PWM foxlight
Ihr könnt gerne im Forum (oder auf der Wiki Diskussionsseite) mitreden, ich habe einen Post dazu erstellt:
- http://www.mikrocontroller.net/topic/103863 - Lampen Diskussion
- http://www.mikrocontroller.net/topic/105563 - PWM Hardware Problem
| PWM foxlight | |
|---|---|
| |
| Basisdaten | |
| Leuchtstärke weiß: | 66 Candela |
| Leuchtstärke RGB: | pro Farbe 21 Candela |
| Gesamtleistung bei Vollast: | 70 Watt |
| Projektstatus | |
| Entstehung; LED-Ansteuerung funktioniert, CAN Funktionsfähig, Gehäuse fehlt noch | |
Ansicht Unterseite white@4%
Ansicht Unterseite green@8%
Ansicht Unterseite nach dem Verlöten
Totalansicht Version1 ohne Gehäuse
Anforderungen an das Projekt
Die Grundidee war, eine Zimmerlampe mit veränderbarem Weißton zu bauen, die noch dazu wenig Energie benötigt. Veränderbar heißt in diesem Fall, eine Verschiebung des Weißtons in Richtung rötlichem und bläulichem Weiß.
Mit diesen Anforderungen ist meine Wahl auf LEDs gefallen. Anstelle des Kaufs von weißen, blauen und roten LEDs habe ich mich dazu entschieden, weiße und RGB-LEDs zu kaufen (wenn schon, denn schon), was auch gleichzeitig die Möglichkeiten stark erweitert. Das ermöglicht eine flexible Steuerung der Lampe. Die Wahl ist auf den CAN-Bus gefallen, da dieser relativ billig ist und hierzu schon einige Referenzprojekte existieren.
Warum selbst bauen
Schnell erklärt: Vergleichbare Lampen sind erst ab einem vierstelligen Eurobetrag zu haben.
Und einmal ehrlich: Wer hat schon eine Lampe, die man updaten kann? :)
Bau
Kosten
Die Kosten sind primär abhängig von der Anzahl der LEDs.
LEDs würde ich gleich im Dreierpack kaufen um jeweils drei seriell zu verschalten.
Stand Juli 2008:
- pro LED Weiß ~7EUR
- pro LED RGB ~10EUR
In der Minimalversion mit ein paar LEDs würde ich also schätzen, dass man nicht unter 80EUR davon kommt.
Probleme
- Die ersten Probleme ergaben sich bei der Dimmung per Konstantstromquelle, da die LEDs bei verändertem Strom die Farbe verändern. Mit PWM kann dieser Effekt beseitigt werden.
- Die Befestigung der LEDs stellte sich als schwierig heraus, da passende Schrauben schwer zu finden waren und Wärmeleitkleber ein halbes Vermögen kostet.
Allgemeine Eigenschaften
Die LEDs
Zugegeben, sie waren nicht gerade billig, aber sie haben es in sich. Meine Wahl: Seoul-LEDs
- 15 Mal: Weiß Seoul-P4 ~ 3Watt - 66 Candela
- 12 Mal: RGB Seoul-P5 ~ 1Watt - 21.5 Candela
Ausführung
LEDs werden auf der Unterseite einer Metallplatte befestigt. Sie strahlen dann auf eine diffuse Plexiglasscheibe (Milchglas). Auf der Oberseite der Metallplatte habe ich kleine, passive Kühlkörper angebracht, die Kabel herausgeführt sowie die Elektronik vorerst befestigt.
Farben
Grundsätzlich kommt derzeit ein abgeändertes HSV (to RGB) Verfahren zum Einsatz. Derzeit ist die Umrechnung bei voller Aussteuerung auf 256 Farben ausgelegt (8 Bit).
Sprich, die Einstellung der Farben erfolgt über drei Werte: (H)Farbton, (S)Sättigung, (V)Leuchtstärke (Englisch: Hue, Saturation, Value) von 0 bis 255.
Zusätzlich existiert noch eine Speed Einstellung, die einen Moodlight Effekt erzeugt.
Projektdetails
Control Part
- Via PWM mittels Atmega 8 @ 16MHZ
Um flexibel zu bleiben habe ich die linke und rechte Seite der Lampe so realisiert, dass man die Farben beider Seiten getrennt voneinander steuern kann.
Es werden 7 PWM-Ausgänge benötigt, die ich softwaremäßig realisiert habe.
Derzeit kommt die CAN-Testplatine von http://www.kreatives-chaos.com zum Einsatz
Achtung: Schaltung noch nicht getestet.
Power Part
Selbst entwickelte Platine mit Hex-FETs, Rds(on) = 40 mOhm.
Ich denke der Power Part ist noch nicht einmal annähernd optimal, funktioniert aber.
Meiner Meinung nach zu verbessernde Punkte:
- Widerstände aus der Schaltung entfernen (sind als Sicherheitsmaßnahme eingebaut)
- Bessere FETs verwenden, falls vorhanden (diese werden bei Volllast heiß, Rdson=0.04Ω)
- Mit Oszi Störeinfälle an den Gates der Fets messen ob vorhanden (Steuerleitungen liegen nahe beisammen)
Spannungsversorgung
Die ist derzeit unspektakulärer gelöst, als sich sicherlicht mancher erwartet hätten: Ein AT-Netzteil eines alten Computers kommt zum Einsatz.
In Planung ist ein Halogentrafo mit annähernd 100W.
TO DOs
- Temperaturfühler in der Lampe (LM75 oder ähnliche)
- Ätzen der Control Platine
- Gehäuse
- Ev. IR-Empfänger implementieren
- Ev. Touch Funktion einbauen - Lampe mit Berührung ein/aus schalten.
Meine Highlights
- Ich hatte davor noch nichts mit Lichttechnik zu tun und damit hat mir das Umrechnungsverfahren HSV to RGB besonders gut gefallen.
- Das ist mein erstes AVR-Projekt
- Mein erstes Projekt mit Busanbindung