Система управления освещением

Тема в разделе "Схемотехника, компоненты, модули", создана пользователем thermatk, 6 янв 2012.

  1. thermatk

    thermatk Нуб

    Хочется на Arduino реализовать управление освещением в комнате(19 кв. м), сейчас надо планировать, всё на этапе прокладки проводки.
    Идея в том, чтобы сделать освещение на RGB светодиодах(например, этих или других легко доступных), их будет около 18ти на потолке висеть, управляться должны двумя группами, т.е. 10 светодиодов показывают один цвет и 8 один, например.
    Пока что во всём этом не очень понятно чуть более чем всё, помогите, пожалуйста:)
    Я так понимаю, что первая группа задействует 3 выхода Arduino Uno с ШИМ(3,5,6) и вторая ещё три(9,10,11), т.е. по одному на каждый цвет группы. Как программировать цвета вроде бы понятно. А вот с тем, как подключать такие гирлянды светодиодов и что для этого нужно из резисторов, транзисторов и тому подобных вещей...
    Please ;)
     
    thermatk, 6 янв 2012
    #1
  2. nailxx

    nailxx Официальный Нерд Администратор

    По поводу двух групп цветов — всё так: вам понадобится 6 PWM выходов. Теперь о подключении. Рассмотрим отдельно группу из 10 светодиодов. Для простоты пока представим, что они одноцветные. Вы можете подключить все 10 последовательно. Падение напряжения, исходя из даташита, для синего и зелёного составляет 3.3 В, поэтому для запитки цепочки вам понадобится блок питания на не менее 3.3×10=33 В. Например, на 36 В.

    33 В съедят светодиоды, останется 36-33=3 В. Обязательно необходимо установить на всю группу токоограничивающий резистор, чтобы установить ток через светодиоды в расчётное значение. Исходя из даташита, этот светодиод расчитан на 350 мА на любой цвет. Вспоминаем Закон Ома: R=U/I. На резистор приходится те самые оставшиеся 3 В, поэтому: R=3/0.35=8.57 Ом. Теперь расчитаем его минимальную мощность. P=U×I=3*0.35=1.05 Вт. Таким образом в идеале вам нужен резистор на 8.57 Ом, минимальной мощностью 1.05 Вт. На практике прям таких величин не бывает: номинал подберите ближайший, а мощность лучше возьмите с запасом, например, 2 Вт.

    Расчёты для других цветов и других количеств делаются так же. Просто помните, что падение на красном цвете меньше и равно 2.2 В.

    Теперь о том, как всем этим управлять. 350 мА через цифровой пин Arduino — не вариант. Ограничение: 40 мА. Поэтому нужен некий ключ. На эту роль подойдёт транзистор MOSFET. Arduino управляет затвором, открывая и закрывая «заслонку» в транзисторе. Сток-исток транзистора подключается последовательно в цепи со светодиодами и тем самым резистором. Тем самым достигается возможность через Arduino рулить мощными светодиодами.

    Если вам не хочется использовать блок на 36 В, а хочется ограничиться меньшим вольтажом. Скажем, 12 В, можно описанную цепочку разбить на несколько параллельных: по 3 светодиода в каждой. Тогда падение на резисторе составит 12 - 3.3×3 = 2.1 В. Его сопротивление и мощность вычисляются аналогично. MOSFET ставится один, перед началом «распараллеливания».

    Короче, вам понадобится 6 MOSFET'ов и N токоограничивающих резисторов номиналами как расчитаете. Также советую сначала попробовать собрать всё на столе, дать поработать час и проверить не греется ли что. Если что-то греется, рекомендую поставить этот компонент на радиатор.

    Примерно так :)
     
    nailxx, 7 янв 2012
    #2
  3. alex-petrov74

    alex-petrov74 Нуб

    и где смотреть даташит к какой-либо детали? Например из продающихся у вас, и входящих в наборы?
     
    alex-petrov74, 9 янв 2012
    #3
  4. Dmitriy Kunin

    Dmitriy Kunin Гик

    То, что продаётся в Амперке постепернно снабжается ссылками на даташиты непосредственно на страницах описания товара.
    А вообще, это делается так: www.google.ru или, что больше нравится, запрос выглядит так - atmega328 datashit или atmega328 pdf результат практически всегда идентичен.
    Вот ссылка из первого поста:
    http://www.chipdip.ru/product/l-hp3rgb.aspx
    Перешли по ней, есть название детали - L-HP3RGB прибавляем к запросу pdf второй результат: http://electronics123.net/amazon/datasheet/l_hp3.pdf
    Как-то так :)
     
    Dmitriy Kunin, 9 янв 2012
    #4
  5. thermatk

    thermatk Нуб

    Пошёл в магазин, покупать нужное.
    Хвала Амперке, в моей Матрёшке Z есть аж 3 MOSFET'a =)
    Огромное спасибо, nailxx!
    Вопросы судя по всему ещё будут :confused:
     
    thermatk, 9 янв 2012
    #5
  6. jemmi

    jemmi Нуб

    Вроде бы всё кое-как ясно, но теорию на практику без проблем перенести не удалось (занимаемся этим вместе с автором топика). Значит купили два нужных нам светодиода, подключили напрямую к 12 вольтам питания пока что только синий цвет, горели превосходно. Но вдруг явно запахло палёным и пошёл дымок. Короче говоря резистор нагрелся настолько, что ожёг на пальце до сих пор.:confused: Считали так: R=(12-3,3*2)/0,35, это 15 с чем-то, поэтому резистор взяли 16.
    Подскажите, пожалуйста, что может быть не так?
     
    jemmi, 12 янв 2012
    #6
  7. nailxx

    nailxx Официальный Нерд Администратор

    Ооо! Впервые, леди на форуме. Welcome! :)

    Вы сказали про сопротивление, но не сказали про мощность. Своим сопротивлением резистор трудится як пчела и ограничивает силу тока до 350 мА. Судя по расчётам, с сопротивлением всё верно. Но нужно проверить — не слабо ли ему это делать. За слабо/не-слабо отвечает мощность. Итак, он находится под нагрузкой:

    P = U×I = (12 - 3.3×2) × 0.35 = 1.89 Ватт

    Какая мощность у вашего малого? Должна быть минимум 2 Вт, а на всякий пожарный лучше 4-5.
     
    nailxx, 12 янв 2012
    #7
  8. thermatk

    thermatk Нуб

    2 ватта.
    Дымился красиво и незаметно :)
    С утра сообщу девушке, что она первая на форуме :cool:
    Купим ещё разъём для блока питания, чтобы не калечить штекеры и попробуем с 9вольтовым, который есть ещё.
     
    thermatk, 12 янв 2012
    #8
  9. nailxx

    nailxx Официальный Нерд Администратор

    На вашем месте, в случае повторения истории, я бы на практике замерил бы величины мультиметром: напряжение вокруг резистора и силу тока в цепи.

    Помните, да: напряжение измеряется параллельно, сила тока — последовательно. Было в школе, но так, на всякий случай…
     
    nailxx, 12 янв 2012
    #9
  10. jemmi

    jemmi Нуб

    Ну вот снова не ясно. Решили купить полный комплект из 6ти светодиодов (подключать параллельно две группы по три в каждой). Встал вопрос, чем это питать. Вот такая штука подойдёт? http://www.chipdip.ru/product/lb005-30w.aspx Т.е. нужно таких три (по одной на цвет) так?
     
    jemmi, 12 янв 2012
    #10
  11. nailxx

    nailxx Официальный Нерд Администратор

    Такая штука подойдёт. Но понадобится только одна: вы же можете сделать параллельно 6 групп?! Три группы по цветам по две подгруппы в каждой для того, чтобы вписаться в вольтаж.
     
    nailxx, 12 янв 2012
    #11
  12. jemmi

    jemmi Нуб

    Но ведь этого блока не хватит, нет?
    Каждый "светодиодик" одного цвета это 0,35 ампер, а тут 30W 12V, значит всего 2,5 A максимум.
    Поэтому и пришла мысль соединять по 3 "светодиодика" одного цвета, 2 группы. Значит на 6 светодиодов(3 цвета в каждом), нужно 3 таких блока.
    Что я делаю не так?
     
    jemmi, 12 янв 2012
    #12
  13. thermatk

    thermatk Нуб

    Или 350мА - это на весь l-hp3rgb?!
    Страшно чувствовать себя нубом :confused:
    Спасибо, nailxx , что учишь нас премудростям схемотехники :)
     
    thermatk, 13 янв 2012
    #13
  14. thermatk

    thermatk Нуб

    Аааа, я понял!
    Мощность P=U*I, значит "светодиодик" синий или зелёный ест 1,155, а красный 0,77. Тогда блока питания на 30W действительно хватит, ведь светодиод весь это 3W(так вот откуда цифра в datasheet!) и 6 их всех цветов это 18W.
    Так приятно, когда что-то становится яснее=))

    Вопрос теперь такой
    Если все их закидывать в одну цепь, как по ней распространяться будет ШИМ от Ардуино? И вообще, ШИМ проходит как-то через MOSFET транзисторы (Google показал: у большинства проходит, у кого-то провоцирует быстрые перегревы и пожары, у кого-то вообще никак)?
    MOSFET управляющий конкретным цветом надо ставить на один из трёх запараллеленных участков цепи, каждый из которых двоится ещё раз для сохранения напряжения? Он тогда будет широтно-импульсно модулировать только этот участок?
    OFFTOP: может кто-нибудь знает удобную и освоенную простую софтинку для рисования схем, чтобы можно было легко сюда выкладывать, например? Вроде нашёл парочку, но вдруг есть дефакто стандарт)))
     
    thermatk, 13 янв 2012
    #14
  15. Dmitriy Kunin

    Dmitriy Kunin Гик

    Надо и мне, как технологу писсимисту, вставить своё веское слово ! :)
    Запас по блоку питания минимум 30% !!!
    Я люблю когда 60%
    Замена 600 ваттного блока питания на 1000 ваттный в моём домашнем сервере, привела к снижению потребляемой мощности с 450ти ватт до 320ти, импульсный блок питания не любит работать на мощности близкой к предельной...
    Угадайте куда девалась разница в 130 ватт ?
     
    Dmitriy Kunin, 13 янв 2012
    #15
  16. nailxx

    nailxx Официальный Нерд Администратор

    Да, всё так

    Должно работать. Не вижу особых причин для пожара или чего-то такого. Единственный камень предкновения, который я вижу в том, что MOSFET в силу своей конструкции, как побочный эффект является конденсатором небольшой ёмкости. Поэтому реальное включение/выключение тока с истока по сигналу на затвор происходит с некоторой задержкой. Кстати, именно из-за этого дурацкого эффекта никто не может сделать процессоры быстрее 4 ГГц и все уже давно клепают новые ядра вместо разгона имеющихся.

    Так вот, ответить цифрами на тему того насколько это будет мешать ШИМ в вашем случае я на вскидку не могу: нужно читать мат-часть, вычислять ёмкость MOSFET, считать постоянную времени t=R×C, сравнивать с PWM duty cycle и делать выводы. Но интуитивно, исходя из того, что я видел раньше в интернете всё обязано работать.

    Да, всё так

    Вот с этим беда. Ничего нормального, чтобы удобно, бесплатно, кросс-платформенно и без заморочек не встречал. Я рисую либо в Inkscape с использованием SVG-символов, взятых с Wikipedia, либо в среде gEDA. И в одном и в другом — приятного мало, если нужно просто нарисовать несложную схему.
     
    nailxx, 13 янв 2012
    #16
  17. Алексей

    Алексей Гик

    вам лучше использовать каскадирование-это даст возможность расширить число портов и даст возможность в дальнейшем развивать проект!я посоветую разбить ваши 2 группы еще на 2 и это даст вам 4 группы под которые вы сможите сделать любое освещение,но изюминка не в этом,можно сделать 4-х канальную светомузыку.:cool:
     
    Алексей, 17 янв 2012
    #17