Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Sterownik świateł na Sylwestra/lampek choinkowych

r06ert 09 Dec 2010 19:55 20415 34
  • Sterownik świateł na Sylwestra/lampek choinkowych

    Witam! Nie widziałem jeszcze w tym roku konstrukcji świątecznych, dlatego zdaje się że otwieram pulę. ;) Chciałem dzisiaj zaprezentować prostą konstrukcję ośmiokanałowego sterownika świateł. Z założenia konstrukcja powstała tylko po to, aby urozmaicić sylwestrową zabawę na prywatce, ale może również posłużyć jako sterownik lampek choinkowych.

    Budując układ kierowałem się nie tylko prostotą, ale chciałem również na własnej skórze sprawdzić kilka patentów. ;)
    Zastosowałem m.in. przetwornicę na 5V zbudowaną na układzie LM2574 tak z czystej ciekawości.
    Jako zabezpieczenie zastosowałem 2A bezpiecznik polimerowy.
    Chciałem również sprawdzić, czy stosując regulację grupową da się sterować jasnością świecenia żarówek. Stąd w układzie znajdują się optotriaki z układem detekcji zera w sieci, a samo urządzenie nie posiada detekcji przejścia przez 0 (niezbędne przy sterowaniu fazowym). ...niestety okazało się, że żarówki migają, ale zawsze warto było spróbować. ;)
    Zakładam dopuszczalne obciążenie nie większe niż 40W na kanał.

    Przy projektowaniu płytki popełniłem małą gafę.
    Szerokości ścieżek na triakach wynoszą 50 milsów.
    Jak bardzo to jest mało zdałem sobie sprawę dopiero po wytrawieniu płytki? Obszedłem problem cynując ścieżki, nie szczędząc przy tym cyny.

    W układzie dałem ATmegę16, tak na wszelki wypadek, żeby nie zabrakło flasha na efekty świetlne. ;)
    Programu jeszcze nie mam napisanego, ale planuję stworzyć kilkadziesiąt efektów i przełączać je co 20-30 sekund.
    Prawdopodobnie usiądę to tego w któryś weekend lub dopiero w święta. :)
    Na gniazdo do programowania doprowadzona została dodatkowo nóżka /SS, dzięki czemu mamy pełny SPI.
    Ktoś ambitniejszy może np. podłączyć moduł radiowy (przykładowo RFM12) i kontrolować zdalnie sterownik pilotem lub komputerem.

    Jeszcze może dodam tylko tyle, że w roli reflektorów planuję wykorzystać zwykłe lampki biurkowe z klamrą do zaczepienia. Każda będzie podłączona ze sterownikiem po przez specjalny przedłużacz. ;)
    Obudowa wygląda trochę dziwnie, gdyż zaadaptowałem jakąś starą i starałem się ukryć jej niedoskonałości tzn. otwory i inne pozostałości po przeszłych konstrukcjach. ;)

    Jeszcze tylko tak dla mojego świętego spokoju oraz po to, żeby potem nie było. ;) W układzie występuje napięcie sieciowe.
    Dlatego odradzam konstrukcję tego urządzanie mniej doświadczonym kolegom po fachu.
    Nie biorę również odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe w wyniku działania lub niedziałania mojego układu.


    Sterownik świateł na Sylwestra/lampek choinkowych Sterownik świateł na Sylwestra/lampek choinkowych Sterownik świateł na Sylwestra/lampek choinkowych Sterownik świateł na Sylwestra/lampek choinkowych

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    r06ert
    Level 25  
    Offline 
    Has specialization in: elektronika
    r06ert wrote 955 posts with rating 416, helped 31 times. Live in city woj. wielkopolskie. Been with us since 2004 year.
  • TermopastyTermopasty
  • #2
    Pokrentz
    Level 21  
    50 milsów to mało? Bo wychodzi, że to jest ponad milimetr. No, ale zależy do czego, na kilka amperów może być mało, fakt.
    Cynowanie scieżek praktycznie... nie podnosi ich wydajności prądowej. Różnica w oporze włąściwym miedzi i lutu powoduje, że lwia część prądu idzie nadal miedzią. Nawet, jak cyny jest grubo. Prawidłowe rozwiązanie problemu polega na nalutowaniu na scieżki gołego drutu miedzianego.
  • #3
    softkom
    Level 16  
    Jeżeli chodzi o układ wszystko technicznie ok.
    Moją uwagę przykuł obrazek nr. 4.

    Polecam wymienić ten "wynalazek" na gniazdo zamknięte, te opaski dużo nie dadzą, a na pewno nie chcesz co chwila podłączać.
  • #4
    r06ert
    Level 25  
    Pokrentz, być może masz rację, ale często widziałem w komercyjnych rozwiązaniach jak część ścieżek nie ma maski, przez co są pocynowane. Chyba producenci sprzętu się nie mylą. ;) ...ktoś wcześniej napisał o tym, że to nie będzie reagować na muzykę, ale jego post wylądował w koszu. Rozważam dorobić małą płytkę z mikrofonem i jakimś wzmacniaczem + prosta klawiaturka. Płytka przyczepiona by była do obudowy i połączona tasiemką z gniazdem ISP.

    softkom, dzięki za uwagę. Niby wszystko będzie pochowane a ten wynalazek to tylko dla pewności, aczkolwiek myślę że warto to przemyśleć raz jeszcze. ...z drugiej strony to tylko doraźnie na jedną noc ;)
  • #5
    User removed account
    User removed account  
  • #6
    Pokrentz
    Level 21  
    R-MIK:
    Rezystywność miedzi: 1,7 · 10−8 Ohm*m
    cyny: 1,09 · 10−7 Ohm*m (6,4 razy więcej niż miedzi)
    Ołowiu: 22 · 10−8 Ohm*m (12 razy więcej niż miedzi)
    Dane pochodzą ze strony: http://pl.wikipedia.org/wiki/Rezystywno%C5%9B%C4%87
    Wygląda na to, że ścieżka z cyny o grubości 35 um i szerokości tej miedzianej ma ok. 10 razy większy opór (a biorąc pod uwagę, że jest to stop metali, który z reguły ma rezystywność większą niż jego poszczególne składniki, należy się spodziewać rezystywności powyżej 12).
    Ścieżka 0,5 z lutu nałożona na miedzianą będzie miała z grubsza podobny opór jak ta miedziana. W efekcie zmniejszymy prąd płynący przez miedź może 2-krotnie. No, jest jakiś zysk, ale bez szaleństwa. Dal tego ja nalutowuję po prostu kawałki drutu miedzianego.
    Cynowane ścieżki mają większą pojemność cieplną od gołej miedzi i to jest główna zaleta grubego cynowania. Impulsowe prądy, które mogłyby uszkodzić miedź termicznie przestają być groźne.
    Nie jestem też pewien, czy masz rację, mówiąc, że piszę głupoty w świetle przytoczonych wyżej faktów. Po prostu zamiast "czuć" elektronikę, staram się ją zrozumieć od strony podstaw fizycznych.
    Zresztą na ten problem przy cynowaniu ścieżek moją uwagę zwróciła właśnie pewna dyskusja na Elektrodzie. O owym cynowaniu, gdzie ktoś pisał, że cynowanie nie pomogło, natomiast nalutowanie drutu miedzianego na ścieżkę już jak najbardziej.
  • #7
    Freddy
    Level 43  
    Bzdury kolego piszesz, samo cynowanie powoduje podniesienie wydajności prądowej ścieżki około 3 razy. Policz sobie przekroje ścieżki i warstwy cynowej.
    Cynowanie jest powszechnie stosowanym zabiegiem przez wielu producentów.
  • #8
    SylwekK
    Level 31  
    Hmm... czyli w końcu kanały są tylko on/off, a nie on/off/dimmer - szkoda. Kombinowałeś coś z regulacją fazową i wydaje mi się, że miganie spowodowane jest błędnym algorytmem sterującym. Procek chyba nie powinien mieć większego problemu z reg. fazową dla 8 kanałów. Jakiego typu to miganie było - zwykłe połówkowe sieci czy jakieś nieregularne ?
  • #9
    Karol966
    Level 30  
    Witam

    Jaki jest sens budowy tej przetwornicy? Porównaj wygląd całego układu zasilania Twojej płytki a z układem zasilania stosowanym w moich sterownikach ;)

    Sterownik świateł na Sylwestra/lampek choinkowych

    Inna sprawa, dla takiej ilości wyjść wystarcza w zupełności ATtiny2313
  • TermopastyTermopasty
  • #10
    Pokrentz
    Level 21  
    Freddy: liczymy:
    Miedż 1 mm szerokości * 35 um.
    Lut na scieżce: 1 mm szerokości * 500 um (0,5 mm).
    Stosunek pól przekrojów: 500/35=14,3.
    Rezystywność lutu cynowego: ok. 12-15 razy więcej niż miedź
    Może to dać podniesienie wydajności prądowej ok. 3 razy (bo lut na scieżce de facto pod względem oporu elektrycznego) pogrubia scieżkę 2 razy (ekwiwalent 70um miedzi), poza tym gruba scieżka ma większą masę (a co za tym idzie i pojemność cieplną), więc wytrzyma prąd. Zgadza się.
    Ale nic za darmo: spadek napięcia na takiej scieżce już jest zauważalny.
    Miałem kiedyś efekt taki, że jak w urządzeniu startowała grzałka, to przygasały wyświetlacze LCD. Scieżkę masy miałem grubo pocynowaną. Nalutowałem drut miedziany fi 0,9 i wtedy dopiero problemy się skończyły.
    Oczywiście nawet sama miedź by to pewnie wytrzymała, ale za jaką cenę? Za cenę spadku napięcia wzdłuż scieżki (jak mierzyłem, to wychodziło coś koło 1 V).
    Ja nie jestem elektrodową alfą i omegą, jak niektórzy, ale, jak pisałem - staram się myśleć.
  • #11
    Freddy
    Level 43  
    Pokrentz wrote:
    Freddy: liczymy:
    Miedż 1 mm szerokości * 35 um.
    Lut na scieżce: 1 mm szerokości * 500 um (0,5 mm).
    Stosunek pól przekrojów: 500/35=14,3.
    Rezystywność lutu cynowego: ok. 12-15 razy więcej niż miedź
    Może to dać podniesienie wydajności prądowej ok. 3 razy (bo lut na scieżce de facto pod względem oporu elektrycznego) pogrubia scieżkę 2 razy (ekwiwalent 70um miedzi), poza tym gruba scieżka ma większą masę (a co za tym idzie i pojemność cieplną), więc wytrzyma prąd. Zgadza się.
    Ale nic za darmo: spadek napięcia na takiej scieżce już jest zauważalny.
    Miałem kiedyś efekt taki, że jak w urządzeniu startowała grzałka, to przygasały wyświetlacze LCD. Scieżkę masy miałem grubo pocynowaną. Nalutowałem drut miedziany fi 0,9 i wtedy dopiero problemy się skończyły.
    Oczywiście nawet sama miedź by to pewnie wytrzymała, ale za jaką cenę? Za cenę spadku napięcia wzdłuż scieżki (jak mierzyłem, to wychodziło coś koło 1 V).
    Ja nie jestem elektrodową alfą i omegą, jak niektórzy, ale, jak pisałem - staram się myśleć.

    Nie porównuj lutu grubości około 0,5mm do przewodu miedzianego 0,9mm.
    Swoje dywagacje na ten temat przedstaw producentom, którzy z powodzenie stosują metodę cynowania ścieżek w celu podniesienia wydajności prądowej.
    Z mojej strony dyskusja zamknięta.
  • #12
    mlassota
    Level 18  
    Pokrentz wrote:
    R-MIK:
    Rezystywność miedzi: 1,7 · 10−8 Ohm*m
    cyny: 1,09 · 10−7 Ohm*m (6,4 razy więcej niż miedzi)
    Ołowiu: 22 · 10−8 Ohm*m (12 razy więcej niż miedzi)
    Dane pochodzą ze strony: http://pl.wikipedia.org/wiki/Rezystywno%C5%9B%C4%87
    Wygląda na to, że scieżka z cyny o grubości 35 um i szerokości tej miedzianej ma ok. 10 razy większy opór (a biorąc pod uwagę, że jest to stop metali, który z reguły ma rezystywność większą niż jego poszczególne składniki, należy się spodziewać rezystywności powyżej 12).
    Scieżka 0,5 z lutu nałożona na miedzianą będzie miała z grubsza podobny opór jak ta miedziana. W efekcie zmniejszymy prąd przez miedź może 2-krotnie. No, jest jakiś zysk, ale bez szaleństwa. Daltego ja nalutowuję po prostu kawałki drutu miedzianego.
    Cynowane scieżki mają większą pojemność cieplną od gołej miedzi i to jest główna zaleta grubego cynowania. Impulsowe prądy, które mogłyby uszkodzić miedź termicznie przestają być groźne.
    Nie jestem też pewien, czy masz rację, mówiąc, że piszę głupoty w świetle przytoczonych wyżej faktów. Po prostu zamiast "czuć" elektronikę, staram się ją zrozumieć od strony podstaw fizycznych.
    Zresztą na ten problem przy cynowaniu scieżek moją uwagę zwróciła właśnie pewna dyskusja na Elektrodzie. O owym cynowaniu, gdzie ktoś pisał, że cynowanie nie pomogło, natomiast nalutowanie drutu miedzianego na scieżkę już jak najbardziej.


    Witam
    Wywód kolegi i przytoczone dane są prawdziwe w przypadku gdy ścieżka z cyny stykałaby się tylko na początku i na końcu ścieżki z miedzią a tak nie jest. Przylega ona całą powierzchnią a nawet wykazuje właściwości przyciągania atomowego - czyli właściwości adhezyjne...Stąd właśnie czasami teorie należy zweryfikować nie co do zasady a co do sposobu połączenia...
    Pozdrawiam
  • #13
    r06ert
    Level 25  
    SylwekK wrote:
    Kombinowałeś coś z regulacją fazową i wydaje mi się, że miganie spowodowane jest błędnym algorytmem sterującym. [...] Jakiego typu to miganie było - zwykłe połówkowe sieci czy jakieś nieregularne ?


    Algorytm sterowania nie był jakiś specjalnie zaawansowany, tym bardziej że w 3 minuty napisałem program do przetestowania idei sterowania jasnością żarówek za pomocą regulacji grupowej. Program wyglądał mniej więcej tak, że co kilkadziesiąt milisekund wysterowywałem diodę w optotriaku impulsem o długości 10ms. Zwykła żarówka z odblaskiem 40W migotała, przez co uzyskałem efekt prawie stroboskopowy. ;) Większych testów na razie nie zrobiłem. Jak będę miał więcej wolnego czasu to poeksperymentuje, a wynikami chętnie się podzielę tutaj. :)


    Karol966 wrote:

    Jaki jest sens budowy tej przetwornicy? Porównaj wygląd całego układu zasilania Twojej płytki a z układem zasilania stosowanym w moich sterownikach. Inna sprawa, dla takiej ilości wyjść wystarcza w zupełności ATtiny2313.


    Jaki jest sen jej nie budowania? ;) Miałem scalaczka w szufladzie to go wykorzystałem. Wiem bardzo dobrze, że nie jest to tanie rozwiązanie, ale to nie idzie do masowej produkcji i nie muszę się z tego tłumaczyć żadnemu ekonomiście. ;) Co do ATmegi to cóż ...to była ostatnia jaka mi została w szufladzie w obudowie dip. ;)

    Po rozmiarze kondensatorów MKT domyślam się, ze zastosowałeś beztransformatorowy zasilacz. :) Dwa pytanie, ile prądu pobiera twój układ i jakim prądem wysterowujesz diody w optotriakach? :)

    Pozdrawiam. :)
  • #14
    Karol966
    Level 30  
    Nie pamiętam jakim prądem wysterowuje diody. Pewnie mniej ok 10-15mA (katalogowo zdaje sie jest 20mA), ten zasilacz powinien wycisnąć spokojnie 100mA. Na mniejszych pojemnościach i większej ilości diod widać jak przygasają przy sporej ilości załączonych kanałów. Nie ma to jednak wpływu na wysterowanie triaków. Ja stosuję MOC3021 - one nie mają detekcji. Co do sterowania jasnością nie wiem jak masz zamiar zsynchronizować się z siecią... Generalnie to sterowanie powinno wyglądać tak, że w momencie detekcji zera procesor odmierza czas od 0-10ms po którym załącza triak. Przy czym im krótszy czas tym większa moc dostarczana do odbiornika (żarówki) a tym jaśniejsze światło z niej pochodzące.
  • #15
    Pokrentz
    Level 21  
    @mlassota: Nie ma to znaczenia, bo różnica potencjałów miedzi i cyny wszędzie w miejscach stykania się miedzi z cyną jest zerowa i prąd nie płynie nigdzie "w poprzek" scieżki, ale tylko i wyłącznie wzdłuż niej. Te obie części scieżki zachowują się pod tym względem, jakby były odizolowane. Tyle mój skromny rozumek.
  • #16
    r06ert
    Level 25  
    Znam bardzo dobrze idee sterowania fazowego. :) ...w opisie zawarłem informację, że chciałem przy okazji sprawdzić, czy można sterować grupowo żarówkami. Dodatkowo nie zastosowałem synchronizacji z siecią, ponieważ dokładna regulacja mocy nie jest akurat tutaj ważna. :) ...wiem już że nie jest to dobre rozwiązanie, ale poeksperymentuje jeszcze trochę. :)

    Z moich informacji wynika, że z takiego zasilacza można wyciągnąć do 60mA (w zależności od kondensatora) z prostownikiem dwupołówkowym. Ja kiedyś zbudowałem małe urządzonko z takim zasilaczem i spokojnie brałem z niego 40mA. Z doświadczenia moich kolegów z firmy wiem, że optotriaki z zamałym prądem diody mogą płatać figle, zwłaszcza w układach gdzie precyzyjna regulacja mocy jest istotna. :)
  • #17
    Pokrentz
    Level 21  
    Freddy, ja nigdzie nie napisałem, że nie masz racji. Jeśli pogodzimy się ze spadkiem napięcia wzdłuż scieżki, to cynowanie może być i jest to technika tania i szybka. Ale jak mamy puszczać prądy kilkuamperowe i chcemy mieć możliwie mały spadek napięcia na końcach scieżki, to sprawa jest jasna.
    A tak swoją drogą, to argument "idź i im powiedz" to nie do końca jest uczciwy argument. Bo dyskutujemy o fizyce i zasadach fizycznych, nie o strategii producentów.


    --------------------

    OK, krótko: faktycznie, nie pomyślałem na początku i skróciłem myślowo wydajnośc prądową z opornością scieżki. Trochę namieszałem, za to przepraszam. Konluzja jest taka, że podniesienie wydajności prądowej metodą cynowania odbywa się kosztem pogodzenia się ze spadkiem napięcia wzdłuż scieżki. I to jest chyba cała prawda.
  • #18
    r06ert
    Level 25  
    pikarel wrote:
    Sterownik zrobiłeś starannie, szkoda, że nie "wypaliło" ściemnianie.


    Wpadł mi do głowy taki pomysł. Można by podmienić optotriaki na te bez detekcji przejścia przez 0. Jako obwód detekcji przejścia przez 0 można by do gniazda ISP podłączyć jakiś wzmacniacz, a do jego wejścia przyczepić kawałek drutu/antenki. W antence indukowałoby się najprawdopodobniej przydźwięk z sieci. W ten sposób można by wyznaczyć moment przejścia fazy sieci przez zero, a stąd już tylko o krok od sterowania fazowego. Nie wiem tylko czy przetwornica nie wpłynęłaby na pracę układu. ...taki zwariowany pomysł przyszedł mi do głowy. :)
  • #19
    Tarzan21
    Level 12  
    @Pokrentz: Ale się rozpisaliście na temat cynowania ścieżek...może i te wywody są prawdziwe ale nie wiem czy zauważyliście jaki jest tytuł "sterownik świateł choinkowych"...zmierzam do tego że cynowanie stosuje się przeważnie w torze napięcia 220V dla zwiększenia wydajności prądowej gdzie ewentualny spadek napięcia o kilka voltów nie wywoła jakiejś burzy...czy żarówka zauważy spadek napięcia o 5V gdy jest zasilana z 220v?? ..patrząc nawet na bezwładność cieplną żarówki, chwilowego mignięcia nikt nawet nie zauważy....z drugiej strony nawet jeśli by były "mignięcie" to nie ładniej by to wyglądało?? w końcu to światła choinkowe :)

    Oczywiście gdyby to była czuła aparatura zasilana z 220V to te wywody mają sens ale dla żarówki? chyba nie :)

    Za estetykę projektu -5 :)
  • #20
    1996arek
    Level 20  
    @Tarzan: W sieci masz 220V :?: bo teraz przecież 230V jest :D

    Projekt przydatny. Podłączasz pod ten sterownik te małe lampki choinkowe?
  • #21
    r06ert
    Level 25  
    Znam przypadki gdzie w sieci jest i 180V. ;) Ja raczej nie podłączę po lampki choinkowe ponieważ nie mam ogrodu z choinkami i w ogóle miejsca gdzie mógłbym te lampki powiesić ...poza choinką w pokoju oczywiście. :)
  • #22
    Popak
    Moderator on vacation ...
    Moderated By DJpopak;):

    Przypominam że temat jest o sterowniku, a nie kto ile ma w gniazdku voltów.

  • #24
    konel83
    Level 15  
    Projekcik bardzo ciekawy, a z tą jasnością można by wykorzystać PWM? Myślę że miałoby to szansę bytu tylko pytanie czy nie wprowadziło by zakłóceń do sieci??
  • #25
    r06ert
    Level 25  
    W takich układach idea sterowania mocą podobna jest do PWM, z tym że realizuje się ją w nieco bardziej skomplikowany sposób. Proponuje koledze poszukać więcej informacjo o regulacji fazowej i grupowej. :)
  • #26
    dj_max84
    Level 13  
    widze ze para /kondensator 47nF/630V i rezystor 200/0,5W/ nie sa zamontowane na PCB chociaz widac ja na schemacie...
    jak bardzo duze znaczenie ma ta parka i jesli duze to jaki powinien byc ten kondensator (poliestrowy)? znalazlem kilka w TME i przy tym napieciu mamy okolo 10mm miedzy nozkami + do tego 0.5W rezystor co daje duzo zmarnowanego miejsca na plytce jesli te elementy nie sa wymagane...
    ew. czy kondensator moze byc na nizsze napiecie lub miec inna pojemnosc?
  • #27
    hardtmuth
    Level 20  
    Pokrentz wrote:
    Miałem kiedyś efekt taki, że jak w urządzeniu startowała grzałka, to przygasały wyświetlacze LCD. Scieżkę masy miałem grubo pocynowaną. Nalutowałem drut miedziany fi 0,9 i wtedy dopiero problemy się skończyły.


    Po tej samej sciezce masy podlaczasz grzalke duzej mocy i wyswietlacz LCD? Gratulacje.

    Co do kondensatora+rezystor szeregowo do wyjscia rownolegle, sa to pewnie snubbery, przy obciazeniach rezystancyjnych niepotrzebne.
  • #28
    MacGyver 7
    Level 21  
    Zbudowałem kiedyś podobne urządzenie, rozbudowane między innymi o wyświetlacz LCD 2x16 i 8 przycisków. Detekcja zera na podwójnym transoptorze i regulacja jasności działa, z tym, że widoczny jest efekt migotania. Przy szybkich błyskach i tak nie jest to widoczne, ale pozwala dopasować moc żarówek do chwilowej potrzeby. Polecam doprowadzić do µP sygnał audio i zbudować wędrujący punkt z wymieszaną kolejnością zapalania lamp, efekt naprawdę fajny.
  • #29
    r06ert
    Level 25  
    dj_max84, tak jak kolega hardtmuth napisał, obwód RC nie jest potrzebny w tym wypadku. ...dałem go dlatego, bo może układzik będzie wykorzystany kiedyś do czego innego.

    MacGyver 7, mam tam wyprowadzony pełny SPI i w każdej chwili mogę coś podłączyć, chociażby panel z jakimś uP, wyświetlaczem LCD, klawiaturką i mikrofonem. ;) Bardzo podobne mam rozwiązanie zastosowane w innym urządzeniu. W każdej chwili mogę ten panel przepiąć.
  • #30
    mateusz2920
    Level 20  
    A jakiś filmik z działania tego urządzonka??