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[家电] 我把家里的86型开关面板插座和插线板改造为可触摸开关了

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发表于 2022-1-3 03:42:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 kaixi_ants 于 2022-1-13 22:39 编辑

一、 背景信息
几个月前家里有一个带开关86插座上的按钮不太好使了,应该是里面的机械结构有一边磨损了,勉强还能用,不过差不多用了10年了也该换了。我比较喜欢用触摸的因为比较耐用。家里的电器基本都是触摸的了,以后开关干脆也换成触摸的吧。但是TB了半天,却没有找到一个可以满足要求的。商品86型触摸开关是有的,但没有带插座的,我不可能在墙上打新孔啊,而且价格还很感人,最后还是放弃商品途径。作为DIYER,做个触摸开关并没啥难度,但因为是市电下长期使用,安全性和可靠性比较重要,于是前后花了大约两周时间完善本文中这个触摸开关电路,又花了大概2个月稳定运行,确保没有什么问题才敢撰写此文分享给大家。

(本文所有资料全部开源,我相信带开关旧插座升级改造有一定市场,希望商家开发出质优价廉的产品)

节能型单双路触摸开关 (用于86改造)
4646.png

模块化多路触摸继电器V1.1(用于插线板改造)
44664.png




附件:
立创EDA含打板文件:单路触摸继电器V2.1,双路触摸继电器V2.1,模块化多路触摸继电器V1.1
立创EDA含打板文件.zip (673.94 KB, 下载次数: 23)

(m不是我收的,没m下载附件的可以去力创开源广场搜索 节能 触摸继电器,外链按版规删除了)

二、电路设计
基本思路很简单就是使用触控芯片驱动继电器,替换原来的机械开关。
但要能够在原有的86插座面板上完成改造,电路要做到小巧,而且要省电、长寿、可靠性高。

采用我前一阵子设计的多路节能继电器驱动电路(https://www.mydigit.cn/thread-279008-1-1.html 原理本文就不赘述了),含容阻降压电源;
触控电路用非常便宜的223芯片,二者串联,通过光耦耦合。
最终定型电路V2.1如下:
2-1.png
单路原理图
2-2.png
单路PCB图

用立创EDA画的,便于打样,双路就是简单串联,附件和开源项目里有就不截图了。
PCB为单层设计(立创EDA最小2层),也便于DIYER手工制板和焊接。
所有元件都是TB买的最便宜的元件,单路元件成本不到1.5元。

期间一共遇到4个问题:
1,V1.0版本,触控芯片和继电器驱动紧凑集成布线,因为想通过触控端延长线与86面板连接,用自粘铜箔做触控区,这样改造很简单。
结果打样回来测试,223触控端延长出几厘米就无法工作了,因为交流环境火线电压高,很容易干扰223。废弃。
2,V2.0版本,改为双路串联,触控电路与继电器驱动电路分离,通过3根跳线连接。触控电路可以贴在86面板背后,触控电路工作稳定,但继电器有时无法有效驱动,最后发现是因为MLCC直流特性差,25V下容量不足(我用力创买的正版三星25V22U也是如此),C2再并一个10u贴片电容,并将D1改为27V稳压管后才保证100%驱动。
3,反复交流接触不良测试,制造电压抖动(有概率C1最高存电电压与AC最高电压正向串联,产生最大2倍输入的高压),结果限流用1206贴片电阻R3、R4(都是100欧姆)其中一个击穿烧毁爬电,换更2个360欧姆1210贴片依然击穿,最后换插件220欧姆解决(贴片电阻耐压低的问题以前就知道,以为用2个贴片串联可解决,但实际还是不行,估计要串4个才行)。
4,买了好几家的223,发现部分223型号电压不稳会死机,增加了D7和R7,电压可以更稳定。

DIY建议:
1,继电器推荐用24V的,其它电压的继电器需参考https://www.mydigit.cn/thread-279008-1-1.html自行调整电路参数
2,三极管要测量β值。开始我按β=250,R5=2K设计的,后来买到的9014β高达350,2K下关断继电器非常灵敏,容易受干扰,R5改为10K。
3,R4要用>=1/4W的插件电阻,耐压高。
4,D2为继电器触点保护,实际用的10毫米430V压敏电阻,带感性负载必须加。
5,C1选用安规电容或耐压>=400V的CBB

三、实际制作过程与效果

先焊接好元件,为了可靠焊接贴片元件我还研究了手工制简易钢网,参考  https://www.mydigit.cn/thread-291394-1-1.html

3-1.jpg
焊接好贴片元件的测试板
因为10月底只打样了V1.0和V2.0版本,所以图中V2.0样板手工做了细微改造。


3-2.jpg
焊好后,裸板上电测试一下,保证电路OK。
然后将触摸电路部分剪下,焊上连接线。

3-3.jpg
继电器部分与86插座连接好,并用热熔胶固定.

3-4.jpg
触控部分固定到86塑料面板的后面,图中这种带金属框架的86开关,只能固定到开关的塑料按钮后面。

3-5.jpg
连接好后,上电测试。
3-6.jpg
测试OK,指示灯OK,就能安装到墙上了。

我家安装后效果:

3-7.jpg   
客厅
3-8.jpg
卧室

3-9.jpg

厨房
3-10.jpg
卫生间


下面是实际使用的视频效果:
3-11.mp4 (4.34 MB, 下载次数: 0)
目前已使用了2个月,每天都用,一直比较稳定。

四,插线板的改造
改造完86开关还没完,因为插线板不是也可以改造吗?
但是打开一个插线板一看,空间太小,整块电路不好放进去。思来想去,于是有了《模块化多路触摸继电器》,按模块拆分,继电器较大分离出去,电源部分也分离,触摸和驱动部分整合为1*2CM大小的模块,这样使用时就非常灵活了。

其实原理都是一样的,主要是多路的板子好难画,5路画了半天不想再加更多路了。

最终定型的板子:
4-1.png


焊接和改造过程就不过多描述了,就改造了两个插线板。

一个G牛的插线板,内部空间极小,只能用窄体继电器了,当然电流也小了,反正也不用来控制大功率电器。

4-2.jpg
3路插座改造2路为触摸开关,留一路大电流。这个塑料能透光,不用打孔就可以用,实际使用的视频效果:
4-3.mp4 (4.96 MB, 下载次数: 0)

另外一个杂牌插线板,内部空间较大,正好可以放下普通继电器。

4-4.jpg
这个塑料不透光,需要打个小孔,再用热熔胶密封,用来透触摸指示灯,实际使用视频效果:
4-5.mp4 (2.75 MB, 下载次数: 0)



最后,欢迎大家抄作业。不过改造时一定要注意安全啊,毕竟是控制市电的,电路注意固定好,有金属外露的地方注意加胶绝缘


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