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

LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą

wolodiej1 14 Maj 2012 11:40 5120 18
  • #1 14 Maj 2012 11:40
    wolodiej1
    Poziom 12  

    Witam,

    Projektuje oświetlenie drogi do domu.

    Założenia:
    1) Oświetlenie LED
    2) każda lampa osobno sterowana
    3) możliwość konfiguracji lamp pod konkretną godzinę (np. do 22:00 100% mocy, po 22:00 30%)
    4) zapalanie lamp przy otwieraniu bramki
    5) zmierzchówka
    6) zapalanie lamp, gdy pod bramę podjedzie samochód.
    7) aktualne zużycie energii wyświetlane na LCD


    AD1 na każdą lampę 4 diody LED mocy 1W, 3,6V (90-100lm) połączone szeregowo.
    AD2 Do lamp będzie prowadzona skrętka UTP do bazy tranzystora i wspólny przewód zasilający.
    AD3 Dodatkowo do atmegi zegar czasu rzeczywistego a reszta to sprawa software
    AD4 przy bramce czujnik odbiciowy
    AD5 fotorezystor i do przetwornika ADC, albo potencjometr i dwustanowa regulacja
    AD6 podobnie jak w punkcie 5
    AD7 bocznik do przetwornika ADC


    Jaki dobrać tranzystor ? na schemacie jest bd139 ale myślałem nad jakimś mosfetem (buz11) Tylko czy mogę go bezpośrednio podłączyć pod port atmegi ? Ostatnio czytałem że 5V na bazie może być za mało i tranzystor będzie się grzał.
    [edit] Tu już wiem jak sobie poradzić z tym za małym napięciem na bazie[/edit]

    Tranzystor będzie sterowany przez PWM i większość czasu będzie pracował przy wypełnieniu ok 30%. Jaka będzie z tego realna oszczędność ? Ile straty energii będzie na tranzystorze ?
    Drogi jest ok. 60m więc z łączeniami na lampach wyjdzie ok 70m, przy prądzie maksymalnym ok 4,5A. Maksymalna różnica napięcia między diodami (sadek napięcia na przewodzie) to ok 0,5V więc sporo – najbardziej „wyróżniają” się skrajne lampy więc prawdopodobnie dołożę tam rezystor. O ile w ogóle dobrze te spadki policzyłem (załączam wykres).

    Co do zasilania LED-ów, posiadam transformator elektroniczny 11,5V 250W (100W pewnie wytrzyma ) po wyprostowaniu i przy diodzie schottky-ego wyjdzie ok. 14,3V, do tego kondensator elektrolityczny 10.000uF. Czyli wyjdzie jakieś 3,6V na diodę (minus straty więc w rzeczywistości sporo mniej) Czy taki prymitywny układ wystarczy ? Czy trzeba jeszcze jakiś stabilizator ? Prawdopodobnie będę musiał kupić transformator na trochę wyższe napięcie.

    Czy macie jakieś sugestie albo uwagi, głównie chodzi mi o przewody, które muszę kłaść już teraz, a obawiam się, że nie przewidziałem wszystkich „problemów”. Wszystkie bajery są na drugim planie najważniejsze jest główne założenie:
    Sterownie osobno każdą lampą przez tranzystor i czy przy wypełnieniu PWM 30% to pozostałe 70% (przyjmuję 60% a 10% na straty) będzie oszczędnością energii ? Niby to LEDy już same w sobie są oszczędne ale te 60W przez całą noc to też niemało.

    Pozdrawiam

    W załączniku schemat układu - mogą być błędy schemat jest poglądowy (np. ledy nie będą podłączone do portu A, błędne wartości rezystorów etc.)

    EDIT

    Naprawdę nikt nie ma żadnych uwag, pomysłów ?

    LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą
    LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą

    0 18
  • #2 16 Maj 2012 21:48
    Mateusz0944
    Poziom 10  

    Nie jestem zaawansowanym elektronikiem, ale spróbuje pomóc w miarę możliwości. PWM jest programowy? Bo widzę lampki podpięte pod przetwornik ADC ale piszesz że schemat jest poglądowy. Zamiast tranzystorów bipolarnych możesz zastosować polarne sterowane 5V są takie do kupienia. Skoro planujesz pracę głównie przy wypełnieniu 30% to i moc będzie niewiele większa (straty). A czy wszystkie lampki mają świecić z tą samą mocą?

    0
  • #3 17 Maj 2012 18:05
    wolodiej1
    Poziom 12  

    Tak PWM będzie programowy. Samo sterowanie mam już napisane - działa to tak, że Ledy są po kolei rozjaśniane (lub zciemniane) do ustalonej pozycji, więc w pozycjach ustalonych wszystkie świecą tak samo. Dzisiaj zmontowałem sobie taki oto układzik na BUZ71 i działa (narazie) rewelacyjnie - tranzystor prawie w ogóle się nie grzeje. Ciekawe czy 50m przewodu wpłynie na jego działanie ;) załączam schemat.

    Zamiast 4 diod na schemacie podłączyłem żarówkę 10W, więc obciążenie ponad 2-krotnie większe od docelowego/

    LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą

    0
  • #4 17 Maj 2012 21:15
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    Diody LED potrzebują źródła prądowego, zasilane bezpośrednio z zasilacza napięciowego, albo nie będą świecić, albo się spalą. Cztery diody LED połączone szeregowo, najprawdopodobniej białe, potrzebują od około 13V do około 15V napięcia do świecenia, ale trzeba stabilizować prąd.

    0
  • #5 17 Maj 2012 21:58
    wolodiej1
    Poziom 12  

    I tego właśnie się obawiałem... Ale jak się to ma do wszystkich ledowych żarówek itp. Wszystkie (które ja widziałem) mają tylko mostek prostowniczy i działają bez problemów. Sam wielokrotnie tak zasilałem ledy i nie było z tym problemów.

    Jak się wyprostuje 12V to akurat wyjdzie po te 3,6V na diodę.

    Jeśli jednak potrzebowałbym stabilizowanego prądu to musiałby mieć napięcie 15V.

    Jakaś konkretna propozycja ? Potrzebuję jakieś 60W.

    EDIT
    Tak sobie właśnie przypomniałem, że przecież zasilacze do laptopów mają 15V. Znalazłem zasilacz niby Toshiba 120W, 8A, 15V tylko przeraziła mnie tabliczka na której jest napisane 240V@0,75A czyli 180W sprawność na poziomie 66% ?!?

    0
  • #6 18 Maj 2012 09:28
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Co do zasilania LED-ów, posiadam transformator elektroniczny 11,5V 250W (100W pewnie wytrzyma ) po wyprostowaniu i przy diodzie schottky-ego wyjdzie ok. 14,3V, do tego kondensator elektrolityczny 10.000uF.

    "Transformator elektroniczny" to specyficzna przetwornica, nie nadaje się do takiej pracy - żadnych mostków i kondensatorów.
    Cytat:
    Tak sobie właśnie przypomniałem, że przecież zasilacze do laptopów mają 15V. Znalazłem zasilacz niby Toshiba 120W, 8A, 15V tylko przeraziła mnie tabliczka na której jest napisane 240V@0,75A czyli 180W sprawność na poziomie 66% ?!?

    To są graniczne wartości, nic z tego nie wyliczysz.
    Cytat:
    Wszystkie (które ja widziałem) mają tylko mostek prostowniczy i działają bez problemów. Sam wielokrotnie tak zasilałem ledy i nie było z tym problemów.Jak się wyprostuje 12V to akurat wyjdzie po te 3,6V na diodę.

    Może wielokrotnie, ale nie długotrwale :) i nie w szerokim zakresie temperatur.
    Nie musi być źródło prądowe, może być rezystor. Jak masz ambicję robić gorszą tandetę niż Chińczycy to zasilaj LED'y bezpośrednio - napięciowo.

    Rozumiem że prąd ledów nie ma dla ciebie większego znaczenia, podłączasz i świeci, to jest ok. W końcu LED'y są tanie i można raz kilka dni wymienić. A jak frajerzy chcą tracić czas na czytanie not aplikacyjnych i obliczenia, żeby mieć trwałość 100000h to ich sprawa ;).

    0
  • #7 18 Maj 2012 10:09
    wolodiej1
    Poziom 12  

    To może jakieś konkretne rozwiązanie ?

    Faktycznie prawie w każdym przypadku stosowałem rezystor

    LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą

    To jest dopiero kwiatek i działa ponad 10 lat ( u mnie od 3 miesiecy), ale rozumiem, że jest rezystor więc i jest źródło prądowe. Nie chciałem stosować rezystorów, żeby nie tracić bezsensownie energii na grzanie.

    Na tą chwilę widzę rozwiązanie z LM317 w każdej lampie. Ktoś ma coś lepszego ?

    0
  • #8 18 Maj 2012 13:03
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Bez rezystorów przy zmianie napięcia o 0,5V prąd może się zmienić nawet kilkukrotnie.

    Z rezystorami prąd będzie mniej zależał od napięcia, ale możliwe że trzeba będzie dobrać rezystory z powodu spadków na przewodach.

    Źródło prądowe - teoretycznie najlepsze, nie trzeba nic dobierać, ale w praktyce to źródło prądowe o małym spadku napięcia (żeby były małe straty) trzeba zrobić "na piechotę", LM317 wymaga sporego spadku napięcia do działania - to są straty i wymusza to podniesienie napięcia zasilania.

    0
  • #9 18 Maj 2012 13:51
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    wolodiej1 napisał:
    W załączniku schemat układu - mogą być błędy schemat jest poglądowy (np. ledy nie będą podłączone do portu A, błędne wartości rezystorów etc.)

    Zawiera ich więcej niż tylko te, które wymieniłeś:
    Minimalne podłączanie pinów
    Zasilanie mikrokontrolera

    0
  • #10 18 Maj 2012 20:02
    wolodiej1
    Poziom 12  

    Schemat był robiony na szybkiego, na razie skupiłem się na głównych rzeczach czyli na zasilaniu LEDów i regulacji ich mocy.

    Dzięki za linki - świetna stronka, kiedyś na nią trafiłem a później nie mogłem odnaleźć.

    Powoli zastanawiam się nad najprostszym rozwiązaniu czyli triak i gotowe żarówki na 230V albo dalej te 4 LEDy 1W ale zasilić 230V i do tego przetwornica (taka jak w gotowych żarówkach). Tylko jeszcze nie wiem jak to zrealizować :P Mam już sporo materiału do przeczytania teraz tylko znaleźć na to czas.

    0
  • #11 11 Cze 2012 12:40
    wolodiej1
    Poziom 12  

    Witam ponownie :)

    Teraz już wiem jak "niemądrym" pomysłem byłoby podłączenie LEDów bez stabilizacji prądu. Zdecydowałem się na zastosowanie LM317 jako źródła prądu, przy zastosowaniu rezystora 3,6ohm prąd ustala się na poziomie ok. 320mA.

    Spadki napięć na przewodach były trochę źle policzone ale to już szczegół bo i tak na każdej lampie będzie źródło prądowe.

    Największym problemem jest nadal dobór tranzystora - jak połączyć ze sobą: LM317 - atmega - PWM (1,3kHz)

    Więc do głowy przychodzą mi 3 pomysły:
    1) dzielnik napięcia na Adj LM317 i wtedy sterowanie portem z atmegi. Sam nie wiem jakby to miało działać i jak to podłączyć (między nóżkami adj i out jest 1,2V przy tych 320mA i 0V@0A - tylko pytanie jak dobrać rezystor i gdzie go wpiąć, żeby regulować to napięcie).

    Pomysł jeśli jest możliwy do realizacji to jest najprostszy :)

    2) Tranzystor logic level IRLML (znalazłem akurat IRLML2502 za 70gr). Tutaj pojawia się problem z przeładowaniem bramki i wydajnością atmegi. PWM jest programowy, częstotliwość mierzona multimetrem w jednym stanie pracy ma ok. 300Hz a w drugim 1,3kHz (nie do końca wiem dlaczego tak się dzieje). Zmiana prescalera z 8 na 64 powoduje widoczne miganie LED więc odpada.

    Nie wiem czy nie pomoże tutaj zastosowanie kondensatora na bramce tranzystora, w końcu tranzystor pracuje w 2 stanach: pełne otwarcie i 30% otwarcie (pomijając płynne przejście między tymi stanami, które będzie ok.10 razy dziennie).
    LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą

    3) Podobnie jak w drugim przypadku tylko inny sposób wysterowania tranzystora przez bc547 - odpada problem z przeładowanie bramki tranzystora. Tutaj też mam pytanie czy dodanie kondensatora na bramce ma w ogóle jakiś sens - jeśli tak to w którym miejscu.

    LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą

    Proszę o pomoc w doborze tego tranzystora.
    Na tą chwilę wydaje mi się, że opcja 3 jest najlepsza !?

    0
  • #12 12 Cze 2012 10:50
    Dar.El
    Poziom 40  

    Na czym polega problem z przeładowaniem bramki?

    0
  • #13 12 Cze 2012 12:20
    wolodiej1
    Poziom 12  

    Na wydajności prądowej Atmegi, trzeba w krótkim czasie przeładować bramkę i to może być problemem dla Atmegi - w kilku miejscach o tym czytałem więc uznałem za prawdziwe. Niestety nie jestem w stanie sobie tego policzyć.

    0
  • Pomocny post
    #14 12 Cze 2012 19:25
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    IRLML2505 ma mały ładunek bramki (12nC) ATMEGA zasilana z 5V ma rezystancję wyjściową ok 25Ω więc bez problemu przeładuje bramkę w czasie <1µs . Nie podłączaj tam kondensatorów.
    Podłączenie tam takiego "wzmacniacza" na BC547 stanie statycznym zapewnia potrzebne BUZ11 wyższe napięcie na bramce, ale rezystancja wyjściowa w stanie wysokim to 1kΩ (40x więcej niż ATMEGA), a w niskim może nieco mniej niż ATMEGA. więc ogólnie kiepsko.

    Cytat:
    1) dzielnik napięcia na Adj LM317 i wtedy sterowanie portem z atmegi. Sam nie wiem jakby to miało działać i jak to podłączyć (między nóżkami adj i out jest 1,2V przy tych 320mA i 0V@0A - tylko pytanie jak dobrać rezystor i gdzie go wpiąć, żeby regulować to napięcie).

    Tak to może być dobry pomysł, schemat zgodnie z rys 2 s 9LM317 sterujesz podłączając i odłączając R2 do masy (np tranzystorem BC547) i albo uzyskujesz stabilizator prądu albo kiepski stabilizator napięcia - ważne żeby było mniejsze niż potrzeba do zaświecenia LED'ów


    Cytat:
    Nie wiem czy nie pomoże tutaj zastosowanie kondensatora na bramce tranzystora, w końcu tranzystor pracuje w 2 stanach: pełne otwarcie i 30% otwarcie
    Bzdura, pełne otwarcie albo pełne zamknięcie, dodając tu ukłąd RC i robiąc stałe napięcie na bramce będziesz miał problem z charaktrystyką przejściową MOSFET'a.

    0
  • #15 13 Cze 2012 10:06
    wolodiej1
    Poziom 12  

    jarek_lnx napisał:
    Tak to może być dobry pomysł, schemat zgodnie z rys 2 s 9LM317 sterujesz podłączając i odłączając R2 do masy (np tranzystorem BC547) i albo uzyskujesz stabilizator prądu albo kiepski stabilizator napięcia - ważne żeby było mniejsze niż potrzeba do zaświecenia LED'ów


    Że też nie pomyślałem o załączanym przez tranzystor rezystorze :) Proteus "mówi", że to będzie działać - trzeba przetestować na realnym układzie. Tylko będę musiał przerobić soft bo układ będzie działał na odwrót - wysoki stan na porcie będzie powodował zgaszenie diody.

    0
  • #16 25 Cze 2012 17:24
    wolodiej1
    Poziom 12  

    Witam, złożyłem rzeczywisty układ i niestety nie działa.

    prąd reguluje się tylko w bardzo małym stopniu:

    Stan wysoki na atmedze = 308mA
    Stan niski na atmedze = 312mA
    Bez rezystora = 318mA

    Domyśla się może ktoś dlaczego to nie działa ?
    Załączam grafikę z proteusa
    LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą

    Sprawdziłem Wstawiłem potencjometr w miejsce rezystora R8 i dopiero przy oporach kiludziesięciu ohm spadało napięcie, ale cała moc się na nim wydzielała.

    Przy R=44ohm prąd diody spadał do 50mA. Prąd przepływający przez potencjometr to 250mA a według proteusa powinno być ok 5mA.

    Może źle coś złożyłem ?

    W nocie znalazłem chyba coś lepszego, tylko nie wiem jak mam to zaadoptować do moich potrzeb - tak żeby ustawić prąd na max 350mA i regulować napięcie. Wieczorem znowu coś zmajstruje.

    LEDowe oświetlenie drogi sterowane ATmegą[/url]

    0
  • Pomocny post
    #17 25 Cze 2012 18:03
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Może źle coś złożyłem ?

    Najprawdopodobniej, jeśli było by zgodnie ze schematem taki prąd potencjometru nie mógł by popłynąć.


    Cytat:
    W nocie znalazłem chyba coś lepszego, tylko nie wiem jak mam to zaadoptować do moich potrzeb - tak żeby ustawić prąd na max 350mA i regulować napięcie.

    Zdecydowanie gorsze, wymaga wyższego napięcia i LM317 pełni w nim mało ważną funkcję (regulacja napięcia), za stabilizację prądu odpowiada tranzystor - w tym układzie nie robi tego zbyt skutecznie i ma współczynnik temperaturowy rzędu -0,33%/°C

    0
  • #18 25 Cze 2012 19:11
    wolodiej1
    Poziom 12  

    Dzięki ponownie :) coś musiałem źle połączyć bo jednak działa :) Największy problem chyba mam rozwiązany :]

    0
  • #19 19 Kwi 2013 16:13
    wolodiej1
    Poziom 12  

    Witam,

    odnowię temat, bo potrzebna jest "delikatna" zmiana ;)

    Przekonałem się do prawdziwości stwierdzenia: woda wejdzie wszędzie. Nie pomógł silikon, akryl, klej na gorąco ani uszczelki. Większość układów już jest dobrze skorodowana i to wręcz dziwne, że jeszcze wszystkie działają (pomijając niedziałającą regulację jasności).

    Postanowiłem kupić gotowe żarówki z diod 5050 12V z IP44 (które delikatnie poprawię silikonem i zrobią się ip67 ;) ). Żarówki są na przetwornicy step-down BP1361. Producent podaje zasilanie AC 10-30V i DC 10-24V. Dzięki temu odpada potrzeba ograniczania prądu.

    Teraz pytanie jak sterować jasnością? Dla przypomnienia w każdej lampie mam 3 przewody: wspólne zasilanie dla wszystkich lamp (połączenie równoległe) oraz jeden przewód do sterowania lampy (jedna nitka ze skrętki).
    Moje pomysły (część pewnie nierealna):

    1) przetwornica posiada pin DIM do sterowania PWM od 0,5V do 2,5V. Niby rozwiązanie idealne, ale od razu traci się gwarancję a samo rozebranie żarówki jest kłopotliwe - wolałbym nie ingerować w żarówkę.
    2) Tranzystor (rodzaj jeszcze niewiadomy). Baza tranzystora do wyjścia atmegi z PWM. I tak sterować prądem lub napięciem podawanym na lampę. Na wyjściu pojawi się przebieg daleki od napięcia AC czy DC i pytanie jak to wpłynie na przetwornicę (jestem amatorem i zielony w przetwornicach więc nie wiem czy można coś takiego podać na jej wejście)
    3) LM317 lub LDO. LM317 już trochę ogarniam i w sumie rozwiązanie jest podobne (bez źródła prądowego) jak w tym temacie wyżej. Pytanie jest czy da się sterować napięciem pinu adj (1,2V) a nie przez załączanie rezystora. W tym rozwiązaniu największym problemem jest znowu wilgoć (wystarczy kropla na adj i dzieją się cuda)

    Pomożecie? ;)

    Tak w ogóle gdzie kupić BP1361 ? Przypadkiem spaliłem jeden.

    0
  Szukaj w 5mln produktów