Aquarium project 4 - v1.1
Ελεγκτής σταδιακής Ανατολής/Δύσης λαμπτήρων LED για το ενυδρείο
Έχοντας παρατηρήσει και ασχοληθεί αρκετά με το θέμα της Ανατολής-Δύσης σε λάμπες φθορίου και έχοντας κατανοήσει τον τρόπο λειτουργίας των dimmable ηλεκτρονικών ballast που οδηγούν τις λάμπες αυτές, σκέφτηκα να κάνω το ίδιο για φωτισμό LED. Έχοντας υπόψιν μου τις ταινίες LED και όλα τα υπέρ που έχουν σε σχέση με τους κλασσικούς λαμπτήρες φθορισμού έκατσα και ασχολήθηκα με το παρόν project.
Μερικά από τα υπέρ που έχουν οι ταινίες LED σε σχέση με τον παραδοσιακό φωτισμό φθορίου είναι:
- Χαμηλότερο κόστος αγοράς λαμβάνοντας υπόψιν και το κόστος του ballast που χρειάζονται οι λάμπες φθορίου.
- Μικρότερη κατανάλωση λειτουργίας.
- Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
- Ευκολία στον τρόπο χρήσης τους.
Έχοντας ήδη φτιάξει στα προηγούμενα projects ελεγκτή για σταδιακή Ανατολή/Δύση και ελεγκτή λαμπτήρων LED για το moonlight, συνδύασα τα ίδια κομμάτια κώδικα προγραμματισμού, κάνοντας τις απαραίτητες αλλαγές στο κύκλωμά μου.
Τα εξαρτήματα που θα χρειαστεί κανείς για να υλοποιήσει αυτό το project είναι:
- Χρονοδιακόπτης 220 Volt
- Ταινία LED ικανή να φωτίσει το ενυδρείο που έχουμε
- Τροφοδοτικό ικανό να μπορέσει να τροφοδοτήσει τα LED που χρησιμοποιούμε
- Το κύκλωμα με τον ελεγκτή των LED
Ο χρονοδιακόπτης μπορεί να είναι είτε αναλογικός είτε ψηφιακός και χρειάζεται για να καθορίζει πότε θα ανάβουν και πότε θα σβήνουν τα φώτα του ενυδρείου.
Προσοχή χρειάζεται στην επιλογή του τροφοδοτικού για τα LED, το οποίο δεν θα πρέπει να είναι οριακό για τα LED που θα τροφοδοτήσουμε. Προτείνεται το τροφοδοτικό να είναι τουλάχιστον 30% μεγαλύτερο σε ισχύ από την ονομαστική ισχύ των LED. π.χ. αν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε 3 μέτρα από ταινία LED όπου είναι 14.4 Watt/m, δηλαδή συνολικής ισχύος 43.2 Watt (14.4 Watt * 3 m), το τροφοδοτικό που θα πρέπει να επιλέξουμε θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 60 Watt. Με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζουμε μεγαλύτερο χρόνο ζωής του τροφοδοτικού μας και ασφάλεια στο άναμμα της ταινίας LED αφού το τροφοδοτικό θα ζεσταίνεται λιγότερο.
Ο ελεγκτής φωτεινότητας αποτελείται από ένα αναλογικό κύκλωμα το οποίο οδηγεί ένας microcontroller (Arduino). Αυτός είναι υπεύθυνος για τη σταδιακή αύξηση της φωτεινότητας των LED (σε προγραμματιζόμενο χρόνο), τη διατήρηση του φωτισμού (προγραμματιζόμενος χρόνος) και τη σταδιακή μείωση της φωτεινότητας (σε προγραμματιζόμενο χρόνο) ώστε να εξομοιώνονται οι συνθήκες ανατολής/δύσης. Οι τρεις αυτές χρονικές περίοδοι προγραμματίζονται από το χρήστη με τη βοήθεια ενός dip switch 8 θέσεων. Η πρώτη (1) θέση είναι για λειτουργία debug της συσκευής, όπου πραγματοποιείται ένας ολόκληρος κύκλος ανατολής/δύσης μέσα σε διάστημα λίγων δευτερολέπτων. Οι δύο επόμενες θέσεις (2-3) καθορίζουν το χρόνο της αύξησης της φωτεινότητας (15, 30, 45 ή 60 λεπτά), οι τρεις επόμενες θέσεις (4-6) το χρόνο διατήρησης πλήρους φωτισμού (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ή 13 ώρες) και οι δύο τελευταίες θέσεις (7-8) το χρόνο της μείωσης της φωτεινότητας (15, 30, 45 ή 60 λεπτά).
Στους παρακάτω πίνακες φαίνονται αναλυτικά οι τιμές των θέσεων του dip switch και η λειτουργία τους.
dip switch 1 |
Λειτουργία |
ON |
DEBUG MODE |
OFF |
NORMAL MODE |
dip switch 2 |
dip switch 3 |
Διάρκεια ανατολής (min) |
ON |
ON |
15 |
ON |
OFF |
30 |
OFF |
ON |
45 |
OFF |
OFF |
60 |
dip switch 4 |
dip switch 5 |
dip switch 6 |
Διάρκεια ημέρας (hours) |
ON |
ON |
ON |
6 |
ON |
ON |
OFF |
7 |
ON |
OFF |
ON |
8 |
ON |
OFF |
OFF |
9 |
OFF |
ON |
ON |
10 |
OFF |
ON |
OFF |
11 |
OFF |
OFF |
ON |
12 |
OFF |
OFF |
OFF |
13 |
dip switch 7 |
dip switch 8 |
Διάρκεια δύσης (min) |
ON |
ON |
15 |
ON |
OFF |
30 |
OFF |
ON |
45 |
OFF |
OFF |
60 |
Ας δούμε ένα παράδειγμα παραμετροποίησης όλου του εξοπλισμού για να καταλάβουμε καλύτερα πώς λειτουργεί. Έστω ότι θέλουμε να ξεκινήσει η ανατολή στο ενυδρείο μας στις 15:00 και να διαρκέσει 15 λεπτά. Κατόπιν να μείνουν τα φώτα αναμμένα σε πλήρη ισχύ για 8 ώρες. Και τέλος ο χρόνος δύσης να διαρκέσει για 30 λεπτά. Μετά από αυτό θέλουμε να κλείσουν τα φώτα.
Ορίζουμε πρώτα το χρονοδιακόπτη να ανοίγει στις 15:00 και να κλείνει στις 23:45 (15min+8h+30min=8h45min). Κατόπιν ρυθμίζουμε τις θέσεις στο dip switch ως εξής:
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
OFF |
ON |
ON |
ON |
OFF |
ON |
ON |
OFF |
NORMAL
MODE |
15min διάρκεια ανατολής |
8hours διάρκεια ημέρας |
30min διάρκεια δύσης |
||||
Ενώ στο Project 1 χρησιμοποιήσαμε ένα BC547 το οποίο θα οδηγούσε την dimmable είσοδο του ηλεκτρονικού ballast, εδώ θα χρησιμοποιήσουμε ένα mosfet IRLB8743P N-Channel 150A 30V. Ο λόγος είναι πως σε αυτό το project από το mosfet θα περάσει όλο το ρεύμα που χρειάζεται για να τροφοδοτηθούν τα LED ενώ στο project 1 δεν περνούσε ρεύμα (παρά μόνο κάποια mA). Η επιλογή του mosfet έγινε με βάσει τη δυνατότητά του να μπορεί να δεχτεί πολλά Ampere χωρίς να ζεσταίνεται. Αυτό επιτυγχάνεται με την πολύ μικρή αντίσταση που έχει μεταξύ drain/source, η οποία είναι μόλις 3.2mΩ. Για όποιον ενδιαφέρεται μπορεί να διαβάσει το datasheet του συγκεκριμένου mosfet.
Αν κάποιος από εσάς θέλει να φτιάξει το ρυθμιζόμενο από φωτοαντίσταση moonlight που περιέγραψα παραπάνω για το ενυδρείο του μπορεί να χρησιμοποιήσει το παρακάτω κύκλωμα που έφτιαξα καθώς και τον κώδικα προγραμματισμού του microcontroller.
Αν από την άλλη δεν έχει τη δυνατότητα να το φτιάξει μόνος του μπορώ να τον βοηθήσω να τον προμηθευτεί επικοινωνώντας μαζί μου.
*Update 26/01/2017
Προστέθηκε ένα πράσινο λαμπάκι στο κύκλωμα που δείχνει πότε το κύκλωμα είναι στο ρεύμα (μέσω μιας αντίστασης 470Ω). Σχεδιάστηκε καλύτερα το κύκλωμα με τη χρήση του προγράμματος fritzing.
Επίσης, αν έχετε κάποια παρατήρηση ή κάποια άλλη ιδέα που αφορά το παρόν project μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί μου.
Ο συγγραφέας ουδεμία ευθύνη φέρει σε περίπτωση τραυματισμού, θανάτου ή οποιουδήποτε άλλου
ατυχήματος κατά την κατασκευή του παραπάνω συστήματος
