ЭЛЕКТРОНИКА Небольшой опус по БП для GyverLamp (WiFi лампа-будильник)

Небольшой опус по БП для GyverLamp (WiFi лампа-будильник)
Тут соберу некоторые свои наблюдения и наработки по популярным блокам питания, которые часто используют при сборке GyverLamp.

Итак, самая частая проблема, с которой встречаются новички, заключается в том, что сенсорная кнопка на базе чипа TTP223 живет своей жизнью.
Симптомы: Лампа сама включается\выключается, переключается, кнопка "залипает" во включенном состоянии.
Вторая проблема, с которой встречаются пользователи - симптомы: матрица мерцает, вообще не включается, на матрице темно - включаються рандомные светики, матрица работает только при подключении платы ESP8266 к USB компьютера.

Если вы встретились с одним из этих симптомов вам сюда.
Сразу хочу предупредить скептиков, и человеков "у которых все работает" - я не претендую на абсолютную правоту. И охотно Вам верю. Но тем не менее, собрав несколько штук ламп (и не только лампы, и не один год), я наработал некоторый опыт. Которым хотелось бы поделится.

Кнопка: Мною замечен интересный факт - чем ниже напряжение питание кнопки, тем выше ее чувствительность, при некотором минимальном пороге питающего напряжения, она начинает отслеживать "фазы луны" и передвижения, обитающих в вашем доме, "домовых" и других "барабашек", а так же соседскую кошку. :)
А нестабильность ее работы - совокупность двух основных факторов.

Первый фактор - внешние наводки от БП, от WiFi, да от чего угодно.
Второй фактор - нестабильность питающего напряжения.

Борьба с первым фактором -
  1. Припаять керамический конденсатор, емкостью 22-100нФ, прямо между точками питания TTP223 - Vcc и Gnd.
  2. Подключать кнопку к контроллеру с помощью экранированного кабеля (от мышки, от акустики, да хоть от антенны если так удобнее).
  3. У платы Wemos D1 Mini очень не эффективная антенна WiFi (да и многие другие nodeMCU качеством антенны не блещут, хотя и встречаются и противоположные примеры), - я всегда отрезаю скальпелем волнообразный участок антенны возле П-образного основания, и к оставшемуся "П" припаиваю кусочек провода малого сечения длинной 83мм. Это резко уменьшает мощность, выдаваемую модулем в эфир (а эта излишняя мощность так то не плохо колбасит кнопку). Ну и это решение неплохо увеличивает как радиус, так и устойчивость связи. Дело в том, что плохо "чувствуя" роутер, модуль WiFi контроллера дубасит в эфир со всей дури. После модификации антенны, для отличной связи такая мощность уже не нужна, да и раньше не помогала, но такова логика работы модуля, в условиях неуверенной связи.
  4. Борьбу с электромагнитными наводками от некоторых популярных БП, вы найдете по ссылкам ниже. Те же решения можно применять и на других моделях, физика процессов для всех +- одинакова.
Антенна.png

Борьба со вторым фактором -
  1. Во первых, я настоятельно рекомендую питать кнопку от выхода 3.3в платы контроллера. Напряжение на выходе БП всегда плавает (об этом поговорим ниже). И чем больше оно плавает, тем ненадежнее работает кнопка. Запитывая ее от 3.3v, с платы контроллера, мы более-менее гарантируем ей стабилизированое напряжение питания. К тому же параметрические стабилизаторы таки не плохо отсеивают часть импульсных помех от БМ и работающей матрицы.
  2. К тому же, питаясь от +5в, кнопка и на своем выходе формирует сигнал так же близкий к 5-ти вольт. Хотя независимые исследования, проведенные зарубежными пользователями, и указывают на то, что ESP8266 таки толерантна к 5-ти вольтовой логике, но это нигде не документировано, и не подтверждено производителем. Поэтому этого нужно избегать.
  3. Итак, питание кнопки ТОЛЬКО от 3.3 вольта.

Теперь мы плавно переходить к борьбе с симптомами, но уже со стороны БП.

Не секрет, что при сборке лампы новички (да и не только они) покупают либо готовые наборы, либо самые дешевые и популярные модели БП. Короче, жажда "халявы" рулит миром! Эта жажда не обошла и меня.
Тут я себе позволю дать несколько ссылок на свои сообщения, дабы не плодить сущности, и не писать заново "многа букафф".
Результат

Вот тут борьба с "Г-ом", которое часто идет в комплектах для сборки, да и просто продается везде на Али, под разными брендами, в разных корпусах, но несут в себе +- одинаковые "китайские" схематические решения.
Сразу говорю, Я НЕ БЛОГЕР, видео пишу лишь для показать, сценария нет, говорю сумбурно, но по делу. ;)
Продолжение

Краткая вытяжка и выводы из видео выше:
  • Не все БП одинаково полезны.
  • С большинством из них можно бороться, но проще купить хороший БП и не парится
  • Провода от БП к лампе должны быть как можно короче, и сечением не менее 0.5мм2, а лучше 1.0мм2.
  • БП из набора, даже после переделки, все равно НЕ МОЖЕТ БЫТЬ РЕКОМЕНДОВАН ни под каким видом. Но если все же именно он у вас есть, то провод к лампе менять сразу, как минимум на 2х0,75мм2.
  • Лампу после сборки всегда нагружать максимальным током на "Белая лампа" и контролировать напряжение на лампе. ЕЩЕ РАЗ - не на выходе БП, а именно на матрице и контроллере. ЕСЛИ ОНО НА КОНТРОЛЛЕРЕ НИЖЕ 4.5в - ваша кнопка и\или матрица нормально работать не будут.
  • Именно с просадкой напряжения связаны все глюки, в том числе и - "лампа работает нормально только если подключено USB". Когда вы подключаете USB кабель, контроллер запитыветься от ПК, и встроенный в него стабилизатор 3.3 вольта начинает нормально работать и выдавать контроллеру ровно 3.3 вольта.

По поводу глюков матрицы.
Как известно, для правильной работы матрицы входной размах сигналов на ее входе должен быть 0.7*Vcc. То есть, если матрица питается от напряжения ровно 5 вольт, уровень сигнала на ее входе должен иметь размах в 0.7*5 = 3.5в.
Выходной размах сигнала, который может обеспечить ESP8266 ~ 3.20 - 3.28 вольта, что уже ниже номинального значения!
На практике же, как правило, все работает нормально, но сильно на грани.
Любая просадка питания контроллера ниже 3.3 вольта, или конкретный экземпляр матрицы\контроллера имеет чуть другие характеристика входа\выхода, и вот - ваша матрица "вытворяет".

На форуме было предложено огромное количество всяческих решений этой проблемы. Начиная от понижения питания матрицы за счет падения напряжения, на последовательно включенном ей, диоде (не особо гуманное, диод дико греется), отрезание первого от входа ЛЕД на матрице от Vcc и запитка его отдельно через диод (первый чип-ЛЕД в таком случае работает как транслятор уровня, эффективно, но есть большая опасность угробить матрицу), до использование специализированных, труднодоступных и дороговастых микросхем.
Я же в свое время нашел, ИМХО, самый простой и изящный способ "вольтодобавки", опустив массу (GND) LED -матрицы, по отношению к массе (GND) контроллера, с помощью диода, на велечину где-то 0.8 вольт.
Вот по такой схеме, как тут https://community.alexgyver.ru/threads/wifi-lampa-budilnik-obsuzhdenie-proekta.1411/post-39457

Небольшие рекомендации по сборке:
  • Не брезгуйте ставить на каждом конце, каждого из питаний, как 5в, так и 3.3в, керамический конденсатор, емкостью 22-100нФ.
  • Не используйте тонкие провода от БП до матрицы. Просадки напряжения под нагрузкой - это первейшая причина глюков, даже шумы и наводки не так страшны. К тому же, они могут попросту отгореть.
  • НЕ используйте никакие разъемы (качественные медненные клемники на вынты - можно, сам использую внутри) между лампой и БП, только пайка. Я наблюдал просадку в 0.7в после разъема и не слабое нагревание самого разъема.
  • Правильная схема подачи питания такая: основное питание должно приходить прямо на матрицу (на средние контакты), на те же контакты припаеваем дополнительный конденсатор на 470 - 1000мкФ. Тут главное не пере-увлечься с его емкостью, "чем больше - тем лучше" тут не работает, каждый "холодный" старт лампы будет адски грузить ваш БП, он может попросту уйти в защиту или даже выйти из строя. Я ставлю в среднем 470-1000мкФ, в зависимости от того, какого объема конденсаторы установлены на плате БП. Чем большая емкость в выходном фильтре БП, тем меньше на противоположном конце. Потом уже от матрицы питание по кабельку с разъемом я подаю на плату контроллера (разборная конструкция, я использую те же папа\мама, что приезжают припаянными к матрице). Вот так выглядит https://community.alexgyver.ru/attachments/img_20200717_194012-jpg.14988/ Внутри, плохо но видно, установленный прямо на контакты матрицы конденсатор.
  • Возле контроллера по 5 и 3.3 вольт также стоит поставить керамику и 220мкФ, опять же - большей эмкости ставить не стоит, потребление контроллера мизерно, а БП лишний раз грузить зарядкой огромной массы конденсаторов - не надо.
Пару фоток, как и что, напоминаю, было тут https://community.alexgyver.ru/thre...ka-firelamp_jeeui-gpl.2739/page-92#post-45605

Внимание! На рынке появились NodeMCU, у которых некоторые из выводов GND (масса, - питания) ни к чему не подключены. В результате, при подаче питания от внешнего БП, с использованием такого вывода, приводит к неработоспособности схемы, без подключения к USB.

Тут https://community.alexgyver.ru/threads/rgb-podsvetka-potolka.5509/post-91052 фактически идеальное, и проверенное, решение для питания лампы от внешних БП. Предполагается, что можно использовать внешние БП не на 5В, а от 12В до 30В. Это уменьшает требования к проводам (просадки\нагревание), самому БП, пульсациям с него и стабильности выходного напряжения.


Как уменьшить выходное напряжение некоторых БП.

Удачных сборок, друзья! Надеюсь информация была полезной.
 
Изменено:

Комментарии

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
Схему можешь нарисовать? Я запитал от лабораторника, так выключенная лампа с подключенной матрицей - 300 мА, без матрицы - 80 мА.
Не в этой теме. Схем было предостаточно в любой из тем про гайвер-лампу. Поищите внимательнее там.
 

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
Здравствуйте! Я очень прошу Вас помочь мне, уже больше месяца не могу решить проблему, заключается она вот в чём: сделал подсветку рабочей зоны на кухне, общая длина ~2,5 метра 146 диодов ws2812b. Имеется esp8266 NodeMCU V3 с прошивкой wled, импульсный БП 5 вольт 30А. Лента запитана с одного конца, соответственно имею потерю яркости к другому концу. Всё работает без глюков. Далее подключаю с другого конца доп.питание,лета горит ярко на всех участках, но начинаются артефакты, а именно вспышки разными цветами совершенно рандомно, после выключения из прошивки лента не гаснет, а тускнеет, если обесточить её совсем, то после включить не предоставляется возможным, пока не отключишь один провод(плюс или минус) от дополнительного питания, то яркость чуть выше, чем без доп питания, но всё работает адекватно. Замерил напряжение на конце ленты к которому подведено доп.питания 3,5 вольта. Питания 30А для такого куска ленты предостаточно. Почему при подключении доп.питания к +5В и к GND происходят артефакты и как это можно решить?
 
  • Лойс +1
Реакции: kirill mitchenko

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
Доп. питание от того же БП или от другого ? Провода идут рядом или на расстоянии ?
Питание от одного бп, у него есть два V+ и 2 GND. На блоке питания V=5,09 вольта, к началу ленты приходит V=4,8 вольта. Если в схему включить конвертор уровня сигнала 3,3->5 вольта для сигнального провода, это может помочь?

Используя такую схему
 

Вложения

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
@YStyle, в первом сообщении этой темы, есть всяческий решения разных проблем. Почитайте.
Думаю в вашем случае подойдет вольтодобавка с диодом.
 

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
@YStyle, в первом сообщении этой темы, есть всяческий решения разных проблем. Почитайте.
Думаю в вашем случае подойдет вольтодобавка с диодом.
Диод пока не смогу достать в связи с удалённостью населённого пункта от магазина радиодеталей, а вот конвертор уровня сигнала с Али прийдёт со дня на день. Это тоже может помочь или в моем случае диод?
 

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
Диод пока не смогу достать в связи с удалённостью населённого пункта от магазина радиодеталей, а вот конвертор уровня сигнала с Али прийдёт со дня на день. Это тоже может помочь или в моем случае диод?
Честно говоря - не знаю, я конвертор не использовал, возможно. Диод проверенное решение.
 
Изменено:

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
А какой нужно брать диод? Я с ними никогда не имел дело(
Любой кремниевый выпрямительный, самый плохой (тут чем хуже диод - тем лучше, схема включения есть в первом сообщении внизу)

Еще вот мысль пришла в голову. Если яркость вам не критична, а просто мешает неравномерность свечения, попробуйте запитать так - массу от БП, на ленту, подайте со стороны входа, а + БП подключите с противоположной стороны ленты. Это должно выровнять напряжение на диодах.
 

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
Любой кремниевый выпрямительный, самый плохой (тут чем хуже диод - тем лучше, схема включения есть в первом сообщении внизу)

Еще вот мысль пришла в голову. Если яркость вам не критична, а просто мешает неравномерность свечения, попробуйте запитать так - массу от БП, на ленту, подайте со стороны входа, а + БП подключите с противоположной стороны ленты. Это должно выровнять напряжение на диодах.
☺яркость хочется выжать максимум, блок питания ж вон с каким запасом) и всё же с диодом непонятно, простите за тупость) Я не знаю от слова совсем какой из них плохой, какой хороший) Схему видел, с ней вроде всё понял...вроде)
 

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
☺яркость хочется выжать максимум, блок питания ж вон с каким запасом) и всё же с диодом непонятно, простите за тупость) Я не знаю от слова совсем какой из них плохой, какой хороший) Схему видел, с ней вроде всё понял...вроде)
К примеру 1N4001 их можно найти в выпрямителях китайских зарядок, БП, на моторчиках в игрушках и т.п. Чем дешевле прибор, из которого вынули, тем круче там диод для ваших целей. :)
Если есть биполярные кремниевые транзисторы, их тоже можно использовать для этих целей, например переход база-эмитер, или база-колектор, или даже оба перехода - закоротив между собой коллектор и эмитер.
 
  • Лойс +1
Реакции: YStyle

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
К примеру 1N4001 их можно найти в выпрямителях китайских зарядок, БП, на моторчиках в игрушках и т.п. Чем дешевле прибор, из которого вынули, тем круче там диод для ваших целей. :)
Если есть биполярные кремниевые транзисторы, их тоже можно использовать для этих целей, например переход база-эмитер, или база-колектор, или даже оба перехода - закоротив между собой коллектор и эмитер.
Спасибо за информацию) Сегодня для начала попробую зайти в телемастерскую, там может дадут или продадут)
 

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
@YStyle,
К примеру 1N4001 их можно найти в выпрямителях китайских зарядок, БП, на моторчиках в игрушках и т.п. Чем дешевле прибор, из которого вынули, тем круче там диод для ваших целей. :)
Если есть биполярные кремниевые транзисторы, их тоже можно использовать для этих целей, например переход база-эмитер, или база-колектор, или даже оба перехода - закоротив между собой коллектор и эмитер.
Впаял диод как по схеме, артефакты не исчезли( Есть штука с цветомузыкой от AlexGyver которая на ардуино, работает всё без артефактов, всё хорошо.

И ещё обратил внимание, что отваливается вай фай
 

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
У разработчика прошивки есть вся информация по моей проблеме) А силу отсутствия знаний английского и так по мне github очень не понятно устроен, я не нашёл ответ. Но сейчас случайно выдало в поиске схему и проблема вот в чём, разработчик использует logic level shifter.
 

Вложения

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
Доволен как слон)))) Осталось дождаться level shifter с али. Но а провода(волосики) я заменю на нормальные с зарплаты))))
 

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
Доволен как слон)))) Осталось дождаться level shifter с али. Но а провода(волосики) я заменю на нормальные с зарплаты))))
Проблема в том, что зачастую хорошие программисты - плохие электронщики, и наоборот. К примеру, D4 у NodeMCU имеет внутренне подключение к светодиоду, что никак не улучшает выходной сигнал, а наоборот. Поэтому первое, чтобы я сделал - обеспечил нормальное питание контроллера, сменил бы пин на D1 - D3. Потом, если не поможет, ставил бы вольтодобавку на диоде. А левелшифтер там точно не нужен, точнее сильно избыточен.nodemcu-pinout.png
 
Изменено:
  • Лойс +1
Реакции: kolenval93 и YStyle

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
Проблема в том, что зачастую хорошие программисты - плохие электронщики, и наоборот. К примеру, D4 у NodeMCU имеет внутренне подключение к светодиоду, что никак не улучшает выходной сигнал, а наоборот. Поэтому первое, чтобы я сделал - обеспечил нормальное питание контроллера, сменил бы пин на D1 - D3. Потом, если не поможет, ставил бы вольтодобавку на диоде. А левелшифтер там точно не нужен, точнее сильно избыточен.Посмотреть вложение 18488
Компьютера под рукой не было, да и на работу торопился. Завтра попробую поменять. Спасибо за совет.
 

YStyle

✩✩✩✩✩✩✩
15 Ноя 2020
16
2
@kostyamat, сегодня убрал эти волоски AWG24 которые были между БП и ESP8266, с ними от 5,1 вольта приходило 4,5 вольта на контроллер))))Да, провода то ещё дерьмо))) Протянул 20 см кабеля 2*1,5мм² ШВВП и о чудо, как ушло с БП 5,1 вольта, так и пришло 5,1 вольта на ESP8266.Спасибо за совет) Прогресс в тоже есть, теперь если запустить ленту в белом свете без доп.питания всё включается, далее подключаю доп.питание лента светит в полную яркость, без каких либо глюков. Стоит только поменять цвет или включить эффект появляются глюки, после выключения не стартует, загараются первые 5-7 led и хаотично мигают.
 

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
@kostyamat, сегодня убрал эти волоски AWG24 которые были между БП и ESP8266, с ними от 5,1 вольта приходило 4,5 вольта на контроллер))))Да, провода то ещё дерьмо))) Протянул 20 см кабеля 2*1,5мм² ШВВП и о чудо, как ушло с БП 5,1 вольта, так и пришло 5,1 вольта на ESP8266.Спасибо за совет) Прогресс в тоже есть, теперь если запустить ленту в белом свете без доп.питания всё включается, далее подключаю доп.питание лента светит в полную яркость, без каких либо глюков. Стоит только поменять цвет или включить эффект появляются глюки, после выключения не стартует, загараются первые 5-7 led и хаотично мигают.
Ну вот, а теперь впаяйте диод, и думаю все станет как нужно. У вас напряжение питания на ЕСП было ниже порогового, нужного для стабилизации стабилизатора 3.3 + 0.7 диода.
 

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
@YStyle, какое, с диодом, напряжение между 3.3 и gnd на контроллере, при белом свете? Если ниже 3.25, придется увеличить напряжение БП, пока не стабилизируется (возможно вам диод слишком "хороший" попался). Лента номально работает до 5.5в, не увлекайтесь. И стоит еще один конденсатор 100-220мКф впаять между VIN и gnd контроллера. Еще параллельно ему керамический 10-220нФ.
 
  • Лойс +1
Реакции: AlexKS24

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
@YStyle, стоп. Что-то я перемудрил немного. У вас ведь на БП подстроечник есть, не правда-ли? Уберите нафиг диод, и просто сбавьте нарряжение на БП до 4.8в. И все заработает. Эти все вольтодобавки для китайских БП без регулятора, которые в среднем 5.1-5.3 вольта выдают.
 
  • Лойс +1
Реакции: AlexKS24 и YStyle

bort707

★★★★★★✩
21 Сен 2020
2,893
860
никто не обратил внимание на вот эту фразу в первом сообщении автора?
Замерил напряжение на конце ленты к которому подведено доп.питания 3,5 вольта.
мне кажется тут дело не в диоде и не в питании ЕСП - автор что-то с лентой и проводами такое намудрил, что на небольшой, в общем-то, ленте (всего 160 диодов) у него БП на 10А просаживается в полтора раза