Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5

darius456 05 Cze 2011 20:42 9289 13
  • "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5

    Witam serdecznie.

    Na wstępie powiem iż jest to moja pierwsza konstrukcja jaką przedstawiam na forum i liczę na konstruktywne opinie.

    Podstawowe założenia projektu:
    1. Zbudowanie "żarówki" (źródła światła) emitującego światło RGB oraz białe,
    2. "żarówka" musi być zasilana z 230V i musi mieć możliwość montażu w gnieździe E27 (gruby gwint żarówki),
    3. obudowa ma być typu BAŃKA (kula),
    4. płynna regulacja natężenia światła każdego koloru z uwzględnieniem nieliniowości ludzkiego oka,
    5. sterownie z pilota IR.

    Pierwszym problemem przed jakim przyszło mi stanąć był wybór obudowy jaką wykorzystam do mojego projektu. W sklepach jest wiele świetlówek energooszczędnych w obudowie typu bańka, lecz cena nowej jest dość duża aby ją kupić i od razu rozebrać. Zatem wybór padł na to co było pod ręką czyli przepaloną 18W świetlówkę energooszczędną firmy PHILIPS (Rys. 1, Rys. 2, Rys. 3, Rys. 4).
    Obudowa świetlówki została rozcięta, wszystkie wnętrzności (Rys 5.) wyjęte i tu zaskoczenie. Wewnątrz kulistej bańki zastałem spiralną świetlówkę, której niestety nie dało się wyciągnąć i musiałem ją najpierw pokruszyć, co delikatnie porysowało mi bańkę od środka. Na domiar złego urwał się jeden z przewodów zasilających widocznych na Rys. 3. Próby lutowania tego przewodu od wewnątrz kończyły się niepowodzeniem, w końcu jakimś magicznym topnikiem i magiczną temperaturą udało mi się przylutować kabelek od zewnątrz, co widać na Rys. 4.

    "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 1"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 2"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 3"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 4"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 5





    Drugim problemem okazała się zamiana 230V AC na 5V DC. Próbowałem wielu konstrukcji, począwszy od prostych bez transformatorowych konstrukcji, poprzez przerywacz tranzystorowy obniżający napięcie (buck conveter / step down conwerter), aż do zasilacza fly-back. Wybór padł na zasilacz typu fly-back. Początkowo postanowiłem zaprojektować swój własny zasilacz korzystając z wiedzy zdobytej na studiach oraz z książek. Jak to bywa coś działało, a coś nie. Następnie poznałem program firmy Power Integrations PI EXPERT 8, oraz zintegrowane klucze. Program fajny... ale... znalazłem gotowe rozwiązanie jakie satysfakcjonowało mnie zarówno pod względem napięcia wyjściowego, mocy oraz kubatury. A mianowicie zbudowałem zasilacz opisany jako RDR-158 (Reference Design Report) - odsyłam do wujka GOOGLE. Podstawowe elementy tego układu czyli transformator, cewki oraz klucz LNK616 można kupić w firmie Feryster. Dostępność reszty elementów wymienionych w BOM jest ciężka lecz możliwa. W niektórych przypadkach zastosowałem elementy w innej obudowie lub o większej mocy, nie mniej jednak nie wpłynęło to na pracę zasilacza. Oryginalna płytka jaką można również nabyć w Freysterze ma wymiary 64x33mm. Ja zaprojektowałem płytkę o średnicy 4cm gdyż tylko taką zmieściłem do obudowy. Zdjęcia oryginalnej płytki przedstawione są na rysunkach 6 i 7, natomiast moja płytka na rysunkach 8, 9, 10, 11 oraz 12. Dwa kondensatory idealnie pasują do wnętrza gwintu E27.

    "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 6"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 7"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 8"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 9"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 10"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 11"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 12

    Trzeci problem to wybór źródła światła. Problem rozwiązałem dość szybko gdyż wybór był prawie oczywisty. Wybrałem Diodę Led RGB o mocy 3x1W oraz białą diodę o mocy 5W. Niestety wybrałem diodę dającą światło białe zimne... i bardzo tego żałuję (wymieniam ją białą ciepłą). Wiem, że kolor biały można uzyskać mieszając kolory podstawowe, lecz biel uzyskana w ten sposób (dla mnie) jest "brudna". Oczywiście diody będą się grzały więc zastosowałem do nich radiator prostokątny o wymiarach około 40x20x15mm. Diody przymocowane są do radiatora za pomocą metalowych izolowanych drucików, a po między diodą a radiatorem termo przewodząca pasta sylikonowa. Wszystko widoczne na rysunkach 13 i 14.

    "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 13"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 14

    Problem czwarty - mózg oraz sposób sterowania.
    Początkowo wybrałem AtTiny2313 lecz szybko zapełniłem 2kB pamięci flash, pamięci ram też było jakoś tak mało (128B). Aby nie zmieniać zaprojektowanej już płytki wykorzystałem trudniej dostępny lecz pinowo kompatybilny AtTiny4313. Pamięci flash wykorzystuję około 90%, pamięci ram 60%.
    Wszystkie diody posiadają wspólną anodę. Tranzystor N-Mosfet typu IRLML2502 (dostępny w TME za 0,83zł/szt) o napięciu VGSTH=0,6÷1,2V co przy sterowaniu z uC 0-5V jest idealnym rozwiązaniem.Tranzystor posiada bardzo małą rezystancję podczas pełnego odetkania RDS=0,045Ohm, uzyskiwaną (wg. noty katalogowej przy prądzie przewodzenia 4A) już dla napięcia VGS=2,4V. Ogólnie odsyłam do noty katalogowej Link.
    Sterowanie jasnością diody odbywa się oczywiście poprzez PWM. Wykorzystuje cztery 8bit kanały PWM. Czyli każdy kanał daje mi 2^8=256 stopni jasności, lecz w celu likwidacji nieliniowości ludzkiego oka zrezygnowałem z 256 stopni i posiadam obecnie tylko 50 stopni jasności diody. Wybieram sobie jasność w zakresie od 0 do 50 (wiem, wiem... mam 51 stopni jasności diody - stanu Off nie liczę) następnie ze specjalnej tablicy z "komórki" odpowiadającej wybranej jasności świecenia odczytuję wartość na jaką ma zostać ustawiony PWM (już w zakresie 0÷255). Próbowałem likwidować nieliniowość ludzkiego oka poprzez wprowadzenie odpowiedniego wzoru lecz operacje na liczbach typu float zapełniły prawie całą pamięć flash AtTiny2313, więc wybrałem sposób tablicowy co zabiera pamięć ram, a nie flash.
    Co do sposobu sterowania to wybrałem to co miałem pod ręką czyli pilot firmy PHILIPS od wierzy FWM-777. Pilot obsługuje standard RC-5. Więc chyba nie ma co się nad tym rozpisywać, wykorzystuję standardowy odbiornik na 36kHz i używam przerwania INT0.

    Programy jakie wgrałem do uP.
    1. Stopniowe rozjaśnianie oraz gaszenie diody białej. Dokonuję tego klawiszami Volume+ oraz Volume- (proste i logiczne),
    2. Wybór predefiniowanego koloru. Do wyboru mamy następujące kolory: zielony, żółty, pomarańczowy, czerwony, różowy, fioletowy, niebieski, błękit turkusowy (aqua). Zmiany koloru dokonujemy znów przyciskami Volume+ oraz Volume-.
    3. Płynne przejście pomiędzy predefiniiowanymi kolorami. Płynna zmiana pomiędzy kolorami w kolejności w jakiej je podałem w punkcie 2 (zmieniają się w kółko). Przyciski Volume+ oraz Volume- zmieniają szybkość zmian kolorów.
    4. W tym programie możemy sami ustawić jasność każdego z kolorów. Przyciskami Volume+ oraz Volume- zmianiamy jasność danego koloru, a kolory zmieniamy klikając na przycisk Album+ oraz Album-.

    Dodatkowo w trybach 1 oraz 4 naduszenie przycisku Play ustawi jasność na 100% a przycisk Stop ustawi jasność na 0%.

    Przechodzenie pomiędzy poszczególnymi programami dokonujemy przyciskami przewijania >> lub <<.

    Naduszenie przycisku Off na pilocie ustawia nas w program 1 oraz na zerowe wypełnienie.

    Oczywiście po zaniku zasilania "żaróweczka" wraca do stanu w jakim była przed zanikiem napięcia. Wykonane jest to następująco. Z zasilacza fly-back poprzez diodę 1N4007(smd) ładuję kondensator 2000uF low ESR i dalej na nóżkę Vcc. Natomiast do komparatora analogowego, który jest w AtTiny4313, do nóżki AIN1 poprzez diodę 1N4007(smd) podaję napięcia bezpośrednio z zasilacza, no i jeszcze rezystor do masy 47kOhm. Gdy następuje zanik napięcia to napięcia na zasilaczu szybko spada do 0V, a napięcia na uC dzięki kondensatorowi 2000uF utrzymuje się jeszcze jakiś czas. Fakt zaniku napięcia wykrywa komparator i wykonuje odpowiednie przerwanie. A w tym przerwaniu jak się wszyscy domyślacie zapisuję odpowiednie dane do pamięci eeprom. Pojemność kondensatora jest na tyle duża, że spokojnie wykonuję zapis do eeprom 16B (zapisuje chyba mniej, nie pamiętam). W momencie gdy napięcie znów się pojawia dane są odczytywane z pamięci eeprom. Moduł sterujący przedstawiają Rys. 15, Rys. 16 oraz Rys. 17.

    "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 15"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 16"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5Rys. 17

    Kondensator JACKSON widoczny na zdjęciach został wymieniony na inne gdyż ten nie mieścił się w obudowie był na 16V 2200uF, wymieniłem na kondensatory na 6,3V 2000uF.

    A oto gotowa "żarówka":
    "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5"Żarówka" RGB+W na pilota RC-5


    Co planuję zmienić lub poprawić:
    1. Wymienić diodę z białej zimnej na białą ciepłą,
    2. zmienić układ zasilający na fly-back ale dołożyć dodatkowe uzwojenia wtórne osobne dla każdego koloru, dobrane tak abym mógł zasilać diodę bez szeregowych rezystorów.
    3. Może zmiana procka na inny jak wpadnę na jakieś pomysły i mi pamięci flash zabraknie

    Film z płynnego przechodzenia kolorów:

    Link

    Za kilka dni dorzucę jeszcze film z działania reszty programów.


    Fajne!
  • #2 06 Cze 2011 05:18
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 41  

    Bardzo ładna konstrukcja, dobry pomysł z umieszczeniem tej lampy w takiej bańce, tylko jak ten radiator tam wlazł, przecież ogranicza on kąt rozsyłu światła. Mała dygresja na koniec, połączenie zasilacza typu flyback z odbiornikiem podczerwieni na tak małej przestrzeni, może okazać sie trudnym zadaniem (impulsy generowane przez zasilacz). Nie ,,szaleje" Ci to ?

  • #3 06 Cze 2011 06:32
    darius456
    Poziom 10  

    Cytat:
    tylko jak ten radiator tam wlazł, przecież ogranicza on kąt rozsyłu światła.


    Wlazł tam bardzo prosto. Otóż radiator ten pochodzi ze starej karty graficznej i był o wiele większy. Ale piłka do metalu oraz szlifierka dały radę i każdy fragment jaki zawadzał został odcięty lub wyszlifowany. Oczywiście rogi radiatora nie są obcięte pod kątem 90st lecz są zaokrąglone i dzięki temu radiator tam wlazł. Wszedł on na wcisk i nawet jak mocno trząsłem bańką to nie wyleciał. Ale aby być pewnym dałem trochę kleju, zresztą i tak nie ma gdzie wypaść, bo do środka nie wpadnie, a w drugą stronę trzyma go płytka z procesorem.
    Co do ograniczenia kąta rozsyłu światła to zamieszczam poglądowy rysunek bo nie wiem co miało by mi ograniczać ten rozsył.

    "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5

  • #4 06 Cze 2011 10:23
    michal-michalik
    Poziom 23  

    Efekt fajny bardzo ładne kolory.
    Zastanawia mnie chłodzenie takich diod ten radiator schowany w środku nie gotuje się razem z przetwornicą? Ja bym chyba jednak próbował zrobić jakiś „kanał powietrzny” pod samym radiatorem, żeby powietrze, które przechodzi przez radiator mogło spokojnie mieszać się z otoczeniem.
    Diody są przyczepione tylko tą obejmą? Wydaje mi się, że może to minimalnie ograniczać odprowadzanie ciepła, jakiś wkręt chyba był by lepszym pomysłem ;)

    P.S. Daj te obrazki obok siebie nie będzie trzeba tyle przewijać i artykuł będzie spójniejszy ;)

    Pozdrawiam

  • #5 06 Cze 2011 10:34
    skaktus
    Poziom 37  

    Żarówka ciekawa, jest jednak pewne ALE.

    Użyłeś diod no-name co teraz się mści. Dioda 5W przy podaniu na nią 5W ma wydajność rzędu 200 lumenów, gdzie markowe diody przy 3W jak choćby Cree XP-G R5 ma już 400 lumenów.To samo dotyczy diody RGB.

    Kolejna sprawa to chłodzenie - dany przez ciebie radiator jest całkiem spory, ale zakryty, więc przy świeceniu się diod przez dłuższy czas, ich wydajność będzie spadać, co za tym idzie, również żywotność. Jak by tego było mało, im bardziej ciepło tym bardziej zimne światło.

    W internecie można dorwać okrągłe radiatory z Athlona XP po średnio 5 zł - były też dostępne na allegro. Piękne o złotej barwie, bardzo ładnie w nie wchodziły bańki z właśnie żarówek tego typu co ty masz.

    No i na koniec - klej termiczny - jak by do tego dodać temperaturę diod, zasilacza + nadchodzące lat = rozjechanie się żarówki.

  • #6 06 Cze 2011 11:28
    Maticool
    Poziom 19  

    Witam. Nie napisałeś (albo nie mogę się doczytać) jaką zastosowałeś częstotliwość PWM'u.

  • #7 06 Cze 2011 13:35
    darius456
    Poziom 10  

    Cytat:
    Użyłeś diod no-name co teraz się mści. Dioda 5W przy podaniu na nią 5W ma wydajność rzędu 200 lumenów, gdzie markowe diody przy 3W jak choćby Cree XP-G R5 ma już 400 lumenów.To samo dotyczy diody RGB.

    W fazie testowej nie wiedziałem, że urodzi się taki pomysł. Potrzebowałem "jakieś" diody większej mocy i żeby nie przepłacać kupiłem no-name bo po prostu taniej. Teraz jak wiem ze wszystko działa i jest tak ja bym chciał zamierzam zmodyfikować projekt. Zmienić obudowę na większą bańkę, tak jak sugerujesz dać większy radiator, ogólnie projekt rozwojowy, a pochwalić chciałem się już teraz.

    Co do temperatury:
    Jak przeprowadzałem testy z wykorzystaniem DS18B20 uzyskałem następujące wyniki. Gdy z zasilacza fly-back ciągnąłem 1A czyli obciążyłem go 5W (znamionowo) to temperatura transformatora wynosiła 48°C, a temperatura układu LNK wynosiła 50°C. Więc nie tak źle. Gorzej z diodami jak puściłem przez białą diodę 1A (jest na 1,5A) to radiator miał temperaturę 120°C. Zmniejszyłem prąd do 900mA, ale już nie wykonywałem pomiarów. Jak się coś sfajczy to napiszę, a puki co niech sobie działa. Jak uruchomiłem diodę RGB w trybie płynnej zmiany kolorów to radiator miał 60°C. Wiem ze jak wszystko szczelnie zamknąłem to temperatura wzrośnie, liczę się z tym i jak będę mieć troszkę czasu chcę ponawiercać obudowę aby był przepływ powietrza. Co do sposobu przyczepienia diody... jest mocniejszy niż się wydaje, a poza tym jest pasta termo-przewodząca.

    Co do kleju termicznego... to jak do tej pory to trzyma. Jak się rozpadnie to będę kombinować nad innym sposobem połączenia. Montaż wykonywałem w pospiechu więc brałem co było pod ręką bez rozważania za i przeciw.

    Cytat:
    Witam. Nie napisałeś (albo nie mogę się doczytać) jaką zastosowałeś częstotliwość PWM'u.

    Częstotliwość PWM to ~2kHz (1960,78Hz). AtTiny taktowany jest zewnętrznym kwarcem 8MHz. Użyłem zewnętrznego kwarcu gdyż wewnętrzny nie trzymał częstotliwości i miałem problemy z odczytem kodu RC-5.

    PS. Nie wiem jak umieścić obrazki koło siebie!
    PS2. Dziękuję za zainteresowanie.

  • #8 06 Cze 2011 18:56
    r47bseba
    Poziom 11  

    Bardzo fajny projekt. Tą zewnętrzną obudowę wykonałeś sam czy to jest gotowa lampa kupiona gdzieś w sklepie?

    A jak wykonałeś sam to z czego i jak?

  • #9 06 Cze 2011 20:36
    darius456
    Poziom 10  

    Cytat:
    Bardzo fajny projekt. Tą zewnętrzną obudowę wykonałeś sam czy to jest gotowa lampa kupiona gdzieś w sklepie?

    Jeśli chodzi o papierową lampę wiszącą w pokoju, to kupiłem ją za dwadzieścia parę zł w jakimś markecie, nie pamiętam jakim.

  • #10 07 Cze 2011 12:58
    michal-michalik
    Poziom 23  

    darius456 napisał:

    Co do temperatury:
    Jak przeprowadzałem testy z wykorzystaniem DS18B20 uzyskałem następujące wyniki. Gdy z zasilacza fly-back ciągnąłem 1A czyli obciążyłem go 5W (znamionowo) to temperatura transformatora wynosiła 48°C, a temperatura układu LNK wynosiła 50°C. Więc nie tak źle. Gorzej z diodami jak puściłem przez białą diodę 1A (jest na 1,5A) to radiator miał temperaturę 120°C. Zmniejszyłem prąd do 900mA, ale już nie wykonywałem pomiarów. Jak się coś sfajczy to napiszę, a puki co niech sobie działa. Jak uruchomiłem diodę RGB w trybie płynnej zmiany kolorów to radiator miał 60°C. Wiem ze jak wszystko szczelnie zamknąłem to temperatura wzrośnie, liczę się z tym i jak będę mieć troszkę czasu chcę ponawiercać obudowę aby był przepływ powietrza. Co do sposobu przyczepienia diody... jest mocniejszy niż się wydaje, a poza tym jest pasta termo-przewodząca.


    Spore te temperatury, ale znośne. Rozumiem, że mierzyłeś przy otwartej żarówce? Jeśli tak to długo dioda nie pociągnie.
    A co do pasty chodzi o to żeby było jej jak najmniej. Im cieńsza warstwa tym lepiej. Bardziej obawiam się nierównomiernego docisku (na końcach będzie mocniejszy niż na środku), dlatego jakieś śrubki chyba lepiej by się sprawdziły.

    Cytat:

    PS. Nie wiem jak umieścić obrazki koło siebie!


    Musisz wywalić „entery” z pomiędzy linijek ;)
    Code:
    [url=http://obrazki.elektroda.pl/5204441600_1307292347.jpg][img]http://obrazki.elektroda.pl/5204441600_1307292347_thumb.jpg[/img][/url][url=http://obrazki.elektroda.pl/5736169200_1307292349.jpg][img]http://obrazki.elektroda.pl/5736169200_1307292349_thumb.jpg[/img][/url][url=http://obrazki.elektroda.pl/5009209100_1307292348.jpg][img]http://obrazki.elektroda.pl/5009209100_1307292348_thumb.jpg[/img][/url][url=http://obrazki.elektroda.pl/1372703300_1307292350.jpg][img]http://obrazki.elektroda.pl/1372703300_1307292350_thumb.jpg[/img][/url]

    Takie coś da ci w wyniku:

    "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5 "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5 "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5 "Żarówka" RGB+W na pilota RC-5

    Szczególnie dla ludzi z szerokimi monitorami to będzie bardzo przyjemne, bo jednym spojrzeniem można ogarnąć większość projektu.

    Pozdrawiam

  • #11 07 Cze 2011 19:38
    skaktus
    Poziom 37  

    120 st dla diody to zabójstwo na dłuższą metę.

    Na allegro można dość często dorwać diody Cree w bardzo niskich cenach i to o ciepłej barwie. Niedawno stały po 5 zł sztuka.

    Ja bym pomierzył temperatury i wyciągnął z tego wnioski. Obudowa jest zamknięta, więc te 50 - 60 st z każdego urządzenia + jeszcze diody i spokojnie dochodzisz do 80 - 90 st. A chinśkie diody w takich warunkach lecą jak muchy. Mam z nimi do czynienia w lampach dziennych które naprawiam i naprawdę - lepiej zrób lepsze chłodzenie lub choćby nawierć oprawkę koło gwintu, usuń klej i jakoś to może wytrzyma.

  • #12 08 Cze 2011 12:38
    darius456
    Poziom 10  

    Cytat:
    nawierć oprawkę koło gwintu, usuń klej i jakoś to może wytrzyma

    Obudowę owszem nawiercę, ale jak zlikwiduję klej to mi się "żarówka" rozpadnie, ale spróbuje zmniejszyć jego ilość i tak szczelnie nie zalewać tym klejem.

    Cytat:
    Na allegro można dość często dorwać diody Cree w bardzo niskich cenach i to o ciepłej barwie. Niedawno stały po 5 zł sztuka.

    W życiu nie widziałem POWER LEDA 5W za 5zł... ale może mało w życiu widziałem.
    PS. Jak będę konstruować następną żaróweczkę to zastosuję diodę CREE RGBW.

  • #13 14 Cze 2011 10:12
    gbd.reg
    Poziom 20  

    Niekoniecznie 5W. Diody CREE mają większą skuteczność od chińszczyzny, więc taka za 5 zł może poświecić mocniej, niż chińszczyzna 5W. Nawet, jeśli będzie miała 1W

  • #14 14 Cze 2011 11:52
    skaktus
    Poziom 37  

    Ostatnio były dostępne diody XR-E z podkładami MCPCB o barwie ciepłej i neutralnej tj 2700 - 3000 i 5500 K w cenie dokładnie 5 zł.

    Podobnie można dorwać XP-G R5 o barwie 4000K na serwisach aukcyjnych - nie tak dawno były takowe w pakietach z innymi diodami jak SSC P7 itp w cenie...30 zł za 4 diody - mieszane zestawy.

    XPG R5 przy zasilaniu 1,5A czyli przy tych 5W w diodę potrafi osiągnąć ponad 400 lumenów, jak to się ma do diod 5W no-name które w tych warunkach osiągają zazwyczaj 180 - 200 lumenów...

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME