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

Danish

★✩✩✩✩✩✩
30 Янв 2021
13
13
@Danish,
перемудрили, небось со схемой подключения?
И в немудреном варианте и в мудреном ситуация одна. От 2А все работает, от 3А нет.
Не мудреный - к 5v и GND D1 mini подходят соответствующие провода от гнезда БП и ленты. Подпаиваются к конденсатору 470мф.
Мудреный - эти провода подпаиваются к соответствующим гнездам модуля стабилизатора напряжения, к тем же гнездам подпаивается конденсатор. Плата питается от пинов 3v3 и gnd модуля стабилизатора.
 

Diman

★★✩✩✩✩✩
20 Апр 2019
313
72
@Danish, Нагрузите БП (3А) соответствующей нагрузкой от 2 до 3А и замерьте напряжение. Просадка до 4,5В может косвенно свидетельствовать о значительных пульсациях и низком качестве БП. Выложите фото обоих БП, желательно фото плат.
 
  • Лойс +1
Реакции: Danish и kostyamat

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
@Danish, вам бы шапку темы ВНИМАТЕЛЬНО почитать, в смысле первое сообщение. Напряжение проконтролировать (там написано как и где).

Небольшой спойлер: амперы, как и провода от БП, бывают нормальные и китайские.
 
  • Лойс +1
Реакции: Danish

Синтетик

✩✩✩✩✩✩✩
24 Янв 2021
3
5
В продолжении моего поста, где говорится о питании от телефонной зарядки за 199рублей. Тестером USB порта(синий доктор), замерил отдаваемый ток. Максимум тока составил 2,4А белая лампа на максимуме яркости и 2,3А на радуге, так же с максимальной яркостью. К сожалению прошивку с веб интерфейсом скомпилировать не получилось, не устанавливается портативный компилятор, поэтому брал готовый бинарник и не в курсе какое установлено ограничение по току. Но в общем все работает. Кстати зарядка(БП) отдает свои амперы без какой либо коммутации сигнальных линий USB порта, просто берется + и -.
 
  • Лойс +1
Реакции: Сотнег

Danish

★✩✩✩✩✩✩
30 Янв 2021
13
13
@Danish,
а если по этой схеме собрать и без конденсатора?
https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2020/04/wemoslamp.jpg
Питание идёт сквозь матрицу.
Не помогло.
Пришли сегодня уже заказанные китайские БП. С ними заработало, но не без глюков. Когда подпаивал плату к ленте поставил кондей на питание матрицы. Глюки пропали. Пока работает.
@Danish, Нагрузите БП (3А) соответствующей нагрузкой от 2 до 3А и замерьте напряжение. Просадка до 4,5В может косвенно свидетельствовать о значительных пульсациях и низком качестве БП. Выложите фото обоих БП, желательно фото плат.
Пришлось думать, как лучше быть. Откуда взять 3А идей не было. Есть метровая лампа, плата которой питается от ленты. Попробовал протестировать на ней. Масштаб поставил сопоставимый малой лампе (14), яркость белого цвета выкрутил на максимум. После - разобрал что мог. Из разобранных тесту не подвергался 2А. Толщина провода смущает у всех.
Участники:
IMG_20210327_185850.jpg
Купленный в магазе 2А-5в - по работе впечатления хорошие. Во всяком случае не подводил. В прошивках предел силы ставлю 1700-1800.
IMG_20210327_190837.jpg
Новый китайский 3а-5в - пока претензий нет. Вольтаж показывал 4,45
IMG_20210327_191101.jpgIMG_20210327_191129.jpg
Большой 5в-10А вскрыть не удалось. Содержимое останется его маленькой тайной. Вольтаж показывал 4,7. При масштабе больше 45 лампа выключалась. На 45 показывал 3,9.

И антигерои из магазина: лампа еле включалась, глючила, команды с телефона и кнопки не слушала. Когда все же удалось воспроизвести параметры для теста показали 4,63 и 4,76 соответственно. Приносили мне на перепрошивку самую первую лампу с фабричной матрицей 16х16, думал оного из них и поменять на двухамперку, но лампа стала глючить в приложении - скакали настройки.
IMG_20210327_192518.jpgIMG_20210327_192556.jpg
IMG_20210327_192311.jpgIMG_20210327_192330.jpg
Насчет регистрации импульсов. Осциллографа у меня нет. Есть смысл измерять ардуиной, если питать ее с батареи или от компа, а регистрировать с аналогового пина?
Стоит ли тут что-либо дорабатывать, или все не имеет права на жизнь?
 

Синтетик

✩✩✩✩✩✩✩
24 Янв 2021
3
5
Конечно очень странно, но вот этот блок питания должен был показать самые лучшие параметры. У него и на входе стоит самая большая емкость и на выходе тоже, даже ШИМ контроллер с "радиатором". Но видимо где то есть косяк в конструктиве.
IMG_20210327_192518.jpg
Когда нет уверенности в блоке питания, берите тот что тяжелее.
 
  • Лойс +1
Реакции: kostyamat

Danish

★✩✩✩✩✩✩
30 Янв 2021
13
13
Конечно очень странно, но вот этот блок питания должен был показать самые лучшие параметры. У него и на входе стоит самая большая емкость и на выходе тоже, даже ШИМ контроллер с "радиатором". Но видимо где то есть косяк в конструктиве.
Посмотреть вложение 24488
Когда нет уверенности в блоке питания, берите тот что тяжелее.
Сам удивился, что такой нафаршированный аппарат не смог подружиться с D1 mini. И что простенький на 2А мучается, но все тянет в пределах разумного..
 

Diman

★★✩✩✩✩✩
20 Апр 2019
313
72
@Danish, Они все не соответствуют стандартам безопасности и не рассчитаны на долгую работу. Как вариант, можно взять от них корпуса и заменить платы на нормальные. Например такие Б/У на 5В и 2,5А (150руб. на Али):
1616871508744.png
1616871633793.png
 
  • Лойс +1
Реакции: Danish и kostyamat

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630
К сожалению прошивку с веб интерфейсом скомпилировать не получилось, не устанавливается портативный компилятор, поэтому брал готовый бинарник и не в курсе какое установлено ограничение по току. Но в общем все работает.
Давайте с этим вопросом перенесемся в профильную тему. И там обсудим - что именно не получилось и почему.

На сколько я знаю, ограничение в бинарниках 2А.
 

Константин 271

★★★✩✩✩✩
12 Июл 2020
943
101
@kostyamat, подскажите, хочется поставить предохранитель перед БП 5В 5А, какой номинал в идеале? Если на выходе 25 Вт, и кпд 50%, то на входе 50 Вт, при 220В это вчетверо меньше 1А, по логике 1А подойдёт.
 

Константин 271

★★★✩✩✩✩
12 Июл 2020
943
101
спасибо.
На 1 рабочем БП, однако, обнаружил слегка выпуклую макушку кондёра 680 мкФ/10В, который последний на выходе (перед ним два по 1500/10). Надо ли заменить и можно ли проверить простым тестером хоть что-то в нём? Вредно ли проверять электролит режимом прозвонки? Думал проверить хотя бы наличие кз
 

Diman

★★✩✩✩✩✩
20 Апр 2019
313
72
@Константин 271, Прозванивать можно, предварительно разрядив (закоротив) конденсатор. Электролиты даже непаянные иногда вздуваются со временем, лучше конечно заменить с запасом по напряжению, для 5В взять на 16 или 25В.
 

Lumenjer

★★★✩✩✩✩
10 Дек 2020
220
112
Всем привет! Попадался кому либо MH-CD42? Контроллер заряда-разряда со встроенной повышайкой до 5V.
Такая проблема в нем (проверял на нескольких штуках, думал может брак, но нет), когда внешнее питание отрубается, то в этот момент проседает вольтаж (пока MH-CD42 на акб переключит). Подключал по схеме (с диодом Шоттки, с конденсатором по линии 3.3V и тд и тп), но плата все равно уходит в ребут. В момент отключения внешки мультиметр фиксирует с 4,7V до 3,5V, но может там и больше просадка. Без матрицы и лишнего обвеса просадка с 5V до 4,1V, но ESP все равно ребут.
Правда у меня нет кондеров на 6,3V, только на 16V 470uF (пробовал и побольше и поменьше подкидывать), но вроде как запас по вольтажу не должен влиять.
Можно как-то исцелиться от этого недуга?) Чтобы после отключения внешнего питания и переходе на АКБ лампа не перезагружалась
 

kDn

★★★★★✩✩
18 Ноя 2019
1,109
437
@Lumenjer, это нормальное поведение. Модули которые переключают туда-обратно без провалов напряжения обычно стоят значительно дороже. К примеру можете поглядеть на минибесприбойники от WGP, переключают туда-сюда совершенно без вспелесков или просадок.
 
  • Лойс +1
Реакции: Lumenjer

Djudav

✩✩✩✩✩✩✩
7 Апр 2020
10
0
Уважаемые, подскажите пжлста. Все прочел, в посте Алекс по ленте, но смог понять свою ситуевину. Сделал лампу ночник на основе ws2812, запитываю от литиевого аккума плоского от ноута. 5 вольт установил через плату зарядки на акб. Как советовал Алекс установил кондеры в параллель ардуино и акб. В итоге-если заряжен Аккум, то может пол часа проработать, потом сдыхает резко. Хотя по мощи почти 1200мА. От бп или лабораторника пашет без проблем. Долго. Проседает напряжение на акб быстро судя по всему. Как только "подвисает" все- замер напруги показывает 2,5В. Почему? Ток потребляет лента вместе с ардуино, судя по лабораторнику 160-170мА. Питаю ленту отдельно от акб, земля общая. Голову ломаю... Благодарю.
 

Lumenjer

★★★✩✩✩✩
10 Дек 2020
220
112
@Djudav, а сколько там диодов в ленте?
У меня схожая ситуация, ток брал банки обычные и если кидал через повышайку до 5в, то просадки были намного сильнее, чем просто от банки питал.
судя по лабораторнику 160-170мА
Не знаю, сколько там диодов у тебя, но это очень мало, я бы на всякий мультиметром перепроверил. У меня около сотни диодов жрут 1.2А вместе на белой лампе и максимальной яркости.
 

CranberryBear

✩✩✩✩✩✩✩
24 Июл 2021
1
0
Избыточное цитирование
У вас проблема не с питанием. Я вам уже отвечал на этот вопрос в другой теме. У вас проблема с самим этим LED-чипом. Либо менять, либо ждать когда подохнет и тогда менять, либо смирится.
Добрый день.
У меня аналогичная проблема появилась примерно через пол года.
Один светодиод живёт своей жизнью, горит даже когда лампа выключена, когда лампа включена выбивается из общей гаммы.
Сначала подумал что что то неправильно спаял (первый опыт пайки), попробовал перепаять, менял прошивки и тд, ничего не помогло.
Можете пожалуйста подсказать что за LED- чип и где он находится?
Возможно ли просто откусить ножку у светодиода, будет ли тогда работать остальная матрица?
Спасибо.
 

Lumenjer

★★★✩✩✩✩
10 Дек 2020
220
112
@CranberryBear, Можете почитать начиная с ЭТОГО поста. Мне кажется, это ваш вариант

Можете пожалуйста подсказать что за LED- чип и где он находится?
Если матрица, то внутри диода, выглядит примерно вот так (но чип может быть еще меньше, чем на фото), естественно заменять только вместе с диодом, но есть шанс запороть матрицу
1627124382427.png

Если диодная лента с не очень коротким шагом, то может быть сбоку от диода.
1627124260389.png
 
  • Лойс +1
Реакции: CranberryBear

Diman

★★✩✩✩✩✩
20 Апр 2019
313
72
@Сотнег, Причём тут пин G? Если работает с юсб, значит надо проверять питание 5В от ленты до NodeMCU.
 
  • Лойс +1
Реакции: yurka59

kostyamat

★★★★★★✩
29 Окт 2019
1,097
630

@Diman,
Попадались бракованные нодМСУ, у которых один из пинов GND с массой платы не звонился. У людей получались непонятки - при подключении к USB контроллер работает, при питании от БП - нет.

*** Лично я всегда к нижнему углу кожуха чипсета массу от БП паяю (все массы в одну точку). Таким образом массовые провода еще и как противовес антенны работают, тем самым улучшая прием/передачу. Проверено. ;)