ЭЛЕКТРОНИКА 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.

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".

ESP, IoT - WiFi лампа-будильник. Прошивка FireLamp_EmbUI

В общем я чуть поправил интерфейс и коннект к WiFi, но несколько коряво, а именно в здесь: if(millis()>30000) // после реконекта пытается снова выполнить эту секцию, хз как правильно, делаю так, прошу подправить jee.wifi_connect(); т.е. суть в том, что после реконнекта снова попадаем...

community.alexgyver.ru

ESP, IoT - WiFi лампа-будильник. Прошивка FireLamp_EmbUI

44139 @kostyamat, Разобрал лампу, достал БП(ну интересно стало!). На вас китайцы не много сэкономили на фильтре, ну и блокинг-генератор наверно не настроенный. Эффект "радуга 2D" примерно пол часа на полной яркости( #define CURRENT_LIMIT (2500U) ) 47 градусов , вполне приемлемо. Зато...

community.alexgyver.ru

ESP, IoT - WiFi лампа-будильник. Прошивка FireLamp_EmbUI

44139 @kostyamat, Разобрал лампу, достал БП(ну интересно стало!). На вас китайцы не много сэкономили на фильтре, ну и блокинг-генератор наверно не настроенный. Эффект "радуга 2D" примерно пол часа на полной яркости( #define CURRENT_LIMIT (2500U) ) 47 градусов , вполне приемлемо. Зато...

community.alexgyver.ru

ESP, IoT - WiFi лампа-будильник. Прошивка FireLamp_EmbUI

44139 @kostyamat, Разобрал лампу, достал БП(ну интересно стало!). На вас китайцы не много сэкономили на фильтре, ну и блокинг-генератор наверно не настроенный. Эффект "радуга 2D" примерно пол часа на полной яркости( #define CURRENT_LIMIT (2500U) ) 47 градусов , вполне приемлемо. Зато...

community.alexgyver.ru

Результат

ESP, IoT - WiFi лампа-будильник. Прошивка FireLamp_EmbUI

Перешивал FS без конфигов, теперь тоже очень жду возможности шитья FS через WEB тут https://community.alexgyver.ru/threads/wifi-lampa-esp8266-esp32-home-assistant-mqtt-dmx-art-net.3438/ человек, судя по описанию, реализовал http-update не только прошивки, но и ФС. Нельзя ли подглядеть как он...

community.alexgyver.ru

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.

 

[Diman]

я всегда к нижнему углу кожуха чипсета массу от БП паяю

Массу от БП нужно паять к GND конденсатора на входе микр.стабилизатора, так-как там находятся блокирующие конденсаторы питания схемы. Иначе на некоторых участках цепей GND может возникнуть переменная составляющая и как следствие рост помех, просадки и т.д.

 

[kostyamat]

может возникнуть

Все может, но не возникает, если учесть, что я не доверяю китайским умельцам, штампующим эти модули, и всегда паяю внешний кондюк и керамику, с минусом туда же, в ту же точку на кожухе.

 

[Diman]

@kostyamat, Тогда надо стаб тоже смещать к этому кондюку, иначе в переделке нет смысла. Вообще изменение монтажа должно делаться осознанно с учётом всех факторов.

 

[kostyamat]

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.

 

[Константин 271]

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.

Здравствуйте, уточните - надо строго чётко 83 мм? Дважды делал такое, и не замечал улучшения стабильности связи. Недавно закончил монтаж подсветки кровли дома, сделал на WLED. В 10 метрах от дома не ловит уже. Сделал вашу антенку - то же самое. Возможно, моя 84 мм, смотря откуда считать.

 

[kostyamat]

@Константин 271, а фотку как сделано можно глянуть?

 

[Константин 271]

а фотку как сделано можно глянуть?

Вот:


- за самим проводом не видно, но дорожка перетёрта ножиком, прозванивал - дальнейшая часть родной антенны не звонится с "буквой" П.


Кстати, вы советуете в лампах питать кнопку от 3.3В - а не полезно ли делать то же самое для датчиков движения в проекте https://alexgyver.ru/ledstairs/ ?

ps Скотч - изолятор)

 

[kostyamat]

@Константин 271,
Блин, так паять нельза. Это же СВЧ, там каждый миллиметр важен, толщина дорожки, направление. Отпаяйте нафиг, уберите соплю припоя. Точку запайки проводка минимального размера не более мм. Припаяйте нежно, без лишнего припоя в угол "П" возле отреза, и направление проводка по длине платы, а не так как сейчас - по ширине.

3.3В - а не полезно ли делать то же самое для датчиков движения в проекте

все навесное не должно иметь на выходе более 3.3в.

 

[Константин 271]

все навесное не должно иметь на выходе

спасибо, работает.

Надеюсь, 2 датчика движения не жрут больше, чем разрешается с ардуины брать по цепи 3.3В

Это же СВЧ, там каждый миллиметр важен, толщина дорожки, направление. Отпаяйте нафиг, уберите соплю припоя. Точку запайки проводка минимального размера не более мм. Припаяйте нежно, без лишнего припоя в угол "П" возле отреза, и направление проводка по длине платы

А этого в опусе не написано)
Ok, сделаю, проверю, будет ли результат.
На вашей фотке проводок кривой - это нормально? Не надо его выпрямлять, натягивать?
И 83 мм откуда считать? Точка припоя - это уже 1 мм?

 

[kostyamat]

На вашей фотке проводок кривой - это нормально?

Да, но колечком/спиралькой тоже не стоит.

И 83 мм откуда считать? Точка припоя - это уже 1 мм?

83 + точка.

 

[Константин 271]

83 + точка.

Спасибо.
Замечал, что при настройке телефон выдаёт список сетей, которые увидел wemos, с % сигнала. Этому можно верить? Т.е. должна быть разница с этими % до и после пайки? Беру новый модуль, пытаюсь настроить, и так раз 5-7, выявляю среднее значение сигнала сети моей, потом отрезаю антенну и припаиваю проводок, снова делаю замеры - по идее, должно быть лучше? В той же точке дома, конечно же.

 

[kostyamat]

Этому можно верить?

В какой-то мере наверное можно.

 

[Константин 271]

Все вроде благообразно: входной и выходной фильтр на месте, Y кондюки вроде есть по входу, по выходу даже дроссель стоит вроде. Странно.

Странно, да. Собрал я его в итоге, но пока не знаю, куда применить.
В проектах с сенсорной кнопкой - не пойдёт, она глючит жутко. Более того, в спальне с ней сделано освещение с хорошим блоком (из тех, что редко посвистывают, но оч. качественные, с разборок) - там всё работает чётко, но до тех пор, пока не включу в розетку ЭТОТ БП, после чего - тоже глючит. Т.е. он даже в сеть пускает помехи. Я на нём собрал подсветку лестницы, и как только включу - глючат другие проекты в доме) Выключу - всё хорошо. Хотя, сама подсветка лестницы работает чётко, датчики движения не глючат. Видимо, сенсоры больно чувствительные.

Жаль, отдал за него вдвое больше, чем за те, что с разборок хорошие.

 

[zapar77]

Для подарков на Новый 2022 Год изготавливаю четыре лампы сразу. Делаю новую версию GyverLamp2 v0.23b.
Соответственно, для их питания заказал на АлиЭкспресс четыре импульсных БП 5В/5А из магазина, рекомендуемого Gyver-ом
Блоки пришли быстро, качество изготовления - чуть выше среднего, но главная проблема - они имеют выходное напряжение без нагрузки = 5,65В.
Когда подключаешь их к лампе с установленным в прошивке максимальным значением тока = 5000 мА, то напряжение в блоке питания просаживается только до 5,2В и лампа не "стартует" и зависает со свечением одного-двух белых светодиодов и последним зелёным светодиодом по низу матрицы 16х16.
Если запитать лампу от цифрового лабораторного ИБП с настроенными 5.000В, то лампа нормально грузится, подключается к Wi-Fi и прекрасно работает. При этом индикатор лабораторного ИБП показывает потребление тока 4100мА.

Тут я вспомнил, что где-то в своих статьях Gyver писал, что матрица 16х16 категорически боится напряжения больше 5.000В и, при превышении этого значения, начинает нещадно глючить или вообще отказывается работать.
Так-как полученные ИБП не смогли корректно работать с лампой, а потраченных 690руб. за штуку (2760 руб. в целом) было очень жалко, принял решение вскрыть ИБП и понизить в нём выходное напряжение несложной доработкой.





Половинки корпуса ИБП держатся друг задруга при помощи шести защёлок (видны на фото), канцелярским ножом аккуратно раздвигаем половинки и тонкой плоской отвёрткой сильно нажимаем в образовавшуюся щель. Защёлки размыкаются одна за другой с одной стороны корпуса, а затем эту-же процедуру производим с другой стороны.




В большинстве нынешних ИБП за стабилизацию выходного напряжения отвечает небольшая микросхемка под названием TL431, на фото она в очень маленьком корпусе с тремя выводами под названием U3. Эта микросхема — управляемый стабилитрон и при подаче Uвых блока питания на эту микросхему, она управляет включением оптрона (на фото сверху платы, он между трансформатором и радиатором транзистора), который передает команду на ШИМ-контроллер, а тот уже управляет мощностью БП, подстраивая ее так, чтобы на выходе было стабильное напряжение.
ШИМ-контроллер позволяет безболезненно подстраивать напряжение в пределах ±15% от исходного. Тогда при Uвых=5,65В минус -15% = 4,8В. Нам нужно получить 4,95В, поэтому в допуски мы укладываемся.
Напряжение на микросхему подается через делитель, состоящий из двух резисторов, а иногда в одно из плеч делителя еще добавлен подстроечный резистор, при помощи которого можно изменить выходное напряжение в небольших пределах.



В моём случае, подстроечным резистором стал выводной резистор R12 номиналом 5,6кОм. Он установлен параллельно SMD-резистору 12кОм.
Я заменил его на прецизионный переменный резистор 10кОм, на котором настроечным винтом предварительно выставил сопротивление 5,6кОм.
Подключил тестер и начал постепенно уменьшать сопротивление. Напряжение на выходе тоже начало уменьшаться и, когда оно достигло 4,95В, я выключил ИБП, выпаял переменный резистор и измерил его сопротивление. Оно оказалось 3,9кОм. Такого резистора из ряда Е24 у меня в наличии не было и пришлось соорудить "микросборку" из двух последовательно соединённых резисторов 2кОм (на фото - под красной термоусадкой).
Запаял эту "микросборку" на плату. Проверил: всё ОК!





После подключения "модифицированного" ИБП к GyverLamp2 всё заработало штатно: лампа загрузилась и "всё заверте-е-елось..."!!!

 

[kostyamat]

@zapar77, пожалуй добавлю ваши изыскания в шапку. Не то, чтобы вы "открыли Америку", но очень подробно и грамотно описали сам процесс. Спасибо.

 

[Сотнег]

напряжение в блоке питания просаживается только до 5,2В и лампа не "стартует" и зависает со свечением одного-двух белых светодиодов и последним зелёным светодиодом

Предположу, что у вас был тот случай, когда всё прекрасно стартовало бы с матрицей на пине D6.

Люди периодически жалуются, что плата не стартует, пока матрица подключена к плате по D4,
но после старта можно вернуть контакт, и всё прекрасно будет работать.

 

[Константин 271]

Лично запустил много лам на БП 5.4В, всё нормально работает, не знаю, может, как раз этих 0.2В и не хватало до глюков. Тонкие родные провода тоже "помогают" проблеме, напруга просаживается. А вообще, хотите качество - берите с разборок промышленные БП. Корпуса нет, правда.

 

[Diman]

качество изготовления - чуть выше среднего,

Среднее качество имеют БП от ноутбуков (из комплектации). При этом их качество на порядок выше. В ваших БП даже на выходном дросселе сэкономили.

 

[zapar77]

...В ваших БП даже на выходном дросселе сэкономили.

Дроссель есть, просто Вы его не разглядели на фото. Он установлен как по-учебнику: между двумя конденсаторами по 1000мкФ.



А схема у этого ИБП практически совпадает с вот этой (от другого китайского ИБП):

 

[Diman]

@zapar77, Если это скоба с колечком, толку от такого "дросселя" не будет. Там ещё керамических конд. на выходе не хватает. Разводка на плате с ошибками. При беглом осмотре, электролитич. конд. на выходе подключен к отходящей от (+) отдельной дорожке, что в подобных импульсных схемах не допустимо из-за возникающих переменных токов при заряде-разряде конденсатора. И так называемый "дроссель", судя по фото подключен не между электролитами, а просто на "выход".

 

[whelpy]

Собрал лампу из ленты, всё хорошо, только самый первый пиксель периодически вспыхивает зелёным. Пробовал разные эффекты - не влияет. Другой БП - тоже нет разницы. Напряжение блока питания выставлено на 4.5в сейчас, просадок почти нет (в конце ленты на 0.1 в меньше, чем в начале). Пробовал разные варианты с напряжением от 4.5 до 5в - нет разницы.

Что это может быть? Дохлый светодиод попался? А почему самый первый, неужели просто случайно?

 

[Сотнег]

@whelpy,
версию ядра для плат ESP8266 в менеджере плат поменять на 2.7.4.

 

[kostyamat]

Напряжение блока питания выставлено на 4.5в сейчас,

Вы с занижением питания не очень усердствуйте, иначе у вас перестанет стабилизироваться напряжение 3.3в на контроллер, а это плохо. 4.8в самое то. Ну и да, проблема видимо у вас в версии ядра. @Сотнег выше уже написал. Ещё такое может происходить если пин D4 использовать, там светодиод висит, которой а такт вифи мигает, может и это проблему провоцировать.

 

[whelpy]

Спасибо, сейчас попробую перезалить. Хорошо что не успел диод перепаять

 

[Константин 271]

Хорошо что не успел диод перепаять

Это последнее, что надо делать.