Sterownik RGB podświetlenia schodów

Witam,
przedstawiam swój sterownik RGB 20 kanałowy.
Układ powstał w celu niezależnego sterowania 20 odcinków 12V taśmy RGB. Sterowanie odbywa się przy stałym napięciu 12V poprzez sterowanie PWM. Z racji że zastosowany procesor ATMega128 nie posiada nawet takiej ilości wyjść (60) zastosowałem 5 szt układów TLC5971. Zamówiłem kilka lat wcześniej jako sample z TI gdy jeszcze nie było problemu z handlem samplami i wysyłano je do PL dla osób prywatnych bez żadnych problemów.

Płytka bazowa
Płytka na której umieszczone zostały moduły procesora, 5 modułów wykonawczych oraz pozostałe niezbędne elementy: klucz do załączania zasilacz mocy, zasilacz pomocniczy 12V. Płytka ta została wyfrezowana na laminacie jednostronnym przy użyciu własnej maszyny CNC.

Płytka procesora
płytka dwustronna z metalizacją zamówiona wraz z płytkami wykonawczymi oraz kilkoma innymi u taniego chińczyka. 52zł za 10 szt płytek 97x99 mm gdzie wkomponowałem jeszcze kilka innych modułów.

Na płytce tej umieszczony jest procesor ATMega128, konwerter na RS485 SN75156 oraz zasilacz 5V LM2674. W obecnej wersji magistrala wykorzystywana była jedynie do testowania programu podczas tworzenia go. Docelowo przewidziana jest możliwość integracji z systemem inteligentnego domu poprzez tą magistralę.

Na płytkę wdały mi się 2 błędy przez co musiałem przeciąć jednego pada oraz dosztukować kawałek ścieżki:)
Płytka wykonawcza
Na tej płytce umieszczony jest układ TLC5971,dwa negatory 74HCT04 oraz 12 szt niskonapięciowych mosfetów IRLML2803. TLC5971 jest 12 kanałowym 16 bitowym sterownikiem PWM LED sterowanym po magistrali SPI. Wyjścia na diody są typu otwarty kolektor ze źródłem prądowym co uniemożliwia bezpośrednie sterowanie taśmą LED. Nie możliwe było by uzyskanie pełnego napięcia zasilającego. Z tego powodu zastosowałem negatory HCT04 aby przyśpieszyć sterowanie bramkami mosfetów kluczujących zasilanie pasków LED. Płytka ta jest gęsto upakowana z zastosowaniem rezystorów w obudowach 0603 oraz ścieżek 0,2mm szerokości co zmusiło mnie do zlecenia ich wykonania płytkarni. Niestety ceny prototypu PCB w PL są duże dlatego zdecydowałem się na zamówienie w chinach.

Działanie sterownika
Program sterujący został napisany w Bascomie i zajmuje obecnie 4% pamięci procesora dzięki czemu możliwa jest implementacja wielu schematów działania i warunków w przypadku integracji z systemem inteligentnego domu.
W obecnej chwili sterownik pracuje samodzielnie wykorzystując dwie czujki PIR zamontowane jedna przed schodami na paterze, druga na pietrze przed schodami. Zamontowane są w taki sposób że większa część schodów jest przez nie pokryta. Podejście pod schody na ok 1 m lub poruszenie się na pierwszych 6 stopniach wyzwala PIR1 natomiast 7 ostatnich oraz obszar ok 2m od schodów na piętrze wyzwala PIR2. Początkowo chciałem zastosować czujnik HC-SR501 jednak nie mogłem uzyskać odpowiedniego obszaru działania przy możliwej lokacji czujnika. W zamian zastosowałem posiadane czujki PIR Bosch z dyskryminacją zwierząt, które to dało się ustawić aby nie reagowały na przechodzenie obok schodów na piętrze.
Początkowe założenie że schody zaświecać się będą dopiero po wykryciu ruchu nie sprawdziło się. W zamian zastosowałem czujnik oświetlenia na fotorezystorze i po zmierzchu gdy jest wyłączone światło w salonie stopnie cały czas delikatnie są podświetlone PWM=500/65535 czyli ok 0,7% max jasności. Po wykryciu ruchu stopnie po kolei rozjaśniają się do PWM 15000/65535 czyli ok 23% jasności max. Większa jasność nie jest potrzebna. Zastosowane paski led 30szt/m okazały się zbyt jasne i przy pełnej mocy 100% PWM i zasilaniu 12V strasznie raziły w oczy światłem odbitym od białych podstopnic. Z tego powodu ograniczyłem maksymalną jasność.
Dla zredukowania poboru mocy przez sterownik w trybie czuwania zastosowałem dodatkowego triaka do załączania zasilacza mocy, gdy czujniki PIR nie są wyzwolone całość zasilana jest przez 2VA transformatorek. Dopiero wykrycie ruchu powoduje załączenie dodatkowego zasilacza impulsowego 12V 20W chociaż moc wszystkich zainstalowanych ok 21 m pasków LED wynosi ok 60W jednak świecą one z max 1/4 mocy przez co zasilacz wystarcza.
Po przejściu schodami następuje powolne wygaszanie stopni od pierwszego zapalonego po kolei. W przypadku wejścia kolejnej osoby podczas wygaszania stopni następuje natychmiastowe rozświetlenie wszystkich stopni bez efektu węża.
W trakcie projektowania sterownika zakładałem możliwość stosowania efektów RGB przy podświetleniu jednak po zmontowaniu całości i przetestowaniu rodzinie nie przypadły do gustu mieniące się kolorami schody. Pozostaliśmy przy najprostszym podświetleniu światłem biały, choć z powodu budowy tych pasków widać czerwoną poświatę na krawędzi z powodu umieszczenia diody czerwonej w strukturze przy jednym boku a zielonej i niebieskiej z drugiej strony. na szczęście podczas testów to zauważyłem i wszystkie paski LED ułożone są w tym samym kierunku w podfrezowaniu trepów.
Okablowanie oraz zamocowanie sterownika
Z powodu oddzielnego sterowania każdym stopniem konieczne było podłączenie przewodów do każdej taśmy oddzielnie. Zastosowałem w tym celu taśmę wstążkową po 5 żył na każdy pasem, dwie na + zasilania i po jednej na kolor. Taśmy te ułożone są wzdłuż zabiegowych schodów na płasko w wyżłobieniach pod stopniami i podstopnicami. Nie ma do nich dostępu po przyklejeniu trepów klejem do parkietu do betonu oraz płytek na podstopnice klejem do glazury. Dlatego całość okablowania została ułożona i przetestowana przez montażem trepów. Sterownik umieszczony jest we wnęce pod schodami zabudowanej płytą k/g za niewielkimi drzwiczkami PCV rewizyjnymi, gdzie doprowadzone jest zasilanie 230V , przewody od czujników PIR oraz skrętka LAN do RS485.

Filmik pokazuje pojedyncze wykrycie jednej osoby z wchodzącej z dołu. Niestety film kręcony telefonem i występuje migotanie którego okiem nie widać oraz zmiany jasności tła.

Tutaj gdy minie czas ponowne zadziałanie PIR-a na parterze: