Sterownik oświetlenia – inny niż komercyjne.

Sterownik oświetlenia – inny niż komercyjne.
5 (100%) 2 votes

No nie chciałem napisać „Sterownik oświetlenia – lepszy niż komercyjne” bo było by to nieskromne 😛 ale takie mam zdanie. Fachowo można powiedzieć, że jest to LED driver PWM dimming. Ten sterownik oświetlenia zbudowałem jako dedykowany dla swoich latorośli. Moi panowie mieszkają na piętrusie, ten u dołu od paru lat eksploatuje wynalazek browara, a ten u góry w końcu doczekał się swojej produkcji. Jak zwykle budowa trwała wieki ;-p i odbywała się etapami ale nie o tym będziemy sobie opowiadać.

Celem artykułu jest przedstawienie funkcjonalności mojego sterownika. Powstał on w oparciu o µC Atmela ATtiny44A, ten układ scalony wraz z opracowanym kodem to praktycznie cały sterownik. Dodane są jedynie małe peryferia, mające uchronić porty przed uszkodzeniem, układ wykonawczy na mosfetach ze starej płyty głównej komputera ;-D, odbiornik podczerwieni, oraz mały stabilizator dla zasilania całości.
Funkcjonalność która powstała, nie jest żadną rewelacją czy innowacyjnością. To na czym mnie zależało to obsługa różnych funkcji za pośrednictwem jednego przycisku, oraz to co jest dla mnie najważniejsze odpowiednia komunikacja z użytkownikiem. Czyli informowanie obsługującą osobę co w danym momencie sterownik robi, jaką funkcję realizuje. Często spotykam się z rożnymi opracowaniami komercyjnymi lepszymi i gorszymi, które może i są bardzo ciekawe i funkcjonalne, ale obsługa ich rozwala na łopatki. Lub sposób obsługi jest wręcz tragiczny nie intuicyjny bądź tak zagmatwany, że odstrasza od dobrego produktu.

Tutaj wspomnę o opracowaniach browara, który czy chce czy nie jest moim „mentorem” w zakresie programowania µC i pewno nigdy go nie doścignę w tej dziedzinie, i dobrze 😉 Trzeba mieć dobre wzory w życiu do „naśladowania”. Bardzo podobają mi się sterowniki oświetlenia, które opracowuje, ale czasem nie wiadomo co sterownik robi w danym momencie i czy dobrze „naklikało” się funkcję, którą chcę aby realizował. O fakcie tym informowałem browara, nawet zmieniał funkcje oprogramowania specjalnie dla mnie, z różnym powodzeniem gdyż wcale nie jest łatwe, zrealizowanie dużej funkcjonalności w µC z małą pamięcią na kod. Tak że parę lat trwało za nim byłem w stanie stworzyć swój sterownik oświetlenia z podobną funkcjonalnością i lepszą komunikacją dla użytkownika. To co browar robi i prezentuje swoją osobą jest bardzo ciekawe i cenię sobie bardzo tą znajomość. Nie raz zawracam mu głowę i odrywam od codziennej pracy, przedstawiając swoje problemy, a on cierpliwie mnie znosi 😉 Pewno będziecie oglądać film demonstracyjny, który razem z małym Jakubem przygotowaliśmy i zobaczycie, że niby nic wielkiego się nie dzieje – sterownik zaświeca, wyłącza, przyciemnia, mruga kontrolką i różne takie tam … ale musicie wiedzieć, że uzyskanie takiej funkcjonalności jaką stworzyłem to wcale nie taka banalna sprawa.

Tyle słowem wstępu. Przejdę teraz do omówienia funkcjonalności sterownika.

Sterowanie elementami wykonawczymi, którymi są podłączane diody LED odbywa się za pośrednictwem PWM z częstotliwością około 2kHz. Co to znaczy? A no tyle, że diody nie świecą ciągle, a bardzo szybko mrugają, co pozwala na płynne regulowanie ich jasności oraz oszczędza energię elektryczną. Oczywiście częstotliwość jest tak duża, że tego mrugania nie widzimy, a obserwujemy jedynie różną intensywność świecenia źródła światła w postaci diod LED, w zależności od wypełnienia modulowanego przebiegu sterującego.funkcjonowanie_PWM

Wypełnienie przebiegu zmieniane jest w zakresie ośmiobitowym co daje 256 nastaw/kroków intensywności świecenia. Tutaj wato powiedzieć, że przy sterowaniu tą metodą źródłem światła w postaci diod świecących obserwowane zmiany nie przebiegają liniowo, w stosunku do zmian nastawy. Co to znaczy? A no tyle, że oko ludzkie największe różnice intensywności świecenia obserwuje przy zakresie zmian od zera do powiedzmy 5 – wtedy odbywa się „początkowe” rozświetlanie, a najmniejsze zmiany intensywności świecenia widzimy po przekroczeniu 2/3 zakresu i przy osiąganiu końcowych wartości wspomnianego zakresu.

Tak, że jak już wiadomo jak sterownik „zarządza” diodami  LED, to mogę przystąpić do omówienia dalszej funkcjonalności układu który skonstruowałem.
Jedna z  najważniejszych cech, załączanie i wyłączanie oświetlenia odbywa się płynnie. Nie ma „mrygania” i nagłego rażenia oczu, do którego być może niektórzy z nas przywykli przy załączaniu oświetlenia w domu. Tak że nie pomagam rozwijać się nerwowości nadpobudliwości itp przez błyskanie światłem.
Mamy możliwość płynnej regulacji intensywności świecenia, oraz wyłączenia jednego z dwóch źródeł światła gdyby było zbędne. Dodatkowo każde ze źródeł możemy wyregulować indywidualnie, tak aby np jedna „lampa” świeciła jaśniej od drugiej, wedle potrzeb.
Do dyspozycji jest również funkcja wyłącznika z opóźnieniem. Bardzo przydatna wieczorem gdy kładziemy się spać i chcemy by oświetlenie działało jeszcze przez określony czas.   Wystarczy ją uaktywnić, a światło zostanie automatycznie zgaszone i nie musimy się tym przejmować, można sobie spokojnie zasypiać 😉

I teraz opowiem o tym co dla mnie najlepsze. O realizowanych funkcjach/czynnościach, którymi w bieżącym czasie zajmuje się sterownik informuje nas dioda świecąca, nazwę ją status LED. Podczas gdy sterownik pracuje w trybie czuwania – światło jest zgaszone, status led świeci pełną intensywnością. Akurat tą funkcjonalność wykorzystałem do podświetlania klawisza ściennego, którym każemy pracować „automatowi”. Ładny bajerek, a dodatkowo po zmroku pozwala szybciej odnaleźć przycisk na ścianie.
Podczas załączania czy też wyłączania oświetlenia status LED świeci ze zmniejszoną mocą aby było wiadomo, że sterownik jest w fazie on lub off, po których to osiągnięciu led gaśnie (światło się świeci), lub zapala się (światło zgaszone).
W trakcie regulacji intensywności świecenia, status LED szybciutko mruga, aż do momentu osiągnięcia końca zakresu zmian. Wtedy to LED zaczyna ciągle świecić pełną mocą i użytkownik wie, że dalsze trzymanie klawisza nie wnosi już zmian w regulacji.
Kolejny sposób sygnalizacji to co sekundowe błyskanie. Zachowanie takie status LED możemy obserwować po uaktywnieniu wyłącznika czasowego.

Teraz gdy już wiadomo jaką funkcjonalność posiada sterownik oświetlania kaktusa, oraz co potrafi wyprawiać status led 😉 mogę przystąpić do zdradzenia sekretu jak tym wszystkim się zarządza. Jak wcześniej wspomniałem do dyspozycji jest tylko jeden klawisz. 😛

Włączenie bądź  wyłączenie oświetlenia powoduje kliknięcie – jedno naciśnięcie. Zakładam, że światło jest wyłączone, kliknięcie zaświeci oświetlenie, kolejne wyłączy oświetlenie, itd.

Regulację intensywności oświetlenia, spowoduje przytrzymanie klawisza, Gdy posłużymy się przyciskiem naduszając go, światło zacznie przygasać. Gdy zaniechamy tej czynności i przyciśniemy klawisz powtórnie oświetlenie płynnie zwiększa swoją moc. I tak w kółko.

Wyłączenie jednej z „opraw” świetlnych, będzie możliwe po trzykrotnym kliknięciu. Klikam trzykrotnie – sterownik odłącza pierwsze źródło światła, klikam kolejny raz trzykrotnie sterownik załącza pierwsze źródło, a wyłącza drugie źródło światła. Gdy kolejno powtórzę tą czynność sterownik uaktywni oba źródła światła. Przy kolejnych potrójnych kliknięciach sytuacja będzie się powtarzać cyklicznie.

Aktywacja opóźnionego wyłączenia jest możliwa do uzyskania po dwukrotnym kliknięciu. Po wykonaniu tej czynności, sterownik zacznie odmierzać zadany czas, po upłynięciu którego przystąpi do płynnego wyłączenia oświetlenia. Kolejne dwukrotne kliknięcie anuluje wykonywanie tej funkcji, o ile jest w trakcie. Itd.

Sterownik jest wyposażony w odbiornik podczerwieni do pilota, funkcjonalność ta nie została w tym momencie jeszcze dokończona i dopracowana, niemniej z tego co funkcjonuje można już znakomicie korzystać. Dzięki pilotowi możliwe będą dodatkowe bezpośrednie nastawy w tym ustawianie czasu opóźnionego wyłączenia.

Wszystkie nastawy są zapamiętywane w pamięci nieulotnej mikrokontrolera. Po załączeniu zasilania sterownika oświetlenie pozostaje wyłączone. Jest to istotne w wypadku zaniku zasilania gdyby nikogo nie było w domu, działające oświetlenie nie będzie niepotrzebnie zużywać energii elektrycznej.

Sterownik powstał w postaci kanapki elektronicznej, gdzie jedne z PCB zawiera mikrokontroler i sensor IR, oraz złącze do status LED i przycisku, łącznie z zabezpieczeniem przed uszkodzeniem wyprowadzenia do którego podłączony jest przycisk. Kolejna część kanapki zawiera zasilacz niskiego napięcia i układ wykonawczy sterujący dowolnym obciążeniem 12V w postaci diod LED. Kilka fotek kanapki:

widok poszczególnych płytek od góry

sterownik oświetlenia – widok poszczególnych płytek od góry

widok poszczególnych płytek od dołu

sterownik oświetlenia – widok poszczególnych płytek od dołu

pierwszy z widoków kanapki

pierwszy z widoków kanapki

drugi z widoków kanapki

drugi z widoków kanapki

trzeci widok kanapki

trzeci widok kanapki

Oprawy oświetleniowe wykonałem z zakupionych profili kątowych MDF leżakujących od … nie powiem 😉 oraz bardzo dobrej jakości taśm LED z diodami 5060. Całość zamontowana jest pod sufitem oświetlając płaszczyznę boczną i tylną łóżka pana mieszkającego na pięterku. Oprawa boczna ma klosz mleczny przeciwdziałający oślepianiu, a ta za głową już klosz zwykły. całość zasilana jest z domowej instalacji oświetleniowej 12V, po wyprostowaniu i odfiltrowaniu napięcia z transformatora elektronicznego. I prezentuje się następująco:

tak to wygląda w praktyce

tak to wygląda w praktyce

Oświetlenie już może pracować, sterownik po zakończeniu będzie zamknięty w obudowie z ABS-u, a na razie się wietrzy 😉 Oczywiście nie ma strachu o to, że coś się będzie nagrzewać bo tranzystory MOSFET są na bardzo duże prądy przewidziane, a o takich tu nie ma mowy.

Jeszcze mała demonstracja:

Fotka z prototypem na profesjonalnej płytce testowej, z podstawką renomowanej firmy Enplas – piękna sprawa ale tanie cholerstwo nie było, jakby ktoś chciał to mogę odstąpić jeden egzemplarz.prototyp

Share Button
Tagi , , .Dodaj do zakładek Link.

3 odpowiedzi na „Sterownik oświetlenia – inny niż komercyjne.

  1. pigers mówi:

    To jest na suficie czy na ziemi ? Bo z zdjęcia ja coś nie mogę tego odczytać

  2. slawekjurek mówi:

    Kaktusie: Taki sterownik (bardzo podobny do Twojego, acz fabryczny i przeznaczony dla oświetlenia żarowego, bo wtedy innego nie było) używam w większości pomieszczeń u mnie w chacie od jakichś 20-lat z hakiem. Działa z powodzeniem na pilota lub dotykowo realizując podstawowe funkcje dużo wygodniej niż klikanie po sto razy przyciskiem. Co do „klikacza przyciskowego” ze sterowaniem PWM diod LED, jest tego pełno (nawet kity AVT), można też to w jakąś godzinę zrealizować przy pomocy dowolnego sterownika PLC (lub nawet przekaźnika programowalnego). Koszt może nieco większy, ale za to „robota” przyjemniejsza i w każdej chwili (w niektórych PLC nawet w trakcie działania) można modyfikować funkcjonalność tegoż ustrojstwa, dodając jeszcze kilkadziesiąt „klikaczo-funkcji”, łącznie ze sterowaniem tego wszystkiego za pomocą aplikacji na fona.
    Szkoda czasu Panie Kaktus, życie jest za krótkie, by robić zrobione i lutować kabelki po nocach, ale oczywiście jak kto tam woli  🙂

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

3 × two =