في هذه المقالة سأتحدث عن مشروع باهتة قوية أربع قنوات لشرائط ومصابيح LED (حتى 200 واط من الطاقة الإجمالية ، 50..100 واط لكل قناة) بتردد عالٍ من تنظيم PWM (1 كيلو هيرتز بعمق ألوان 10 بت) ، للإضاءة عالية الجودة . بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي على مدخل لمستشعر الضوء ، ووظائف التغذية المرتدة (إصدار معلومات وحدة التحكم عن جهد الإدخال ، والجهد عند مدخلات القياس ، وما إلى ذلك) وحتى العزل الجلفاني لمنفذ التحكم التسلسلي.
حدث ذلك أنني قررت تغيير ملف التعريف الخاص بي والانشغال مع المتحكمات الدقيقة والأتمتة ، وبعد بضعة أشهر تلقيت عرضًا مغريًا لإنشاء "منزل ذكي" في جمهورية الدومينيكان ، بحيث تتم إدارة جميع جوانب حياة فيلا كبيرة إلى حد ما مكونة من ثلاث غرف كبيرة وأتمتة. المباني ، من الإضاءة والمناخ ، إلى روبوتات الحدائق وأنظمة الري. نظرًا لأنني سئمت من الثلج والصقيع لفترة طويلة ، كان من المستحيل رفض مثل هذا العرض ، خاصة وأنهم ساعدوني كثيرًا في الحركة والتكيف.
بالطبع ، واحدة من أهم المهام هي التحكم في الإضاءة ، سواء في العديد من الغرف وخارجها. من أجل توفير الطاقة باهظة الثمن هنا ، سيتم استخدام شرائط LED ومصابيح 12 فولت في كل مكان تقريبًا ، والتي يجب التحكم فيها باستخدام المخفتات. لم تكن النماذج الخافتة الحالية مرضية للغاية من جميع النواحي (تردد عالي بما فيه الكفاية للتنظيم ، لغياب الوميض ؛ الطاقة ، للتحكم في الشرائط الطويلة الساطعة أو المصابيح / الأضواء ؛ بروتوكولات التبادل المغلقة ، وما إلى ذلك). لذلك قررت أن أجعل باهتة.
كانت إحدى النقاط المؤلمة للغاية في مرحلة التصميم هي اختيار الحصول على طاقة ذات جهد منخفض من 110 فولت من التيار المتناوب. تم اعتبار الخيار الغريب مع تنحى بدون تحويل على الفور يصل إلى 12 فولت ، ولكن بسبب اعتبارات السلامة الكهربائية والحرائق تم رفضه. لم تكن إمدادات الطاقة الجاهزة 110-> 12 باهظة الثمن (20 دولارًا مقابل 120 واط و 40 دولارًا مقابل 200) ، على الرغم من أنها إجمالية تمامًا. ولكن ، لحسن الحظ ، كان هناك مساحة كبيرة للمعدات ، لذلك استقرت على هذا الخيار.
اتضح أن الدائرة بسيطة نسبيًا (باستثناء عقدة العزل الجلفاني للمنفذ التسلسلي بأربعة محولات ضوئية) - متحكم STM32F030F4P6 ، واثنين من محركات ADP3624 MOSFET وترانزستورات رئيسية IRLB8748 ، تم اختيارها بهامش كبير (مع حمولة 100 واط لكل قناة - كانت بالكاد دافئة) ، بالإضافة إلى وحدة تنحي نبضية صينية جاهزة عند 3.3 فولت. تسمح لك برامج التشغيل المحددة بالتحكم في ترددات تصل إلى ميغاهيرتز ، والتي تعطي تردد جهد الخرج بالكيلو هرتز ، مع خطوة PWM من ميكروثانية واحدة. من الناحية العملية ، تم اختبار حتى وضع بتردد PWM يبلغ ثمانية كيلوهرتز وخطوة تبلغ 125 نانو ثانية ، ولكن في الممارسة العملية ، فإن مثل هذا التردد العالي للتهديد يهدد بعض عدم الاستقرار عند الإخراج - قد لا يكون لدى الترانزستورات ببساطة وقت لإغلاق هذه السرعة بسرعة وسوف "تطفو" جودة التعديل.
كان توصيل اللوحة لمثل هذه التيارات العالية تحديًا صعبًا بالنسبة لي ، لم أواجه مثل هذه المهام من قبل. تقرر جعله على أوسع نطاق ممكن (موصل بعرض لا يقل عن 10 مم على طبقة من 70 ميكرونًا من النحاس) ، وحيثما كان ذلك غير ممكن ، استخدم الطبقة الثانية ، ودمجها مع عدد كبير من الأوعية. أزلت القناع من الموصلات عالية التحميل بحيث ، إذا لزم الأمر ، يمكن تطبيق ناقل نحاسي في الأعلى (ولكن هذا لم يكن ضروريًا ، حتى مع حمولة قصوى تبلغ 200 واط - يسخن اللوحة حتى 40 درجة بالكاد في حالة مغلقة).
تم اختيار بروتوكول التبادل ، بسبب نقص الذاكرة المحمولة ، بشكل بسيط للغاية ، يتم إرسال الأوامر سطرًا بسطر ، في شكل النص "0: 512" (القناة صفر ، PWM 512) ، يتم إرسال بيانات الإخراج بنفس الطريقة (الجهد ، البيانات من أول مقاومة ضوئية ، بيانات من المقاومة الضوئية الثانية ، جهد الدخل عند إدخال ADC3 ، جهد الدخل عند دخل ADC5 ، جهد وحدة التحكم ، درجة حرارة الشريحة). سيكون من الأصح استخدام بروتوكول MQTT ، لكنني كنت أخشى أنه لن يتناسب مع الفلاش (بقيت كيلو بايت من المساحة الحرة من 16).
→
كود المصدر على جيثبيتم تمرير باهتة من خلال نفس منفذ التحكم (تحتاج إلى تطبيق وحدة على الدبوس الرابع ، ثم نبض إلى الخامس ، وبعد ذلك يمكن تحميل وحدة التحكم الدقيقة باستخدام البروتوكول التسلسلي القياسي STM32. للتحكم في باهتة وميض بالفعل ، يكفي ثلاثة أسلاك ، + 3.3 / + 5V على الدبوس الأول ، البيانات على الثالث ، على السادس - الأرض.إعدادات منفذ التحكم في البرامج الثابتة هي 38400 بود ، 8n1.
بالطبع ، لم تكن النسخة الأولى من باهتة اللون خالية من العيوب. اتضح أن مكثف واحد 470 ميكروفاراد لكل 12 فولت ليس كافيًا ، إنه يسخن كثيرًا بحمل ثقيل (خاصة إذا كانت الأسلاك إلى مزود الطاقة ضعيفة لمثل هذه التيارات) ، نحتاج إلى إضافة زوجين أكثر قوة (وفقًا لأقصى تيار مسموح به). تحولت وحدة الطاقة الصينية أيضًا إلى حل غير ناجح ، فشلت إحدى الوحدات أثناء الاختبارات دون سبب واضح على الإطلاق ، وسوف أستبدلها بمحول على TPS62177 ، بالإضافة إلى أنني سأضيف أيضًا محولًا اختياريًا آخر على AP1501 (24-> 12) ، لحالة مصدر الطاقة الخافت من 24 فولت. حسنًا ، ستحتاج إلى دائرة تحكم لمروحة مقاس 120 مم لإمداد الطاقة (في الحالات التي يكون فيها الحمل قريبًا من الحد الأقصى) ، مع تحكم حراري وقابل للتعديل بشكل لا نهائي. قررت أيضًا استبدال العزل الجلفاني المعقد لمنفذ التحكم بشريحة SI8641.
هناك مشاكل في جزء البرنامج - في بعض الأحيان القراءة من تعليق المنفذ التسلسلي ، حظر التحكم (التجربة مع STM32 ليست كبيرة جدًا بالنسبة لي بعد) ، وتبين أن البروتوكول كان غبيًا جدًا ، ربما سأحاول حشو MQTT عادي هناك.
فيما يلي مثال على استخدام باهتة على منضدة اختبار (بابي الأمامي) ، جنبًا إلى جنب مع مستشعر مسافة الأشعة تحت الحمراء (يمكن تعديل لون وسطوع RGBW ، حسب المسافة ، من خلال openhab):
في المقالة التالية سوف أتحدث عن وحدة تبديل بأربع قنوات من أحمال التيار المتردد ثمانية كيلووات مع مرحلات ثابتة (لتقليل الطاقة المستهلكة عبثا) من خلال قياس الاستهلاك الحالي على كل قناة.
حسنًا ، سأنتهي بنبرة إيجابية. كما اتضح ، في جمهورية الدومينيكان ، لا يمكن العثور على 99 ٪ من الأيزوبروبيل أو الكحول الإيثيلي لغسيل لوحات الدوائر (وكذلك البنزين النقي). يمكنك العثور على 70٪ ممزوجًا بوضوح ليس بالماء المقطر ، تاركًا البقع. ولا يزال بإمكانك العثور بسهولة على 99.6٪ من الميثيل (لا أعرف لماذا يبيعونه على الإطلاق ، بل إنه أمر مخيف استخدامه كمذيب - يمكنك التنفس في أزواج). قررت أن أحاول شطف أول لوحة باهتة بالماء المقطر ، الذي اشتريته في متجر للأدوات المنزلية. لحسن الحظ ، لم أدرك فكرة التحقق من جودة نواتج التقطير حسب الذوق. لكن لوحة الدوائر والمغسلة المجلفنة لم يعجبها حقًا عندما قمت بسكبها بالكهرباء (كانت زجاجات المياه تقف على الرف معها ، من الواضح أنني أمسكت الزجاجة الخاطئة عندما وضعتها في السلة) ...