Доработка выключателей Livolo для работы с малой нагрузкой

Еще о выключателях Ливоло.

Сенсорные радиоуправляемые выключатели Ливоло замечательны всем (ими можно прямо заменить обычный выключатель, они не требуют третьего провода, малым собственным потреблением, наличием радиоуправления, широким ассортиментом), кроме одного – плохо или совсем не работают с малой нагрузкой типа экономичных светодиодных ламп (менее 15 ватт) и с устройствами плавного зажигания ламп накаливания.



Об этом прямо написано в спецификации выключателей. Ливоло предлагает дополнительный блочок для устранения проблемы (VL-PJ01).
Казалось бы все хорошо, но дополнительный блок стоит денег и будучи подключенным параллельно осветительному прибору очевидно кушает дополнительное электричество. Уменьшая этим экономию от применения светодиодного устройства и уменьшая надежность работы системы. По сути, дополнительная емкость создает дополнительную мощность потребления, хотя и реактивную.
Я этот дополнительный блочок в руках не держал, но полагаю, что внутри него установлен конденсатор типа Х2 емкостью 470 или 680 нанофарад. Почему типа Х2? Надо, чтобы система была защишена от случайного пробоя этой емкости, а конденсаторы типа Х2 как раз сделаны так, чтобы самовосстанавливаться после пробоя.
Минусом такого решения являются появление дополнительной реактивной составляющей в потреблении лампы, наличие дополнительного элемента в высоковольтной цепи и очевидные неудобства установки дополнительного элемента где-то в светильнике. У меня например в ванной и туалете стоят светодиодные лампы мощностью 8 ватт и патроны вмурованы в стену. Единственное неразрушающее решение – использование переходников с контактными гнездами. В качестве основы я использовал купленные в Лерое переходники по 22 р. К сожалению качество их было совершенно неудволетворительным, металл ввертной части напоминал фольгу и вел себя соответственно – при вворачивании деформировался. Я использовал ввертную часть от обычной еще советской лампы накаливания. Разбил ее, очистил от стекла и пайкой и термоклеем собрал в единую конструкцию:



крупно конденсатор:



Решение вполне работоспособно, но имеет очевидные минусы, перечислю их еще раз:
— наличие конденсатора в цепи приводит к появлению реактивного тока
— внешний вид конструкции странен…

Поэтому я задумался, а что собственно мешает выключателю коммутировать малые нагрузки?
Я исследовал схему, снятую и выложенную товарищем mChel(http://we.easyelectronics.ru/Shematech/preparirovanie-sensornogo-vyklyuchatelya-livolo.html).
Позволю себе положить копию этой схемы тут:



Я собрал тестовый стенд и понаблюдал за поведением выключателя с малой нагрузкой.
Выключатель с малой нагрузкой при попытке включить свет щелкает и почти тут же отпускает реле. Если выключатель двухлинейный (т.е. может коммутировать две нагрузки), то при включении штатной нагрузки сначала и малой потом – будет работать совершенно нормально. Если включить большую нагрузку, потом малую и выключить большую – малая останется работать.
Т.е. собственно схема питания реле вполне может обеспечивать реле нормальным питанием во включенном состоянии. Эта часть на схеме mChel выделена зеленым.
Реле не хватает питания в переходном режиме – когда пришла команда на включение реле, оно замкнулось, схема выключателя должна перейти на питание от зеленой части, но пока нагрузка не заработала (светодиодная лампа включается с заметным запаздыванием, имхо около 400 мс, блок плавного зажигания ламп накаливания имеет задержку около 2000 мс) – реле должно питаться энергией, запасенной в конденсаторе С6 (330 мкф на 25 вольт). Этой энергии очевидно не хватает.

ВНИМАНИЕ! Схема выключателя имеет гальванический контакт с сетью 220 вольт. Все работы со схемой выключателя можно производить только при полном обесточивании схемы – т.е. оба провода от сети должны быть отключены. Несоблюдение правил техники безопасности может повредить вашему здоровью.

Первое решение – поставить в параллель этому конденсатору емкость побольше, я применил 1000 мкф на 35 вольт. Эффект любопытный — система не включается вовсе. Синий светодиод разгорается, но и только – на касание сенсора реакции нет, реле не срабатывает. Отключив питание тестовой схемы на короткий интервал можно иногда добиться включения системы и далее она нормально работает. А иногда начинает мигать синим светодиодом, циклически повторяя какую-то фразу.
Я сделал вывод, что не стартует микропроцессор. Изучение мануала по процессору Microchip 16F690 подтвердило мое предположение – система Power on Reset нормально стартует систему при скорости нарастания напряжения питания не менее указанной в табл 17.1



Таким образом, имеем два граничных значения – при емкости фильтра по питанию в 330 мкф энергии мало, а при 1330 (330+1000) мкф – скорость нарастания напряжения питания мала и процессор не стартует.
Рядом последовательных приближений я определил, что для выключателя, коммутирующего светодиодную лампу мощностью 8 ватт достаточно емкости в 220 мкф дополнительно.
А для коммутации ламп накаливания с замедлителем старта потребовалось поставить дополнительно емкость в 680 мкф.

Мне повезло и решение нашлось — и емкости достаточно для питания реле пока нагрузка выходит на рабочий режим и скорость нарастания напряжения питания достаточна для запуска процессора.
Если бы не повезло — то следующей идеей стала бы установка динистора на малое напряжение на входе LDO стабилизатора U1. Думаю, динистора на 8-10 вольт было бы достаточно. Динистор — это прибор, который резко включается, когда напряжение на выводах станосится более порогового и далее остается во включенном состоянии, пока ток через него не станет менее тока удержания.

Дополнительный конденсатор я установил внутри выключателя между платами.



Там вполне достаточно места и требуется минимальный демонтаж для доработки – надо снять стеклянную пластину и вытащить верхнюю плату. Далее припаиваем дополнительный конденсатор, тщательно осматриваем место монтажа, убеждаемся, что пайка сделана чисто, соплей на соседние элементы нет, собираем все в обратной последовательности:





После установки дополнительной емкости после подачи питания в первый раз выключатель начинает реагировать на сенсоры с заметным запаздыванием – примерно 40-60 секунд. Нормальной работе это не мешает, поскольку происходит только после подачи питания один раз. Видимо программа в процессоре меряет напряжение питания и выходит на штатную работу только после выхода питания в норму.
Дополнительный конденсатор я обернул несколькими слоями черной изоленты, к выводам припаяны короткие провода МГТФ, дополнительно защищенные термоусадкой соответствующего цвета (синий минус, красный плюс). На плате Ливоло выводы конденсатора С6 расположены так: внизу плюс, вверху минус.



Если ставить дополнительный конденсатор до монтажа в коробку, то простор для размещения емкости гораздо больше.
В однолинейном выключателя можно разместить дополнительный конденсатор на месте отсутствующего второго реле.



Можно заменить конденсатор на плате на бОльший (он будет длиннее) и проделать отверстие в черном пластиковом корпусе, в обычной установочной коробке достаточно места.
В принципе, есть место и между корпусом выключателя и электроустановочной коробкой.

И в заключение напоминаю – эта схема имеет гальванический контакт с элетросетью 220 вольт. Все изменения, сборку, разборку проводите всегда с полным отключением от электросети.

http://habrahabr.ru/post/229215/