Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta

narasta 12 Maj 2011 03:42 11106 9
  • Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta
    Witam. Przedstawiam sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w domu.

    Układ ma za zadanie wykryć obecność osoby w pomieszczeniu zapalając taśmy LED oświetlające sufit (7 metrów białej taśmy 2700K). Po kliknięciu włącznika (który jest przyciskiem dzwonkowym) ma zapalić się dodatkowe oświetlenie w postaci lampek halogenowych na 230V - jest to 12 żarówek 50W.

    Głównym elementem sterujacym jest procesor AVR ATMEGA8.
    uP pracuje bez kwarcu - jest ustawiony na wewnętrzny rezonator 4MHz. Obok procesora zostały wyprowadzone styki programatora ISP.

    Zasilanie
    Płytkę należy zasilać źródłem napięcia 12V o wydajności co najmniej 3-4A. Sterownik posiada stabilizator 5V z filtrem w postaci kondensatorów 47uF oraz 2x100nF.

    PCB
    Początkowo płytka miała być wytrawiona, ale uznałem, że spróbuje wykonać je na VERO-board'zie. Sposób ten okazał się trafnym mimo, że przygotowanie płytki zajęło trochę czasu. Podejrzewam, że wykonanie tej płytki tradycyjnym sposobem, trawiąc ja zajęło by podobny okres czasu. Jak widać na poniższym zdjęciu nie obyło się bez błędów podczas wycinania pasków na płytce.

    Wejścia
    Do sterownika podłączony jest sygnał z włącznika co także wymusza izolację galwaniczną - stąd optotranzystor PC814 w szeregu z dwoma rezystorami 100k Ω. Na wyjściu optotranzystora znajduje się bufor w postaci elementór RC - aby na wyjściu optotranzystora nie było sygnału prostokątnego 100Hz.

    Sterownik posiada także 3 izolowane wejścia umożliwiające podłączenie do 3 sygnałów z centralki alarmowej - stąd układ będzie wiedział czy ktoś wszedł do pomieszczenia z jednej bądź drugiej strony. Do tego dwa wejścia podciągniete do "plusa" zasilania - jedno do podłaczenia kontaktronu, zaś drugie do podłączenia przełacznika służącego do wyboru trybu pracy sterownika.

    Wyjscia
    Wyjście drivera 230V jest odizoloane galwanicznie optotriakiem - steruje on triakiem BT136-600E. Wyjście to służy do sterowania oświetleniem halogenowym.

    Układ posiada 3 wyjścia dla taśm LED - Jedno wyjście dużej oraz dwa małej mocy. Elementem wykonawczym wyjścia dużej mocy dla sterowania diodami LED jest Tranzystor BDX53C, zaś dla małej mocy dwa tranzystory BD135. Pierwsze z nich będzie sterować odcinkiem o długości 7m, 2 i 3 - odcinkami po 0,5m. Taśmy LED pobierają 0,4A na metr.

    Wyjscia 2 i 3 dla ledów są od siebei zależne - włączenie wyjścia 3 powoduje negowanie wyjścia 2, które z kolei włącza się w momencie włączenia wyjścia 1. Włączenie jednocześnie wyjść 1 i 3 powoduje, że wyjście 2 jest wyłączone - w sumie to nie wiem po co zrobiłem to na tranzystorze BC546, skoro tą samą funkcję negującą mogłem zrealizować w programie.





    Software
    Program został napisany w C. Zajmuje około 4,5kB. Diody LED sterowane są z wyjścia PWM - OC1A. Podczas włączania światła diody zapalają się płynnie. W momencie gaśnięcia także jasność maleje stopniowo. PWM został ustawiony na 8-bitową rozdzielczość - całkowicie wystarczająca do takiego zastosowania. Działą on w trybie FASTPWM - nie potrzebna jest korekcja fazy.

    Początkowo chciałem sterować pośrednio także oświetleniem halogenowym, ale jak wiadomo ten typ żarówek nie nadaje się do sterowania poprzez ściemniacze. Triak służy zatem tylko do włączania i wyłączania oświetlenia halogenowego.

    Inne
    Układ posiada przycisk resetujący procesor oraz diodę LED podłączoną do wyjścia PD.4 - w roli kontrolki.

    Kosztorys
    Najdroższą częścią sterownika były złącza ARK - około 20zł, potem atmega8 10zł, Vero-board - chyba 7 zł

    Całość powinna się zamknąć w kwocie około 50 zł.

    Zdjęcia
    Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta

    Niestety na filmie nie widać dobrze efektu zapalania i gaszenia diod, ponieważ aparat (a właściwie telefon) sam dobiera sobie jasność - na filmie zmienia się jasność pomieszczenia a nie diod :P Diody płynnie zapalają się i tak samo - z tym, że celowo wolniej - przygasają.

    Schemat ideowy:
    Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta

    PCB
    Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta[/b]


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz pendrive 32GB.
  • #2 12 Maj 2011 08:14
    krzysztofh
    Poziom 29  

    Napracowałeś się z ta płytką. Tak jak sam stwierdziłeś - gdyby ją zaprojektować od początku i wytrawić, byłaby sporo mniejsza i ładniejsza.
    Ta płytka jest umieszczona w okolicy centrali alarmowej, czy w tym pomieszczeniu, w którym następuje regulacja oświetlenia, bo tak czy inaczej trzeba ciągnąć jakoś kable sterujące lub zasilające ledy.
    Na schemacie widzę, że brakuje podpięcia pozostałych wejść zasilania i masy - to błąd. Warto tez zablokować kondensatorem AREF do masy, nawet jeżeli przetwornik nie jest wykorzystywany.
    Reset też powinien być inaczej podłączony.
    Czy ten led podpięty do PD4 poprzez rezystor 10k jest w stanie się zaświecić?
    Przy takim rezystorze prąd jest ograniczony do 0,5mA.
    Po co jest sygnał z kontaktronu garażowego? Chodzi o funkcjonalność układu.
    Czy naruszenie tej strefy także ma zapalać oświetlenie w pokoju? Podobnie schody.
    I jeszcze jedno - czy przy obciążeniu 600W ten triak nie wymaga radiatora?

  • #3 12 Maj 2011 10:19
    narasta
    Poziom 21  

    Z rezystorem na PD.4 to oczywiście błąd na schemacie - w rzeczywistości jest 330R.

    Pomieszczeniem w którym będzie sterowane światło jest hol do którego jest wejście od strony schodów, z garażu i wejście z zewnątrz.

    Jako, że manipulator jest w odległości nie większej niż metr od sterownika nie wymaga to ciągnięcia długich przewodów.

    Jeśli chodzi o radiator, to oczywiście będzie - jest on zarówno potrzebny na triak jak i na tranzystor mocy.

    Cytat:
    Napracowałeś się z ta płytką. Tak jak sam stwierdziłeś - gdyby ją zaprojektować od początku i wytrawić, byłaby sporo mniejsza i ładniejsza.
    Nie zależało mi na tym, żeby była ładna i mała. Ma po prostu działać - i tak będzie ukryta w skrzynce elektrycznej w niewidocznym miejscu.

    Jeśli chodzi o reset - mogłem dać rezystor podciągający do +5V i kondensator 10n do masy. W zasadzie to układ będzie generować spore zakłócenia -> PWM i bliskość linii ~230V więc wypadało by także podpiąć masę ADC.

  • #4 12 Maj 2011 11:21
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    No właśnie a propos radiatora. Dlaczego zdecydowałeś się na tranzystory bipolarne, dodatkowo w układzie Darlingtona, co cechuje się dużym UCEsat? Dla twojej konfiguracji to będzie koło 3V, co dla 7m taśmy o poborze 0,4A/m daje 3*7*0,4=8,4W strat!! Koszmar. Dla porównania, tranzystor MOSFET o RDSon np. 50mOhm dałby zaledwie 0,4W strat (pomijam małe straty dynamiczne wynikające z kluczowania).

  • #5 12 Maj 2011 12:38
    narasta
    Poziom 21  

    Przyznam się bez bicia, że nigdy jeszcze nie użyłem żadnego mosfeta w swoich projektach (w ogóle tranzystorów różnych od bipolarnych). Zawsze korzystam z bipolarnych. Czas to zmienić :)

    Chyba rzeczywiście przerobię tą konfigurację na wersję z mosfet'em. Jak ona powinna wyglądać? Czyli tranzystor Q5 może zostać, z tym że emiter podłączyć do masy a kolektor do bramki MOSFETA typu N. R8 zostawić, zwiększąjac jego wartość do powiedzmy 1-2k. Dobrze rozumuję?

  • #7 12 Maj 2011 14:43
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Bezpośrednio MOSFETem mocy to raczej nie, za wolno będzie się przełączał i będą duże straty. Ale tematów jak sterować MOSFETem na elektrodzie jest wiele, proponuję archiwum.

  • #8 15 Maj 2011 20:48
    woiteck
    Poziom 9  

    Mógłbyś opisać w jaki sposób wykrywasz obecność osoby?

  • #9 15 Maj 2011 23:13
    narasta
    Poziom 21  

    Do woiteck - Czujka na schodach, otwarcie drzwi głównych lub garażowych. Pierwsze dwa sygnały pobieram z manipulatora centralki alarmowej.
    ________________________________________________________________

    Wprowadziłem poprawki:
    • Zmiana stopnia mocy z tranzystora bipolarnego na unipolarny BUZ11 przy pozostawieniu bipolarnego stopnia wejściowego w celu uzyskania większych częstotliwości wyjściowych
    • Dodanie rezystorów na wejściach optotranzystorów OK2, 3 oraz 4 w celu zwiększenia rezystancji wejściowej.

    Po małych poprawkach schemat i płyta przyjęły postać:
    Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta

    Dzięki zmianie na MOSFET'a przy maksymalnym obciążeniu 2,8A @ 12VDC, ciepło wydzielane na obudowie tranzystora jest niewyczówalne. Nie potrzeba zatem radiatora.

    Muszę tylko zastanowić się jak duży radiator dać na triak BT136 przy obciążeniu 600W @ 230VAC przy 180 stopniach wysterowania (bo to około 4,5W wydzielone na TO-220).

    P.S. Wykorzystanie VERO-BOARD jednak było dobrym trafem, ponieważ łatwiej wprowadza się przeróbki. Wprowadzenie powyższych poprawek zajęło tylko chwilę. :)





    Nieco poprawiony schemat -
    -dodany filtr na triaku
    -poprawione LOWESR w zasilaniu +5V
    -R+C na nodze /RST procesora

    Sterownik oświetlenia LED oraz halogenowego w pomieszczeniu by Narasta

  • #10 09 Wrz 2011 18:12
    gsmfun
    Poziom 15  

    odświeżę temat. czegoś takiego szukam aby móc sterować 4 żarówkami po 60W tylko moje pytanie takie rozjaśniasz i sciemniasz je przy pomocy switchów. idzie to zrobić tak by działo się to automatycznie ? w sensie załączam układ. żarówki rozjaśniają się powoli gasną rozjaśniają się powoli gasną.

    pozdrawiam

  Szukaj w 5mln produktów