Vypnuta podpora JavaScriptu! Ve Vašem internetovém prohlížeči je vypnuta podpora JavaScriptu. Některé části tohoto webu potřebují pro svou funkci povolený (zapnutý) JavaScript a bez něj nebudou korektně fungovat.
 AquaSat > Postřehy > Akvárium > Stavba programovatelného LED osvětlení 
Hlavní strana
Akvárium
Technika
Rostliny
Ryby
Fotogalerie
 > Akvárium
 > Historie
 > Rostliny
 > Ryby
 > Staré akvárium
Videa
Deník
Postřehy
 > Akvárium
 > Hnojení
 > Rostliny
 > Rozmnožování
 > Ryby
 > Řasy
Kniha návštěv
 > Dotazy a odpovědi
Odkazy
 > Kontakt

Hledat na stránce
Vlastní vyhledávání

domény - webhosting - serverhosting

Festival Fantazie



Dnes je


Stavba programovatelného LED osvětlení

Článek se zabývá a bude zabývat návrhem a konstrukcí nového krytu osvětlení ve kterém budou jako osvětlovací prvky použity výkonové LED diody. Součástí návrhu bude i programovatelný řídící automat (vlastní konstrukce) umožňující nastavení přesných dob rozsvícení a zhasnutí osvětlení včetně režimu postupného rozednívání a stmívání.
 
22.07.2010 - Návrh zapojení a elektroniky

LED osvětlení se bude skládat z celkem 100 98 kusů 1W výkonových LED diod - každá se svítivostí přibližně 80 lumenů.

Složení LED diod

  • 50 49 kusů 1W LED, barevná teplota světla "studená bílá", příkon 350 mA při napětí přibližně 3,2V
  • 50 49 kusů 1W LED, barevná teplota světla "teplá bílá", příkon 300 mA pri napětí přibližně 3,2V
  • 100 98 kusů čoček pro LED s úhlem 30°
  • zatím blíže neurčený počet modrých LED nízkovýkonových (obyčejných) pro noční osvětlení

Funkce programovatelného automatu

  • Možnost nastavit čas začátku a konce rozsvěcování a zhasínání obou větví LED (studená i bílá) samostatně a nezávisle
  • Na základě nastavení začátku a konce se automaticky vypočte rychlost změny úrovně osvětlení tak, aby tato změna začala v čase definovaném jako začátek a dosáhla cílové úrovně intenzity přesně v čase definovaném jako konec.
  • Možnost definovat jednotlivé položky (změny) v plánu jako:
    • jednorázové (provedou se pouze jednou ve stanoveném datu)
    • s týdenním opakováním (provedou se každý týden ve stanoveném dni)
    • trvalé (budou se provádět každý den ve stanoveném čase)
  • Plánování bude mít 2 stupně priority přidělovány automaticky podle toho, jestli bude daný plán nastaven jako jednorázový (bude mít vyšší prioritu) nebo jako trvalý (bude mít nižší prioritu). Záznamy s vyšší prioritou se budou vykonávat jako první a v určitém časovém intervalu budou dočasně rušit záznamy trvalé. Bude tak možno do programu přidat jednorázový plán, který například posune rozsvícení světla v akváriu jenom v jeden konkrétní den. Přitom ve všechny ostatní dny se bude program řídit plánem trvalým který nebude muset být upravovaný (vymazaný) kvůli jednomu jednorázovému plánu.
  • Správný čas je v celém systému udržován obvodem RTC který je vybaven dvěma zdroji napájení. Napájí se Buďto ze zdroje společného pro celé zapojení a nebo (při výpadku elektřiny) ze záložní baterie.

Blokové schéma celého zařízení

Celkové blokové schémaNapájecí zdroj
Zapojení obsahuje celkem 2 zdroje. Jeden výkonový a druhý malý s nízkým příkonem. Výkonový zdroj slouží k napájení výkonových LED diod a pokud led diody svítí, napájí se z něj i řídící logika programovatelného automatu. V tomto režimu je malý pomocný zdroj odpojen od elektrické sítě. Jakmile ale dojde k zhasnutí výkonových LED, malý pomocný zdroj se zapne a začne napájet logiku. Naproti tomu velký výkonový zdroj se zase úplně odpojí od napájení. Důvodem pro tuto "komplikaci" je snížení energetické náročnosti celého zapojení při provozu. Jako výkonový zdroj bude totiž použit 24V spínaný zdroj o výkonu 100W, který má ale v idle režimu (při velmi malém odběru) relativně veliký příkon a zbytečně by tak prodražoval provoz přes noc, kdy bude osvětlení vypnuto. Naopak při větším odběru má výkonový zdroj daleko větší účinnost než malý transformátorový zdroj a proto bude v tomto režimu nahrazen zdrojem výkonovým a bude odpojen od sítě (čímž jeho spotřeba klesne na absolutní nulu. V blokovém schématu je napájení vyznačeno červenými šipkami, přičemž tlustou čarou je znázorněna výkonová cesta po které se napájí LED a tenkou čarou je vyznačeno napájení logiky. Napájeny jsou i některé další bloky, ale pro přehlednost to ve schématu není vyznačeno. Vypínání a zapínání zdrojů je řízeno přes blok "Přepínací deska" a řídí jej mikroprocesor na hlavní řídící desce.

Výkonové LED
Celkem 98 kusů 1W led diod je rozděleno do dvou samostatných větví s odděleným řízením. Je to větev 49 LED s barvou světla "teplá" bílá (jakou má například obyčejná žárovka) a druhá větev s taktéž 49 LED ale tentokrát se světlem se "studenou" bílou (neboli denní bílou). Každá větev je zapojena sério-paralelně tak, aby celkové napětí na ní mohlo být rovno přibližně rovno 24V. Jelikož napětí na jedné LED je při maximálním výkonu (proud 350mA) přibližně rovno 3,2V, vychází zapojení co do počtu LED následovně. V sérii bude zapojeno 7 LED (7*3,2V = 22,4V) a tyto bloky 7 LED jsou vzájemně propojeny paralelně do 7 skupin (7*7 = 49). 1 LED dioda v každé větvi tak zbudou a proto jich bude použito pouze 49 v každé větvi. Celkové potřebné napětí vyšlo sice 22,4V, ale 24V zdroj lze na tuto hodnotu donastavit pomocí trimru. Jak je na blokovém schématu naznačeno, část led z obou větví lze pomocí přepínací desky vyřadit z provozu (odpojit je od napájení). Jedná se o 1 blok po 7 LED z první (studené) větve a 1 bloky po 7 LED z druhé (teplé) větve. Tyto LED jsou totiž umístěny na části krytu, kterou bude možno odklopit a tak se dostat do akvária (kvůli krmení, sázení rostlin, čištění,...) a proto je bude potřeba vypínat, aby při otevřeném krytu neoslňovaly.

Hlavní řídící deska
Srdcem hlavní řídící desky je mikrokontrolér ATmega64 od firmy Atmel (řada AVR). Tento mikrokontrolér byl vybrán zejména pro dostatečný počet programem ovladatelných pinů (kterých je celkem 52) tak, aby bylo možno automat do budoucna rozšířit o další funkce (automatické krmení, řízení dochlazování nádrže přes léto, ...). Další výhodou je dostatečná velikost paměti pro program a to 64 Kb společně s 4 Kb SRAM a 2 Kb EEPROM. Další v tom to projektu využitelnou periferií je integrovaný osmi kanálový AD převodník (sloužící pro měření napětí a proudů zejména ve výkonové části zapojení). Dalším důležitým prvkem je zde obvod RTC (obvod reálného času) ze kterého si mikrokontrolér čte aktuální čas a podle něj rozhoduje, které naplánované operace má provádět. Jeho výhodou je také samostatné oddělené záložní napájení z baterie, takže se údaj o správném čase neztratí ani při výpadku elektrické energie. Označení obvodu je DS1302 a pochází od firmy MAXIM. Na této desce je také integrováno řízení a regulace výkonových LED.

Teplotní čidla
Na schématu jsou označena jako T1 a T2. Jedná se digitální teplotní čidla firmy MAXIM s označením DS18B20. Jsou to čidla s rozlišovací schopností nastavitelnou od 9 do 12 bitů. To odpovídá rozlišení 0,5°C až 0,0625°C s přesností ± 0,5°C. Čidla navíc používají 1-Wire sběrnici která přináší praktické výhody jako použití pouze jednoho komunikačního vodiče (+ 1 pro zem a 1 pro napájení, dohromady tedy propojení 3 vodiči) a možnosti připojit všechny čidla na stejnou sběrnici, přičemž je vzájemně odlišuje jejich unikátní kód definovaný výrobcem. Doba měření teploty je při nejvyšší přesnosti 0,75 sekundy, takže jimi lze velmi svižně kontrolovat teplotu. Čidlo s označením T1 je (jak je na schématu naznačeno čárkovaně) umístěno na chladící mříži, která odvádí teplo produkované LED diodami do okolí - kontroluje tak nepřímo teplotu samotných LED které mohou být v případě přehřátí vypnuty (snížen jejich výkon). Taktéž může být na jejich základě spouštěn a regulován ventilátor. Nutnost použití ventilátoru bude teprve zkoumána po prototypovém sestavení osvětlení. Čidlo T2 bude umístěno pod vodu do nádrže k měření teploty vody v ní. Zpočátku bude sloužit pouze pro zobrazení její aktuální teploty, později možná i k regulaci dochlazovacího systému, který bude udržovat teplotu vody i při parních letních dnech na konstantní úrovni.

Přepínací deska
Bude jen soustavou relátek a tranzistorů k spínání a přepínání výkonových částí zapojení (které nemůžou být řízeny přímo mikrokontrolérem z důvodu jejich proudové náročnosti a napěťového oddělení).

22.07.2010 - Návrh konstrukce krytu
Kryt osvětlení bude pravděpodobně vyroben z tenké dřevotřísky zvenku natřené a zalakované černou barvou. Zevnitř poté bude natřen bílou barvou, aby příliš nepohlcoval světlo vydávané LED diodami. Uvnitř krytu bude vytvořen po obou jeho kratších stranách jakýsi rantl, na kterém bude položena kovová mříž s LED diodami. K vůli snadné manipulaci nebude tato mříž zpočátku ničím uchycena a bude uvnitř krytu pouze položena. Horní deska krytu bude rozdělena na dvě části. Větší bude umístěna vzadu a to napevno, naproti tomu ta druhá (menší) bude odklápěcí a bude přes ni umožněn přístup do akvária. Současně s touto deskou se bude odklápět i část kovové mříže s LED diodami, které se při odklopení vypnou, aby neoslňovaly obsluhu akvária (zejména tedy mne). Celá konstrukce krytu bude nasazena na akváriu tak, jak je vidět na obrázcích níže. Řídící automat společně se zdroji bude umístěn v samostatném krytu umístěném vedle akvária.

Vizualizace krytu

Kryt akvária Kryt akvária Kryt akvária Kryt akvária Kryt akvária

Externí odkazy k tématu:
 > Projekt který mne inspiroval - LED osvětlení podmořského akvária


Komentáře k tématu
 
Jméno:    
Předmět: povolený počet znaků: 3-80
Text komentáře:
povolený počet znaků: 3-600
Přepište z obrázku následující text: (rozlišují se malá a velká písmena!)
Opište tento text do políčka níže



09:54 29.9.2014 - Petr - více info
taky prosím o více informací, fotek atd. dikes
20:28 19.7.2014 - Brabec - Má toto pokračování
Info, bude tento projekt pokračovat, nebo pokračuje?
07:38 17.4.2011 - portall - LED
1. Napájení LED napěťovými zdroji je pro výkonové LED nevýhodné - jednodušší a efektivnější je napájení proudovým zdrojem. V tom případě se použije pouze sériové zapojení LED 2. 300 resp. 350mA je nominální hodnota - nicméně podle typu použitých LED je možné při dobrém chlazení použít proud až 1A (opravdu záleží na použitých LED) nebo více. Zvýší se tím svítivost LED a je možno použít méně LED. NEBO 3.je možné použít výkonové LED pásky s plynulou regulací chromatičnosti (příkon až 56W/m výkon až 4600lm/m) s regulátorem v sadě i s dálkovým ovládáním (např. http://www.led-max.cz)
12:53 17.04.2011 - AquaSat - RE: LED
ad 1) Jsem si vědom toho, že napájet LED diody proudovým zdrojem je výhodnější, ale zvolil jsem napěťový zdroj proto, že se s ním lépe pracuje a je lépe k dostání. V mé konstrukci počítám navíc s proudovou regulací - nebo spíš s proudovým omezováním výkonu kvůli ochraně LED před eventuelním zvlněním výstupního napětí zdroje při kterém se díky relativně velké strmosti AV charakteristiky LED diody s malou změnou napětí velmi výrazně mění proud. Úplnému sériovému zapojení jsem se chtěl také vyhnout z důvodu omezení napětí, které by proudový zdroj musel dodávat do krytu osvětlení. V mém případě by totiž byl potřeba proudový zdroj s napětím 50*3,2 = 160V který by navíc musel být dvoukanálový. Rozdrobit tento velký zdroj na více malých by zase bylo celkem nepraktické pro řízení a zpětnou regulaci výkonu dodávaného do LED. ad 2) Jelikož jsem nechtěl pořizovat kvalitní značkové (ale také několikanásobně dražší) LED, tak mám výkonové LED z Číny, takže budu rád, když budou fungovat při nominálním proudu 350 mA. Je přece jen rozdíl, když za LED dám cca 2500,- nebo 8000,- i když dnes už je situace s efektivitou a výkonem led také lepší než před rokem. Vámi popisované výkonové přetížení kvalitních LED se s dobrým chlazením dá realizovat, ale razantně tím také zkrátíte jejich životnost! V době kdy jsem LED kupoval byly takzvané LED pásky pro osvětlování nevhodné jednak svou nízkou účinností (hodnotou lm/W) a jednak zbytečně předražené. Navíc jsem ještě neviděl, že by se LED pásky s vámi udávanými parametry někde prodávaly. A pokud ano, cena bude zase přemrštěná oproti mému řešení. Navíc regulátor v sadě s dálkovým ovládáním bych stejně nevyužil, protože jsem chtěl mít řízení osvětlení plně automatické a programovatelné.
12:12 25.8.2010 - Pitr - Povedlo se?
Dobrý den, povedlo se vytvořit nějaký program na pozvolné zhasínání a rozvěcování LED ?Docela se snažím na netu něco najít,ale moc se mi nedaří :-(
02:09 25.08.2010 - AquaSat - RE: Povedlo se?
Základní program na rozsvěcování a zhasínání LED mám již hotový, ale zatím jsem ho netestoval. V případě, že bude fixní doba za kterou se má LED rozsvítit, tak je kód celkem jednoduchý. Stačí k ovládání použít PWM (pulzně šířkovou modulaci) a v pravidelných intervalech měnit délku aktivní a neaktivní úrovně. V případě použití mikrokontroléru řady AVR jde jen o to, nastavit jeden z časovačů do režimu PWM a poté ve smyčce, která se bude po nějaké době opakovat inkrementovat (nebo dekrementovat) cílovou komparační úroveň daného časovače. Výsledné PWM již bude generovat mikrokontrolér sám. Pak už jen stačí tento signál zavést do báze tranzistoru, který bude LED spínat. Moje varianta je komplikovanější tím, že čas, za který se má LED plně rozsvítit (nebo úplně zhasnout) není vždy stejný. Proto si mikrokontrolér musí krok, po kterém bude zvětšovat nebo zmenšovat komparační úroveň, nejprve vypočítat.


Copyright: 2003-2012   Všechna práva vyhrazena. Jakékoliv kopírování těchto stránek nebo jejich částí je bez písemného souhlasu autora zakázáno!
Design & Engine & contents by Ondřej Satora (AquaSat)
Optimalizováno pro Firefox a rozlišení 1024x768 a vyšší   Stránky byly testovány v Microsoft Internet Explorer 8, Firefox 10 a Opera 11.
Zásady ochrany osobních údajů

Stránka byla vygenerována 15.12.2017 v 20:30:13 za 0,029 (0,013) sekund.

  RSS