角(下图蓝色粗线条),这种 方式开通时,可控硅阳极加有电压,开通损耗比较大。调到半功率时,可控硅在电源峰值时打开,具有最大的损耗。

传统调压方式

    我们的方案则是通过关断一些完整周期的波来实现调压,这样可控硅只在电源“零”点开关,损耗较小。

本案调压方式

    当然,不论传统方式还是本方案,可控硅开关只能带电阻性负载,如电热器,白炽灯。而且可控硅比较脆弱,不抗过载。 继电器输出不限用电器类型,但继电器输出不能调压,我们在模块的P01,P02口输出了可以带继电器的输出信号。供有兴趣的朋友自己设计制作, P01为正相信号,高电平表示接通继电器,低电平关断继电器。P02与之相反。

器件清单

规格位号封装
0.47uf/400VC1RAD-0.6
2MR40805
ZMM 6.8VD1DO-S1
20KR20805
20KR30805
47uFC31206
47ufC21206
200RR10805
300RR50805
BT05U1BT05
BTA08-600CSCR1TO-220V
1N4148D2DO-S1
PIN2J1KF301-2P
PIN2J2KF301-2P
PIN5X2P1IDC-10
XC6206U2SOT-23

固件烧录

    固件烧录需要一台CCDebuger仿真器,万能的某宝上大量供应着。将CCdebuger的一端通过USB连接电脑,另一端插在本DIY板 的P1口上。

下载器

你可以在TI公司官方网站下载最新版本的编程工具SmartRF Flash Programmer,也可向某宝卖 家索要。没有的话,本站也保存了一个版本

    本DIY的固件可点此下载,将它解压到本地磁盘备用。打开SmartRF Flash Programmer 界面,按照下图设置。其中fileImage选填你存放固件TimerBLEPeripheral-bim.hex的位置。点击“perform actions”,等待编程完毕

SmartRF设置

手机端程序

    手机端App在此下载安装,目前只有Andriod版本的。安装完毕,打开“蓝牙定时器”, 系统会提示需要开启蓝牙,点击允许。系统开始搜素周边的蓝牙设备。大概10秒后停止搜索,如果没有搜到,可尝试按搜索菜单再次搜索。

搜索定时器

    点击搜到的“智慧帽定时器”,进到定时器界面,最多可以设置20个定时器动作,每隔定时器可按周日重复或单次执行。界面下方 的滚动条可直接控制定时器开关当前的开度。

设置定时器

继电器方案

    上面的可控硅方案靠2cmX2cm的PCB铺铜散热,实测输出只能带约3A负载,再大则需要增加散热片,使用范围受限。因此,又做了一个继电器输出的。 可带10A负载不发热。原理图如下:

定时器原理图

    由于我们3.3V电源只有约30mA的负载能力,带不动继电器。准备直接用市电给线圈供电,但线圈电压为220V的继电器体积又太大,没有合适的。因此采用"脉宽调制"的方式来解决此问题, 220V市电经过D6半波整流,在C3上形成约300V的高压直流对继电器线圈供电,我们所用的继电器型号为松乐的SRD-12VDC-SL-A,直流12V供电,线圈电流约30mA,采用300V供电时驱动信号占空比应该是12:300=1:25, 驱动信号由BT05的软件产生,在P02口输出。如果软件因发生故障而输出了一个较长时间的驱动信号,则可能导致线圈、T1管的损坏。为此增加了Q1、Q2、D7等限流保护电路。继电器线圈相当于一个电感, 当300V电压加在继电器线圈上时,其上电流是逐渐上升的,该电流流经R9,使R9上电压逐渐升高。当R9上电压升高到0.6V左右时,Q2开始导通,Q2导通后Q1跟着导通,Q1导通后又为Q2提供基极电流,这样,即使R9上的电压消失, Q1和Q2也锁定在了导通状态,A点的电位被钳制在0.9V左右。D7、C5上有0.7V压降,T1基极电压只有0.2V,T1被提前关断。有了这部分电路,P02口输出的信号占空比已无关紧要,只需大于1:25即可,为方便起见,我们选择了50%占空比。 驱动信号负半周时,Q1,Q2失去电流而截止,为下一周期的动作做好准备。驱动信号的频率也无关紧要,频率低,T1开关次数少,开关损耗更小,但频率过低会在线圈上产生噪音,因此我们选择了25Khz,这一频率超出人耳的感知 范围,可安静地工作。图中的C5起到加速关断T1的作用,R1旁路Q2的漏电电流,使Q1不至于因Q2的少量漏电电流而导通。D5在T1关闭时为线圈中电流提供通路。如果选用其他型号的继电器,尽量选择线圈电压 较高的(线圈电流较小)的。电流采样电阻R6需要随之调整,可由高到低逐步调整R6,使流过线圈的电流逐步升高,直到继电器刚能动作,然后将其乘0.8(电流增加20%余量)得到最终取值。

    以下为洞洞板上布板图,P2的6、8、10不装,否则线过不去。部分表贴器件安装在PCB背面。图中红线为正面的跳线,蓝线为背面焊线,粗线部分流过负载大电流,需要特殊“照顾”。

定时器PCB图

    完成后是这个样子的,为加强绝缘,表面喷了“三防”漆。

定时器实物图

    本方案的固件在此下载手机端程序未变,只是无极调压不起作用了,大于50%的开度一律视为“开”,反之为“关”。



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