Projets:ESP32 BLE variateur ampoule Led 220V
Description du projet
L'objectif du projet est de fabriquer un variateur de lumière pour contrôler une ampoule LED OSRAM 220V avec un potentiomètre (pour tester) puis avec des données reçues en Bluetooth Low Energy
Cahier des charges
- pouvoir faire varier la lumière de manière fluide
- doit fonctionner avec les valeurs reçues en BLE
Analyse de l'existant
Equipe (Porteur de projet et contributeurs)
- Porteurs du projet :Marie
- Concepteurs/contributeurs :Delphine, Christian, Jean-jacques
- Animateur (coordinateur du projet) :Delphine
- Fabmanager référent:Delphine
- Responsable de documentation:Delphine
Matériel nécessaire
- 2 résistances 47 K
- 1 résistance 1K
- 1 résistance 100 Ohms
- 1 résistance 200 Ohms
- 4 diodes 1N4007
- 1 optocoupleur EL817 (https://www.everlight.com/file/ProductFile/201407061833256242.pdf)
- 1 driver triac MOC3020M (https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/176764/FAIRCHILD/MOC3020M.html)
- 1 triac BTA16 (https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/22039/STMICROELECTRONICS/BTA16.html)
- 1 CD40106
- 1 condensateur non polarisé 10nf (103)
- 1 condensateur polarisé 10uf
- 1 potentiomètre B10K
- 1 ESP32 expressif ESP32 WLAN Dev Kit Board Development Bluetooth Wifi v1 WRODM32 NodeMCU (https://www.espressif.com/en/products/devkits/esp32-devkitc?4)
- 1 ampoule à filament ou si à led doit être dimmable. Circuit testé avec Led OSRAM P CLAS A DIM 13 W/827 E27 Voir référence ici
- 1 transformateur 220V-12V ou directement une alimentation 220V-12V
- 2 wago (dominos) 3 entrées
- 2 wago (dominos) 2 entrées
- perfboard 40 trous de large x 32 trous de hauteurs si non fabrication du PCB
- 2 barettes de 16 pinheaders carrés pour éviter de souder l'ESP32 sur la carte
- 1 support pinheader 2x7 pins pour le 40106
- 1 support pinheader 2x3 pin pour le driver triac MOC3020M
- 1 barette de 3 pinheaders pour le BTA16
Outils nécessaires
- fer à souder
- étain
- fils à souder
- pince coupante
- pince à dénuder
- cutter (pour couper un bout de perfboard)
Coût
Délai estimé
- entre 4 et 6 heures
Fichiers source
Télécharger les sources du projet Kicad
Schéma électronique Kicad
PCB
Voir ou télécharger le fichier SVG
Vue en 3D du PCB
Explications du circuit
Sur le schéma on distingue deux parties : la partie gauche qui représente le circuit où circule une tension de 220V et la partie droite avec une tension de 9 volts, l'axe de séparation se situant au milieu des optocoupleurs U1 et U2.
On redresse la tension 220v avec les 4 diodes D1 à D4 montée en pont de diodes. La diode d'entrée de l'optocoupleur EL817 est parcourue par le courant qui circule dans le pont de diodes de D1 à D4 et les résistances R1 et R2. Ce pont de diode redresse la tension du 220V, on n'a plus que des alternances positives qui vont faire conduire la diode de l'optocoupleur pendant la quasi totalité des alternances. Le passage par zéro des alternances va au travers du optocoupleur créer une impulsion négative sur la sortie 3 du optocoupleur EL817.
La diode d'entrée de l'optocoupleur étant constamment alimenté, elle éclaire pratiquement à 99 % du temps le phototransistor, donc la tension sort par la broche 3 en quasi permanence. On a ce qu’on appelle en électronique un niveau haut permanent sur cette broche.
Quand il y a le passage à zéro on a une impulsion négative puisqu’il n’y a plus de conduction à la sortie du phototransistor. A la sortie du phototransistor on a une fraction de sinusoïde entre le moment où on passe de zéro à 3V ou de 3v à zéro, la variation de la tension ou changement d'état se fait donc de manière progressive.
Cette impulsion non franche, on va la remettre en forme par le circuit inverseur du 40106 pour que cette variation soit sans valeur progressive mais passe instantanément de 0 à 3V ou de 3v à 0.
On obtient une impulsion de synchronisation qui va servir de point de départ pour le délai de max 10ms (défini par le potentiomètre ou les données reçues en BLE). Une fois passé ce délai le triac s'enclenche jusqu'à la fin de la demi alternance (10ms) car le secteur donne une alternance complète de 20ms. Le triac attend une demi alternance (période définie par le potentiomètre), avant de s'enclencher pendant le reste de l'alternance (période).
Le potentiomètre va dimmer (faire varier) la lumière. Plus sa valeur est petite plus la lumière est forte.
Il faudra mettre du fil bien isolé pour le circuit 220 V.
Etapes de fabrication pas à pas
Conception du circuit électronique
Deux possibilités : soit fabriquer ou faire fabriquer le PCB et y souder les composants soit tout faire soi-même en réalisant le cirucit sur perfboard.
Circuit électronique pour perfboard
Réaliser le circuit suivant sur de la plaque de prototypage à trou (perfboard)
Programmation
Installer l'ESP32 dans l'IDE Arduino
Suivre ce tutoriel pour pouvoir utiliser l'IDE Arduino avec l'ESP32.
Récupérer les informations de service et caractéristique du serveur BLE
Si vous souhaitez mapper la lumière avec des données envoyées par un appareil BLE, récupérer le numéro de référence du service et de la caractéristique de l'appareil en suivant les deux premier chapitres du tutoriel suivant :
Téléverser le code sur la carte ESP32
Téléverser le code suivant sur l'ESP32. SI vous rencontrez un problème lors du téléversement, appuyer simultanément sur le bouton BOOT de l'ESP32 ou connecter un condensateur polarisé entre le GND et l'entrée EN.