Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.

chutenk 11 Apr 2019 18:55 3777 23
  • Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.
    Witajcie drodzy forumowicze, przedstawiam wam mój projekt, który powstawał i ewoluował w mojej głowie dosyć długo. Jeszcze przed zakupem mikroskopu obmyślałem jak by tu wykonać podświetlenie tanim kosztem (ceny dedykowanych oświetlaczy są jakby z kosmosu). Pierwsza wersja lampy opierała się na zwyczajnym stabilizowaniu prądu, zaś regulacja jasności była realizowana poprzez PWM oparty na timerze 555. Poprzednia lampa służyła... co prawda służy mi jeszcze jednak już nie długo, ma pewną wadę. Gdy pracuję z np. płytami głównymi, które są błyszczące, powstają refleksy, które powodują że elementy są słabo widoczne i często muszę przechylać płytę żeby odbić w inną stronę nadmiar światła. Kiedyś w sieci znalazłem zdjęcia takich oświetlaczy, które miały na przewodzie pilot, którym sterowało się sekcjami oświetlenia, właśnie takiej lampy potrzebowałem. Jakiś czas temu zacząłem naukę programowania AVR'ów w języku C i gdy tylko nieco podstaw wlało się do mojej głowy, wpadłem na pomysł jak zrobić takie oświetlenie, które będzie miało sekcje pracujące w różnych trybach.

    Zasilanie lampy to 16-30v, więc doskonale nadaje się zasilacz od laptopa i takie było jedno z założeń, żeby zasilanie było łatwo dostępne. (w przyszłości będę oferował sprzedaż tych oświetlaczy, bez zasilacza)
    Głównymi elementami, generującymi światło są LED'y w obudowie 5630 sterowane driverem "PT4115". Sterowanie sekcjami jest realizowane za pomocą mikrokontrolera ATTINY85, na chwilę obecną ustawionych jest 8 trybów świecenia.
    Projekt ten, między innymi służył mi jako utrwalanie wiadomości z dziedziny programowania i początkowe założenia były takie żeby tryby i regulacja jasności były sterowane tylko z mikrokontrolera i uparcie trzymałem się tego ATTINY żeby nie dawać sobie luzu i wycisnąć z siebie jak najwięcej. Niestety założenia przerosły sprzętowe możliwości ATTINY 85 i w efekcie mikrokontroler ten realizuje tylko sterowanie sekcjami, regulacja jasności została wyciągnięta do już mi znanego PWM na timerze.Tryby przełączane są microswich'em. Nie jest to jeszcze skończony projekt, brakuje mi jednego drivera (idzie do mnie z Chin spory zapas więc jeszcze poczekam), oraz program będę jeszcze modyfikował, w tej chwili nie ma żadnego wyłącznika, będę musiał ująć to w programie.



    Jeżeli ktoś z was chciałby wykonać taką lampę, mogę udostępnić printy i hex.

    Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.Bez tyt...png Download (77.99 kB)Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.DSCN90..JPG Download (4.52 MB) Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.DSCN90..JPG Download (4.46 MB)Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.DSCN90..JPG Download (4.39 MB) Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.DSCN90..JPG Download (4.69 MB) Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.DSCN90..JPG Download (4.44 MB) Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.DSCN90..JPG Download (4.45 MB) Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.DSCN90..JPG Download (4.36 MB) Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.DSCN90..JPG Download (4.73 MB)
    :

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    chutenk
    Level 11  
    Offline 
    Has specialization in: a-z
    chutenk wrote 49 posts with rating 88, helped 0 times. Live in city Augustów. Been with us since 2009 year.
  • #2
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    Ciekawe rozwiązanie.

    chutenk wrote:
    w przyszłości będę oferował sprzedaż tych oświetlaczy

    Jaką cenę przewidujesz?
  • #4
    zgierzman
    Level 30  
    LA72 wrote:
    Lepiej jednak by było zamiast włączać jedną połowę co którąś diodę.

    Chyba nie masz racji. Jeśli oświetlenie ma być z jednej strony (z tyłu, przodu, boku albo pod jeszcze innym kątem), to potrzebne jest sterowanie sektorami, tak jak to opisał autor. Gdybyś zapalał co którąś diodę, to miałbyś wciąż oświetlenie dookólne, tyle, że słabsze.
  • #5
    chutenk
    Level 11  
    Sekcje podzielone są na ćwiartki okręgu, domyślnie po uruchomieniu świeci się cały okrąg. Pierwsze wciśnięcie swich'a powoduje wyłączenie (umownie) dwóch dolnych, drugie wciśnięcie powoduje wyłączenie dwóch górnych i załączenie dwóch dolnych, trzeci takt zapala dwie lewe i gasi dwie prawe czwarty gasi lewe i zapala prawe. Dodatkowo są jeszcze 4 tryby, w których gaśnie tylko jedna ćwiartka zataczając krąg.
    Nie pokazałem tego na zdjęciach gdyż brakuje jednego drivera.
    arturavs wrote:
    Ciekawe rozwiązanie.

    chutenk wrote:
    w przyszłości będę oferował sprzedaż tych oświetlaczy

    Jaką cenę przewidujesz?

    Naprawdę trudno mi powiedzieć, na chwilę obecną wykonanie takiej lampy pobiera dużo czasu, większość idzie na wykonanie płytki. Gdy wszystko dopracuję, będę szukał jakiejś firmy wykonującej PCB i dopiero wtedy będę mógł powiedzieć coś o cenie.
  • #6
    tomybb
    Level 26  
    Kiedyś wykonałem oświetlacz do mikroskopu z gotowego paska LED w silikonie za 5zł. Ostatnio wygaszanie poszczególnych sekcji zrobiło się samo, kiedy to stopniowo LEDy zaczęły padać:) (a były łączone po 3 szeregowo). Aktualnie jestem na etapie robienia czegoś lepszego ale nie tak bardzo skomplikowanego jak tutaj: LEDy tylko szeregowo z rezystorem, zasilanie z zasilacza wtyczkowego gdzie jasność możemy regulować przez zmniejszenie napięcia, ewentualnie jakaś szybka mleczna jeśli będzie potrzeba. To mi w zupełności wystarczy. Uważam że lepiej do tego celu nadadzą się diody THT z uwagi na to że możemy je wygiąć na nogach jeszcze do wnętrza żeby lepiej oświetlały. Ważny także szeroki kąt świecenia i barwa.
  • #7
    yogi009
    Level 43  
    Bardzo ładnie zrealizowany projekt. To sterowanie sekcjami ma sens, nie zmieniałbym tych stref, być może oddzielne sterownie PWM dla każdej sekcji, wtedy można by płynnie sterować światłem z każdej strony.
  • #8
    rb401
    Level 38  
    Wykonanie bardzo ładne. Pomysł na strefowe oświetlenie świetny.

    Tyle że moim zdaniem Twój upór na stosowanie ośmiopinowego uC w drastycznym stopniu ograniczył użytkowość i możliwości rozwoju tego oświetlacza. Został Ci jeden pin na sterowanie, co praktycznie blokuje ewentualne bardziej ergonomiczne rozwiązanie sterowania np. joystick czy pola dotykowe itp. .
    Przewijanie trybów na jednym przycisku nie jest, jak dla mnie, ani atrakcyjne ani wygodne, tym bardziej jeśli to ma być produkcja na sprzedaż.
    Trzymanie się ATtiny85 blokuje też możliwość wyrzucenia 555 i odczytu potencjometru przez ADC a następnie generowanie PWM na tej podstawie. Ale o tym sam wiesz.
    Tak że tutaj w tej wersji nawet zmodernizowanie programu nic nie da, bez gruntownych zmian sprzętowych, a przede wszystkim zastosowania uC z większą ilością pinów.
  • #9
    chutenk
    Level 11  
    rb401 wrote:

    Trzymanie się ATtiny85 blokuje też możliwość wyrzucenia 555 i odczytu potencjometru przez ADC a następnie generowanie PWM na tej podstawie. Ale o tym sam wiesz.
    Tak że tutaj w tej wersji nawet zmodernizowanie programu nic nie da, bez gruntownych zmian sprzętowych, a przede wszystkim zastosowania uC z większą ilością pinów.

    "rb401" dzięki, właśnie do tego stworzone jest te forum, żeby dzielić się wiedzą i doświadczeniem :)
    Doskonale rozumiem z czego musiałem zrezygnować ale właśnie o to chodziło żeby w praktyczny sposób odkryć możliwości jakie można wyciągnąć z tego mikrokontrolera i jakie stawia przede mną ograniczenia. Żeby spełnić założenie co do sterowania wszystkiego jednym kontrolerem, musiałbym zastosować uC z czterema sprzętowymi kanałami PWM, np ATMEGA16(chyba że są jeszcze jakieś ATTINY 14-sto nóżkowe), podczas obmyślania wydawało mi się że to nadwyraz i wiele pinów będzie marnowało się. Oczywiście brałem też pod uwagę że jest to druga wersja tej lampy i będą kolejne, ulepszone z zastosowaniem większych uC skoro inaczej nie da się. Na chwilę obecną w kodzie jest programowe niwelowanie drgań styków i będę musiał je usunąć żeby zaimplementować wyłączanie oświetlenia, przytrzymując microswich, chyba już tylko tyle mogę pozmieniać w programie.
  • #10
    ArturAVS
    Moderator of HydePark/Cars
    chutenk wrote:
    chyba że są jeszcze jakieś ATTINY 14-sto nóżkowe

    Są, np. Attiny 84A.
  • #11
    Menuet
    Level 18  
    Witam,

    Podoba mi się to rozwiązanie, bardzo podobne do stosowanego fabrycznie przez producentów mikroskopów optycznych. I tak jak mój przedmówca powiedział, lepsze do tego celu wydają się być diody THT, których światło można skupić w punkcie ostrości mikroskopu, co znacząco polepsza jakość i jasność oświetlenia.

    Jeśli chodzi natomiast o problemu relfeksów to metody obserwacji w polaryzacji powodują wyeliminowanie problemu. Czasami wystarczy polaryzacja tylko oświetlacza, nie koniecznie toru optycznego (to zależy od typu mikroskopu).

    Ostatnią kwestią, którą chciałem poruszyć to spokojnie można to wszystko upchać w 8 pinowym procku :) Cztery porty tak jak jest teraz do przełączania stref. 5. do generowania PWM (za pomocą timera). 6. obsługa przycisku i potencjometru za pomocą ADC (raczej więcej niż 256 kroków jasności podświetlania nie potrzebujesz i timer raczej będzie 8 bitowy. Zrobiłbym to tak, że potencjometr podłączony do masy jedną końcówką, na drugą skrajną podane napięcie 1/2VCC, a przełącznik od środka potencjometru do VCC lub nawet kilka przycisków. Odczyt ADC w zakresie 0-512 to regulacja wypełnienia, a wszystko co powyżej to obsługa przycisków.)

    Pozdrawiam,
    Menuet
  • #12
    chutenk
    Level 11  
    Menuet wrote:
    Witam,

    I tak jak mój przedmówca powiedział, lepsze do tego celu wydają się być diody THT, których światło można skupić w punkcie ostrości mikroskopu, co znacząco polepsza jakość i jasność oświetlenia.


    Miałem to na uwadze, podczas maksymalnych zbliżeń czasami musiałem doświetlać przestrzeń latarką :) Teraz wpadłem na pomysł jak to rozwiązać nie stosując THT. Każdą z sekcji umieszczę na oddzielnych modułach i wykonam połączenie z płytą główną na pomocą goldpinów co da możliwość regulacji kątów świecenia :)
  • #13
    rb401
    Level 38  
    chutenk wrote:
    Żeby spełnić założenie co do sterowania wszystkiego jednym kontrolerem, musiałbym zastosować uC z czterema sprzętowymi kanałami PWM, np ATMEGA16(chyba że są jeszcze jakieś ATTINY 14-sto nóżkowe), podczas obmyślania wydawało mi się że to nadwyraz i wiele pinów będzie marnowało się.


    Rozumiem Twoje rozterki bo sam przez to kiedyś przechodziłem.
    Robiłem na AVRach kilka tematów oświetleniowych gdzie potrzebne było więcej kanałów niż było dostępnych sprzętowych a dodatkowo rozdzielczość PWM była wymagana większa bo była jeszcze po drodze korekta gammy. I powiem, masakra. Zrobiłem to jakoś na programowym PWM też na małych kostkach np. ATtiny2313 i ATtiny13 (4 kanały PWM 8bit). Nawet w międzyczasie pojawił się wydajny algorytm PWM Thomasa Stegemanna pozwalający bez problemu obsłużyć np. na ATtiny2313, nawet 13 kanałów z częstotliwością 166Hz.
    Ale w momencie gdy poznałem STM32 i fakt że nawet najprostszy i najtańszy z nich ma od groma PWM sprzętowych na licznikach wyżej taktowanych i dłuższych niż te z AVR, to z dużą przyjemnością dałem sobie spokój z walkami z AVRami w świetle wielokanałowych PWM.

    Ale tak na teraz to gdybyś zrobił programowy PWM na przerwaniach timera i użył pomysłu kolegi Menuet pozwalającego użyć jednej nogi na przycisk od trybów i równocześnie potencjometru od jasności, to powinno się udać na tej płytce co masz i na tym uC, bo sygnał z 555 (nie montując go) możesz na stałe podłączyć do plusa.
  • #15
    zgierzman
    Level 30  
    Thorgus wrote:
    Do tego chiński oświetlasz kosztuje 13-15$


    Najtańsze tak, tyle kosztują, ale taki, który oferuje oświetlenie podzielone na sektory jest dużo droższy...
    https://www.aliexpress.com/item/Free-shipping...90-240V-Microscope-led-light/32656667629.html

    Może są jakieś tańsze, nie mam natchnienia żeby szukać, ale te po 15$ nie oferują takiej funkcji.
  • #16
    Thorgus
    Level 12  
    Albo kupuje się takie coś za 13-15$ albo używany oświetlacz z półki profesjonalnej

    Sam mam z tym spore problemy i chętnie bym przetestował ale zależy za jaką cenę

    Osobiście posiadam pierścieniowy z regulacją jasności
  • #17
    chutenk
    Level 11  
    rb401 wrote:


    Ale tak na teraz to gdybyś zrobił programowy PWM na przerwaniach timera i użył pomysłu kolegi Menuet pozwalającego użyć jednej nogi na przycisk od trybów i równocześnie potencjometru od jasności, to powinno się udać na tej płytce co masz i na tym uC, bo sygnał z 555 (nie montując go) możesz na stałe podłączyć do plusa.


    Właśnie tego próbowałem, pin reset miał być jako ADC do regulacji jasności, uruchamiałem programowy PWM na timerze podając go na porty i to by działało, z regulacją jasności nie byłoby problemu. Problem powstawał gdy chciałem selektywnie wyłączać porty, które już pracowały w PWM to z programem działo się coś dziwnego, próbowałem różnych metod, raz całkowicie arbitralnie gasły i zapalały się sekcje, czasami jakby działało dobrze ale nie gasły całkowicie(coś jakby PWM w PWM), no nie wiem, moje programowanie jest naprawdę na podstawowym poziomie jeżeli w ogóle można to tak nazwać, może nie wszystkie rozwiązania i możliwości dostrzegłem i jednak dałoby się napisać taki program. Na naukę programowania powinienem przeznaczać więcej czasu ale od dłuższej chwili go brakuje bo ciągle jest co naprawiać.
  • #18
    nanab
    Level 27  
    chutenk wrote:
    Zasilanie lampy to 16-30v, więc doskonale nadaje się zasilacz od laptopa i takie było jedno z założeń, żeby zasilanie było łatwo dostępne. (w przyszłości będę oferował sprzedaż tych oświetlaczy, bez zasilacza)

    Za najtańszy zasilacz laptopa trzeba dać ponad 10zł. Lepiej byłoby pójść w jakieś tanie zasilacze, np 12V albo 5V za ok 2zł. Albo kabel usb za 50gr.

    Ogólnie jak już chcesz sterować jasnością kilku sekcji i ma to być w miarę wygodne w użytkowaniu zrobiłbym 3 albo 4 sekcje i każda sterowana oddzielnym potencjometrem umieszczonym na obudowie(ale nie gałka tylko rolka jak od scrolla myszy). Wystarczą wtedy 3 albo 4x adc do odczytu potencjometru, i 3 albo 4 wyjścia pwm, no i program długi na 3 linijki. Klikanie 423898234324 razy żeby dojść do odpowiedniego trybu jak w chińskiej lampce do roweru to bardzo zły pomysł. 3 rolki na obwodzie obudowy są dużo wygodniejsze. No i nawet obyło by się bez komputera.
    chutenk wrote:
    musiałbym zastosować uC z czterema sprzętowymi kanałami PWM, np ATMEGA16

    Atmega8 za 3zł w zupełności wystarczy. Tym komputerem pół świata zbudowano.

    No i jakiś dyfuzor na pewno by pomógł.
  • #19
    Thorgus
    Level 12  
    nanab wrote:
    Atmega8 za 3zł w zupełności wystarczy. Tym komputerem pół świata zbudowano.

    Jak dobrze to ująłeś
  • #20
    chutenk
    Level 11  
    nanab wrote:

    Za najtańszy zasilacz laptopa trzeba dać ponad 10zł. Lepiej byłoby pójść w jakieś tanie zasilacze, np 12V albo 5V za ok 2zł. Albo kabel usb za 50gr.

    W tej wersji projektu, oświetlenie pobiera 5,3W/16v oraz 5,6W przy zasilaniu 19v, różnica to głównie straty na stabilizatorze liniowym.
    Zasilanie to było coś co musiałem dobierać, w starym oświetleniu, z którego jeszcze korzystam, musiałem obniżyć napięcie zasilacza z 19 do 16v by układ stabilizacji prądu nie grzał się niepotrzebnie, to jest minimum żeby przejść szereg led'ów jakie zastosowałem. Zazwyczaj gdy coś buduję to bardziej skupiam się na budowie urządzenia, zasilanie owszem gdzieś w tam w tle, w głowie pracuje ale uważam że je zawsze można zbudować lub przystosować do projektu coś gotowego. 16v, właśnie tyle potrzeba żeby zaświecić diodami i żeby to stabilnie pracowało a do tego napięcia najbliżej zasilaczom do laptopów, które są łatwo dostępne.
  • #21
    RafalB

    Level 28  
    Fajny projekt ale popełniłeś dość prosty błąd...montujesz ledy płasko na laminacie i uzyskujesz efekt oświetlania "na wprost" w zasadzie na około obserwowanego elementu.
    Przy maksymalnym powiększeniu, światło nie dociera w odpowiedniej ilości do obserwowanego elementu.
    Wymyśl inny sposób montażu LEDow tak aby były ustawione pod kątem do wnętrza ringu.

    Zwróć uwagę, że w ogólnie dostępnych oświetlaczach ledy są również montowane pod kątem do wnętrza ringu.

    Sterowanie i lepsze LED nie rozwiąże tego problemu.
  • #22
    chutenk
    Level 11  
    RafalB wrote:
    Fajny projekt ale popełniłeś dość prosty błąd...montujesz ledy płasko na laminacie i uzyskujesz efekt oświetlania "na wprost" w zasadzie na około obserwowanego elementu.
    Przy maksymalnym powiększeniu, światło nie dociera w odpowiedniej ilości do obserwowanego elementu.
    Wymyśl inny sposób montażu LEDow tak aby były ustawione pod kątem do wnętrza ringu.

    Zwróć uwagę, że w ogólnie dostępnych oświetlaczach ledy są również montowane pod kątem do wnętrza ringu.

    Sterowanie i lepsze LED nie rozwiąże tego problemu.


    Wiem, już była o tym mowa, są też rozwiązania. Co prawda na moje potrzeby jest to wystarczające gdyż odległość robocza to standardowo 16cm ale zmienię to w kolejnej wersji.
  • #23
    Thorgus
    Level 12  
    Moim zdaniem oświetlacz nie da równomiernego światła

    Nie zastosowałeś rozpraszacza - dlaczego?

    Przy płytce będzie to świecić po prostu słabo
  • #24
    adversus
    Level 32  
    Witam. Rozwiązanie bardzo przydane. Gratuluje pomysłu. Ja natomiast z braku czasu na wykonanie takiego cuda poszedłem trochę na skróty i do swojego mikroskopu wykorzystałem gotowy ring z allegro na diodach ws2812b, o średnicy zewnętrznej modułu 85mm a wewnętrznej 72mm mający 24 diody idealnie pasujący pod obiektyw mikroskopu (ring wchodzi idealnie w stara oprawkę oświetlającą pole robocze). Do tego prosty sterownik też z allegro i śmiga aż miło (całość kosztowała szalone 35 pln). W perspektywie mam wykonanie samemu sterownika aby mieć dokładną kontrolę na światłem (teraz mogę wybrać tylko kolor i natężenie) i móc sterować jak u kolegi własnie sekcjami z której strony ma padać światło a nawet pojedynczą diodą plus możliwość w pewnych granicach regulacji temperatury barwy światła (RGB) a w zasadzie koloru.

    Dodam że takie oświetlenie idealnie się sprawdza, i nie ma problemu z brakiem rozpraszania światła czy brakiem pochylenia ledów (kąt świecenia diody to ponad 120 stopni, więc w jakim celu je ustawiać jeszcze pod kątem ??? ). Sprawdzone w praktyce, do tego u mnie na mniejszej ilości diod. Diody zastąpiły u mnie wysłużoną świetlówkę w starym oświetlaczu z rewelacyjnym skutkiem.



    Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności. Oświetlenie mikroskopu ze sterowanymi sekcjami i regulacją jasności.