Sterownik oświetlenia

Sterownik oświetlenia

Dzisiaj chciałbym przedstawić urządzenie bardzo ułatwiające życie a za razem proste w wykonaniu. Mianowicie, sterownik oświetlenia w pokoju, który za pomocą przycisku w pilocie RC5 włącza lub wyłącza światło. Temat wydaje się dość oklepany ale takiego rozwiązania raczej jeszcze nie spotkaliście, także zapraszam do lektury artykułu.

Idea
Idea była bardzo prosta, włączanie i wyłączanie światła w pokoju. Szczególnie wieczorem, kiedy gotowy do snu, leżę w łóżku często nie mam chęci i siły aby wstać i wyłączyć światło. Dlatego zdecydowałem się na wykonanie tego małego urządzenia, które sprawdza się wyśmienicie. Pilot zawsze leży na szafce nocnej, jedno kliknięcie i… światło zgaszone! :)


! UWAGA !

Niektóre z opisanych w tym rozdziale układów są zasilane napięciem sieciowym, które jest niebezpieczne dla życia. Jeśli nie masz doświadczenia w pracy z napięciem sieciowym, nie próbuj wykonywać samodzielnie tych układów i poproś o pomoc kogoś doświadczonego. Nierozważne eksperymenty z napięciem sieciowym mogą zakończyć się śmiertelnym porażeniem prądem elektrycznym.

Opublikuj swój projekt i odbierz 50% rabatu do wykorzystania w sklepie Nettigo.pl



STEROWNIK OŚWIETLENIA

Schemat elektroniczny
Schemat układu przedstawia poniższy rysunek, na którym w centralnej części umieściłem mikrokontroler ATmega8 z podpiętym w stan wysoki pin RESET. W dolnej części znajduje się zasilanie. Napięcie z sieci (VAC_IN) trafia do transformatora, następnie prostowane jest przez mostek prostowniczy i wygładzane za pomocą dwóch kondensatorów połączonych równolegle. Takie rozwiązanie umożliwiło zastosowanie dwóch mniejszych elementów i zmniejszenie rozmiarów urządzenia. Po prawej, znajduje się układ wykonawczy sterujący oświetleniem. Sygnał z mikrokontrolera podawany jest na wejście optotriaka (MOC3041), który posiada detekcję przejścia zera w sieci oraz zapewnia izolację galwaniczną. Optotriak steruje triakiem (BT136E), który służy jako przełącznik sieci elektrycznej.

a3
Rys. 1. Schemat układu sterownika oświetlenia.

Włączenie światła odbywa się na dwa sposoby. Po przez standardowy przełącznik monostabilny – wciskamy przełącznik i po odsunięciu ręki wraca do swojego poprzedniego stanu – działa jak microswich. Takie rozwiązanie jest często stosowane w automatach klatek schodowych. Drugi sposób to sterowanie za pomocą pilota podczerwieni. Może być dowolny pilot nadający w standardzie RC5 (dostępny w sklepie Botland) lub ten, opisany w artykule.

Layout PCB
Layout płytek drukowanych zaprojektowałem w ten sposób, aby bez problemu można było go wykonać w warunkach domowych. Urządzenie składa się z dwóch płytek w kształcie koła o średnicy 44 mm. Rozmiar PCB dostosowano do przekątnej transformatora. Całkowita wysokość/głębokość urządzenia wynosi 29 mm, co umożliwia swobodą instalację w puszce podtynkowej.  Na pierwszej płytce PCB umieściłem zasilanie, m.in.: transformator, mostek prostowniczy oraz kondensatory wygładzające. Takie rozwiązanie w znacznym stopniu wyeliminowało wpływ zakłóceń z sieci elektrycznej. Złącze CNA i CNB służy do połączenia obu płytek.

top
Rys. 2. Top i bottom layer sterownika oświetlenia.

Na drugiej PCB znajdują się pozostałe elementy. Po prawej stronie umieściłem mikrokontroler z kondensatorami filtrującymi napięcie. W górnej części, blisko złącza zasilającego znajduje się stabilizator napięcia, natomiast w dolnej złącze IR, do odbiornika podczerwieni. W tej części PCB wylałem poligon, czyli mase układu aby potencjał był tej samej wartości i nie zachodziło zjawisko prądu powrotnego. Akurat w tym przypadku nie ma to większego wpływu na eliminację zakłóceń ale zaletą takiego rozwiązania jest łatwiejsze wykonanie PCB. Po lewej stronie jest układ wykonawczy, czyli optotriak i traik. Gdyby w tym miejscy znajdował się poligon, mogłyby dojść do zwarcia w sieci elektrycznej. Zaleca się aby odległość między ścieżkami w których płynie napięcie zmienne wynosiło min. 2 mm.
Ogólnie układ jest bezpieczny, posiada izolację galwaniczną na wejściu i wyjściu. Ścieżki sygnałowe posiadają 20 milsów. 1 mils to 0,001 cala, czyli lekko ponad 0,5mm.

urz
Rys. 3. Zdjęcia złożonego i gotowego do pracy układu.

Po złożeniu układu i montażu w puszce podtynkowej okazało się, że samo połączenie w postaci złącza goldpin jest mało stabilne dlatego zamontowałem 3 śruby z tulejami dystansującymi.

Sposób podłączenia
Mimo wielu złącz podłączenie układu jest bardzo proste. Do wejścia VAC_IN należy podłączyć napięcie z sieci elektrycznej natomiast do wyjścia VAC_OUT trzeba podłączyć przewody, które wcześniej były podłączone do włącznika oświetlenia. W nowym przełączniku należy zrobić mały otwór (rys. 4), ja do tego celu wykorzystałem wiertło 5mm. Z drugiej strony za pomocą termo-kleju umocowałem odbiornik podczerwieni i do wyjść włącznika przylutowałem przewody które następnie podłączyłem do złącza SW. Musiałem delikatnie przerobić przełącznik, usunąłem dwa plastikowe bolce do których wpina się przewody sieci AC.

DSC_0054
Rys. 4. Zmodyfikowany włącznik oświetlenia.
DSC_0064
Rys. 5. Zamontowany włącznik oświetlenia.


PILOT RC5

Sterownik oświetlenia nie ma najmniejszego sensu bez pilota! Radiowa komunikacja w tego typu urządzeniach, najczęściej wykorzystuje kodowanie w standardzie RC5, poza tym można spotkać kodowanie w standardzie SONY lub SHARP. Ze względu na uniwersalność oraz niską cenę, pilotem można wysterować dowolne urządzenie.

Schemat
Wybór mikrokontrolera był podyktowany rozmiarami obudowy pilota, liczbą timer’ów, rozkładem pinów i ceną. Małe rozmiary obudowy pilota wymusiły umieszczenie układu scalonego możliwie najbliżej krawędzi PCB. ATmega8 posiada obudowę typu TQFP, czyli z każdej strony umieszczone są nóżki mikrokontrolera, natomiast seria ATtiny jest w obudowie PDIP/SOIC, w której wyprowadzenia nóżek znajdują się tylko po dwóch stronach, zdecydowałem się na mikrokontroler z serii ATtiny.
Na rysunku 6 został przedstawiony schemat pilota, podstwowym elementem jest mikrokontroler ATtiny2313 do którego zostały podłączone 4 mikroswich’e oraz dioda IR.

pilotrc5_SCH
Rys. 6. Schemat elektroniczny pilota RC5.

Layout PCB
Projekt layoutu PCB przedstawia poniższy rysunek. W centralnej części warstwy top layer umieszczone są 4 mikroswitch’e oraz dioda IR, natomiast w dolnej części znajduje się mikrokontroler z wyprowadzonym złączem do programowania. Warstwa bottom layer została przeznaczona na złącze zasilające KEYS3002 kompatybilne z baterią CR2032.

pilotrc5
Rys. 7. Top i bottom layer z rozmieszczonymi elementami pilota RC5.

Kod programu został zoptymalizowany pod kątem zużycia energii, główna funkcja main() nie wykonuję żadnych operacji, które mogłyby się przyczynić do zwiększenia poboru prądu przez mikrokontroler. Funkcja wchodzi w tryb uśpienia oraz obsługuje przerwania wywołane naciśnięciem przycisku. Konfiguracja kierunków portu dla klawiszy, które ustawione są jako wyjścia ze stanem niskim oraz INT0 jako wejście z podciągnięciem do zasilania odbywa się w procedurze przerwania. Przedstawiona konfiguracja pozwala na wyjście ze stanu uśpienia procesora przez podanie stanu niskiego na wejście INT0 wywołane przez wciśnięcie jednego z klawiszy. Przedstawione rozwiązanie pozwoliło na zredukowanie poboru prądu w trybie uśpienia do 1uA!

DSC_0069v2
Rys. 8. Złożona warstwa top layer.
p2
Rys. 9. Złożona warstwa bottom layer.
pilot
Rys. 10. Zdjęcie złożonego układu pilota w obudowie.

Software
Kodu źródłowego nie umieszczałem na stronie ale na wszystkie pytania chętnie odpowiem.  Natomiast dla zainteresowanych nie widzę problemu aby udostępnić oprogramowanie.


SAMODZIELNY MONTAŻ

Software
sterownik.hex
pilot.hex
Hardware
sterownik oświetlenia – top layer
sterownik oświetlenia – bottom layer
pilot RC5 – top layer
pilot RC5 – bottom layer


KOMPONENTY

Sterownik oświetlenia

  1. Mikrokontroler ATmega8: 4,99 PLN – BOTLAND
  2. Stabilizator 7805CG: 0,50 PLN – BOTLAND
  3. Odbiornik podczerwieni TSOP32236: 2,70PLN – BOTLAND
  4. Optotriak MOC3041: 1,50PLN – BOTLAND
  5. Triak BT136E: 0,99PLN – BOTLAND
  6. Złącze ARK: 0,70 PLN – BOTLAND
  7. Listwa GOLDPIN: 0,90 PLN – BOTLAND

Pilot RC5
1. Mikrokontroler ATtiny 2313: 4,50 PLN – BOTLAND

  1. Dioda IR: 0,50 PLN – BOTLAND
  2. Przyciski Tact switch: 1,99 PLN – BOTLAND
  3. Bateria CR2032: 0,80 PLN – BOTLAND
Alternatywnym rozwiązaniem jest zakup pilota RC5 w cenie 7,90 PLN w sklepie BOTLAND

Elementy niedostępne w sklepie BOTLAD

  1. Transformator V30AJ-10AEP: 7 5,95 PLN – MONSTER
  2. Mostek prostowniczy B125S-DIO: 0,46 PLN – TME
  3. Obudowa pilota ABS-P-18BP: 1,80 PLN – TME 
  4. Koszyk na baterie KEYS3002: 0,34 PLN – TME
KOSZT: ~35 PLN

PODSUMOWANIE

Jest niezliczona ilość projektów urządzeń sterujących oświetleniem w mieszkaniu. Zdecydowałem się na takie rozwiązanie ponieważ jest proste. Pilot zawsze w jednym miejscu leży na szafce nocnej – jest pod ręką. Zaletą urządzenia są małe rozmiary, które umożliwiają montaż w puszcze podtynkowej. Wadą może być wymagany dodatkowy przewód zasilający sieci elektrycznej ale akurat, w moim mieszkaniu mam kilka gniazdek które umieszczone są obok włącznika oświetlenia, więc z tym nie ma najmniejszego problemu. Wykonanie i montaż urządzenia jest bardzo prosty ale początkującym elektronikom wykonanie dwustronnej płytki PCB może przysporzyć małego kłopotu. Zainteresowanym osobą chętnie udostępnię skalibrowany layout płytek PCB – gotowy do wydruku. Służę również pomocą w temacie wykonania PCB. Chociaż uważam, że w sieci dostępnych jest bardzo dużo poradników w tej tematyce.  I na koniec… lokowanie produktu! :)

DSC_0073v2

Ocena: 4.52/5 (głosów: 69)
Nettigo - patron działu Elektronika

Podobne posty

Organizer na medale

Organizer na medale

Witam majsterkowiczów. Dzisiaj chciałem przedstawić Wam organizer na medale jaki wykonałem dla koleżanki, a w zasadzie…

32 komentarzy do “Sterownik oświetlenia

  • Projekt ok, ale dlaczego nie udostępniasz na stronie kodów źródłowych?
    Poza tym, podczerwień, to nie komunikacja radiowa -> „Radiowa komunikacja w tego typu urządzeniach, najczęściej wykorzystuje kodowanie w standardzie RC5”.

    No i najważniejsze – po co robiłeś nowy pilot zamiast wykorzystać pilot od TV / sprzętu audio itd. który zapewne i tak leży koło łóżka? Ogólnie bardzo fajnie, że pokazałeś jak zrobić taki pilot i pewnie sam kiedyś z poradnika skorzystam :).

    Odpowiedz
    • Wydaje mi się, że mało kogo interesuje kod źródłowy umieszczony na stronie. Właśnie wyjeżdżam na dwa dni ale w poniedziałek wieczorem lub we wtorek wrzucę kod i skompilowane pliki oraz layout PCB w pdf’ie gotowy do wydruku, może komuś się przyda. :)
      Pisząc radiowa, miałem na myśli bezprzewodowa.

      Akurat w sypialni nie mam dużo sprzętu elektronicznego – jedyne co jest sterowane z pilota to wentylator sufitowy. Zrobiłem własny pilot ponieważ jest mniejszy. Jasne, można użyć zwykłego pilota RC5. Wciśnięcie „1” powoduje zapalenie światła, gdy jest zgaszone. Ponowne wciśnięcie „1” gasi światło, gdy jest zapalone – wykorzystywany jest tylko jeden przycisk. Poza tym w niedalekiej przyszłości planuję zrobić sterownik do rolety okiennej i przyda się pilot, a więcej przycisków nie potrzebuje. :)

      Odpowiedz
  • Fajny projekt. Myślałeś o sterowaniu przez PWM np. płynne rozświetlanie i gaszenie czy też regulowanie jasności. Jaki jest pobór prądu całego układu? I jak długo taki transformator wytrzyma i czy nie będzie się grzał zbyt mocno w ciasnej puszce?

    Odpowiedz
    • Dzięki za dobre słowo. Z transformatorem nie ma najmniejszego problemu. Układ nie pobiera dużo prądu. Myślę, że to są wartości rzędu mA.
      W tym pokoju nie rozpatrywałem rozwiązania sterowania oświetlenia za pomocą PWM. Już wyjaśniam dlaczego. W pokoju zamontowany jest wentylator firmy Westinghouse z własnym sterownikiem, który obsługuje obroty wentylatora oraz jasność oświetlenia. Biorąc pod uwagę zwykły punkt świetlny, warto poszerzyć funkcjonalność układu.

      Odpowiedz
  • Nareszcie coś praktycznego , co działa jak należy. Daję 5* bo na tyle zasługuje ten projekt. Tylko po co budowałeś tego pilocika – nie dość że mały to łatwo może się zawieruszyć:), mało masz pilotów w domu?

    Odpowiedz
    • Dzięki za pozytywny feedback! :)
      Pilot zbudowałem bo jest mały i poręczny – zajmuje minimalną powierzchnię na szafce nocnej. Są 4 przyciski, jeden służy do włączania i wyłączania oświetlenia. Kolejne dwa są zaplanowane do sterowania roletami, natomiast ostatni będzie sterował obrotami wentylatora sufitowego.

      Odpowiedz
    • Całe urządzenie to w 100% handmade, łącznie z PCB.
      Zgadza się, zrobiłem soldermaskę. Jej wykonanie jest bardzo proste ale czasochłonne. Z grubsza, płytke PCB należy pokryć specjalnym preparatem/farbą (aktualnie nie potrafię namierzyć dostawcy). Następnie PCB trzeba „wypalić” na żelazku – utwardzić farbę przez około 20 minut. Na koniec pozostaje zdrapać soldermaske lub zabezpieczenie padów np. mikrokontrolera. Przy kolejnym projekcie zrobię dokładną dokumentację z produkcji PCB! :)

      Odpowiedz
    • Obudowę kupiłem w sklepie TME i kształt płytki PCB dostosowałem do jej wymiarów. W spisie elementów podałem model obudowy oraz link do sklepu, gdzie taką obudowę można kupić.

      Odpowiedz
  • Super projekt. Od dawna szukam czegoś podobnego, co zmieści się w puszce podtynkowej jednak właśnie z małym ale – zasilanie z tego samego obwodu co oświetlenie. Wiem, że da się, bo są przecież ściemniacze i np z-wave’owe wyłączniki, ale ja chcę zrobić to właśnie na ATMedze, ze wzgledu na resztę projektu. Może ktoś ma jakieś pomysły albo natknął się na gotowy projekt?

    Odpowiedz
    • To byłoby idealne rozwiązanie. Myślałem nad tym ale nie znalazłem przykładowego układu.
      Miałem pomysł aby dorzucić zasilanie bateryjne i do tego zrobić ładowarkę. Układ permanentnie byłby zasilany z baterii a ładowarka doładowywała baterię kiedy światło byłoby włączone. Problem na jaki się natknąłem, to ograniczona ilość miejsca. Ja akurat dostosowałem układ do mojej puszki podtynkowej ale w Castoramie widziałem dużo większe i głębsze, także kwestia do rozwiązania.

      Odpowiedz
  • Dobrze by było jakbyś podał kody w artykule. Za kilka miesięcy, rok. dwa zapomnisz o tym wątku, ktoś wejdzie i dla niego będzie on wtedy w połowie bezużyteczny.

    Odpowiedz
  • bardzo fajny projekt. Niestety wymaga zasilania, a w wielu domach jest to nie możliwe. czy istnieje jakiś sposób aby to ominąć np zasilanie z sieci przy włączonym oświetleniu i akumulatorek. Wiem, że na alledrogo są tego typu rozwiązania, ale niestety dość drogie, a poza tym ma je jeden sprzedawca, i ciężko doprosić się od niego choćby instrukcję obsługi.

    Odpowiedz
    • Dzięki, jest taka możliwość. Właśnie pracuje na wersją 2.0. Ostatnio wpadłem w wir urlopowo-remontowy i mało mam wolnego czasu ale już powstał wstępny projekt PCB. Po małych modyfikacjach, wszystkie elementy udało się umieścić na jednej stronie PCB, więc urządzenie będzie prostsze w wykonaniu.

      Planuję dorzucić zasilanie bateryjne bo szczerze mówiąc takie przeciągnie przewodu zasilającego może być kłopotliwe. Akurat w moim przypadku wystarczy skuć kilka centymetrów ściany ale w niektórych przypadkach może to być kilka metrów.

      Odpowiedz
      • czekam niecierpliwie, chociaż bardziej zależy mi na schemacie, choćby ideowym, bo wolałbym sterować radiowo na 433 mhz, podpiąłbym wtedy do automatyki domowej.
        Co do kucia ścian to dwa lata temu zrobiłem remont a półtora roku temu zainteresowałem się arduino….

        Odpowiedz
  • Pomysł fajny ale kod by się przydał Nie wiem czy się mylę ale w pilocie zarówno w schemacie jak i na płytce w złączu programowania pomyliłeś PB6(MISO) z PB4(OC1B) chyba że jest w tym jakaś idea to zwracam honor

    Odpowiedz

Odpowiedz

anuluj

Sterownik oświetlenia

Nie przegap nowych projektów!

Zapisując się na nasz Newsletter będziesz miał pewność, że nie przegapisz żadnego nowego projektu opublikowanego w Majsterkowie!

Od teraz nie przegapisz żadnego projektu!

Masz uwagi?