Электрический шаровый кран + творчество

Представляю обзор электрического шарового крана со вскрытием и описанием обвязки к нему. Приобретался за 20$ с купоном и бесплатной доставкой… Под катом характеристики, вскрытие, описание задачи, «ардуинство», готовое устройство

Шаровый кран с электроприводом понадобился для организации переключения на резервную емкость дачного водопровода.

Пришли краны в «пакете пузыря», сами в коробочках:


Внешний вид не вызвал подозрений:



Вес устройств:



Вскрытие показало пластиковые шестерни, не уверен насчет долговечности, но: 1 — надеюсь переключений не будет очень много, 2 — 3D печать спасает отцов русской демократии в сложных ситуациях.


Блок питания для тестирования (12В, 2А) самый типовой


Кран весело крутится при одной полярности в одну строну, при другой в другую, это не может не радовать. Время полного передвижения от одного положения до другого 4 секунды.

С помощью обжимки и наконечников были сделаны кончики проводов для удобного продолжения работы с устройством


Характеристики на сайте:

резиновая прокладка на фото вскрытия видимо дает ip65.

Измеряем ток:
В режиме покоя — когда кран достиг своего крайнего положения (фактически ничего не потребляет)

В режиме движения (меняется от 39 до 20 мА)




Приобрел: датчик давления с механической регулировкой порога срабатывания (электронный датчик давления стоил неадекватных денег), кран, представленный в заголовке обзора, электромагнитный клапан, датчик уровня воды ну и… электроника в виде рассыпухи компонентов и модулей.
Заодно задумался об автоматизации других рутинных дачных процессов, процессы строительства и благоустройства отнимали много времени, и до автоматики не доходили руки, зато теперь самое время.

Ток потребления крана заявлен до 100 мА, поэтому для работы вполне сгодиться микросхема L293D (ток 600 мА, в пике до 1,2 А):

Схема подключения микросхемы:


Нам не требуется управлять скоростью, так как в данном случае это бессмысленно. Но механические релюшки занимают много места, имеют эффект залипания контактов, требуют обвязки за что и были отвергнуты. Фактически нам требуются входы INPUT, Vs, Vss и выходы OUTPUT.
Собираем на макетке прототип управления, убеждаемся что все хорошо

Далее нужно собрать прототип законченного устройства. Принято решение в прототип вмуровать arduino pro mini — так как цена ее фактически не отличается от цены отдельного контроллера, да и габариты от dip версии тоже фактически не отличаются. А, учитывая входы для программатора, кварц с конденсаторами, кнопку резет и светодиоды — габариты ее меньше и все достаточно удобно. Кто то конечно начнет кидаться помидорами, типа это не оптимально встраивать arduino в готовое устройство, но учитывая аргументы выше, считаю такое дело оправданным.

Тем более, мы говорим о прототипе, а не о каком-то серийном устройстве, впрочем, отдельные контроллеры я тоже использую в поделках, но это другие истории.

Далее, по хорошему, нужно рисовать принципиальную схему… Но я лентяй, не делайте как я… Я сразу начал рисовать печатную плату, представляя схему в голове. Рисовал в программе Sprint Layout 6.

Далее лазерный утюг и китайская заготовка под плату позволили воплотить все в вид куска текстолита с медными дорожками.


Ну а далее паяем компоненты. Модулек связи по сети позволит фиксировать отключения и переключать в ручном режиме (например, чтобы забрать воду из бочки и налить туда свежую). От разъема питания дорожки напрямую идут на L293D, чтобы подавать это дело на двигатели. используется маленький DС-DC преобразователь, чтобы получить 5 В из 12, далее стоит LM317 для получения 3.3 В для питания сетевого модуля. Этот сетевой модуль (enc28j60) хорош только ценой, так как программная реализация низкоуровневых протоколов требует много ресурсов и памяти, которые становятся дефицитом. Гораздо лучше использовать вот такой.
Но в данном случае вычислительная нагрузка не большая и можно ставить этот, снижая стоимость конечного решения. Если честно, у меня просто были такие, а нормальные еще в пути, так бы я не стал использовать их. Сетевой модуль подключается к pro mini. На входе питания, на выходе 5В и на выходе 3.3 В поставил конденсаторы на 16 В, 470 мкФ, по правде говоря, просто такие были под рукой. SMD конденсаторы уже стоят в DC-DС преобразователе, но я посчитал что так будет лучше, тем более схема будет работать с
электродвигателями. L293D соединил с pro mini и сделал 4 разъема для подключения датчиков (давление в водопроводе, наполненность бочки, ручная кнопка и давление после насоса). Как видно из рисунка, я задействовал 2 микросхемы, то есть смогу управлять 4 двигателями: -преключение на резервный забор воды, -наполнение резервной бочки, -перекрытие горячей воды, -перекрытие холодной воды.

Вот готовое устройство:



Тестирование показало, что все работает так как хотелось. код тут не привожу, так как он, мягко говоря «сыроват» (написал минут за 20 пока травилась плата). Далее нужно будет запихать устройство в коробку, например: распаячную коробку, подать сеть и питание и все это дело подключить на чердаке бани. Про стабильность и прочее смогу написать только после опыта эксплуатации. Если интересно, опишу другие решаемые задачи по автоматизации.
Спасибо тем кто дочитал до конца.

P.S. Никто ничего не предоставлял, все покупалось за свои деньги для решения конкретных задач.

UPD: Обзор другого устройства (в конце там есть код для управления устройством контроля крана)