Stmievač LED pásika - Hardvér v. 1.0

Zápisník experimentátora

Hierarchy: Stmievač LED pásika pomocou ATtiny85

V tomto blogu nájdete popis konštrukcie stmievača LED pásikov. Konštrukcia stmievača nie je zložitá. Je to len pár súčiastok okolo mikrokontroléra ATtiny85. To čo z neho robí naozajstný stmievač je až program, ktorý sa nachádza v mikrokontroléri.

Princíp činnosti

Stmievač sa skladá z niekoľkých častí:

  • 5V z 12 V - LED pásiky sú napájané z 12 V a preto je potrebné zabezpečiť 5 V pre mikrokontrolér a IR senzor.
  • IR senzor pohybu - Senzor sníma priestor a ak zistí prítomnosť človeka, signalizuje na svojom výstupe. Vhodné umiestnenie senzora je základom úspech.
  • Mikrokontrolér - Mikrokontrolér vyhodnocuje údaje z IR senzora. Ak zistí prítomnosť signálu z IR senzora:
    • Počas dvoch sekúnd postupne rozsvieti LED pásik. Využíva pritom PWM signál.
    • Sleduje, či je človek stále v miestnosti. Ak áno, drží LED pásik stále rozsvietený. Toto je nastavené tak, že svetlo svieti približne minútu po poslednom signáli z IR senzora. Je to tak nastavené preto, aby zbytočne osvetlenie neblikalo a človek mal v miestnosti čas aj pri menej divokom pohybe aktivovať IR senzor.
    • Ak je vyhodnotené, že už človek nie je v miestnosti, v priebehu štyroch sekúnd (neskôr sa ukázalo, že 8 sekund je lepší čas) postupne zhasne LED pásik.
  • Mosfet driver - Mosfet driver sa stará o to, aby bol signál z mikrokontroléra správne privedený na gate mosfetu, ktorý spína LED pásik. Súčasne zabezpečuje, aby TTL logika na 5 V dokázala zopnúť mosfet, ktorý na väčšie spínané prúdy potrebuje obvykle väčšie napätie a väčší prúd na gate mosfetu, než je schopný zabezpečiť mikrokontrolér.

Toto je približné správanie stmievača. V jednotlivých verziách programu som potom dolaďoval detaily. Ale na pochopenie činnosti je táto schéma dostatočná. Podstatné je, že mikrokontrolér vyhodnocuje signály a podľa ich hustoty určuje, či ste stále v miestnosti, alebo ste ju už opustili.

Schéma

Toto je schéma stmievača. Väčšia verzia schémy je v súbore attiny85leddimmer.pdf.

  • Konektor P1 slúži na pripojenie 12 V. Sem sa pripojí kábel, ktorý je pripojený na zdroj 12 V.
  • Konektor P2 slúži na pripojenie LED pásika.
  • Konektor P3 slúži na pripojenie IR senzora pohybu. Signál prichádza do PB1 mikrokontroléra.
  • Obvod 78L05 slúži na vytvorenie napätia 5 V, ktorým sa napája mikrokontroler ATtiny85.
  • Tranzistor Q1 neguje signál, ktorý vychádza z PB0 mikrokontroléra.
  • Tranzistory Q2Q3 a Q4 tvoria totem-pole driver.
  • Mosfet IRF540 spína samotný LED pásik. V mojom prípade spína asi 3 A a nie je potrebný chladič. Tento mosfet môže spínať až 33 A.

Plošný spoj

Návrh tohto plošného spoja bol pre mňa premiérou a nikdy predtým som niečo také nerobil. Ale v dnešnej dobre je technika na vašej strane a všetko bez problémov urobíte doma. Použil som program KiCad a výsledkom je dvojvrstvová doska o veľkosti 5x5 cm. Urobil som síce pri jej návrhu zopár chýb, všetky sa ale týkajú len rozmiestňovania súčiastok a na výsledok vplyv nemajú. Kto by chcel nasledovať moje kroky, v súbore attinyleddimmer.zip sú podklady pre ITEAD studio.

Plošné spoje som objednal u ITEAD studio ako najlacnejšiu možnosť, čo tam bola. 5x5 cm zelený obojstranný za 9,90 USD. Platí sa aj poštovné, takže celkovo som platil 13,80 USD. Zásielka sa dala pekne sledovať na nete, ako sem putovala.

Nakoniec to trvalo tri týždne. Z odosielaných e-mailov sa dalo vyrozumieť, že z toho času približne týždeň trvala výroba v továrni a dva týždne cestovala zásielka. Objednal som 10 plošných spojov 5x5 cm a prišlo mi ich jedenásť a dva nejaké cudzie. Tie cudzie sú mi síce nanič, ale je to celkom pekná myšlienka, že za definovaných podmienok pošlú aj mačku vo vreci. Nestojí to nič navyše. Keď som tú mačku skúmal podrobnejšie, tak som sa nakoniec dopátral ku ich vlastnému výrobku Raspberry PI 2.8 TFT Add-on.

Fotografia prednej strany.

Fotografia zadnej strany.

Fotografia celej zásielky z Číny.

Fotografia poskladaného stmievača.

Podklady na výrobu dosky

Zoznam súčiastok.

Odkaz Hodnota Púzdro/poznámka
P1, P2 2pin Pomocou skrutiek sa upevnia vodiče napájania 12 V a vodiče pre LED pásik. V činskych obchodoch sa tento typ konektora predáva ako KF301-2P 5.08mm Blue Connect Terminal Screw Terminal Connector.
K1, K2, K3 3pin Podľa potreby použiť kolíkovú lištu alebo priamo prispájkovať vodiče. Obvykle je treba iba K1, ale napríklad verzia softvéru 1.3a potrebuje aj K2.
C1 0.33u Keramický.
C2 0.1u Keramický.
C3 10u Elektrolytický.
U1 78L05 TO92
IC1 ATtiny85 DIP8 (treba ho naprogramovať mimo dosky)
D1 1N4001 Alebo 1N4007.
D2 LED Napríklad modrá.
R1, R2, R3, R5 1k  
R4 4k7  
R6 10R  
R7 10k  
Q1, Q2 BC547 TO92, NPN
Q3 BC337 TO92, NPN
Q4 BC327 TO92, PNP
Q5 IRF540N TO-220, MOSFET


Download

10.12.2016


Menu