Moduł sterownika oświetlenia w inteligentnym budynku - wersja prototypowa

Chcąc sterować oświetleniem nie tylko za pomocą tradycyjnych włączników światła w domu, konieczne było zaprojektowanie instalacji elektrycznej, w sposób umożliwiający podłączenie sterownika świateł. Powstały cztery punkty dystrybucji oświetlenia (po 2 na piętro) w każdym zbiega się 16 obwodów oświetleniowych oraz 16 włączników. Do punktu dystrybucyjnego doprowadzone jest gwarantowane zasilanie 230V z centralnego UPS (dziś przy energooszczędnych żarówkach LED i małym poborze prądu, można sobie na to pozwolić a przynajmniej zaoszczędzamy sobie bałaganu, przy ewentualnym rozlaniu wosku) oraz obwód niskonapięciowy 12-24V do zasilania elektroniki.
Kiedy koncepcja modułu sterownika jest jeszcze w fazie budowy, układ został spięty w sposób klasyczny rozłączając napięcie 230V na żarówki LED, tym samym umożliwiło kontynuowanie projektu przy świetle w domowym zaciszu.



Docelowy układ, złożony w tzw. kanapkę składać się będzie osobno z sterownika opartego na dsPIC, modułu wejść cyfrowych 24V, wyjść cyfrowych 24V oraz wyjść mocy 230V zaprezentowana wersja prototypowa zawiera te trzy ostatnie na jednej płycie, celem przetestowania układu i ewentualnych poprawek.
Z myślą o ewentualnych uszkodzeniach/serwisie i dla lepszego składania urządzenia zastosowałem ekspander 16-bitowy MCP27S17, który posłuży mi jako rozszerzenie portów wspomnianego mikrokontrolera dsPIC, dodatkowo ułatwi prowadzenie ścieżek(wymagane będą raptem zasilanie 3,3V układu MCP i komunikacja SPI) dalej sygnały wyjść ekspandera poprzez transoptory TLP291 zamykają drivery mocy układu ITS711L1, który jest swego rodzaju specjalizowanym czterokanałowym łącznikiem zasilania 12-24V do zastosowań przemysłowych. Poniżej wycinek z noty katalogowej układu Infineon.

Cyfrowe wejścia 24V zostały również odseparowane galwanicznie przez transoptory TLP291 a dalej sygnały trafiają na wejścia układu MCP23S17. 

Ostatnim elementem są półprzewodnikowe przekaźniki tzw. SSR użyłem 2A przekaźnika S202T02 firmy Sharp z swoich zasobów, faktem jest iż przekaźnik został wycofany z produkcji, ale bez problemu można go dostać u naszych daleko-wschodnich sąsiadów.

Izolacja galwaniczna nie była konieczna, jednak dodanie jej poprawia odporność układu na zakłócenia (szczególnie przy długich liniach do włączników w przypadku burzy) oraz zabezpiecza układ przed ewentualnym przepięciem na lini 24V w przypadku np. przewiercenia wiązki przewodów w ścianie, bądź przegryzienia przez gryzonie. 

Złącza sygnałowe wyposażyłem w 8-rzędowe  zaciski terminalowe na sprężynach, które odblokowywane są przez naciśnięcie pomarańczowego plastiku.

Na koniec, chciałbym serdecznie podziękować kolegom Pawłowi i Wojtkowi, którzy dzieląc się swoim doświadczeniem i wiedzą pomogli mi w zaprojektowaniu prototypu.