Przyjazne oświetlenie LED pod szafką kuchenną

Witam szanowne grono.
Prezentuję mój projekt, który ostatnio wykonałem. Chodzi o podświetlenie blatu w kuchni. Jako podświetlenie użyłem gotowy zestaw kupiony w sklepie BIEDRONKI, który składał się z zasilacza, uchwytów, diod LED w estetycznej obudowie i instrukcji zamocowania. Nie ma w tym nic nadzwyczajnego. Ja jednak chciałem trochę to przystosować do swoich potrzeb. Modernizacja polegała na tym, aby oświetlenie załączało się, gdy będzie tego potrzeba, czyli gdy przebywam w kuchni. Na to rozwiązanie zastosowałem czujkę ruchu PIR. Ponieważ bardzo nieprzyjemny jest moment, podczas którego będąc w pełnej ciemności, nagle rozbłyśnie pełne światło, zastosowałem regulację jasności przez PWM. To samo dotyczy się, odwrotnej sytuacji. Przebywam w kuchni w bezruchu, a tu nagle światło gaśnie. Jest to bardzo irytujące.
Moje rozwiązanie jest bardzo proste i pewnie posypią się słowa krytyki, jak to na taki prosty projekt wytaczać czołg. Zastosowanie procesora w moim względzie podyktowane jest względami ekonomicznymi i możliwością szybkiej realizacji projektu.

Poniżej schemat.


Krótki opis działania.
Po wykryciu ruchu przez czujkę PIR, informacja trafia do procesora. Od tego czasu następuje rozjaśnianie światła w przeciągu 5 sek. Następnie świeci przez 120 sek. Gdy czujka PIR wykryje kolejny ruch, to od tego momentu na nowo liczone jest 120 sek.
Gdy minie 120 sek. a kolejny rych w pomieszczeniu nie został wykryty, następuje stopniowe przyciemnianie w przeciągu 45 sek. Z kolei gdy teraz zostanie wykryty ruch, to program przechodzi do rozjaśniania.

W sumie nie ma tu co opisywać. Tak jak światła w podsufitce samochodu.

Natężeniem jasności świecenia diod LED zajmuje się sprzętowe PWM w procesorze. Jako element wykonawczy zastosowałem tranzystor MOSFET IRF630.
Aby ułatwić sobie zadanie, zastosowałem gotowe moduły, czyli:

ARDUINO-PRO-MINI



Do tego potrzeba konwertera USB na RS232 w celu zaprogramowania.



Konwerter napięcia. Można by go pominąć, gdyż arduino-pro-mini ma na swoim pokładzie zabudowany stabilizator. W obawie, aby jednak nie doszło do uszkodzenia, zastosowałem oddzielny stabilizator, ustawiając napięcie 7V na wyjściu.



Czujka ruchu PIR



Jako, że jest to pojedynczy egzemplarz, całość zmontowałem na uniwersalnej płytce. Połączenia są wykonane metodą owijaną, czego na zdjęciu niestety nie widać.


Obudowa kupiona w pobliskim sklepie elektronicznym. Symbol obudowy to Z96 co widać na zdjęciu.


Kilka otworów, wyłącznik, zaciski przyłączeniowe, trochę kleju na gorąco i gotowe. Można zabudować pod szafkę, gdzie planuję to umieścić.


Podsumowując, projekt spełnia moje założenie i życie stało się nieco przyjemniejsze. Patrząc na schemat, wyjaśnienia wymagają potencjometry. Program i schemat są na wyrost. Opisana sytuacja: czasu zaświecania, czasu świecenia i czasu przygasania dotyczy się wartości domyślnych. Gdyby jednak zaszła potrzeba zmiany którejś wartości, należy:
nóżkę 10 arduino zewrzeć z masą i wstawić potencjometr P1 jak na schemacie. Regulując potencjometrem możemy ustawić czas rozjaśniania w przedziale od 1 do 15 sek. Analogicznie odnosi się to do pozostałych potencjometrów.
Potencjometr P2 reguluje czas świecenia od 15 do 210 sek., a P3 czas wygaszania od 1 do 120 sek. Korzystając z domyślnych ustawień, potencjometry i zworki na schemacie należy pominąć.
Jeśli wytrwałeś do tej pory, dziękuję za zainteresowanie.

Słowo "humanitarny" ma nieco inny kontekst, tu bardziej pasowałoby "przyjazny"
Projekt fajny, prosty i skuteczny, gratulacje poleciał plusik.

Pozdr

Pomysł mi się podoba.
Tylko wg mnie czujka ruchu za głęboko schowana, przez co ogranicza rzeczywisty zakres „widzenia” czujnika.
Może oprogramowanie też wrzucisz?
Przyda się pewnie, jak ktoś zechce coś podobnego popełnić.

Ja mam pytanie - dlaczego na wyjściu przetwornicy napięcia jest ustawione akurat 7V?
Gdyby było to 5V możnaby podłączyć się bezpośrednio do wejścia VCC arduino ominąć wbudowaną w moduł przetwornice.

Jeśli pomysł spodobał się, to jest mi niezmiernie miło.
Wspomniana kuchnia, w której ma to pracować, jest bardzo mała. Nie ma tu problemów z wychwyceniem ruchu. Być może nawet będzie trzeba nieco skręcić na czułości. Jest to jednak wskazówka dla potencjalnego odtwórcy.
W załączniku program w ARDUINO i schemat w EAGLE. Mam nadzieję, że 1 punkt prowizji nikomu nie odbierze chleba od ust.

Na uwagę zasługuje program. Fragmenty opisane są komentarzami. Zastosowałem wielozadaniowość, chociaż tak na prawdę, to jest tylko jedno zadanie i można powiedzieć, że jest to przerost formy nad treścia. Daje to jednak tą możliwość, że można dopisać kolejne zadania. Np. dodając do projektu nadajnik lub GSM, możemy w prosty sposób zrobić powiadomienie (alarm). Ale to już na inny temat.

mrrudzin napisał:

Ja mam pytanie - dlaczego na wyjściu przetwornicy napięcia jest ustawione akurat 7V?

Oczywiście, jak najbardziej można ustawić na 5V i zrobić jak opisałeś. Ja pomyślałem sobie, że redukując napięcie z 12V na 5V za pomocą potencjometru na chwilę obecną zachowa się prawidłowo. Po kilku latach użytkowania, może się tak wydarzyć, że potencjometr zacznie "trzeszczeć" i ne koniecznie na wyjściu będzie stabilne 5V. Dmuchając na zimne ustawiłem powyżej 5V i podałem na wejście RAW. Skoro już jest, to dlaczego z tego nie skorzystać. Napięcie można ustawić od 6V do 11V. Wydaje mi się, że 7V będzie najbardziej optymalnie. Może trochę zawiłe to wszystko, ale mam nadzieję, że dzięki temu będzie działać niezawodnie przez kilkadziesiąt lat.

Ciekawe rozwiązanie z tym powolnym rozjaśnianiem i ściemnianiem. Sam rozważę taki efekt, tyle że u mnie to potrwa długo gdyż będzie to pewnie Bascom i Eagle...

Właśnie w tej chwili jestem na wykończeniu z kuchnią i pod szafkami będę montować szyny ALU z taśmą RGBWW. I właśnie część Warm White będzie chyba włączana czujką ruchu.

W tej chwili zamontowałem taką samą czujkę we wcześniej wyfrezowany otwór w celu sprawdzenia jej działania. Jest to co prawda czujka o teoretycznie szerokim kącie działania, ale ja chcę ją ograniczyć tak by wykrywała ruch tylko gdy ktoś jest przed blatem, a nie ogólnie w kuchni.

Dodatkowo mam już zamontowaną czujkę w suficie podwieszanym w kuchni i zastanawiam się czy nie zrobić dodatkowego zabezpieczenia (jeśli tak to można nazwać) w postaci "czujki za czujką". Pierwsza wykrywa czy ktoś jest w ogóle w kuchni, i włącza zasilacz impulsowy 12V a dopiero wtedy uruchamiają się czujki nad-blatowe które włączają światło w danej sekcji nad blatem.

W ten sposób mogę uniknąć przypadkowego włączania światła co już zaobserwowałem w tych tanich małych chińskich czujkach.

Pomysł fajny i przydatny zwłaszcza w nocy, i nie tylko w kuchni.
Do wiercenia dużych otworów warto używać wierteł stożkowych stopniowych, których użycie daje możliwość wykonania równych otworów w każdym materiale. Koszt niewielki, a otwory 'idą' jak burza.

Pierwotnie takie oświetlenie zastosowałem w przedpokoju. W dzień nie ma problemu, ale w nocy ciemno jak ... Spisuje się niezawodnie kilka lat.

A takiego wiertła użyłem.

MarekS6 napisał:

w postaci "czujki za czujką". Pierwsza wykrywa czy ktoś jest w ogóle w kuchni, i włącza zasilacz impulsowy 12V a dopiero wtedy uruchamiają się czujki nad-blatowe które włączają światło w danej sekcji nad blatem.

Zauważyłem, że stabilizowanie pracy tych czujek po podaniu zasilania trwa kilka sekund. Mam nadzieję, że nie zmieni to twojego zamysłu.

1. Ta przetwornica zawiodła mnie już parę razy - jak gotowca, to stosuję tę na LM2... - po 4zł są.
2. Nie stosowanie regulatora na płytce ardu to dobry pomysł - na zamiennikach ardu jest to badziewie.
3. Po co 3 potencjometry jak są 3 zworki? - takie czasy łatwo można 1 przyciskiem zrobić, można z 1 diódką
4. Te potencjometry na czujniku mają za krótkie czasy?
5. Strasznie przekombinowane - parę tranzystorów, lub choćby 555 zrobi to samo...
6. Faktycznie lepiej to zrobić z Bascom lub C - np. na tiny13a - tu przecież nie potrzeba nawet rezonatora
7. Po co regulować czas gaszenia i rozjaśniania oddzielnie - to chyba nie jest potrzebne
8. Dla mnie R1 jest za mały - nawet ze 100k będzie działał poprawnie, zawsze to prąd mniejszy...

Pantera33 napisał:

8. Dla mnie R1 jest za mały - nawet ze 100k będzie działał poprawnie, zawsze to prąd mniejszy...

Bardzo słuszna uwaga. Ustalanie punktów pracy mosfeta tak małym rezystorem to duży błąd. Rezystor ten w zasadzie służy tylko do zabezpieczenia układu wyjściowego podczas gdy pin procka jest w stanie wysokiej impedancji (zazwyczaj podczas startu). Zbyt mała wartość tego rezystora powoduje znaczne opóźnienie otwarcia mosfeta (robi piłę z prostokąta) przez co mosfet nawet wysokoprądowy może się znacznie grzać przy PWM już przy niewielkim obciążeniu. Zobacz sobie oscyloskopem co masz teraz na bramce mosfeta, zmień na 47-100k i porównaj przebiegi.

Pochwała za złożenie i myślenie.
Ale.
Gotowy czujnik ruchu 25zł
Łagodne zaświecanie i gaszenie na 1 tranzystorze.
Proste i skuteczne.

SylwekK napisał:

Pantera33 napisał:

8. Dla mnie R1 jest za mały - nawet ze 100k będzie działał poprawnie, zawsze to prąd mniejszy...

powoduje znaczne opóźnienie otwarcia mosfeta (robi piłę z prostokąta) przez co mosfet nawet wysokoprądowy może się znacznie grzać przy PWM już przy niewielkim obciążeniu. Zobacz sobie oscyloskopem co masz teraz na bramce mosfeta, zmień na 47-100k i porównaj przebiegi.

Dziękuję za poprawienie. Na chwilę obecną, całość poskładana jest do obudowy i elegancko zaklastrowana klejem na gorąco. Kiedyś z ciekawości zrobię podobny układ i sprawdzę oscyloskopem przebieg na bramce.
O dziwo sądziłem dokładnie odwrotnie. Myślałem, że wysoka rezystancja opornika w połączeniu z pojemnością bramki mosfeta da przebieg piło kształtny. Na chwilę obecną zostawiam tak jak jest.

Weź to na logikę - kondensator z małym rezystorem równolegle dłużej się będzie ładował niż kiedy ta rezystancja będzie większa. W przełożeniu na mosfeta napięcie na bramce ( która ma jakąś pojemność) będzie wolniej narastać przez co zamiast szybko się otworzyć taki tranzystor będzie sporo pracował w liniowym zakresie co nie jest to dla niego dobre w tym przypadku.

To, jak się wydaje, cały czas jest zasilane i czujka czeka, na ruch, aby włączyć światło.
Jaki jest zasilacz do tego całego układu i ile prądu pobiera w stanie czuwania ?

SylwekK napisał:

Weź to na logikę - kondensator z małym rezystorem równolegle dłużej się będzie ładował niż kiedy ta rezystancja będzie większa.

Masz rację. Ale może konkretnej oszacujemy te wydłużenie czasu, o którym mówisz, czy jest się czym przejmować w tym zastosowaniu.
Jeśli maksymalny ładunek całkowity na bramce IRF630 jest rzędu 40nC to "odjęcie" z wydajności prądowej pinu uC wartości pojedynczych mA (weźmy że to średnio ok 2,5mA dla tego opornika 1kΩ) daje opóźnienie procesu włączenia mosfeta rzędu ledwo pojedynczych mikrosekund. Co przy tej częstotliwości PWM nie będzie znaczące.

Ale tu występuje inny poważniejszy czynnik, mogący mieć już namacalny wpływ na osiągi tej lampki.
Uważam osobiście że bardzo nieszczęśliwie został dobrany mosfet, praktycznie nie nadający się do sterowania z 5V z uwagi na kiepska charakterystykę prądowa w tym zakresie napięć bramkowych. Do tego jak na zastosowanie do ledów 12V, gdzie widać wyraźnie różnice świecenia przy spadkach rzędu dziesiątych wolta, ten mosfet ma duża katalogową oporność kanału 0,4Ω (której i tak nie da się osiągnąć przy tym sterowaniu).
Dlatego przy powtarzaniu tej konstrukcji, gorąco sugerowałbym zmianę na inny typ mosfeta, tym bardziej że na dziś jest spory wybór optymalniejszych mosfetów do tego zastosowania.




Co do samej konstrukcji to mi się podoba i w pełni podzielam praktyczną sensowność takiej konstrukcji.
Sam też zrobiłem takie humanitarne rozjaśnianie w kuchni (akurat wielokanałowe), tyle że napotkałem inny problem przy zastosowaniu do tego akurat AVR. Chodzi o kiepską rozdzielczość PWM w tych uC, zbyt małą do zastosowania porządnej korekcji "gamma" czyli rozjaśniania zgodnego z percepcją jasności człowieka.
Rozwiązałem to kompromisowo stosując do ściemniania pośrednią skalę jasności 0-63 i przeliczając tabelarycznie zgodnie z algorytmem CIE na ośmiobitowy PWM. Coś wyszło lepiej ale ogólnie to bolączka AVRów i lepiej robić takie rzeczy na uC gdzie problemy z rozdzielczością PWM praktycznie nie istnieją (np. STM32). Ale to już inny temat.

@rb401, to fakt, może w tym przypadku autor nie odczuje różnicy natomiast bardzo często obserwuję jak powielany jest ten błąd dla dużo większych obciążeń przy wyższym pwm. Ludzie kopiują nie zastanawiając się dlaczego tam jest ten rezystor, a żeby było śmieszniej to w tym układzie nie jest on nawet potrzebny(!) i można go spokojnie pominąć, bo tylko przeszkadza
Słuszna uwaga jeszcze odnośnie tranzystora. Tu właściwie pasuje dać tylko typowego logic level. Przynajmniej bez problemu się otworzy przy mniej niż 5V na bramce (wspomniany IRF630 łapie się na styk). Ze swojej strony polecam IRLML2502 - pchełka, która 3-4A bez grzania się przepuści (sprawdzone), albo dla większych obciążeń, np. STP40 (do 40A). Wracając jeszcze do rezystorów to jedynie dał bym 20-80om między AVR, a bramkę aby pinu wyjściowego nie przemęczać (rozładowana bramka mosfeta jest jak zwarcie).

SylwekK napisał:

Słuszna uwaga jeszcze odnośnie tranzystora. Tu właściwie pasuje dać tylko typowego logic level. Przynajmniej bez problemu się otworzy przy mniej niż 5V na bramce (wspomniany IRF630 łapie się na styk). Ze swojej strony polecam IRLML2502 - pchełka, która 3-4A bez grzania się przepuści (sprawdzone), albo dla większych obciążeń, np. STP40 (do 40A). Wracając jeszcze do rezystorów to jedynie dał bym 20-80om między AVR, a bramkę aby pinu wyjściowego nie przemęczać (rozładowana bramka mosfeta jest jak zwarcie).

Człowiek uczy się całe życie Obserwuję i czytam posty tematu od początku gdyż sam się przymierzam do czegoś podobnego, stąd pytanie na przyszłość :

Na jaki parametr bądź charakterystykę w nocie katalogowej (na przykładzie użytego tutaj IRF630) powinienem patrzeć w przyszłości by tranzystor się w pełni otworzył?

-------------------------------Edit--------------------------

https://arduinodiy.wordpress.com/2012/05/02/using-mosfets-with-ttl-levels/

Zdaje się że ten artykuł rozświetla wszystko

janchar napisał:

Pierwotnie takie oświetlenie zastosowałem w przedpokoju. W dzień nie ma problemu, ale w nocy ciemno jak ... Spisuje się niezawodnie kilka lat.

W sumie podobne rozwiązanie pracuje u mnie od kilku lat w przedpokoju ale podłączony pod system autmatyki domowej (więc samo arduino dostaje jedynie sygnały z zewnętrznego sterwonika PLC (zapal światło i rozjaśnij)).

W moim przypadku oświetlenie przypodłogowe "zapala" się z małym wypełnieniem PWM gdy czujnik oświetlenia zewnętrznego wykryje że jest ciemniej niż założyłem i w ciągu ostatnich 30 minut ktoś przechodził korytarzem.
"Rozjaśnianie" odbywa się po wykryciu ruchu na korytarzu i trwa minutę czy dwie.
Następnie światło przygasa.
Jeśli nikt nie przechodzi przez korytarz przez pół godziny - światło gaśnie.

MarekS6 napisał:

Zdaje się że ten artykuł rozświetla wszystko

Tu bym do tego dodał, że bardzo obrazowy w tej kwestii jest ten wykres z dokumentacji IRF630, pokazujący rodzinę charakterystyk prądowo-napięciowych obwodu dren-źródło, dla różnych napięć bramkowych:



gdzie widać wyraźnie że np. przy 4,5V (dość prawdopodobne napięcie stanu wysokiego z uC) na bramce, charakterystyka już przy małym prądzie 0,4A przechodzi szybko w linię poziomą. Czyli więcej prądu nie popłynie nawet jeśli by zwiększać napięcie zasilania. Przy 5V na bramce jest niewiele lepiej.
A ten wykres obrazuje wartości typowe, co oznacza że konkretny egzemplarz może być jeszcze gorszy.

Witam,
Bardzo mi się podoba. Jestem, powiedzmy, na początku drogi pt. procesory, programowanie.
Czy mogę liczyć na kilka wskazówek, w razie problemów z programowaniem?
Z góry dziękuję, odezwę się, gdy zmontuję wszystko.

kędzior napisał:

Czy mogę liczyć na kilka wskazówek, w razie problemów z programowaniem?

Tak.

Jaki jest prąd pobierany przez lampki i czy IRF630 się grzeje podczas pracy?

Nie umie odpowiedzieć na te pytania, gdyż obecnie nie mam do tego dostępu. Tranzystor zimny bez radiatora. Zasilacz z zestawu miał naklejkę 2A 12V. Jak będzie kiedyś okazja to sprawdzę.

Zainteresował mnie ten projekt, bo już od jakiegoś czasu chciałem się zacząć bawić Arduino.
Resztki C jeszcze z głowy nie wywietrzały więc z kodem dam sobie radę.

Zastanawiam się

janchar napisał:

Program i schemat są na wyrost. Opisana sytuacja: czasu zaświecania, czasu świecenia i czasu przygasania dotyczy się wartości domyślnych. Gdyby jednak zaszła potrzeba zmiany którejś wartości, należy:
nóżkę 10 arduino zewrzeć z masą i wstawić potencjometr P1 jak na schemacie. Regulując potencjometrem możemy ustawić czas rozjaśniania w przedziale od 1 do 15 sek. Analogicznie odnosi się to do pozostałych potencjometrów.
Potencjometr P2 reguluje czas świecenia od 15 do 210 sek., a P3 czas wygaszania od 1 do 120 sek. Korzystając z domyślnych ustawień, potencjometry i zworki na schemacie należy pominąć.

Zamiast kombinować z potencjometrem nie lepiej przeprogramować układ?
O ile się nie mylę podłączamy laptopa przez USB i gotowe.

Proszę o skorygowanie jeśli bredzę.

Poprawka do poprzedniego mojego postu. Zasilacz to 12V 1A. Obudowa prawie hermetyczna. Tranzystor lekko się grzeje. Leprze będzie podwyższenie napięcia na bramkę tranzystora lub zastosowanie innego o niższym nap. otwarica bramki. Temperatura nie jest tragiczna, ale można układ dopieścić.

sanfran napisał:

Zamiast kombinować z potencjometrem nie lepiej przeprogramować układ?
O ile się nie mylę podłączamy laptopa przez USB i gotowe.

Proszę o skorygowanie jeśli bredzę.

Jak najbardziej masz rację. Przerost formy nad treścią wynikał z tego, że oświetlenie było już zamontowane natomiast elektronika w późniejszym czasie, gdy nie koniecznie będzie dostęp do komputera. Przewidując to i chcąc uratować sytuację wystarczyłoby proste dołożenie potencjometru i doprowadzenie odpowiedniego pinu do masy. W końcu zostało sporo wolnych pinów. Program nie jest jakąś wielką opasłością i jak najbardziej można go modyfikować. Dzięki zastosowaniu wielozadaniowości, można podpiąć kolejne zadania i w efekcie otrzymamy kilka niezależnie wykonujących się programów. Np. można podpiąć program obsługi GSM (oczywiście dołączając moduł GSM) i w ten sposób otrzymamy alarm z powiadomieniem na telefon, a idąc dalej otwieranie bramy dzwoniąc na nr tel. w tymże GSM. Pomysły aż same pchają się na usta.

Dziękuje za wyjaśnienia. Przez weekend trochę sobie poczytałem, zrobiłem pare zamówień i jak wszystko dojdzie to będę robił próby „na stole”. Ja mam zamiar puścić 4A prądu na LEDy, więc zamówiłem zarówno IRF’a jak i układ wspomniany przez kolegę @SylwekK.

Jak projekt mi się uda to mam już pomysł ma modyfikację zegara na lampach NIXIE.

Zainspirowany konstrukcją kolegi stworzyłem własną wersję.
Dodałem jeszcze podświetlany przycisk, który inicjuje ściemnianie (szybsze) blokując przy tym czujkę (lampka przycisku pulsuje) na ok 30 sekund. W tym czasie można światło rozjaśnić przez ponowne naciśnięcie przycisku. Brak pulsowania światełka pod przyciskiem oznacza ponowną reakcję na impulsy z czujki ruchu.
Program napisany od nowa, o wiele toporniej niż kolegi (na zwykłych delay) ale udało mi się zaimplementować dosyć poprawną reakcję na przycisk.