Hirdetés

2020. december 5., szombat

Gyorskeresés

Útvonal

Cikkek » Akármi rovat

Arduino konyhapult világítás

Egy Arduino Nano, egy MOSFET meghajtó, led szalagok, alu profilok, kábelcsatornák, 20m vezeték és egy hét szabadidő.

[ ÚJ TESZT ]

Alkatrészek kiválasztása

Először is azt kell eldöntenünk milyen igényeknek szeretnénk megfelelni. Pl. egy RGB LED szalag kiváló dekor- és hangulatvilágításnak, de csapnivaló fényt ad bármilyen munkához. (Tudom, próbáltam.)
Az én esetemben konyhai használatra elsősorban kitűnő semleges fehér fény volt a szempont, ami kellemes a szemnek és kellő fényt biztosít a magabiztos munkavégzéshez. A színhűség nem lényeges, így megelégedtem az Aliexpress kínálatával. Bár kaphatók magas CRI értékű szalagok is (színvisszaadási mutató), ahol fontos a fényminőség és így a megvilágított terület színhelyes bemutatása.

Erre a feladatra manapság az 5630/5730 SMD LEDek a legelterjedtebbek, amiket a felső szekrényekre vettem:
Nyitófeszültség: 3 V
Áramerősség: 150 mA
Fényerő: 54-60 lm
Sugárzási szög: 160 °

Ezt egyszínű fehérben gyártják többféle színhőmérséklettel. Lábjegyzetbe hozzáfűzném, hogy ez egy nagyteljesítményű dióda és hűtés nélkül percek alatt tönkremehet. Így a szalagot kötelezően alumínium profilba kell telepíteni passzív hűtés gyanánt.

Választható még az 5050 SMD LED is, melyet az alsó szekrényre vettem:
Nyitófeszültség: 3 V
Áramerősség: 60 mA
Fényerő: 9000 mCd
Sugárzási szög: 120 °

A ledek specifikációit a www.artled.hu-ról vettem.
Hasonlóan a fentihez ez is többféle színhőmérséklettel rendelhető és nem feltétlen igényel hűtést, így akár önmagában is felragasztható. Viszont erősen ajánlott az alu sín, így garantálható mind a hosszú élettartam, mind a biztos felszerelés - a bútorlap alján hamar elenged a ragasztócsík.

Hirdetés

Létezik még egy ún. 2835-ös LED dióda is - amiről én is csak a cikk írásakor olvastam először -, ez állítólag az 5630 fényerejével bír és az 5050 teljesítmény felvételével. Ha ez igaz, akkor ez tűnik jelenleg a legfejlettebbnek és a leghatékonyabbnak mind közül.

Szükségünk lesz egy tápra is, melyből az ATX tápokra esett a választásom. Egyrészt mert ismervén kitűnő megbízhatóságukat és beépített védelmeiket, relatíve könnyű szívvel bízom meg még egy márkás használt példányban is, szemben egy random kínai kompakt LED-es táppal, vagy a kétes minőségű fém házas csavar terminálos változatokkal, vagy valamilyen utángyártott noname "laptop töltő" formátummal. Másrészt mert egy kiszuperált ATX tápot néhány sörért az ember után hajítanak, míg a nagyobb teljesítményű céleszközök még Kínából rendelve is tisztességes árakon kelletik magukat, helyi szaküzletben (bár garantált minőségben) meg kifejezetten drágák. Harmadrészt meg, mert ha már Arduino, akkor célszerű megtanulni hogyan is módosíthatjuk ezeket igényeinknek megfelelően, ugyanis a vezérlésük pofon egyszerű és nem utolsó sorban több különböző feszültségszintet szolgáltat mindenféle felhasználáshoz. Azért ez elég nyomós érv lehet, mert nem kell külön tápról gondoskodnunk a mikrokontroller számára.*
Sőt! Az ATX tápok készenléti 5V-ja az esetek többségében több, mint elég és egyben kiváló megoldás 24/7-es felhasználásra.

Mikrokontrollerből egy kínai Arduino Nano-ra esett a választásom; kicsi mérete, olcsó ára és könnyű programozhatósága miatt. Ez egy 5V-os 8 bites processzor, mely mini USB-ről programozható és 22 db I/O lába több, mint elég erre a feladatra.

A nagy áramfelvételű fogyasztókhoz - mint amilyenek a LED szalagok - kelleni fog pár mosfet is (mivel a mikrovezérlők legfeljebb pár tíz mA-t tudnak leadni), amik működésükben a tranzisztorokhoz hasonlóak csak jóval nagyobb áramot elbír. Elméletileg akár 116 ampert is amit választottam (IRL2203) és e mellett 5V-os ún. logikai szinten vezérelhető (akár közvetlenül a mikrovezérlő lábáról). Ezek gyors kapcsolásához meghajtó chip-eket használtam - amikkel akár MHz-es tartományban is lehet működtetni a mosfet-eket. De legegyszerűbb formájában akár így is használható:

A mosfet driver egy saját tervezésű NYÁK-ra épül, mely 4 csatornát képes meghajtani 5-15V között. RGBW analóg szalaghoz készítettem PWM vezérléshez, de itt most csak két csatornát használok. Külön vezérlem a felső és alsó szalagokat.
A kábel menedzsment úgy tűnik nem az erősségem.

Ugyanakkor lehet találni többféle modult rákeresve a RGB LED strip driver module kulcsszavakra, mint pl. az alábbi három csatornás változatot, amiből akár többet is sorba köthetünk.

Ez egyébként egy PWM chip-el szerelt változat, amivel valami I2C-re emlékeztető protokollal lehet kommunikálni - van rá Arduino könyvtár, néhány utasítás az egész, szóval piszok egyszerű használni. Ennek a megoldásnak annyi előnye lehet az enyémmel szemben, hogy itt a PWM vezérlő közvetlenül a mosfetek közelében vannak és így talán kevésbé érzékeny az interferenciára. Nem úgy, ha a mikrovezérlőt és a mosfet meghajtó chip-eket 20 cm vezetékkel kötöm össze, ami felszed mindenféle zajt - mint az kiderült menet közben. Ami nem túl szerencsés, ha van egy chip-ed, ami akár MHz-es tartományban is tudja nyitni és zárni a mosfet-eket...

Kelleni fog egy kapcsoló is a kézi fel- lekapcsolásra, mely a teljesség igénye nélkül lehet: bármilyen mechanikus nyomógomb vagy billenőkapcsoló, mikrokapcsoló, kapacitív érintés érzékelő, inkrementális jeladó vagy bármilyen emberi interakcióra alkalmas szenzor.
Én érintés érzékelővel oldottam meg, de újragondolva a dolgot szerintem a rotary encoder avagy inkrementális jeladó volna a legjobb: egyszerre szolgál nyomógombként a ki- bekapcsoláshoz és egy tekerőgombként - vagy minek hívják magyarul - mondjuk fényerő szabályzáshoz. Aki nem ismerné, annak elárulom, hogy az egér görgője is egy ilyen eszköz.

A projekt része még egy fényerőszenzor és egy mozgásérzékelő.
A környezeti fényerőt egy 10kohm-os fotoellenállással mérem. Ez akármelyik elektronikai boltból beszerezhető.

A mozgásérzékelő pedig egy szokványos, Arduino-hoz való hc-sr501 PIR szenzor, mely a testünk által kibocsátott infravörös fényt érzékeli. Ez ideális egy helyiség monitorozására akár 5m-es körzetben. Van neki egy fenntartási ideje aktiválás után, hasonlóan a mozgásérzékelős reflektorokhoz, melyet egy potméterrel lehet finomhangolni.

Mindkét eszközzel voltak korábbi tapasztalataim, ismerem a működésüket így ezekre esett a választásom.
Szükség volt ezekhez egy ún. projekt dobozra, amit szintén be lehet szerezni különböző méretekben bármelyik elektronikai üzletben.
A doboz végén a kis szürke pont a fotóellenállás.

Ezt a két eszközt a konyha egy stratégiailag gondosan kiválasztott zugába szántam mivel szempont volt, hogy a mozgásérzékelő a helyiségbe belépőket lássa (fenti képen pl. a szobaajtó), ugyanakkor a két éjszakai életet élő haszonállatka nagyjából a szenzor látómezőjén kívül essenek - vagyis a padló takarásban legyen, amennyire lehet. Ha meg esetleg az egyik bátor felugrana a pultra, azt egy éjszakai irányfénnyel jutalmazza majd a vezérlő. Ugyanis az automatikus éjszakai irányfény még a másik fő funkciója, amivel kényelmesebbé tehető szüleim élete.

Szükségem volt továbbá vezetékre, melyből 0,75 mm^2 méretűre esett választásom, ez már jelentősebb feszültségesés nélkül áthúzható a konyhán.
Az érzékelőkhöz UTP kábelt vásároltam.
Aluprofilokra és kiegészítőikre, amiket LED-es szaküzletekben lehet megvásárolni.
Műanyag kábelcsatornára, amivel a vezetékeket vittem át esztétikusan egyik faltól a másikig, valamint a szekrények belsejében történő elvezetésre.

*Amennyiben 12V-os tápban gondolkozunk, úgy külön gondoskodni kell a mikrovezérlőről, mely ideálisan a stabilizált 5V-ot preferálja. Ez megoldható elegánsan egy USB töltővel (a GND-t közösítve), vagy egy DC-DC konverterrel a fő tápunkról. Esetleg a mikrovezérlő saját feszültség stabilizátorával, de ez nem mindig jó megoldás mivel a kínai klónokon a gyengébb minőségű alkatrészek kevésbé tolerálják a nagyobb feszültségeket. Olykor már 12V-on is hajlamosak tönkremenni és inkább 8-9V-ig működtethetők. Az eredeti Arduino Nano viszont 12V-ig magabiztosan táplálható, az Uno 16V-ig is.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!

Előzmények

Hirdetés

Copyright © 2000-2020 PROHARDVER Informatikai Kft.