8-kanałowy sterownik oświetlenia DMX (dimmer pack)
Ten dimmer pack został zaprojektowany tak, aby cechował się jak największą stabilnością przy jak najmniejszym rozmiarze całego układu. Jednakże mimo tego urządzenie jest całkiem tanie, ze względu na to, że składa się z zaledwie kilku elementów. Zawiera ono również wewnętrzne zabezpieczenie termiczne, które ma za zadanie zabezpieczyć układ przed uszkodzeniem na wypadek awarii modułu zasilania.
Prezentowany dimmer pack składa się z:
-Odbiornika i nadajnika DMX
-Detektora przejścia przez zero
-Modułu zasilania
DMX - Transceiver (Rev. 3.01)
Za pomocą tego modułu DMX dane mogą być zarówno odbierane, jak i wysyłane.
Dzięki pełnemu wykorzystaniu konwertera RS485 możliwy jest dwukierunkowy transfer danych (protokół RDM opisany w ANSI E1.20). Dotąd funkcja ta jest wspierana tylko przez kilka drogich urządzeń.
Jako, że obwód składa się między innymi z mikrokontrolera AVR i kilku innych elementów, warto pomyśleć nad zmontowaniem go na specjalnie do tego celu wykonanej płytce drukowanej.
Jak widać schemat urządzenia jest całkiem prosty: sercem całego sterownika jest oprogramowanie znajdujące się wewnątrz mikrokontrolera (IC1). Adres startowy jest ustawiany za pomocą przełącznika SW1. Dioda LED sygnalizuje stan układu. Elementy znajdujące się przy układzie IC3 nie mają stałych wartości, należy je dobrać tak, aby napięcie Vcc wynosiło 5.0Vdc. Układ IC2 to moduł nadawczo-odbiorczy o oznaczeniu RS485. Umożliwia on komunikację sterownika z innymi urządzeniami przez DMX512.
W celu sterowania odbiornikami, należy połączyć zaciski wyjściowe urządzenia (output) z zaciskami ujemnymi odbiorników. Zaciski dodatnie odbiorników powinny zaś być podłączone do Vcc.
Port „spare” jest umieszczony w celu uzyskania dodatkowych zacisków lub umożliwienia wyboru różnych trybów.
AC1 i AC2 muszą być podłączone do zasilacza o napięciu od 9V do 12V AC lub DC. Zasilacz powinien być w stanie dostarczyć moc od 3W do 5W.
Poniższy schemat przedstawia sposób połączenia modułu nadawczo-odbiorczego z szyną DMX.
Poniższa grafika przedstawia układ ścieżek znajdujących się na płytce drukowanej (lustrzane odbicie):
Wymiary płytki to 48x76mm. Rozdzielczość powyższego obrazka wynosi 300 dpi.
Rozmieszczenie elementów:
Na stronie źródłowej można znaleźć poradnik dotyczący programowania mikrokontrolerów AVR. Aby jako źródło sygnału taktującego procesor wybrać zewnętrzny rezonator kwarcowy 8MHz należy odpowiednio skonfigurować fusebit-y.
Po ustawieniu źródła sygnału taktującego, oprogramowanie sterownika powinno zostać zapisane w pamięci flash mikrokontrolera.
Link pod którym można pobrać oprogramowanie sterownika: Link
Elementy
-IC1 - Mikrokontroler ATmega8515-16PU
-IC2 - Układ 75176B
-IC3 - Układ 7805
-B1 - Mostek prostowniczy
-LED1 - Dioda LED 5mm czerwona
-LED2 - Dioda LED 5mm zielona
-R1 - Rezystor 10kΩ (PT10-S)
-R2, 3, 4 - Rezystor 390Ω
-C1, 2 - Kondensator 27pF
-C7 - Kondensator 100nF
-C5, 6 - Kondensator 100µF
-SW1 - DIP-Switch (10)
-Q1 - Kwarc 8MHz (HC49)
-złącza - listwa pinów
Detektor przejścia przez zero
Zastosowanie detektora przejścia przez zero jest konieczne w celu zsynchronizowania mikrokontrolera z siecią zasilającą. Im większą dokładność działania układu, tym lepsza będzie jego wydajność. Z tego względu autor przetestował bardzo wiele różnych układów detektorów.
Ostatecznie, według autora najlepiej w tej roli sprawdzi się bardzo prosty układ, zaprezentowany poniżej:
Elementy:
-OK1 - Układ 4N33
-D1 - Dioda 1N4007
-R1A - Rezystor 27kΩ / 1W
-R1B - Rezystor 27kΩ / 1W
-R3 - Rezystor 10kΩ
Układ OK1-LED jest zasilany przez rezystor R1 podczas gdy sygnał przebiegu zasilającego jest dodatni. (Dioda D1 jest umieszczona w celu ograniczenia napięcia wstecznego, gdy sygnał przebiegu zasilającego jest ujemny). Jeśli OK1 przewodzi, zwiera punkt ZC do masy, w przeciwnym wypadku punkt ZC jest zwarty do Vcc poprzez rezystor R3. Na wyjściu powinien pojawić się zatem sygnał prostokątny o wypełnieniu 50%. Zbocza sygnału wskazują miejsce przejścia przez zero (jednak tylko zbocza opadające są wykorzystywane w naszym układzie).
Wszystkie najnowsze zasilacze dobrej klasy wyposażone są w detektory przejścia przez zero.
Poniższy obrazek przedstawia rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej:
Wydajność
Przy użyciu tego modułu sterowania można sterować obciążeniem indukcyjnym do 1kW lub obciążeniem rezystancyjnym do 3kW na kanał. (zależy tylko od rodzaju użytych triaków)
Temperatura pracy układu musi zawierać się w przedziale od -20°C do 80°C.
Schemat oparty jest na notach katalogowych Teccor i został uzupełniony informacjami opublikowanymi przez ON-Semiconductor.
Schemat:
Elementy składające się na moduł sterowania jasnością:
OK1 - Układ MOC3022
T1 - Tranzystor TIC 2XX
R1 - Rezystor 390Ω
R2 - Rezystor 360Ω
R3 - Rezystor 470Ω
R4 - Rezystor 39Ω / 0,5W
R5-S - Nie użyty
C1-D - Kondensator 47nF / 630Vdc (MKS4 / RM7,5)
C2 - Kondensator 10nF / 630Vdc (MKS4 / RM7,5)
OUT - Złącze 6.35mm Ribbon con. (Print, vert.)
Jeśli dioda LED w układzie OK1 jest włączona, optotriak przez główną bramkę triaka rozładuje kondensator C1-D. Układ snubbera zastosowany został po to, aby ograniczyć nagły wzrost napięcia indukcji, jest on złożony z kondensatora C2 i rezystora R4. Optoriak jest filtrowany przez rezystor R3 i kondensator C1-D. Moduł ten jest zasilany poprzez wspólny radiator. W ten sposób przepływać mogą wysokie prądy, bez potrzeby stosowania grubych przewodów. Oczywiście radiator nie może stykać się z elementami urządzenia, których moglibyśmy przypadkowo dotknąć.
Wzór płytki drukowanej PCB:
Płytka ma wymiary 37mm x 111mm. Powyższy obrazek ma rozdzielczość 300dpi.
Rozmieszczenie elementów na płytce:
Czujnik temperatury:
Jeśli używamy układu do pracy z prądami o dużych wartościach powinniśmy upewnić się, że żaden z elementów nie ulegnie przegrzaniu i zniszczeniu. W tym celu zastosowany został termistor NTC (6k8 @`````°C) podłączony do wejścia A-In modułu odbiornika i nadajnika. W celu kalibracji obracaj potencjometrem R1 do oporu w prawą stronę, a następnie ustaw temperaturę przy której ma nastąpić wyłączenie obwodu. Teraz należy cofać R1 dopóki czerwona dioda LED nie zapali się sygnalizując wyłączenie obwodu.
Tryby:
Aby zmienić tryb pracy poszczególnych kanałów należy wykonać następujące kroki:
1. Wyłączyć urządzenie
2. Przestawić pozycję pinu DIP10 i innych pinów odpowiadających kanałom, których tryb pracy chcemy zmienić.
3. Uruchomić urządzenie i poczekać 2 sekundy.
4. Wybrać adres startowy (DIP1-9), a następnie wyłączyć pin DIP10
Praca przy zasilaniu o częstotliwości 60Hz
Jeśli napięcie zasilania twojego układu ma częstotliwość 60Hz (napięcie takie występuje w USA), należy zewrzeć punkt Spare1.
Debugowanie
Aby ułatwić montaż układu sporządzony został dodatkowy schemat przedstawiający wszystkie połączenia pomiędzy modułami układu. Widoczny jest on na poniższym obrazku:
Aktualny stan danego kanału jest reprezentowany przez pulsowanie zielonej diody LED w odpowiedni sposób. Czerwona dioda będzie zaś sygnalizowała usterkę, dopóki ta nie zostanie naprawiona.
------------------------
Stan diody:
Pulsowanie
Opis błędu:
Do modułu odbiornika i nadajnika nie podłączono żadnego sygnału
Rozwiązanie:
Podłącz moduł odbiornika i nadajnika do szyny DMX
------------------------
Stan diody:
Podwójne pulsowanie
Opis błędu:
Podłączony sygnał nie został rozpoznany jako sygnał DMX. Moduł nie może odebrać sygnału dla wszystkich wymaganych kanałów.
Rozwiązanie:
Zamień miejscami przwód D+ i D- w złączu DMX. Zwiększ liczbę kanałów lub wybierz niższy adres startowy.
------------------------
Stan diody:
Szybkie pulsowanie
Opis błędu:
Detektor przejścia przez zero nie został podłączony do modułu nadajnika i odbiornika.
Rozwiązanie:
Podłącz detektor przejścia przez zero lub napraw go.
------------------------
Stan diody:
Ciągłe świecenie
Opis błędu:
Nastąpiło przegrzanie modułu zasilania.
Rozwiązanie:
Poczekaj aż temperatura wróci do normy. Spróbuj poprawić chłodzenie urządzenia.
Źródło: Link
Ten dimmer pack został zaprojektowany tak, aby cechował się jak największą stabilnością przy jak najmniejszym rozmiarze całego układu. Jednakże mimo tego urządzenie jest całkiem tanie, ze względu na to, że składa się z zaledwie kilku elementów. Zawiera ono również wewnętrzne zabezpieczenie termiczne, które ma za zadanie zabezpieczyć układ przed uszkodzeniem na wypadek awarii modułu zasilania.
Prezentowany dimmer pack składa się z:
-Odbiornika i nadajnika DMX
-Detektora przejścia przez zero
-Modułu zasilania
DMX - Transceiver (Rev. 3.01)
Za pomocą tego modułu DMX dane mogą być zarówno odbierane, jak i wysyłane.
Dzięki pełnemu wykorzystaniu konwertera RS485 możliwy jest dwukierunkowy transfer danych (protokół RDM opisany w ANSI E1.20). Dotąd funkcja ta jest wspierana tylko przez kilka drogich urządzeń.
Jako, że obwód składa się między innymi z mikrokontrolera AVR i kilku innych elementów, warto pomyśleć nad zmontowaniem go na specjalnie do tego celu wykonanej płytce drukowanej.
Jak widać schemat urządzenia jest całkiem prosty: sercem całego sterownika jest oprogramowanie znajdujące się wewnątrz mikrokontrolera (IC1). Adres startowy jest ustawiany za pomocą przełącznika SW1. Dioda LED sygnalizuje stan układu. Elementy znajdujące się przy układzie IC3 nie mają stałych wartości, należy je dobrać tak, aby napięcie Vcc wynosiło 5.0Vdc. Układ IC2 to moduł nadawczo-odbiorczy o oznaczeniu RS485. Umożliwia on komunikację sterownika z innymi urządzeniami przez DMX512.
W celu sterowania odbiornikami, należy połączyć zaciski wyjściowe urządzenia (output) z zaciskami ujemnymi odbiorników. Zaciski dodatnie odbiorników powinny zaś być podłączone do Vcc.
Port „spare” jest umieszczony w celu uzyskania dodatkowych zacisków lub umożliwienia wyboru różnych trybów.
AC1 i AC2 muszą być podłączone do zasilacza o napięciu od 9V do 12V AC lub DC. Zasilacz powinien być w stanie dostarczyć moc od 3W do 5W.
Poniższy schemat przedstawia sposób połączenia modułu nadawczo-odbiorczego z szyną DMX.
Poniższa grafika przedstawia układ ścieżek znajdujących się na płytce drukowanej (lustrzane odbicie):
Wymiary płytki to 48x76mm. Rozdzielczość powyższego obrazka wynosi 300 dpi.
Rozmieszczenie elementów:
Na stronie źródłowej można znaleźć poradnik dotyczący programowania mikrokontrolerów AVR. Aby jako źródło sygnału taktującego procesor wybrać zewnętrzny rezonator kwarcowy 8MHz należy odpowiednio skonfigurować fusebit-y.
Po ustawieniu źródła sygnału taktującego, oprogramowanie sterownika powinno zostać zapisane w pamięci flash mikrokontrolera.
Link pod którym można pobrać oprogramowanie sterownika: Link
Elementy
-IC1 - Mikrokontroler ATmega8515-16PU
-IC2 - Układ 75176B
-IC3 - Układ 7805
-B1 - Mostek prostowniczy
-LED1 - Dioda LED 5mm czerwona
-LED2 - Dioda LED 5mm zielona
-R1 - Rezystor 10kΩ (PT10-S)
-R2, 3, 4 - Rezystor 390Ω
-C1, 2 - Kondensator 27pF
-C7 - Kondensator 100nF
-C5, 6 - Kondensator 100µF
-SW1 - DIP-Switch (10)
-Q1 - Kwarc 8MHz (HC49)
-złącza - listwa pinów
Detektor przejścia przez zero
Zastosowanie detektora przejścia przez zero jest konieczne w celu zsynchronizowania mikrokontrolera z siecią zasilającą. Im większą dokładność działania układu, tym lepsza będzie jego wydajność. Z tego względu autor przetestował bardzo wiele różnych układów detektorów.
Ostatecznie, według autora najlepiej w tej roli sprawdzi się bardzo prosty układ, zaprezentowany poniżej:
Elementy:
-OK1 - Układ 4N33
-D1 - Dioda 1N4007
-R1A - Rezystor 27kΩ / 1W
-R1B - Rezystor 27kΩ / 1W
-R3 - Rezystor 10kΩ
Układ OK1-LED jest zasilany przez rezystor R1 podczas gdy sygnał przebiegu zasilającego jest dodatni. (Dioda D1 jest umieszczona w celu ograniczenia napięcia wstecznego, gdy sygnał przebiegu zasilającego jest ujemny). Jeśli OK1 przewodzi, zwiera punkt ZC do masy, w przeciwnym wypadku punkt ZC jest zwarty do Vcc poprzez rezystor R3. Na wyjściu powinien pojawić się zatem sygnał prostokątny o wypełnieniu 50%. Zbocza sygnału wskazują miejsce przejścia przez zero (jednak tylko zbocza opadające są wykorzystywane w naszym układzie).
Wszystkie najnowsze zasilacze dobrej klasy wyposażone są w detektory przejścia przez zero.
Poniższy obrazek przedstawia rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej:
Wydajność
Przy użyciu tego modułu sterowania można sterować obciążeniem indukcyjnym do 1kW lub obciążeniem rezystancyjnym do 3kW na kanał. (zależy tylko od rodzaju użytych triaków)
Temperatura pracy układu musi zawierać się w przedziale od -20°C do 80°C.
Schemat oparty jest na notach katalogowych Teccor i został uzupełniony informacjami opublikowanymi przez ON-Semiconductor.
Schemat:
Elementy składające się na moduł sterowania jasnością:
OK1 - Układ MOC3022
T1 - Tranzystor TIC 2XX
R1 - Rezystor 390Ω
R2 - Rezystor 360Ω
R3 - Rezystor 470Ω
R4 - Rezystor 39Ω / 0,5W
R5-S - Nie użyty
C1-D - Kondensator 47nF / 630Vdc (MKS4 / RM7,5)
C2 - Kondensator 10nF / 630Vdc (MKS4 / RM7,5)
OUT - Złącze 6.35mm Ribbon con. (Print, vert.)
Jeśli dioda LED w układzie OK1 jest włączona, optotriak przez główną bramkę triaka rozładuje kondensator C1-D. Układ snubbera zastosowany został po to, aby ograniczyć nagły wzrost napięcia indukcji, jest on złożony z kondensatora C2 i rezystora R4. Optoriak jest filtrowany przez rezystor R3 i kondensator C1-D. Moduł ten jest zasilany poprzez wspólny radiator. W ten sposób przepływać mogą wysokie prądy, bez potrzeby stosowania grubych przewodów. Oczywiście radiator nie może stykać się z elementami urządzenia, których moglibyśmy przypadkowo dotknąć.
Wzór płytki drukowanej PCB:
Płytka ma wymiary 37mm x 111mm. Powyższy obrazek ma rozdzielczość 300dpi.
Rozmieszczenie elementów na płytce:
Czujnik temperatury:
Jeśli używamy układu do pracy z prądami o dużych wartościach powinniśmy upewnić się, że żaden z elementów nie ulegnie przegrzaniu i zniszczeniu. W tym celu zastosowany został termistor NTC (6k8 @`````°C) podłączony do wejścia A-In modułu odbiornika i nadajnika. W celu kalibracji obracaj potencjometrem R1 do oporu w prawą stronę, a następnie ustaw temperaturę przy której ma nastąpić wyłączenie obwodu. Teraz należy cofać R1 dopóki czerwona dioda LED nie zapali się sygnalizując wyłączenie obwodu.
Tryby:
Aby zmienić tryb pracy poszczególnych kanałów należy wykonać następujące kroki:
1. Wyłączyć urządzenie
2. Przestawić pozycję pinu DIP10 i innych pinów odpowiadających kanałom, których tryb pracy chcemy zmienić.
3. Uruchomić urządzenie i poczekać 2 sekundy.
4. Wybrać adres startowy (DIP1-9), a następnie wyłączyć pin DIP10
Praca przy zasilaniu o częstotliwości 60Hz
Jeśli napięcie zasilania twojego układu ma częstotliwość 60Hz (napięcie takie występuje w USA), należy zewrzeć punkt Spare1.
Debugowanie
Aby ułatwić montaż układu sporządzony został dodatkowy schemat przedstawiający wszystkie połączenia pomiędzy modułami układu. Widoczny jest on na poniższym obrazku:
Aktualny stan danego kanału jest reprezentowany przez pulsowanie zielonej diody LED w odpowiedni sposób. Czerwona dioda będzie zaś sygnalizowała usterkę, dopóki ta nie zostanie naprawiona.
------------------------
Stan diody:
Pulsowanie
Opis błędu:
Do modułu odbiornika i nadajnika nie podłączono żadnego sygnału
Rozwiązanie:
Podłącz moduł odbiornika i nadajnika do szyny DMX
------------------------
Stan diody:
Podwójne pulsowanie
Opis błędu:
Podłączony sygnał nie został rozpoznany jako sygnał DMX. Moduł nie może odebrać sygnału dla wszystkich wymaganych kanałów.
Rozwiązanie:
Zamień miejscami przwód D+ i D- w złączu DMX. Zwiększ liczbę kanałów lub wybierz niższy adres startowy.
------------------------
Stan diody:
Szybkie pulsowanie
Opis błędu:
Detektor przejścia przez zero nie został podłączony do modułu nadajnika i odbiornika.
Rozwiązanie:
Podłącz detektor przejścia przez zero lub napraw go.
------------------------
Stan diody:
Ciągłe świecenie
Opis błędu:
Nastąpiło przegrzanie modułu zasilania.
Rozwiązanie:
Poczekaj aż temperatura wróci do normy. Spróbuj poprawić chłodzenie urządzenia.
Źródło: Link
Cool? Ranking DIY
działa bezawaryjnie, no raz miałem problem ale to z własnej winy, kwarc był niedolutowany i ciekawe sprawy się działy, swoją drogą czy mogę zastosować inny kontroler tzn np. ATMEGA8515L-8PU bo z dostępnością 16PU mam problem a chciałbym do rodziny dołączyć sterownik serwomechanizmów i tester 
