Переделка китайской люстры с пультом ДУ

Доработка китайской люстры

В настоящее время стали довольно популярны китайские люстры с пультом ДУ. Но, к сожалению, их надёжность оставляет желать лучшего.

Здесь я покажу на реальном примере, как можно доработать такую люстру. Сделать её более долговечной, надёжной и безопасной.

Данный материал будет полезен всем тем, кто дружит с электроникой. Здесь нет пошаговых инструкций, но в то же время показан наглядный пример того, как можно улучшить уже имеющуюся люстру. Умение паять и разбираться в схемах очень приветствуется, так как даже такой, казалось бы, простой материал оказалось трудно объяснить простым языком. Итак, начнём.

Принесли на ремонт китайскую люстру Sneha 85653/9+45A. "Sneha" созвучно с одним похабным словом, но, если к этому изделию приложить прямые руки, то получится "конфетка".



Владелец обнаружил оплавление корпуса одного из электронных блоков люстры и поэтому решил снять её из-за боязни возгорания. Просили сделать что-нибудь, чтобы люстру можно было эксплуатировать без опаски.



В процессе диагностики выяснилось, что люстра некорректно реагирует на команды с пульта. О том, как устранить эту неисправность, я уже подробно рассказывал тут.

После того, как беспроводной переключатель (Wireless Switch Y-7E) был починен, люстра стала работать исправно. Казалось бы, полдела сделано. Осталось решить проблему с LED Transformer’ом, который очень сильно грелся, и люстру можно отдавать. Но, что-то подсказывало, что это лёгкое и недолговечное решение.

Была поставлена задача доработать люстру, а, именно, полностью избавиться от источников питания на балластном конденсаторе, которые используются для питания беспроводного переключателя Y-7E и светодиодного светильника.

Для наглядности начеркал простенькую структурную схему, на которой показаны основные блоки и узлы люстры с ПДУ. Красными крестиками отметил те блоки, от которых в процессе переделки необходимо избавится или заменить.



Так как подписи к блокам делал на английском (так короче), то кратко расскажу о каждом:

Wireless switch — Беспроводной переключатель. В нашем случае это модель Y-7E с тремя каналами управления (3 way).



Электромагнитные реле (Relay), которые и включают нагрузку легко обнаружить внутри корпуса этого блока. RF — это радиоприёмная часть, которая принимает посылки от ПДУ. На печатной плате Wireless switch этот блок выполнен отдельно и выглядит так.



Decoder — это микросхема дешифратор HS153SPJ. Она декодирует посылки с пульта ДУ и включает/выключает соответствующее реле.



Power Supply — это источник питания. В данном случае он собран по схеме источника питания с гасящим (балластным) конденсатором. Это самая ненадёжная часть всей схемы, которая является причиной некорректной работы люстры спустя 1,5 — 2 года эксплуатации. Об этом мы ещё поговорим.

LED Transformer. Такое название ему, по-видимому, придумали для краткости. Могут обзывать и LED Driver, хотя этот блок состоит из обычного выпрямительного диодного моста и балластного конденсатора, который "гасит" излишки сетевого напряжения 220V, понижая его до нужного уровня. Тоже является ненадёжной частью схемы. Из-за такого схемотехнического решения светодиоды в люстре выходят из строя очень быстро.

Вот схема этого блока. Сведена с печатной платы вручную.



А вот и начинка. Не трудно заметить, что резистор (показан стрелкой) очень сильно греется.



Данный резистор, служит для ограничения тока через светодиоды. Именно из-за него и оплавился пластиковый корпус LED Transformer’а. Обратите на надпись "LED Driver" на корпусе. Как уже говорил, драйвером здесь и не "пахнет". Вместо него применена простейшая схема и минимум деталей.



Чтобы оплавить такой пластик нужна температура градусов 100~150⁰С, а то и больше. Становится страшно, когда такое чудо техники висит под потолком!

Чтобы избавится от этого блока, я решил заменить его обычным блоком питания с понижающим трансформатором. Об этом я ещё расскажу.

LED Lamp. Эту часть люстры я называю светодиодный светильник, хотя это просто несколько десятков светодиодов, которые соединены по определённой схеме.

В той люстре, которая оказалась в моих руках, светильник состоял из 45 светодиодов. Но, к моему удивлению, они не были соединены последовательно, как это обычно делается в китайских люстрах. На каждый из 9 плафонов люстры приходилось по 5 светодиодов, включенных последовательно.



Затем эти 9 веток соединялись параллельно и подключались к LED Transformer’у. Вот схема соединений для тех, кто в них сечёт.



Как уже упомянул, светодиодный светильник во многих люстрах собирается по другой схеме.

Все светодиоды в ней соединены последовательно, друг за другом. Их количество может достигать 50-ти и более штук. Благодаря этому, в LED Transformer’е для ограничения тока устанавливается резистор меньшего сопротивления, а ток, который протекает через него, не превышает 20~30 mA. Из-за этого на ограничительном резисторе выделяется небольшая мощность, которая не приводит к его чрезмерному нагреву.

В данной же люстре светодиоды включены параллельно по 5 штук на каждую ветку. Через каждую ветку протекает ток в 20~30 mA. А так как при параллельном включении ток разделяется, то суммарный ток, потребляемый всеми светодиодами светильника, уже составляет 180~270 mA. Кроме того, резистор гасит куда большее напряжение, так как при такой схеме соединений, напряжение питания светодиодного светильника составляет 15…16V. При последовательном соединении большая часть сетевого напряжения "падает" на светодиодах, так как их количество велико, и все они включены последовательно.

Судя по всему, такая реализация соединения светодиодов и привела к сильному нагреву резистора в LED Transformer’е и его корпус начал оплавляться.

Electronic Converter — Электронный трансформатор. Служит для питания галогенных ламп. Как видим по схеме их здесь два. Один блок мощностью 105 Вт питает 5 параллельно включенных галогеновых ламп G4 на 12V и мощностью 20 Вт каждая. Другой блок на 80 Вт служит для питания 4 галогеновых ламп G4.



Электронные трансформаторы и галогенные лампы я называю галогенным светильником. Эту часть люстры я трогать не буду, так как она исправно работает.

Подбираем блок питания.

Для питания беспроводного переключателя подойдёт блок питания с выходным напряжением 12~13V и максимальным током нагрузки 0,1~0,15A. На самом деле ток потребления приёмного блока составляет около 0,1A (я намерил 93,3 mA), и это только в том случае, если все 3 реле включены. Каждое из электромагнитных реле потребляет ток около 27~30 mA.

Когда все реле выключены, то беспроводной переключатель потребляет смешные 11,2 mA.

В качестве блока питания лучше всего применить малогабаритный AC/DC-адаптер питания (Power Adapter) от какого-нибудь прибора. Для этих целей я взял блок питания, который ранее использовался в зарядном устройстве для шуруповёрта. Вот такой.



На любом блоке питания обычно указаны его характеристики. Нас в первую очередь интересует строчка OUTPUT ("Выход"). Здесь указаны параметры выходного напряжения.

Как видим, выходное напряжение 15V. Буквы "dc", указанные рядом, означают постоянное напряжение, т.е. на выходе блока выпрямленное постоянное напряжение. Что нам и нужно. Максимальный ток нагрузки составляет 400 mA (0,4A). Сам блок питания компактный, но собран из классического трансформатора, что ясно по его весу. Импульсные блоки питания, которые сейчас встречаются уже чаще, чем трансформаторные, на вес гораздо легче, а выходной ток, как правило, составляет 1~2 ампера.

Почему я выбрал этот блок?

Во-первых, он довольно компактный. При работе практически не нагревается. Имеет герметичный корпус. Всё это даёт возможность встроить его в люстру и без опаски разместить под потолком, не боясь его чрезмерного нагрева.

Вначале я планировал использовать его для питания только беспроводного переключателя Y-7E, но потом решил, что неплохо было бы его приспособить и для питания светодиодного светильника. В таком случае отпадает необходимость в ещё одном источнике питания для светодиодов, а от LED Transformer’а, который сильно грелся можно вообще избавиться.

Так как максимальный ток нагрузки для этого блока питания составляет 0,4А, то он легко справится с питанием беспроводного переключателя (100mA max) и светодиодного светильника (280 mA).

Доработка беспроводного переключателя Y-7E. Удаляем лишнее.

Перед тем, как подключать блок питания к беспроводному переключателю, необходимо избавиться от элементов источника питания с гасящим конденсатором на его печатной плате. Так как мы собираемся питать беспроводной переключатель от отдельного блока питания, то эти элементы будут не нужны.

Чтобы было более наглядно, приведу схему рядового беспроводного переключателя (картинка кликабельна).





Сначала беспроводной переключатель необходимо разобрать и извлечь печатную плату из корпуса. Затем нужно демонтировать диоды VD1 — VD4 (1N4007). Это элементы диодного моста. Далее выпаиваем стабилитроны VD5, VD6. Также не помешает выпаять резистор R1 и "балластный" конденсатор C2.



Дроссель L1 и конденсатор C1 в моём блоке вообще отсутствовал. Это элементы фильтра. Видимо, сэкономили. Если вы обнаружите их на плате, то их можно выпаять, может ещё пригодятся.

Также, если есть желание, то можно убрать такие детали, как конденсаторы C3, C4, C5, C6 (на печатной плате отмечены, как C1, C2, C3, C4), а также резисторы R5, R6.



Демонтировать их я не стал, так как они смонтированы поверхностным SMD монтажом, не занимают много места, и не влияют на работу схемы после переделки.

Теперь, подать напряжение питания на беспроводной переключатель можно от любого подходящего источника питания, подсоединив его выход к печатной плате Wireless switch’а.

Для этого плюсовой провод припаиваем к точке "А+" или "А1+", а минусовой к точке "B-" или "B1-". Я, например, запаял провода источника питания 12V в отверстия, куда были впаяны диоды выпрямительного моста (точки A+ и B-).

Так как мой блок питания выдавал 15V, то для питания светодиодов (LED Lamp) напряжение в 15V идеально подходило. Напомню, что они включены последовательно по 5 штук (5 x 3V = 15V). Но для питания беспроводного переключателя требовалось напряжение в 12…13V.

Тогда я решил применить интегральный стабилизатор на LM78L12 в корпусе TO-92, чтобы понизить напряжение с блока питания и заодно стабилизировать его. Но, когда я собрал на макетной плате тестовую схему, то меня ожидало два сюрприза.

Первый заключался в том, что напряжение на входе стабилизатора LM78L12 оказалось не 15V, а 24! Сначала меня это озадачило. Сама конструкция работала исправно. На беспроводной переключатель приходили нужные 12V. Но при этом очень сильно грелся интегральный стабилизатор LM78L12. Стало понятно, что надо ставить что-то посерьёзнее.

Откуда взялись 24V на входе? Как оказалось, тот блок, который я взял от зарядного устройства шуруповёрта оказался собран по упрощённой схеме. В нём не было сглаживающего пульсации электролитического конденсатора! Да и зачем он нужен, ведь ранее он использовался в паре с простеньким зарядным устройством.

Так как блок питания неразборный, то я не знал, что в нём нет конденсатора.

Когда я собирал тестовую схему на макетке, то согласно даташиту, установил на вход стабилизатора электролитический конденсатор небольшой ёмкости. В результате, выпрямленное пульсирующее напряжение заряжало вдруг появившийся конденсатор до уровня 22…24V. Если помножить 15V на √2(~1,414213…), то получим чуть более 21V. Так как выходное напряжение блока питания не стабилизировано (15…17V), то на конденсаторе напряжение достигало уже 24V без нагрузки!

О том, что на конденсаторе после выпрямителя выделяется пиковое напряжение, я уже подробно рассказывал на странице про блок питания на базе готового DC/DC-преобразователя.

Так как напряжение на входе LM78L12 было уже 24V, то стабилизатор очень сильно грелся. Для тех, кто не в курсе, скажу, что чем большее напряжение гасится на стабилизаторе (в моём случае это 12V), тем большая мощность выделяется на нём самом. Он сильнее греется.

Если помножить потребляемый ток беспроводного переключателя, который в максимуме составляет около 0,1А на 12V, которое "падает" на стабилизаторе LM78L12, то мы получим мощность в 1,2 Вт. Она выделяется в виде тепла.

Чтобы отвести эту мощность со стабилизатора (охладить его) требуется радиатор. Тогда вместо миниатюрного LM78L12ACZ в корпусе TO-92 я взял версию KA7812 в корпусе ТО-220 с фланцем и прикрепил к нему небольшой радиатор. Посчитал, что этого будет достаточно. Получилась вот такая штука. Даже в корпусе идеально убиралась.



Но, как оказалось, все мои старания оказались тщетны . Даже с радиатором стабилизатор очень сильно грелся. Для сведения, если палец жжёт, что аж держать нельзя, то температура явно больше 50~60⁰С. При 60~70⁰С уже можно получить ожог, начинается денатурация белка.

Да, можно прикрутить радиатор побольше, но вот как это потом втиснуть в маленький корпус, а затем ещё поместить в то небольшое пространство между люстрой и потолком? Поэтому, решил отказаться от идеи со стабилизатором .

На помощь пришёл регулируемый DC/DC преобразователь на микросхеме LM2596S. Это так называемый Step Down преобразователь, т. е. понижающий.



В своё время купил таких на Али с индикатором и без. Вот и пригодился. Нагрузка в 0,1А для него смешная, он не нагревается. Сам модуль маленький и его легко втиснуть в небольшой по размерам корпус. Идеально втиснулся в контейнер от фотоплёнки старых фотоаппаратов.



Подключаем DC/DC-модуль к плате Wireless switch. Не забываем, что после сборки всё должно быть в корпусе.

Доработка светодиодного светильника. Установка ограничительных резисторов.

Так как выходное напряжение блока питания составляет 21…24V, а для светодиодной части люстры достаточно 15V, то для каждой ветки из 5 светодиодов пришлось установить ограничительный резистор. Рассчитать сопротивление резистора для светодиодов можно с помощью вот этого онлайн-калькулятора.

Вообще, наличие токоограничительного резистора в цепи со светодиодами хорошо влияет на их надёжность. Благодаря резистору через светодиоды протекает ток в 15…25 mA, что является для них оптимальным. Если глянуть даташит на большинство белых 3-ёх вольтовых светодиодов, то номинальный ток для них составляет 30 mA.

Перед тем, как окончательно монтировать резисторы, я собрал тестовую схему на макетке и измерил ток через светодиоды. Устанавливал разные резисторы с сопротивлением 300, 470 и 510 Ом.



В итоге остановился на номинале в 510 Ом, так как этих резисторов у меня как раз хватило на 9 веток. Мощность рассеивания резисторов должна быть от 0,25 Вт и выше. Я установил на 0,5 Вт. При этом на светодиодах «падало» напряжение в 3…3,1V, а ток через них составлял всего 10 mA. При длительном включении светодиоды оставались холодными.



Такой режим обеспечит длительную работу светодиодного светильника, даже если будут кратковременные скачки напряжения в электросети. Блок питания то у нас, всё-таки, нестабилизированный.

В процессе этого небольшого эксперимента убедился в том, о чём давно слышал. Через некоторое время после включения, ток через светодиоды немного увеличивается где-то на 5 mA. Светодиоды как бы разогреваются и сопротивление их немного падает. Это и приводит к росту тока через них.

Перед тем, как подключать светодиодную часть к беспроводному переключателю, на его печатной плате необходимо провести кое-какие изменения.

Первое, это электрически отсоединить выводы контактной группы того реле, которое будет включать светодиодную часть. Это можно сделать, просто перерезав печатную дорожку, которая соединяет выводы от контактов всех реле. Это общий провод 220V.

Здесь главное не допустить ошибки, так как два реле коммутируют сетевое напряжение 220V (на электронные трансформаторы галогенок), а светодиодный светильник запитывается напрямую от блока питания постоянным напряжением в 24V. Если допустить оплошность, то на светодиодную часть можно по ошибке подать сетевое напряжение в 220V!



Немного пояснений о перемычке, которая обозначена на фото. Чтобы не тянуть плюсовой провод, с которого запитывается светодиодная часть, на реле я кинул перемычку с общего провода, минуса.

Блок питания, DC/DC-модуль и беспроводной переключатель имеют общий минусовой провод. Поэтому, минус питания, который идёт на светодиодный светильник, я решил пустить через реле, а плюс 24V с блока подключить напрямую. Так я избавился от лишнего провода, который пришлось бы тянуть внутрь беспроводного переключателя и подпаиваться к выводам реле.

На работу светильника это никак не сказывается, просто цепь разрывается по минусовому проводу питания, а не по плюсу.

Отмечу, что далее на схеме этот момент не показан. Там через реле в переключателе проходит плюсовой провод 24V.

Вот схема соединений, чтобы было более наглядно, что должно получиться. Синим цветом обозначены цепи под сетевым напряжением 220V. Как видим по схеме, это напряжение подаётся через реле на галоненные светильники.



DC/DC Converter — это наш модуль DC/DC Step Down преобразователя. На вход подаём 24V от сетевого блока питания (AC/DC Adapter). С выхода DC/DC-модуля 12V подаём на беспроводной переключатель (Wireless switch).

На схеме я также указал электролитический конденсатор С1 ёмкостью 2200 мкФ и на рабочее напряжение 35V. Он нужен для того, чтобы при включении галогенных ламп светодиодный светильник не моргал.

Дело в том, что при включении электромагнитных реле, ток потребления беспроводного переключателя возрастает. При этом напряжение на выходе блока питания (AD/DC Adapter) скачкообразно проседает с 22…23V до 20…21V. Это происходит из-за того, что блок питания у нас нестабилизированный, и с ростом нагрузки напряжение на его выходе проседает.

Скачок напряжения приводит к тому, что светодиоды в светильнике в момент включения других реле (например, каналов B или С) кратковременно моргают.

Чтобы избавится от этого эффекта, я и добавил конденсатор на выход блока питания. Сам конденсатор удалось запихнуть в тот же корпус, что и DC/DC-модуль.



Припаял его ко входу данного модуля. После такой доработки моргание исчезло.

Фото проверки люстры перед окончательной сборкой.



Проверяем все режимы.



Упс. Одна галогенка не светит. Придётся заменить.

Закончив тестирование люстры после переделки можно окончательно изолировать все электрические соединения.



Ограничительные резисторы в светодиодном светильнике я обжал термоусадочной трубкой, отрезки которой я заранее надел на провода ещё до соединения резисторов и проводов от светодиодов.

Соединительные провода, которые подключаются к электросети 220V, напаял на контактные штыри сетевой вилки блока питания. Сюда же припаял другие провода, которые идут на реле беспроводного переключателя. Затем всё это обжал термоусадкой в два слоя. На выводы сетевых проводов, которыми люстра подключается к электросети, установил соединительную колодку.

В процессе доработки люстры не забывайте о правилах электробезопасности!

Подключать китайскую люстру с пультом ДУ к электропроводке лучше через обычный сетевой выключатель. При необходимости, её можно полностью обесточить. Это может понадобиться, когда отлучаетесь из дома на несколько дней, а также даёт возможность выключить электронику люстры во время летней грозы.