Dálkové ovládání pro lampičku s regulací jasu
Jednoho dne jsem si při procházení Aliexpressu všiml velmi pěkné industriální lampičky. Okamžitě jsem si tu krásnou lampičku představil na zdi doma v obývacím pokoji a musel jsem ji objednat 🙂 A po zkušenostech s dálkovým ovládáním, které jsem vytvořil pro lustr a které stále funguje k mé plné spokojenosti, jsem se rozhodl, že dálkovým ovládáním vylepším i tuto lampičku.
Požadavky na dálkové ovládání
- dálkové ovládání bude komunikovat s univerzálními dálkovými ovladači
- dálkové ovládání se musí vejít do základny lampičky
- dálkovým ovládačem bude možné lampičku nejenom rozsvítit a zhasnout, ale bude možná i regulace jasu žárovky
Návrh elektroniky pro dálkové ovládání
Na návrhu dálkového ovládání pro lampičku jsem začal pracovat druhý den po objednání lampičky – doufal jsem, že by mohla lampička a DPS na ovládání dorazit zhruba ve stejnou dobu a já mohl hotovou lampičku připevnit na zeď co možná nejdříve 🙂 Takže ve chvíli, kdy jsem začal na návrhu elektroniky pro ovládání pracovat, jsem ani pořádně nevěděl kolik bude v základně lampičky místa. Tudíž jsem se snažil o co možná nejmenší a nejúspornější řešení elektroniky.
Původně jsem chtěl do elektroniky ovládání použít na napájení nějaký malý spínaný zdroj, ale nakonec jsem od upustil z důvodu velkého množství místa, které by to na DPS zabralo. Došel jsem k tomu, že navrhnout elektroniku tak, aby měla spotřebu v řádu několika jednotek mA nebude problém a že galvanické oddělení elektroniky od sítě také není potřeba. Na napájení elektroniky jsem použil lineární stabilizátor z usměrněného síťového napětí.
Stabilizátor napájecího napětí elektroniky je dvoustupňový. První stupeň (lze jej nazvat předstabilizátorem) tvoří tranzistor T1 a D1. Do zenerovy diody teče proud do 1 mA, v závislosti na okamžité hodnotě napětí v síti. Tento proud by jistě mohl být větší, ale to už by neúměrně rostla spotřeba a na předstabilizaci to úplně stačí. Na výstupu předstabilizátoru je napětí kolem 8,5 V. Rezistory R4 a R5 (nakonec každý o hodnotě 2,7 kΩ) slouží především jako ochrana při zkratu na výstupu předstabilizátoru (nějaká porucha) – omezí zkratový proud a zanedlouho poté odejdou na přetížení 🙂 a tím obvod odpojí – na takto malé proudy by bylo použití klasické tavné pojistky problematické a zřejmě i drahé. O stabilizaci napětí 3,3 V pro procesor se stará můj oblíbený low power stabilizátor AP7380-33 s „ground current“ okolo 3 μA.
Procesor jsem použil klasiku STM32F070F6P6. Pro příjem signálu z dálkového ovladače je k procesoru připojen běžný IR přijímač HX1838. Žárovka je připojena na usměrněné síťové napětí a procesor ji ovládá pomocí FET tranzistoru T3.
Jas žárovky je měněn pomocí PWM regulace, běžící na frekvenci 1 kHz. Takovou malou slabinou při regulaci na této frekvenci je fakt, že tranzistor T3 je otevírán pomocí napětí 8,5 V, ale přes rezistor 100 kΩ, což je příliš velká hodnota, která je ale potřeba pro zachování co nejmenší spotřeby. Výsledkem toho je, že tranzistor má větší spínací ztráty a při chodu se hřeje cca na 75 °C, což mimochodem ničemu nevadí, to uvádím spíš pro zajímavost.
Spotřeba elektroniky se pohybuje kolem 3,5 mA, což znamená ztrátový výkon kolem 800 mW. Připočteme-li k tomu spínací a malé vodivostní ztráty tranzistoru T3, odhadem může být celkový ztrátový výkon elektroniky kolem 1,5 W, což je stále použitelné a vyhovující.
Síť se připojí do svorek označených L_IN a N_IN a žárovka se připojí do svorek s označením ZAR_1 a ZAR_2.
DPS elektroniky pro dálkové ovládání
Jelikož základna lampičky je kulatá, navrhoval jsem elektroniku také na kulatou DPS. Po prvotním rychlém rozmístění součástek, mi vyšlo, že elektroniku pohodlně dostanu na DPS o průměru 60 mm. Ta se také následně do lampičky krásně vešla a fungovala na „první dobrou“. Přiznám se, že jsem nečekal, že DPS nebudu muset navrhovat znovu 🙂
Kdybych ale někdy uvažoval o druhé verzi DPS nebo potřeboval tuto elektroniku zabudovat i do jiné lampičky, trochu bych zvětšil chladicí plochy pro tranzistory T1 a T3 (u T1 jen proto, že je místo kam zvětšit a u T3 z důvodu větších spínacích ztrát než jsem předpokládal). Není to vyloženě nutné, ale jistě by to nebylo na škodu.
Montáž dálkového ovládání do lampičky
Elektroniku dálkového ovládání jsem připevnil pomocí dvou jednoduchých hliníkových držáků na původní montážní otvory lampičky. Do základny lampičky jsem musel vyvrtat navíc jeden otvor o průměru 8 mm, kvůli IR přijímači a další otvor o průměru 10 mm pro průchod napájecího kabelu (neměl jsem vývod přímo ze zdi).
Ovládání regulátoru jasu v lampičce
Po připojení lampičky do sítě se žárovka rozsvítí naplno, tj. střída PWM = 97 %. Jinak se lampička ovládá pomocí univerzálního ovladače následovně (stisk tlačítka):
- 1 – PWM/jas = 20 % (kód z ovladače 0x4AB0)
- 2 – PWM/jas = 25 % (kód z ovladače 0x0AF0)
- 3 – PWM/jas = 30 % (kód z ovladače 0x08F0)
- 4 – PWM/jas = 35 % (kód z ovladače 0x6A90)
- 5 – PWM/jas = 45 % (kód z ovladače 0x2AD0)
- 6 – PWM/jas = 55 % (kód z ovladače 0x28D0)
- 7 – PWM/jas = 70 % (kód z ovladače 0x7280)
- 8 – PWM/jas = 82 % (kód z ovladače 0x32C0)
- 9 – PWM/jas = 97 % (kód z ovladače 0x30C0)
- 0 – žárovka zhasnuta (kód z ovladače 0xF000)
- STANDBY – rozsvítí žárovku naplno v případě, že je žárovka zhasnuta a zhasne žárovku v případě, že žárovka svítí (kód z ovladače 0x9A60)
Při testování regulátoru jasu v lampičce jsem si uvědomil, že důležitější bude regulace jasu v nízkých úrovních, kvůli možnosti vyladění „správné atmosféry“ 😀 . Z toho důvodu jsou nízké úrovně jasu odstupňovány jemněji než ty vysoké.
Při stisku tlačítka, které v programu nemá funkci procesor neudělá akci žádnou.
