Znicz - projekt grupowy

co i jak zrobiłem...
Awatar użytkownika
ElSor
Site Admin
Posty: 5041
Rejestracja: niedziela 13 wrz 2009, 12:52
Lokalizacja: Ozimek

Znicz - projekt grupowy

Post autor: ElSor »

Otóż chciałem na forum stworzyć temat, którego efektem końcowym będzie stworzenie wspólnymi siłami światełka - znicza. Zapraszam zatem wszystkich chętnych do aktywnego uczestnictwa w dywagacjach obejmującą część wizualną, elektroniczną i programową.

Jak wiadomo ceny wkładów nie są duże, jednak po przeliczeniu na rok uzbierać się może spora suma. Powstaje zatem pytanie, czy można jakoś zredukować wydatki. Wg mnie można budując elektroniczny znicz. Koszt elementów (nie licząc zasilania) to max 30zł z przesyłką, najdroższy jest mikroprocesor (3-5zł), reszta części to groszowa sprawa. Zasilanie - tutaj jest kilka możliwości, bo w najprostszej wersji mogą to być 2 paluszki 1,2(1,5V) a 4 w szeregu maksymalnie. Oczywiście można łączyć baterie/akumulatory także równolegle zwiększając tym pojemność całego pakietu. W wersji "lepszej" i zarazem tańszej mogą być to ogniwa litowo-jonowe, którego głównym źródłem są zużyte akumulatory laptopowe, czy też forumowy TIP - wojtazo.

Gotowych układów tego typu można znaleźć sporo w internecie ale nie o to chodzi. Chodzi mi o to, żeby każdy chętny mógł wziąć udział w realizowaniu swoich pomysłów związanych z tematem, mógł poznać tajniki elektroniki i programowania a przy okazji miał możliwość zbudowania czegoś pożytecznego. Po małych modyfikacjach może sporą część wiedzy wykorzystać do budowy własnego sterownika latarkowego.

Let's go.

Część elektroniczna.
Na początku trzeba zbudować część elektroniczną bazując na podstawowych założeniach.

Założenia:
- niska cena, ale bez przesady ;-) tzn możliwie niska przy spełnieniu minimalnych granic przyzwoitości (układ na PCB, przewody w izolacji ...)
- zasilanie dające napięcie ok 2-5,5V w całym zakresie pracy - idealne będą zatem 2-4 paluszki lub liiony
- niski pobór prądu przez układ, pozwalający na co najmniej tydzień pracy bez przerwy ( 168 godzin ) - założyłem, że układ będzie posiadał fotorezystor mierzący ilość światła docierającą z zewnątrz i tym sposobem regulował jasnością świecenia naszego znicza, co pozwoli zaoszczędzić prąd nocą, a można także całkowicie wyłączyć świecenie w słoneczny dzień, bo i tak nie będzie nic widać. Jako element świecący użyte zostaną LEDy ultra jasne 5mm (prąd max 20mA na diodę). Wybrałem żółtą i czerwoną z 2 powodów - niskie napięcie przewodzenia (ok 1,8-2V) oraz barwa zbliżona najbardziej do światła prawdziwej świecy. Oczywiście można użyć diod białych ciepłych, ale wtedy trzeba mieć na uwadze 2x wyższe napięcie przewodzenia LEDa i konieczność stosowania napięcia zasilania z zakresu >3V nawet dla rozładowanych baterii/akumulatorów.
- układ powinien być też bezpieczny, czyli np powinien kontrolować napięcie zasilania i nie dopuścić do nadmiernego rozładowania źródła energii i tym samym doprowadzić do ich zniszczenia. Nie ma tutaj przy poprawnym montażu niebezpieczeństwa powstania wysokich (niebezpiecznych) temperatur, dlatego też nie ma zabezpieczenia termicznego
- uwzględniając powyższe założenia wybrałem do sterowania mikroprocesor ATtiny13A, który w obudowie 8 nóżkowej posiada wszystko, co nam będzie potrzebne (przetworniki ADC, tryb SLEEP, PWM a także WATCHDOG.

Schemat narysowany w programie Eagle 6.3.0:
Obrazek
Opisu działania nie podaję na razie. Jeśli będą natomiast pytania to chętnie odpowiem a także wyjaśnię całość.
Jako przedsmak powiem tylko, że nóżkę PB4 podciągnąłem do masy, by nie "psociła" ale równie dobrze można ją pozostawić luźną i wykorzystać do generowania liczb losowych, potrzebnych do tworzenia efektu symulującego świecenie LEDów jak prawdziwego znicza.

Zapraszam zatem do dyskusji na ten temat, szczególnie o podawanie swoich pomysłów, zmian i uwag do zamieszczonych już materiałów i założeń.
W późniejszym terminie, gdy zostaną wyjaśnione wszelkie sprawy związane z częścią elektroniczną, przejdziemy do budowy prototypu, pisania programu(ów), projektowania "obudowy" i składania wszystkiego w gotowy znicz. Gdyby byli chętni to mogę zająć się także grupowym zamówieniem części itp itd ... ale do tego jeszcze długa droga i nie wiem czy nie będę jedyną osobą udzielającą się w temacie.

Mam nadzieję, że administracja nie ma nic przeciwko mojemu pomysłowi i da przyzwolenie na kontynuację tematu.
Pozdrawiam.
Awatar użytkownika
Pyra
Site Admin
Posty: 8528
Rejestracja: niedziela 02 sie 2009, 20:35
Lokalizacja: Gądki

Post autor: Pyra »

Witam
Coś mi świta, że był już podobny projekt i tam, zdaje się, do pomiaru jasności światła zewnętrznego był wykorzystany LED. Dla pewności możesz zrobić próby, czy LED generują wystarczające napięcie przy oświetleniu...
LEDa wtedy można zasilać dodatnim napięciem z portu i co określony czas go wyłączać, co i tak będzie miało miejsce, i wtedy zmieniać funkcję portu na ADC i odczytać napięcie.
Z tego co pamiętam, to porty dostarczają wystarczającego prądu (20mA) do zasilania LEDa
Pozdrawiam
Izali miecz godniejszy niżli topór w boju?
Piszmy po polsku, wszak jesteśmy Polakami.
Tomeqp
Posty: 954
Rejestracja: niedziela 22 lis 2009, 20:06
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Tomeqp »

Nie chcę być marudą narzekającym już od samego początku, ale elektryczne wkłady przynajmniej kiedyś były do kupienia. Siedziała tam jakaś migająca lampka i pasowały do normalnych zniczy. Były też znicze w całości elektryczne. Widziałem zielone choinki i żółte kule. Wszystko fajnie, pomysł fajny, ale widzę jeden problem: złodzieje. :evil: Dziś już nie spotykam zniczy elektrycznych, bo były kradzione na potęgę i zakup nie był opłacalny. Rzadko kiedy kradną tradycyjne znicze, a elektryczne znikały po maksymalnie dwóch dniach. Miejcie taką świadomość, że zamiast zmniejszyć koszty trzeba będzie kupować znicz co kilka dni. Przykre, ale tak u nas jest. :roll:

PS: W sumie można wzmocnić konstrukcję mechanicznie i jakoś zamocować na stałe. Tylko żeby to nie przypominało "koguta". :razz:
Pozdrawiam
Awatar użytkownika
ologda
Posty: 356
Rejestracja: wtorek 25 wrz 2012, 08:38
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: ologda »

Tomeqp pisze:Nie chcę być marudą narzekającym już od samego początku, ale elektryczne wkłady przynajmniej kiedyś były do kupienia. Siedziała tam jakaś migająca lampka i pasowały do normalnych zniczy. Były też znicze w całości elektryczne. Widziałem zielone choinki i żółte kule. Wszystko fajnie, pomysł fajny, ale widzę jeden problem: złodzieje. :evil: Dziś już nie spotykam zniczy elektrycznych, bo były kradzione na potęgę i zakup nie był opłacalny. Rzadko kiedy kradną tradycyjne znicze, a elektryczne znikały po maksymalnie dwóch dniach. Miejcie taką świadomość, że zamiast zmniejszyć koszty trzeba będzie kupować znicz co kilka dni. Przykre, ale tak u nas jest. :roll:
Niestety masz rację odnośnie złodziei.
Natomiast z chęcią posiadałbym taki znicz , fajnie gdyby miał baterie słoneczne .
Oraz wskaźnik gdzieś pod spodem naładowania - czasu świecenia .
A może jeszcze ręczne ustawianie trybów :mrgreen: świecenia w opcji
Awatar użytkownika
smokuxx1987
Posty: 2113
Rejestracja: środa 16 maja 2012, 19:04
Lokalizacja: Krosno

Post autor: smokuxx1987 »

ologda pisze:
Tomeqp pisze:Nie chcę być marudą narzekającym już od samego początku, ale elektryczne wkłady przynajmniej kiedyś były do kupienia. Siedziała tam jakaś migająca lampka i pasowały do normalnych zniczy. Były też znicze w całości elektryczne. Widziałem zielone choinki i żółte kule. Wszystko fajnie, pomysł fajny, ale widzę jeden problem: złodzieje. :evil: Dziś już nie spotykam zniczy elektrycznych, bo były kradzione na potęgę i zakup nie był opłacalny. Rzadko kiedy kradną tradycyjne znicze, a elektryczne znikały po maksymalnie dwóch dniach. Miejcie taką świadomość, że zamiast zmniejszyć koszty trzeba będzie kupować znicz co kilka dni. Przykre, ale tak u nas jest. :roll:
Niestety masz rację odnośnie złodziei.
Natomiast z chęcią posiadałbym taki znicz , fajnie gdyby miał baterie słoneczne .
Oraz wskaźnik gdzieś pod spodem naładowania - czasu świecenia .
A może jeszcze ręczne ustawianie trybów :mrgreen: świecenia w opcji
Można by kupić lampki solarne takie jak są do świecenia na podwórku i wymienić diode na jakąś kolorową np czerwoną.
Potem wsadzić to do znicza tak żeby solar robił za pokrywke.
Koszt takiej taniej lampki to w granicach 5-10 zł.
Nie chce krytykować ideii bo fajnie jest umieć coś takiego wykonać, ale jak można kupić gotową lampke za 5 zł to średnio sie opłaca kupować części za 30 zł posiedzieć pare godzin przy tym i jeszcze myśleć czy to jest jeszcze naszą własnością czy już nie.
Awatar użytkownika
ElSor
Site Admin
Posty: 5041
Rejestracja: niedziela 13 wrz 2009, 12:52
Lokalizacja: Ozimek

Post autor: ElSor »

Pyra pisze:Dla pewności możesz zrobić próby, czy LED generują wystarczające napięcie przy oświetleniu...
LEDa wtedy można zasilać dodatnim napięciem z portu i co określony czas go wyłączać, co i tak będzie miało miejsce, i wtedy zmieniać funkcję portu na ADC i odczytać napięcie.
Z tego co pamiętam, to porty dostarczają wystarczającego prądu (20mA) do zasilania LEDa
Widziałem ten projekt i sprawdzałem wytwarzanie napięcia przez LEDa - wg mnie dobry do pomiarów ale wyższego natężenia światła, bo przy małym i bardzo małym jest praktycznie 0V. Porty spokojnie starczą do oddania 20mA nawet 30mA ponoć.
Nie chcę być marudą narzekającym już od samego początku, ale elektryczne wkłady przynajmniej kiedyś były do kupienia. Siedziała tam jakaś migająca lampka i pasowały do normalnych zniczy. Były też znicze w całości elektryczne. Widziałem zielone choinki i żółte kule. Wszystko fajnie, pomysł fajny, ale widzę jeden problem: złodzieje.
Już wspomniałem, że są gotowe układy itp ale mi chodzi o coś innego... Złodzieje no niestety, jednak akurat tam, gdzie mój by stał jest dosyć spokojnie i widzę na sąsiednich grobach, że LEDowe znicze nie znikają. Poza tym widać od razu po nich że są LEDowe bo właśnie mrugają a nie imitują światła jak prawdziwy płomień świecy. Robiąc ten efekt realistycznie nie będziemy przykuwali oczu złodziei.
ologda pisze:Natomiast z chęcią posiadałbym taki znicz , fajnie gdyby miał baterie słoneczne .
Oraz wskaźnik gdzieś pod spodem naładowania - czasu świecenia .
A może jeszcze ręczne ustawianie trybów :mrgreen: świecenia w opcji

Czyli już nie pasujący do założeń ale też dobry (sam myślałem nad ogniwem słonecznym ale jak na razie są one za duże / za mało wydajne). Wtedy też ATtiny 13 byłby raczej za "słaby" do zrealizowania całości.

[ Dodano: 30 Grudzień 2012, 15:04 ]
smokuxx1987 pisze:Nie chce krytykować ideii bo fajnie jest umieć coś takiego wykonać, ale jak można kupić gotową lampke za 5 zł to średnio sie opłaca kupować części za 30 zł posiedzieć pare godzin przy tym i jeszcze myśleć czy to jest jeszcze naszą własnością czy już nie.
No właśnie nie do końca. Patrzać na drivery latarkowe - po co robić/kupować customowe, skoro w HK są za 2$ ...
Tak jak driver za 2$ nie będzie zadowalający z powodu braków, tak samo lampka solarna za 5-10zł nie będzie zniczem.

[ Dodano: 1 Styczeń 2013, 20:25 ]
Kolejny schemat. Nieco poprawiony i zmodyfikowany pod kątem obniżenia poboru prądu.
Obrazek
Tym razem jednak opiszę układ.

Dioda D1 będzie miała dwojakie zastosowanie. Ważniejsze, to zabezpieczenie procesora przed błędnym podłączeniem zasilania. 2ga funkcja to zabezpieczenie układu podczas programowania a dokładniej mówiąc LEDy podczas programowania nie będą zasilane z programatora i nie będą wprowadzać dzięki temu zakłóceń. Celowo D1 jest bez oznaczeń, bo może to być dowolna dioda o prądzie >40mA.

R1 jest to rezystor podciągający wejście RESET do +. Zapobiega to nieoczekiwanym resetom, które mogły by wystąpić np podczas dotknięcia palcem ścieżek czy też układu, czy tez podczas zwiększonej wilgotności.

C1, C2 - są to kondensatory filtrujące zasilanie, poprawiają stabilność zasilania dzięki czemu pomiary wewnętrznymi przetwornikami ADC będą dokładniejsze a układ będzie odporniejszy na zakłocenia podczas pracy.

R4, R5 - ograniczają prąd LEDów do 20mA (wyliczone z wzoru Vbat-Vled/Iled) przy zasilaniu z w pełni naładowanego ogniwa li-ion.

R2, R3 tworzą dzielnik napięcia dając na wyjściu napięcie niższe od napięcia wejściowego o (Vbat-Vd1) *R3/(R2+R3), czyli dla ogniwa rozładowanego do 2,8V będzie to 0,71V a dla w pełni naładowanego do 4,2V > 1,18V. Jak łatwo policzyć prąd pobierany przez dzielnik w "najgorszym wypadku" wynosi (Vbat-Vd1)/(R2+R3) ~ 50µA, co jest wartością znikomą.

R6 z fotorezystorem tworzą kolejny dzielnik napięcia. Światło padające na fotorezystor zmniejszy jego rezystancję, brak światła zwiększy. Tutaj nie podam żadnego szczegółowego opisu. Zachęcam zainteresowane osoby do rozwiązania tego samodzielnie i podzieleniem się wynikami.

I teraz ciekawa rzecz. Oba dzielniki podłączone są z nóżką procesora nr 3 (PB4) a nie z masą, jak to zazwyczaj bywa. Otóż zrobiłem tak, aby zaoszczędzić dodatkowe µA, bo dzielniki te będą zasilane programowo tylko wtedy, gdy będzie potrzeba mierzyć natężenie światła lub napięcie akumulatora.

Wiadomo, że całością będzie sterował nasz program ale czy na tym etapie już możemy go zacząć pisać? Może są jakieś błędy? Może coś jest niezgodne z notą katalogową procesora albo bezsensowne?
ODPOWIEDZ