PWM foxlight: Unterschied zwischen den Versionen

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*http://www.mikrocontroller.net/topic/103863 - Lampen Diskussion
*http://www.mikrocontroller.net/topic/105563 - PWM Hardware Problem
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| colspan="2" | Entstehung; LED-Ansteuerung funktioniert, CAN Funktionsfähig, Gehäuse fehlt noch
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Bild:Foxlight_bottom_white.jpg|Ansicht Unterseite white@4%
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Bild:Foxlight_bottom1.jpg|Ansicht Unterseite nach dem Verlöten
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==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.<br/>
Mit diesen Anforderungen ist meine Wahl auf [[LED]]s 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|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.<br/>
Und einmal ehrlich: Wer hat schon eine Lampe, die man updaten kann? :)
==Bau==
<includeonly>
===Beim Eigenbau zu beachten===
===Dokumentation===
</includeonly>
===Kosten===
Die Kosten sind primär abhängig von der Anzahl der LEDs.
LEDs würde ich gleich im Dreierpack kaufen um jeweils drei seriell zu verschalten.<br/>
Stand Juli 2008:
*pro LED Weiß ~7EUR
*pro LED RGB ~10EUR<br/>
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==
[[Bild: Foxlight_layout_chassis1.jpg|180px|thumb|right|Skizze des Gehäuses]]
===Die LEDs===
Zugegeben, sie waren nicht gerade billig, aber sie haben es in sich.
Meine Wahl: [http://www.leds.de/c1293/High_power_LEDs/Seoul_Z-LED_P4_P5.html 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 [http://de.wikipedia.org/wiki/HSV-Farbraum HSV (to RGB)] Verfahren zum Einsatz. Derzeit ist die Umrechnung bei voller Aussteuerung auf 256 Farben ausgelegt (8 Bit).<br/>
Sprich, die Einstellung der Farben erfolgt über drei Werte: (H)Farbton, (S)Sättigung, (V)Leuchtstärke (Englisch: Hue, Saturation, Value) von 0 bis 255.<br/>
Zusätzlich existiert noch eine Speed Einstellung, die einen Moodlight Effekt erzeugt.
==Projektdetails==
===Control Part===
[[Bild: Foxlight_control_schematic1.png|120px|thumb|right|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.<br/>
Es werden 7 PWM-Ausgänge benötigt, die ich [[Soft-PWM | softwaremäßig]] realisiert habe.
*Steuerung endgültig via [[CAN|CAN-Bus]] und bis dahin via [[UART|Rs232]].
Derzeit kommt die [http://www.kreatives-chaos.com/artikel/can-testboard CAN-Testplatine] von http://www.kreatives-chaos.com zum Einsatz
''Achtung:'' Schaltung noch nicht getestet.
===Power Part===
[[Bild: Foxlight_power_schematic1.png|120px|thumb|right|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.<br/>
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.<br/>
In Planung ist ein Halogentrafo mit annähernd 100W.
===TO DOs===
*Temperaturfühler in der Lampe (LM75 oder ähnliche)
*[[Platinenherstellung_mit_der_Photo-Positiv-Methode#.C3.84tzen|Ätzen]] der Control Platine
*Gehäuse
*Ev. IR-Empfänger implementieren
*Ev. [http://www.mikrocontroller.net/topic/25045 Touch] Funktion einbauen - Lampe mit Berührung ein/aus schalten.
[[Kategorie:AVR-Projekte]]
==Meine Highlights==
*Ich hatte davor noch nichts mit Lichttechnik zu tun und damit hat mir das Umrechnungsverfahren [http://de.wikipedia.org/wiki/HSV-Farbraum HSV to RGB] besonders gut gefallen.
*Das ist mein erstes AVR-Projekt
*Mein erstes Projekt mit Busanbindung
<includeonly>
<syntaxhighlight lang="c">
//Quellcode kommt hier rein
</syntaxhighlight>
</includeonly>
==Weblinks==
*http://www.mikrocontroller.net/topic/87425
*http://www.mikrocontroller.net/topic/54561#433279
*http://www.mikrocontroller.net/topic/74013#new
*http://www.kreatives-chaos.com
*http://de.wikipedia.org/wiki/HSV-Farbraum

Aktuelle Version vom 24. Juni 2013, 11:01 Uhr

Ihr könnt gerne im Forum (oder auf der Wiki Diskussionsseite) mitreden, ich habe einen Post dazu erstellt:

PWM foxlight
Seitenansicht der Lampe im derzeitigen Projektstatus
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 white@4%

  • Ansicht Unterseite green@8%

    Ansicht Unterseite green@8%

  • Ansicht Unterseite nach dem Verlöten

    Ansicht Unterseite nach dem Verlöten

  • Totalansicht Version1 ohne Gehäuse

    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

  1. 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.
  2. Die Befestigung der LEDs stellte sich als schwierig heraus, da passende Schrauben schwer zu finden waren und Wärmeleitkleber ein halbes Vermögen kostet.

Allgemeine Eigenschaften

Skizze des Gehäuses

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

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

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


Weblinks

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