Двухканальный диммер на AtTiny85 (UART I2C)

Искал варианты плавного управления освещением.
Схема стандартная.
Хотелось сделать надежный, стабильный диммер, который можно было бы подключить к уже существующим устройствам в дополнение, на шину I2C.
Тот код, что был в сети работал, но качество работы именно диммера меня не радовало, на небольшой яркости было дрожание яркости.
Данный вариант работает уже много лет, и претензий к нему нет совсем.
Никаких подергиваний яркости нет, лампы включаются и выключаются плавно, дабы уменьшить удар по нити в момент включения, да и поинтересней так.

Схема практически стандартная:
I2C:


Код для I2C:

Код (C++):

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include "TinyWireS.h"                  // I2C slave

//  AtTiny85 16MHz internal
// Fuses: HIGH = 0xDF; LOW = 0xF1; EXTENDED = 0xFF

#define I2C_SLAVE_ADDR    0x26            // i2c slave address (38)

#define AC_DETECT 3       // Пин B3 zero cross detect, PCINT3 , физический pin 2
#define AC_LOAD_0 4       // Пин B4 выход на нагрузку 1 физический pin 3
#define AC_LOAD_1 1       // Пин B1 выход на нагрузку 2 физический pin 6

#define MIN_TCNT_VAL 5    // Минимальное  значение TCNT1   Dimming level (5-150)  5 = ON, 150 = OFF
#define MAX_TCNT_VAL 150  // Максимальное значение TCNT1   Dimming level (5-150)  5 = ON, 150 = OFF

#define PULS_COUNT   4    // Длина импульса на Gate симистора в тиках таймера 1

#define MAX_BUFF_LENG 5   // Размер буфера под команду

volatile uint8_t dimming_0 = MAX_TCNT_VAL;  // Переменная для уровня диммирования нагрузки 1
volatile uint8_t dimming_1 = MAX_TCNT_VAL;  // Переменная для уровня диммирования нагрузки 2
volatile uint8_t dimming_0_cur = MAX_TCNT_VAL; // Переменная для хранения текущего уровня диммирования нагрузки 1
volatile uint8_t dimming_1_cur = MAX_TCNT_VAL; // Переменная для хранения текущего уровня диммирования нагрузки 2

volatile uint8_t Errflag=1;                 // Флаг ошибки  0 - штатная работа zero cross detect, 1 - не работает zero cross detect

ISR(TIMER1_COMPA_vect)                      // Отработчик Timer1 прерывание по сравнению с регистром OC1A
{
    static uint8_t dimming_0_pulse=0;

    if(dimming_0_pulse)
    {
      PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_0 );            // Выключим оптопару
      dimming_0_pulse=0;
    }
    else
    {
      if ( dimming_0_cur < MAX_TCNT_VAL && Errflag==0 )    // Если уровень диммирования больше минимального и нет ошибки от  zero cross detect
      {
        PORTB |= ( 1 << AC_LOAD_0 );                   // Включение нагрузки 0
        OCR1A=OCR1A+PULS_COUNT;
        dimming_0_pulse=1;
      }
    }
}

ISR(TIMER1_COMPB_vect)            // Отработчик Timer1 прерывание по сравнению с регистром OC1B
{
    static uint8_t dimming_1_pulse=0;

    if(dimming_1_pulse)
    {
      PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_1 );            // Выключим оптопару
      dimming_1_pulse=0;
    }
    else
    {
      if ( dimming_1_cur < MAX_TCNT_VAL && Errflag==0 )    // Если уровень диммирования больше минимального и нет ошибки от  zero cross detect
      {
        PORTB |= ( 1 << AC_LOAD_1 );                   // Включение нагрузки 1
        OCR1B=OCR1B+PULS_COUNT;
        dimming_1_pulse=1;
      }
    }
}

ISR(TIMER1_OVF_vect)             // Обработчик Таймер 1 переполнение. Что то пошло не так, возможно не работает zero cross detection или нет напряжения сети
{
    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_0 );            // Выключим нагрузку 1
    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_1 );            // Выключим нагрузку 2
    Errflag=1;                               // взведем флаг ошибки в работе zero cross detect.
}

ISR(PCINT0_vect)             // Отработчик PCINT, zero cross detect, нам нужен фронт (спад сетевого напряжения)
{

    if ( !(PINB & (1<<PINB3)) &&  TCNT1 < 120 && Errflag==0)           // минимизируем помехи в рабочем режиме.  10мс - 156,25 отсчетов таймера. Должны попадать сюда на отсчетах таймера 155-158
      return;

    GTCCR |= 2;                              // сбросим счетчики предделителей
    TCNT1 = 0;   // сбросим таймер

    if (dimming_0_cur>dimming_0)
    {
      OCR1A=dimming_0_cur--;                // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 0
    }
    else if(dimming_0_cur<dimming_0)
    {
      OCR1A=dimming_0_cur++;                // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 0
    }
    else
    {
      OCR1A=dimming_0_cur;                  // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 0
    }

    if (dimming_1_cur>dimming_1)
    {
      OCR1B=dimming_1_cur--;                // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 1
    }
    else if (dimming_1_cur<dimming_1)
    {
      OCR1B=dimming_1_cur++;                // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 1

    }
    else
    {
      OCR1B=dimming_1_cur;                  // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 1
    }

    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_0 );            // Выключим оптопару
    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_1 );            // Выключим оптопару
    Errflag=0;                               // рабочий режим, сбросим режим ошибки
}


void setup()
{
    DDRB &= ~(1 << AC_DETECT);                       // Настроим как вход
    PORTB |= (1 << AC_DETECT);                       // Включим подтяжку

    DDRB |= 1 << AC_LOAD_0;                          // Настроим как выход
    DDRB |= 1 << AC_LOAD_1;                          // Настроим как выход

    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_0 );                    // Выключим оптопару
    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_1 );                    // Выключим оптопару
    GIMSK |= 1 << PCIE;                               // Hазрешим прерывание от PCINT
    PCMSK |= 1 << PCINT3;                             // Настроим прерывание от PCINT3.

    TIMSK |= 1 << OCIE1A | 1 << OCIE1B | 1 << TOIE1;  // Разрешим прерывание для Таймера 1 по сравненю с OCR1A, OCR1B, и переполнению таймера
    TCNT1 = 0;                                        // сбросим таймер
    TCCR1 = B00001011;                                // включим таймер с предделителем на 1024

    OCR1A=MAX_TCNT_VAL;                               // пропишем в регистр сравнения значение для выключенной нагрузки
    OCR1B=MAX_TCNT_VAL;                               // пропишем в регистр сравнения значение для выключенной нагрузки
    GTCCR=0x00;

    TinyWireS.begin(I2C_SLAVE_ADDR);                  // init I2C Slave mode
}

void loop()
{                      
  uint8_t  byteRcvd;
  uint8_t  load_num;
  uint8_t  pow_val;


   if (TinyWireS.available())                   //
   {
        byteRcvd = TinyWireS.receive();
        load_num = (byteRcvd & 0x80) ? 1 : 0;  // единица в старшем разряде - первый канал, 0 - нулевой.
        pow_val = byteRcvd & 0x7F;

        if ( pow_val <= 100)
        {
            if (load_num == 0)
            {
              dimming_0=map(pow_val, 0, 100, MAX_TCNT_VAL, MIN_TCNT_VAL);
            }
            else
            {
              dimming_1=map(pow_val, 0, 100, MAX_TCNT_VAL, MIN_TCNT_VAL);
            }
        }
   }
}

Управляется просто:

Код (C++):

      Wire.beginTransmission(0x26);
      Wire.write(Level);
      Wire.endTransmission();    

Level - значение яркости от 0 до 100 (%)
Первый канал - просто значение яркости.
Второй канал - значение яркости + взведен старший бит. ( Level = Level | 0x80; )
Ничего не возвращает, не нужно это.

Fuses: HIGH = 0xDF; LOW = 0xF1; EXTENDED = 0xFF

Библиотека TinyWireS.h выложена здесь

PS. Первые сообщения темы были удалены мною, тема скрыта.
Написал сегодня все снова, будем потихоньку восстанавливать информацию.

 

Этот вариант с UART был первоначальным, на нем отлаживал работу именно диммера, потом был добавлен I2C.

Схема с UART:


Код с UART:

Код (C++):

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <SoftwareSerial.h>


// AtTiny85 16MHz internal

#define RX    4   // *** P4, Pin 2 (RX from Tiny need to connect to <- TX)
#define TX    3   // *** P3, Pin 3 (TX from Tiny need to connect to -> RX)

SoftwareSerial TinySerial(RX, TX);

#define AC_DETECT 2       // Пин B2 zero cross detect, interrupt 0, физический pin 7
#define AC_LOAD_0 0       // Пин B0 выход на нагрузку 1 физический pin 5
#define AC_LOAD_1 1       // Пин B1 выход на нагрузку 2 физический pin 6

#define MIN_TCNT_VAL 5    // Минимальное  значение TCNT1   Dimming level (5-150)  5 = ON, 150 = OFF
#define MAX_TCNT_VAL 150  // Максимальное значение TCNT1   Dimming level (5-150)  5 = ON, 150 = OFF

#define PULS_COUNT   4    // Длина импульса на Gate симистора в тиках таймера 1

#define MAX_BUFF_LENG 5   // Размер буфера под команду

volatile uint8_t dimming_0 = MAX_TCNT_VAL;  // Переменная для уровня диммирования нагрузки 1
volatile uint8_t dimming_1 = MAX_TCNT_VAL;  // Переменная для уровня диммирования нагрузки 2
volatile uint8_t dimming_0_cur = MAX_TCNT_VAL; // Переменная для хранения текущего уровня диммирования нагрузки 1
volatile uint8_t dimming_1_cur = MAX_TCNT_VAL; // Переменная для хранения текущего уровня диммирования нагрузки 2

volatile uint8_t Errflag=1;                 // Флаг ошибки  0 - штатная работа zero cross detect, 1 - не работает zero cross detect

volatile uint8_t test_val;                  // переменные для отладки

ISR(TIMER1_COMPA_vect)             // Отработчик Timer1 прерывание по сравнению с регистром OC1A
{    
    static uint8_t dimming_0_pulse=0;

    if(dimming_0_pulse)
    {
      PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_0 );            // Выключим оптопару
      dimming_0_pulse=0;
    }
    else
    {
      if ( dimming_0_cur < MAX_TCNT_VAL && Errflag==0 )    // Если уровень диммирования больше минимального и нет ошибки от  zero cross detect
      {
        PORTB |= ( 1 << AC_LOAD_0 );                   // Включение нагрузки 0
        OCR1A=OCR1A+PULS_COUNT;
        dimming_0_pulse=1;
      }
    }
}

ISR(TIMER1_COMPB_vect)            // Отработчик Timer1 прерывание по сравнению с регистром OC1B
{
    static uint8_t dimming_1_pulse=0;

    if(dimming_1_pulse)
    {
      PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_1 );            // Выключим оптопару
      dimming_1_pulse=0;
    }
    else
    {
      if ( dimming_1_cur < MAX_TCNT_VAL && Errflag==0 )    // Если уровень диммирования больше минимального и нет ошибки от  zero cross detect
      {
        PORTB |= ( 1 << AC_LOAD_1 );                   // Включение нагрузки 1
        OCR1B=OCR1B+PULS_COUNT;
        dimming_1_pulse=1;
      }
    }
}

ISR(TIMER1_OVF_vect)             // Обработчик Таймер 1 переполнение. Что то пошло не так, возможно не работает zero cross detection или нет напряжения сети
{
    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_0 );            // Выключим нагрузку 1
    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_1 );            // Выключим нагрузку 2
    Errflag=1;                               // взведем флаг ошибки в работе zero cross detect.
}

ISR(INT0_vect)             // Отработчик INT0, zero cross detect, срабатывает по фронту (спад сетевого напряжения)
{

    if (TCNT1 < 120 && Errflag==0)           // минимизируем помехи в рабочем режиме.  10мс - 156,25 отсчетов таймера. Должны попадать сюда на отсчетах таймера 155-158
      return;
    GTCCR |= 2;                              // сбросим счетчики предделителей
    TCNT1 = 0;   // сбросим таймер

    test_val=TCNT1;                          // отладка ( для отображения отсчета на котором сюда попали)

    if (dimming_0_cur>dimming_0)      
    {
      OCR1A=dimming_0_cur--;                // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 0
    }
    else if(dimming_0_cur<dimming_0)
    {
      OCR1A=dimming_0_cur++;                // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 0
    }
    else
    {
      OCR1A=dimming_0_cur;                  // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 0
    }


    if (dimming_1_cur>dimming_1)
    {
      OCR1B=dimming_1_cur--;                // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 1
    }
    else if (dimming_1_cur<dimming_1)
    {
      OCR1B=dimming_1_cur++;                // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 1

    }
    else
    {
      OCR1B=dimming_1_cur;                  // пропишем в регистр сравнения значение уровня диммирования нагрузки 1
    }

    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_0 );            // Выключим оптопару
    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_1 );            // Выключим оптопару
    Errflag=0;                               // рабочий режим, сбросим режим ошибки
}


void setup()
{
    DDRB &= ~(1 << AC_DETECT);                       // Настроим как вход
    PORTB |= (1 << AC_DETECT);                       // Включим подтяжку

    DDRB |= 1 << AC_LOAD_0;                          // Настроим как выход
    DDRB |= 1 << AC_LOAD_1;                          // Настроим как выход

    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_0 );                    // Выключим оптопару
    PORTB &= ~( 1 << AC_LOAD_1 );                    // Выключим оптопару
    GIMSK |= 1 << INT0;                              // Hазрешим прерывание от INT0
    MCUCR |= 1 << ISC01  | 1 << ISC00;               // Настроим прерывание от INT0 по фронту.

    TIMSK |= 1 << OCIE1A | 1 << OCIE1B | 1 << TOIE1;  // Разрешим прерывание для Таймера 1 по сравненю с OCR1A, OCR1B, и переполнению таймера
    TCNT1 = 0;                                        // сбросим таймер
    TCCR1 = B00001011;                                // включим таймер с предделителем на 1024

    OCR1A=MAX_TCNT_VAL;                               // пропишем в регистр сравнения значение для выключенной нагрузки
    OCR1B=MAX_TCNT_VAL;                               // пропишем в регистр сравнения значение для выключенной нагрузки
    GTCCR=0x00;

    TinySerial.begin(38400);                          // оптимальный вариант, (в SoftwareSerial есть cli() на отправке)
}

void loop()                                           // отладочный вариант loop() с получением информациии из Arduino IDE:  Канал + Мощность от 0 до 100. Например:  190  первый канал, мощность 90; 020 нулевой канал, мощность 20.
{
   static char      buff[5];
   static byte      pos=0;
   static uint32_t  last_ms=0;
   static uint32_t  disp_ms=0;

   uint32_t         tmp_ms=millis();
   int              result = 0;
   byte             processing_flag = 0;
   char             c;

   if (TinySerial.available() > 0)   // если что то приняли
   {
      c=TinySerial.read();           // прочитаем байт

      if (c >= '0' && c <= '9' && pos < MAX_BUFF_LENG)      // если цифра
      {
        buff[pos++]=c;               // положим в буфер и сдвинем позицию
        last_ms = tmp_ms;            // запомним время получения байта
      }
      else
        processing_flag=1;           // если не символ - взведем флаг

   }

   if( pos >= 1 && ((tmp_ms - last_ms > 30) || processing_flag) )  // если пауза больше 30 милисекунд или не цифра
   {
      buff[pos]=0;
      result=atoi(buff+1);  //
      pos=0;

      if (buff[0] <= '1' && result >= 0 && result <= 100)  // если канал 0-1, значение 0-100
      {
                                   // ------ потом убрать  вместе с принтами ----
        TinySerial.println();        

        if (buff[0]=='0')
          TinySerial.print(" 0: <");
        else
          TinySerial.print(" 1: <");

        TinySerial.print(result);
        TinySerial.print("> (");
                                    //-------------------------
        if (buff[0]=='0')
        {
          dimming_0=map(result, 0, 100, MAX_TCNT_VAL, MIN_TCNT_VAL);
          TinySerial.print(dimming_0);
        }
        else
        {
          dimming_1=map(result, 0, 100, MAX_TCNT_VAL, MIN_TCNT_VAL);
          TinySerial.print(dimming_1);
        }
 
        TinySerial.println(") ");
     }
   }
}
 

Управление по UART:
Первый символ номер канала (0 или 1)
Дальше без пробела мощность от 0 до 100

Пример:
00 - выключение первого канала.
050 - первый канал на 50%
130 - второй канал на 30%

 

Сегодня добавил в код сброс предделителей таймера (перед сбросом таймера, в прерывании от Zero-Cross). Теперь даже намека нет на мизерные (и до этого почти не ощутимые на вгляд) подрагивания яркости.
Раньше грешил на нестабильность работы Zero-Cross, но все оказалось гораздо проще!

 

Сегодня затестил работу диммера со светодиодной, диммируемой лампой Навигатор 10Вт GX53.
На втором канале обычная галогенка на 220В.
Галогенки в квартире, в принципе, диммируются идеально.

В работе со светодиодной лампой замечены следующие особенности:

1. Диапазон заметного диммирования LED лампы 20%-70%. ( у галогенки 5%-95%)
   
2. В диапазоне 20%-25% яркость увеличивается очень быстро. (галогенки на 25% еле горят)
3. В диапазоне 20%-25% видно небольшое хаотичное изменение яркости. Похоже в пределах одного - двух отсчетов таймера. Сказывается быстрое нарастание яркости, указанное в предыдущем пункте.

В общем хотел использовать в качестве ночного режима в санузлах (в ночное время, чуть подсветить заметив движение, дабы не сшибать предметы, но и не будить ярким светом).
Из-за пункта 3, даже и не знаю теперь.
Может галогенки оставлю, или ленту, под подвесную тумбочку раковины.
Еще попробую с другой LED лампой.

Или стоит попробовать поднять частоту таймера. Но просто поднять не получится, таймер 8-ми бтиный.

Вот, а Дядя Витя спрашивал, зачем нужно такое космически точное диммирование.
Представляю, что было бы с 10% погрешностью.

 

Во второй строке должно же быть AC_LOAD_1, не?

 

Да, все правильно! Спасибо!
Конечно должно быт AC_LOAD_1
Как всегда, у себя давно исправил, сюда не перенес. Поправил в первом сообщении.

 

С 8-ми битным ловить нечего. Только 12-ти или 16-ти битный.
И не увидел - длительность управляющего импульса как регулируется/задаётся?

 

У меня прерывание - по спаду сетевого напряжения, поэтому выключаю там.
То есть - включил из таймера, напряжение падает - выключил.

 

Не, я имею ввиду импульс, который подаётся на ногу gain симистора для его открытия - не во всех квадрантах ток с этой ноги попадает в нагрузку, что приводит к неоправданному перерасходу электроэнергии.

 

Да я понял, о чем речь, но пристраивать выключение не стал.
Выключаю оптопару по спаду в прерывании ZeroCross.
Попробовал и так и так, по ослику разницы не увидел.

 

Себе в комнату сделал 160 Вт светодиодного света. Убавить - единственное желание. Сейчас примерно 30 Вт всего - хочется добавить, но пока не реализовано. Блок питания управляемый - хошь резистором, хошь ШИМ, хошь напругой 0-10В.

 

А какие лампы? Или ленты?
Второй второй день бьюсь с LED лампами GX35, диммируемыми - нормально не диммируются.
Я понимаю, можно на постоянку с ШИМ перейти, но какие лампы использовать?

Нужны диммируемые светильники, с возможностью достать электронику через отверстие из под гипрочного потолка.
То есть, отверстие хотя бы 9см диаметром, Вынуть светильник, через отверстие достать WiFi блок, для возможности коммутации, доработки.

Может кто-то лампы посоветует.
Пробовал диммируемые Navigator, Gauss GX35.

 

Arlight CRI 98%

с внешним драйвером. Но они будут токовые, 99%.
Споты и те с ШИМ стабилизатором внутри.

Ничего себе(((

Эти бы брал в последнюю очередь.

Вообще дешманский светодиодный свет очень сильно режет глаз. В командировке снимали квартиру с такими светильниками - за 2 недели так и не привык.
Приехал к себе - вообще ляпота.
Как ни странно, но лампа из икеи на 10 вт горит уже 5 лет. Очень приятный свет даёт, но не диммируется.

 

А что выбрать-то?
Лента вроде не в тему, ищу светильники,можно с регулятором 0-10В.
Вариантов много, но как работает... - не факт, что нормально.

Нужен свет 2700К, диммируемый, без пульсаций . Помещение 7 кв.м. Что выбрать?

 

Подключил параллельно LED лампе галогенку, Gauss начала прекрасно диммироваться...
У кого есть практический опыт??? Советуйте!

 

Что-то отдельное от драйвера. У novolampa хороший ассортимент - я там затаривался.

это да - кпд под вопросом. У ламп должно быть поболее.

кухня?

Очевидно, что не хватает тока для удержания симистора в открытом состоянии. Но это всего лишь догадки. Не знаю, как устроена диммируемая лампочка.

 

Сейчас проверил параллельно Navigator, Gauss и галогенка.
При наличии параллельной галогенки, Gauss диммируется прекрасно, без пульсаций и хаотичного изменения яркости.
Зажигается на 3% и нормально диммируется до 80% (100% освещения). Вопрос, как решить проблему параллельной галогенки?
Novigator - однозначно не айс !
20-25% мощности очень большое изменение яркости на процент. Яркость заметно колбасит в пределах отсчета.

 

Не, ванная.

Вроде все стало работать стабильно. Нужно было добавить ламп. Маловата нагрузка была.
Но на диммируемой LED лампе Navigator осталась небольшая болтанка яркости в диапазоне 20-25%.
Даже с параллельно подключенной галогенкой.

С Gauss 8W LED Dimmable начиная с двух параллельно подключенных ламп все стабильно. Понравилось!

Добавил константу длительности управляющего импульса. Разницы не увидел, но пусть будет.
Добавил плавное нарастание снижение мощности, при изменении уровня диммирования.
Выглядит поинтереснее.

 

Зашел, обновил код и схему диммера с интерфейсом I2C. Может кому пригодится.
Работой диммера (два канала легко лезут в Тини25) в связке с ESP8266 и Open HAB не просто доволен, а очень доволен.
Два санузла, в каждом по контроллеру на ESP8266, с ночным и дневным режимом освещения, плюс плавный разогрев нитей ламп, счетчики воды, герконы дверей, PIR датчики движения, включение вентиляции, датчики температуры труб, включения теплого пола по присутствию в квартире из OH.
За все время эксплуатации ни одного сбоя!
Одним словом продолжаю доработку.
А на форуме ничего нового... Только болтовня.
Ну очень хочется найти прорывные решения!

 

Надеюсь, что будет время, и причешу, и выложу ESP-шную часть.
Честно говоря не ожидал от Wi-Fi решения такой стабильности в работе.
После замены точек доступа на UniFi, счетчики переподключения по Wi-Fi и MQTT, с декабря 2018-го стоят на нулях.
После этого поменял точки доступа на UniFi в наших офисах в Москве и в Питере.
Теперь, все говорят: что на проводе, что на Wi-Fi - разницы нет!
Доволен!