Lustr na dálkové ovládání
Lustry typu „pavouk“ (viz obrázek vpravo), stejně jako další prvky industriálního osvětlení, pro mě představují z hlediska designu atraktivní řešení. Z tohoto důvodu jsem se pustil do návrhu vlastní konstrukce tohoto typu svítidla.
Přestože je možné obdobné lustry běžně koupit za rozumnou cenu, hlavním motivem pro vlastní realizaci byla možnost zabudování vlastního systému dálkového ovládání, který u běžně dostupných variant lustrů není k dispozici a tím získat něco „navíc“.
Požadavky na lustr
- bude typu „pavouk“
- bude osazen minimálně pěti objímkami s paticí E27 pro běžné žárovky
- bude mít integrované dálkové ovládání, které umožní zapnutí a vypnutí osvětlení a volbu počtu zapnutých žárovek
Návrh elektroniky lustru
Základ elektroniky tvoří procesor STM32F070. K němu je připojen běžný IR přijímač HX1838 pro dálkové ovládání, dostupný např. zde. Dle pokynů z dálkového ovládání, spíná procesor jednotlivé žárovky přes optrony OK1 – OK5 a následně triaky T1, T3, T5, T7 a T9. I přes to, že triaky série BTA od STMicroelectronics jsou „SNUBBERLESS™“, doplnil jsem obvody triaků RC snubbery (např. kombinace R12 a C13 u triaku T1). Důvodem byla zejména snaha o zvýšení odolnosti zapojení při mé prvotní práci s triaky a seznámení s nimi. Tím jsem si bohužel spíše přidělal problémy, které jsem musel řešit.
Problémy s elektronikou - mé seznámení s triaky
Detaily si již přesně nepamatuji, nicméně kombinace snubberů s původně použitými triaky typu BTA12-600BW vedla k nežádoucímu chování. Žárovky nešlo zcela vypnout a ve stavu vypnutí docházelo k výraznému rušení.
Odpojením snubberů se rušení eliminovalo, avšak ve sepnutém stavu začaly žárovky blikat. Následně jsem si uvědomil, že použité LED žárovky o výkonu 5,5 W mají proudový odběr přibližně 25 mA. Podle datasheetu však může přídržný proud triaku BTA12-600BW dosahovat až 50 mA, což je v tomto případě nevyhovující.
Z tohoto důvodu jsem vytipoval triaky s nižším přídržným proudem, konkrétně typ BTA06-600TW (IH do cca 10 mA). Po této změně již řízení LED žárovek fungovalo správně.
Příčinu problémů se snubbery jsem jednoznačně neodhalil. Předpokládám vliv nízkého proudu zátěže nebo kapacitního charakteru LED žárovek, nicméně vzhledem k tomu, že zapojení již fungovalo, tak jsem detailní analýzu neprováděl.
Napájecí zdroj elektroniky lustru
Ve svých konstrukcích používám obvykle lineární napájecí zdroje s klasickým síťovým transformátorem. Zde jsem však potřeboval minimalizovat výšku elektroniky. Zvolil jsem neobvyklé řešení. Doma jsem měl k dispozici nevyužitý starý set-top box, ze kterého mi padl do oka jeho napájecí zdroj. Srdcem zdroje je obvod LNK623, který potřebuje ke své činnosti naprosté minimum dalších součástek a je běžně dostupný. Překreslit schéma bylo velmi jednoduché. Z původního zdroje jsem vzal většinu součástek a přeosadil jsem je na svou desku.
Ale i zde se vyskytl problém. Předřadný rezistor R7, jehož účelem je zpomalení náběhu napětí na spínaný zdroj za krátkou dobu provozu selhal. Původně jsem použil uhlíkový, který nelze přetěžovat tak jako rezistory drátové! Zřejmě ho zničily proudové špičky kondenzátoru C5. V reakci na to jsem tento rezistor nahradil drátovým s vyšší přetížitelností a od té chvíle již zařízení pracuje bezproblémově.
DPS elektroniky lustru
DPS pro elektroniku lustru jsem navrhoval celkem narychlo, což se bohužel negativně projevilo na její kvalitě. Došlo například k nechtěnému propojení některých spojů, které jsem musel dodatečně opravit přerušením spoje a jeho náhradou vodičem ve vzduchu.
Z dnešního pohledu jsem návrhu nevěnoval dostatečnou pozornost ani z hlediska izolačních vzdáleností. Například u triaků by bylo vhodné zvětšit vzdálenosti mezi vývody, případně doplnit izolační drážky ve spoji nebo zvolit vhodnější footprint. Obdobně by bylo vhodné zvětšit i izolační vzdálenosti mezi síťovou a nízkonapěťovou (procesorovou) částí obvodu.
Navzdory těmto nedostatkům elektronika v současnosti funguje. V případě potřeby by však nebyl problém DPS přepracovat a optimalizovat.
Ovládání lustru
Lustr lze zapnout stiskem číslice od 1 do 5 na dálkovém ovládání. Číslem 0 nebo tlačítkem STANDBY se lustr celý zhasne. Po stisku konkrétního čísla se rozsvítí odpovídající počet žárovek, přičemž jejich výběr není pevně daný, ale je náhodný. V programu používám generátor pseudonáhodných čísel a po stisku např. tlačítka 2 dojde k rozsvícení náhodných 2 žárovek. Po opakovaném stisku tlačítka 2 dojde k opětovnému rozsvícení náhodných 2 žárovek.
Program pro procesor jsem navrhl tak, aby bylo možné ovládat lustr většinou běžných, univerzálních dálkových ovladačů od set-top boxů, televizí apod. Zde jsou kódy používaných tlačítek, které vysílají ovladače a které jsem naměřil:
- 1 – 0x4AB
- 2 – 0x0AF
- 3 – 0x08F
- 4 – 0x6A9
- 5 – 0x2AD
- 0 – 0xF00
- STANDBY – 0x9A6
Je-li rozsvícena alespoň jedna žárovka, procesor stále čeká na stisk dalšího tlačítka, které dá povel k rozsvícení jiných žárovek nebo k jejich zhasnutí. Po zhasnutí všech žárovek přejde procesor do sleep režimu, ze kterého se probudí sestupnou hranou na pinu PA3, kam je připojen IR přijímač, resp. po stisku libovolného tlačítka na dálkovém ovladači. Při stisku tlačítka, které v programu nemá přiřazenou funkci procesor tento povel ignoruje a nevykoná žádnou akci.
Komponenty lustru
Hlavní „talíř“ lustru jsem vytvořil ze slabého plechu a nastříkal černou barvou. Příchytky kabelů jednotlivých žárovek jsem vyrobil také z kovu a nastříkal je. Dnes bych je jistě vytiskl na 3D tiskárně, ale v té době jsem tuto možnost neměl. Kabely k žárovkám jsem koupil zde. Tyto textilní kabely jsou dražší, ale vypadají velmi kvalitní, takže mohu doporučit. Objímky pro žárovky jsem koupil na Aliexpressu. Po praktickém vyzkoušení mohu říci, že jejich použití nepředstavuje žádný problém a fungují spolehlivě.
Jako světelné zdroje jsem zvolil žárovky Philips Vintage LED, které mě zaujaly nejen svým designem, ale i příjemným charakterem světla. Celkově působí velmi esteticky a do lustru se výborně hodí.
Shrnutí projektu lustru
Mým cílem bylo vyrobit lustr, který bude nejen hezký na pohled, ale zároveň nabídne i možnost dálkového ovládání. Oba tyto cíle se podařilo splnit. Hodnocení mechanického provedení lustru nechám na každém, důležitější je z pohledu tohoto projektu část elektrická.
Po počátečních problémech a seznámení se s triaky se povedlo elektroniku úspěšně zprovoznit. Návrh DPS není ideální – zasloužil by si vylepšení zejména v oblasti izolačních vzdáleností nebo oprav původně chybně propojených cest. I přes tyto nedostatky je však deska po drobných úpravách funkční a použitelná. Je ale potřeba zdůraznit, že kvůli těmto nedostatkům a také kvůli použitému nestandardnímu napájecímu zdroji tuto konkrétní verzi DPS nedoporučuji k výrobě. Pokud by si chtěl někdo postavit podobné zařízení, je lepší navrhnout si vlastní, kvalitnější desku. Samotné schéma zapojení je ale v pořádku.
S náhodným spínáním žárovek jsem spokojen. Občas je to sice lehce nepraktické, ale z hlediska efektu, zejména pro návštěvy, je to velmi zajímavé. Ale pochopitelně by nebyl problém upravit program tak, aby po stisku čísla 1 se vždy rozsvítila jedna konkrétní žárovka, po stisku čísla 2 zase dvě konkrétní žárovky atd. Ale to zatím neplánuji.
Dále jsem při tomto projektu zjistil, že velké množství dálkových ovladačů i od různých výrobců je prakticky stejná – stejné rozmístění ovládacích tlačítek i stejné vysílané kódy. To je výhoda, protože v případě poruchy jednoho ovladače lze tento ovladač snadno nahradit jiným.
Navrženou elektroniku s ověřeným dálkovým ovládáním bude navíc jistě možné s menšími úpravami využít i v dalších projektech, například pro řízení vytápění.
Lustr provozuji přibližně dva roky a zatím funguje bez jakýchkoliv problémů, takže s výsledkem projektu jsem spokojený.