Zbliżeniowy włącznik oświetlenia LED

Wstęp:
Potrzebowałem urządzenia, które sterowało by taśmami LED po otwarciu drzwiczek. Ceny gotowych urządzeń tego typu były dla mnie za wysokie (cena od 30zł w górę), ja potrzebowałem ok 5 sztuk.

Pracując nad tematem wykonałem działające urządzenie oparte na gotowym odbiorniku podczerwieni TSOP4836. Prowadziłem też próby z wykorzystaniem transoptora odbiciowego i komparatora. Rezultaty były mierne ponieważ światło dzienne i żarowe zawierają również podczerwień.

Opis:
Część sprzętowa to stabilizator LM78L05 poprzedzony diodą 1N4148 (zabezpieczenie przed błędną polaryzacją), elementem wykonawczym jest MOSFET z kanałem N dający się sterować poziomami TTL, zwiera on wyjście do masy. Dioda nadawcza IR podłączona jest bezpośrednio do uC, rezystor ogranicza prąd do ok 17mA. Mikrokontroler to ATTINY13A (wybór podyktowany ceną i dostępnością).

Dokładny opis programu znajduje się w kodzie, starałem się opisać praktycznie wszystko.
Mikrokontroler na początku mierzy napięcie na fototranzystorze przy wyłączonej diodzie IR, następnie przy włączonej. Pierwszy pomiar stanowi odniesienie wpływu tła, gdy światło z diody IR nie odbije się od przedmiotu oba pomiary będę identyczne, w przeciwnym wypadku drugi pomiar będzie mniejszy.
Zmienna „licz” chroni przez przypadkowym załączeniem lub wyłączeniem wyjścia. Do tego zastosowałem coś na kształt histerezy, po załączeniu wyjścia czułość pomiaru jest zwiększana (zmienna „his”).



Oszczędność prądu:
Nie było to konieczne aczkolwiek postanowiłem zagłębić się w temat. Po pierwsze uC jest taktowany zegarem 128kHz, nieużywane porty podciągam programowo do +, wyłączone są zbędne układy wewnętrzne (T0), zastosowałem głębokie usypianie i budzenie poprzez WDT (czas 16ms).
Po tych zabiegach multimetr wskazuje prąd <1mA,

PCB:
Ten temat pozostawia wiele do życzenia. Podczas prac dopiero uczyłem się projektowania i wykonywania PCB pod kątem montażu SMD. Widać też efekt kończenia się tonera (nadtrawienia pola masy). Sygnały służące do programowania wyprowadziłem na goldpiny, aby nie komplikować zbytnio płytki są one porozrzucane.

Obudowa:
Najmniejsza jaką znalazłem to Z43, wieczko zamykane na klej. Przewody (niewidoczne na zdjęciach) zakończone złączami typu ksm, ksf.

Cena:
Cena waha się w granicach 10-15zł. Ja wszystko kupowałem x10, rezystory smd x100 więc cena jednostkowa wyszła dość mała.

Możliwości zmian:
-Istnieje możliwość zwiększenia zasięgu poprzez zmniejszenie rezystora R2.
-Timer T0 jest wyłączony i nieużywany, można go wykorzystać do generowania PWM i stopniowego rozjaśniania i gaszenia sterowanego oświetlenia.
-Można by zastosować uC w obudowie 6 pin np. ATTINY10, rezystory i kondensatory w mniejszych obudowach co pozwoliło by na zmniejszenie płytki PCB oraz pokusić się o zaprojektowanie własnej obudowy i wydruk w 3D.

Ciekawe rozwiązanie. Nieco przekombinowane ale grunt, że jesteś zadowolony. U mnie sprawdza się mosfet sterowany kontaktronem ale co kto lubi.

Nie prościej było użyć zwykłego włącznika krańcowego ?

Dokładnie zwykły krańcowy lub kontrakton.
No ale nauka budowania i programowanie nie idzie w las.

Jaki jest maksymalny zasięg takiego wyłącznika ?

Trochę przekombinowane rozwiązanie. Ekonomiczniej i równie skutecznie było by zastosować poniższe gotowe moduły działające w podczerwieni, które umożliwiają regulację czułości, ich cena to ok 0,35$ (ok ~1,5zł).



do tego Twój uC i całość wyszła by ekonomiczniej (bo z tego co widzę chodziło Tobie o koszty)

A jak te gotowe czujniki zachowują się oświetlone światłem dziennym lub żarówką?

Zasięg to ok 7cm.

Hej, czy w pomieszczeniu gdzie jest całkowicie ciemno też to działa ?

Michuza napisał:

A jak te gotowe czujniki zachowują się oświetlone światłem dziennym lub żarówką?

Zasięg to ok 7cm.

Czułość można w pewnym stopniu wyregulować, przy oświetlaniu ich światłem dziennym czasem "łapią" światło dzienne jako sygnał, z tradycyjnymi żarówkami podobnie.

Pożyteczny projekt. Czy płatka zabezpieczona jest przed utlenianiem miedzi?

mariomario napisał:

Michuza napisał:

A jak te gotowe czujniki zachowują się oświetlone światłem dziennym lub żarówką?

Zasięg to ok 7cm.

Czułość można w pewnym stopniu wyregulować, przy oświetlaniu ich światłem dziennym czasem "łapią" światło dzienne jako sygnał, z tradycyjnymi żarówkami podobnie.

Dlatego właśnie ten pomysł odpadł.

Cytat:

Hej, czy w pomieszczeniu gdzie jest całkowicie ciemno też to działa

Tak

Cytat:

Czy płatka zabezpieczona jest przed utlenianiem miedzi?

Nie, chociaż wiem, że powinna.

Ja stosuję spray bezbarwny do zabezpieczenia miedzi, już kilka lat tak robię. Jest to tanie i szybkie rozwiązanie.

Projekt ciekawy. Podoba mi się propozycja eliminacji światła zewnętrznego. Koncepcja nadaje się do realizacji przełącznika zbliżeniowego.

Dziwią mnie posty proponujące rozwiązania typu krańcówka czy kontaktron. Oczywiście są o wiele prostszą alternatywą, ale autor nie jest przedszkolakiem bo by takowe zastosował.
Jeśli którykolwiek z kolegów konstruuje jakieś "zabawki" (nie mówimy tu o składaniu wg gotowego projektu) to zapewne docenia wartość tego urządzenia. Ja sam niejednokrotnie konstruując jakiś "twór", nieraz szukałem rozwiązań na naszym portalu. I takie właśnie projekty często skracają drogę przez mękę.
Znane powiedzenie mówi, że jeśli chcesz coś wymyślić to sprawdź na Elektrodzie jak ktoś inny to zrobił. I to właśnie dotyczy tego projektu - na pewno nie raz zostanie zastosowany w czyjejś aplikacji.

Witam
Jeśli masz procesor, to można sterować LEDa impulsami a sygnał z fototranzystora filtrować. Robiłem kiedyś zabawkę z takim sterowaniem i była nieczuła na światło zewnętrzne, czasami potrafiła z bliska wykryć świetlówkę. Żarówek LED w tamtych czasach nie było więc trudno mi ocenić na ile one mrugają, ale zawsze można ustawić tak częstotliwość by była różna od świetlówek i żarówek.
Pozdrawiam

Ja właśnie pracuję nad podobnym urządzeniem, także przyznam, że temat jest mi bliski. Tylko, że mnie bardzo zależy na zasięgu detekcji, gdyż ma to być czujnik wykrywający czy ktoś przechodzi, by zapalić światło na klatce schodowej (uprzedzając pytania - nie, nie może to działać na zasadzie bariery optycznej, tylko musi być to czujka odbiciowa).
Póki co udało mi się uzyskać zasięg około 40cm, ale dalej uważam, że to mało. Dlatego projekt wciąż jest na etapie płytki stykowej i wciąż walczę o kolejne centymetry.

Witam
A o PIR nie myślałeś? Mam monitory używane w supermarketach, po przejściu w pobliżu monitora włącza się on automatycznie, zasięg koło metra, lampy automatyczne z PIR mają często regulację czułości.
Pozdrawiam

PiotrPitucha napisał:

Witam
A o PIR nie myślałeś?

O czujce PIR myślałem, mam taką nawet w domu. Problem z nią jest jednak taki, że ma nazwijmy to "dookólną" charakterystykę. Tam, gdzie mam obecnie PIR'a (na korytarzu z wieloma odnogami) sprawdza się to świetnie. Ale gdy próbowałem taki PIR zainstalować na owej klatce schodowej to często światło zapalało się nawet jak tylko ktoś przechodził obok, więc całkiem niepotrzebnie. Stąd też zostałem zmuszony do poszukiwania czegoś, co reaguje wyłącznie na przecięcie promienia. No chyba, że są takie czujki PIR, które nie są "dookólne", ale sam takich nie widziałem. Próba zaklejania sondy dawała mierny efekt - "stożek", w którego zasięgu reagował PIR był co prawda zmniejszony, lecz niewystarczająco.

Cytat:

Witam
Jeśli masz procesor, to można sterować LEDa impulsami a sygnał z fototranzystora filtrować.

Tak właśnie robię. Wszystko jest w opisie.

onepiotr napisał:

Dziwią mnie posty proponujące rozwiązania typu krańcówka czy kontaktron. ..

Mnie nie dziwią tym bardziej, że sam autor wspominał o kosztach.
Mnie natomiast dziwi skąd pomysł na takie rozwiązanie (czujnik zbliżeniowy). Nie dziwiło by mnie gdyby autor chciał ten czujnik wykorzystać szerzej i potrzebował przetestować układ w mniejszym projekcie ale jeśli tylko dla potrzeb tego projektu to jestem nawet bardzo zdziwiony, że nie wykorzystał kontaktronu / krańcówki , itp., rozwiązanie banalnie proste i raczej mniej zawodne. Wykorzystanie mikrokontrolera do takiego celu zupełnie zbędne.

Dodano po 9 [minuty]:

mickey_mike napisał:

... No chyba, że są takie czujki PIR, które nie są "dookólne", ...

Generalnie konstruktorzy czujek PIR tworzą jak najszersze pole widzenia. Czy próbowałeś postawić przesłony przy PIR aby ograniczyć pole widzenia ?

Pytam bo i mnie interesuje wąskie pole widzenia w PIR ale jeszcze nie zabieram się za projekt więc nie wykonałem testów.

mickey_mike napisał:

No chyba, że są takie czujki PIR, które nie są "dookólne"

Takie czujki nazywają się kurtyny , działa jak kurtyna o szerokości kilku do kilkudziesięciu cm w zależności od odległości.

Witam. Zawsze kolega może wyciąć kawałek soczewki Fresnela lub jak wyżej kolega pisał zastosować przesłonę nawet zakleić taśmą od spodu. Można nawet w dowolnej obudowie wyciąć szczelinę bez stosowania soczewki i też będzie działało jak bariera tylko szczelina musi być ustawiona do kierunku ruchu obiektu. Stosując dwie takie czujki możemy zbudować urządzenie załączające i wyłączające oświetlenie np: w łazience.

cooltygrysek napisał:

... wyciąć kawałek soczewki ... lub ... zastosować przesłonę nawet zakleić taśmą od spodu. ....

Czy praktykowałeś takie lub podobne rozwiązania lub znasz kogoś kto to robił ? Teoretycznie powinno działać. Ja chcę wiedzieć jak to jest w praktyce. Jeśli nikt nie praktykował to za miesiąc / dwa będę musiał sam sprawdzić.

Dodano po 2 [minuty]:

cooltygrysek napisał:

... tylko szczelina musi być ustawiona do kierunku ruchu obiektu.

Czyli jeśli ruch będzie odbywał się od lewej strony do prawej (lub przeciwnie) to szczelina powinna być pozioma a jeśli obiekt będzie poruszał się w kierunku do lub od PIR to szczelina powinna być pionowa ?

Sam budowałem takie czujki nie mając dostępu do soczewek Fresnela. Tak, tak dobrze zrozumiałeś. W praktyce szczelina działa jak soczewka. Osobną kwestią jest dobór odległości czujnika od szczeliny. To już musisz dobrać sobie doświadczalnie.

mariomario napisał:

Trochę przekombinowane rozwiązanie. Ekonomiczniej i równie skutecznie było by zastosować poniższe gotowe moduły działające w podczerwieni, które umożliwiają regulację czułości, ich cena to ok 0,35$ (ok ~1,5zł).

Ale jak sam mogłeś doczytać, autor też chciał się czegoś nauczyć i na pewno nie byłoby równie skuteczne.
Jego rozwiązanie nie jest gorsze, a jednocześnie znacznie bardziej uniwersalne (możliwość zmian softwarowych).
Posiada wbudowany stabilizator i element wykonawczy. Jeśli chciałby do tego chińskiego modułu dołożyć te elementy to i tak jakieś małe PCB by musiał rzeźbić, potem te dwie płytki jakoś łączyć, a wtedy wcale taniej już nie wyjdzie. Pomijam fakt czekania tygodniami na te moduły.

p.s.

Ehh... Ludzie co Wy z tymi modułami chińskimi? niedługo na studiach inżynierskich będą uczyć "efektywnego wyszukiwania w chińskich sklepach"
A potem mamy "inż." takich jakich mamy
I ode mnie oczywiście plusik, za kolejny udany "projekcik na portalu"

Jawi_P napisał:

Ehh... Ludzie co Wy z tymi modułami chińskimi? niedługo na studiach inżynierskich będą uczyć "efektywnego wyszukiwania w chińskich sklepach"
A potem mamy "inż." takich jakich mamy

No właśnie a potem się ludzie dziwią czemu nic nie umiemy wymyślić, wyprodukować i czemu nasz kraj ma tak mało kreatywnych ludzi. A przecież wiadomo ze to nie prawda. Czyżby narodowe lenistwo ?
Nie mniej sam czasem kupie coś w Chinach ze względu na cenę ale to zawsze duperele niż gotowe moduły. Natomiast jakość jakiej kolwiek elektroniki woła o pomstę do nieba / piekła / (niepotrzebne skreślić ). Wracając do meritum tematu to równie dobrze można by zbudować czujnik oparty o Dopler o charakterystyce kierunkowej. Ale to już troszkę wyższa szkoła. Jednak reasumując nadal uważam że najprościej zbudować na czujniku PIR.

Właśnie chodzi o cenę.
W cenie Arduino Mega z botland na aliexpress mam - cały zestaw czujników, kabli, płytkę stykową, Arduino Mega i Arduino Uno.
Mini przetwornice, wzmacniacze - przykład => wzmacniacz 3W na 5V na alledrogo z przesyłką 15 zł, na aliexpress identyczne za 7 zł kupiłem 5 sztuk, jedyna różnica to czas czekania, 3 dni, a miesiąc.
Wg. mnie na początku zabawy z Arduino to spoko rzecz - sam po sobie wiem, zamawiając elektroparku - tu rezystor, jakaś dioda, kondek, gniazdo, płyta, zaraz wychodzi 40, nawet 70 zł dla mnie to dużo, zamawiam kiedy mi potrzebne na już.
Głupi rezystor u mnie w lokalnym sklepie to 10gr, na alle 1gr, z chin poniżej 1 gr za szt, to samo diody, alle 1zł za 10 sztuk, na ali za 5zł możesz kupić 100 i nie wiem czym się różnią te z chin, a te kupowane w Polsce.

mati_323 napisał:

nie wiem czym się różnią te z chin, a te kupowane w Polsce.

Niczym i tak w większości zamawiane w chinach

mickey_mike napisał:

że ma nazwijmy to "dookólną"

Kolimator, Szanowny Panie, kolimator do PIRa.

@mati_323 bo zapominasz o cle, podatku, przesyłce i samym fakcie że ten sprzedawca chce z czegoś żyć. Ty robisz dla sportu, a on dla przeżycia.