В любом проекте должна быть любимая часть. Изюминка. Мякотка. Сладенькое. Вишенка. Для меня в проекте по изготовлению кровати-чердака таковой стала часть, связанная с изготовлением освещения лестницы.
С одной стороны – данная часть очень важная и ответственная, так как связана с безопасностью моих же детей. С другой стороны – моё хобби, свазанное с электроникой получает возможность к применению с какой-то пользой. :-)
Что мы имеем в качестве входящих требований: подсветка лестницы, активная в тёмное время суток; подсветка лестницы активируется при попытке этой лестницей воспользоваться; желательно, чтобы не сильно реагировало на котов. :-)
Разводка проводов
Собственно ступени – вот они, кстати, все ленты светятся, запитанные от источника питания для проверки монтажа. Провода питания LED-лент, провода питания и выводы датчиков, расположенных в 3 и 7 ступенях, выведены по левой части лестницы. Снизу под косоуром.
Все ленты запитаны по отдельным линиям (хотя, конечно, на +12 Вольтах можно было и сэкономить). Подготовка проводов и лент занимает довольно много времени и требует внимательности (чтобы не припаять провода не к тому концу ленты, например). Провода после обрезки по нужной длине скреплять пластиковыми стяжками на время монтажа с лентами. Отдельные мотки снабжать ярлычками (скажете себе же спасибо, когда будете монтировать всё в лестницу).
Для монтажа светодиодной ленты в профиль можно снимать одну половину ступени для получения доступа к профилю и для прокладки кабеля от ленты к “коробу”. Всё зависит от того, как вы сделаете вывод.
Кабель уложен в “короб” изготовленный из трапика (весьма неплохо получилось, кстати).
Широкие области сделаны вокруг шурупов, которыми “короб” будет крепиться к косоуру. Широкими они сделаны для того, чтобы кабели свободно могли пройти вокруг шурупа. Сам шуруп будет проходить в пустотелой пластиковой гильзе, отделяющей этот самый кабель от проводов (чтобы не повредить их при закручивании шурупа).
Также на фото видны боковые пазы-отводы к ступеням.
Для изготовления “короба” применен ручной фрезер.
Ступени – готовы, светодиодная лента – готова, провода – выведены к планируемому месту закрепления контроллера освещения лестницы.
Контроллер освещения
Вся логика построена на простой логике: сработал нижний или верхний датчик – включили освещение. Управление выполняется каким-то микроконтроллером из линейки Arduino, что есть под рукой (в моём случае оказался Arduino Pro Mini с питанием от 5 Вольт, что совсем не важно).
Схема контроллера выполнена в Autodesk Eagle 9.4.2 (бесплатной версии более чем достаточно). Печатная плата разведена там же.
Схема и дизайн платы за время постройки лестницы и тестирования освещения несколько раз менялся, так что картинки ниже больше для привлечения внимания. Если интересует – лучше сразу на github за актуальным вариантом. :-)
Я здесь публикую уже более совершенную плату, чем на фотографиях, так как в процессе изготовления и тестирования были обнаружены некоторые моменты, которые я посчитал необходимым устранить.
Все исходные материалы, включая файлы gerber-файлы, необходимые для самостоятельно изготовления печатной платы – доступны в моём репозитории на github. Пользуйтесь в своё удовольствие!
Там же размещён код для микроконтроллера.
Монтажная плата
Я изготовил плату с использованием пленочного фоторезиста из какого-то подходящего куска одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Нанес паяльную маску. Просверлил отверстия и распаял все необходимые элементы. Вырезал готовую плату из заготовки.
В схеме использован DC-DC преобразователь с 12 Вольт на 5 Вольт. Штука весьма стандартная и продающаяся на AliExpress. Ищется по запросу вроде: 7V-28V to 5V DC-DC Step Down Power Supply Module Voltage Buck Converter 3A Fixed Output Chip Power Supply Board.
Я покупал тут, например: https://www.aliexpress.com/item/32636482278.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27424c4dXounsw
Выглядит преобразователь вот так:
Не найдется на 5 Вольт (что маловероятно) можно взять на 3,3 Вольта. Но при этом, соответственно, нужно будет поменять контроллер Arduino и выбрать Pro Mini на 3,3 Вольта.
Также понадобится две штуки ULN2803 DIP18. Собственно “щёлкалка” LED-лентами (сборка транзисторов Дарлингтона, которая идеально подходит для такой небольшой нагрузки, как в моём случае). Я покупал вот здесь: https://www.aliexpress.com/item/32880990699.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27424c4dVTLW18
Вот таких вот 8 штук внутри и чуток обвязки. Идеальная штука для управления всякими моторчиками, светодиодными лентами и т.п. По 500 мА на один канал. Очень полезный “таракан”!
Резисторы-конденсаторы не упоминаю – там все просто и видно по схеме. Номиналы не особо важны, а бы решить две проблемы: снизить ток от датчиков и “притянуть” ноги контроллера к GND, если нет никакого сигнала.
Внешнее питание – блок питания на постоянных 12 Вольт, 2,5 А.
Корпус контроллера
При выборе корпуса, как известно, нужно выбирать дерево, содержащее поменьше сучков. Да, я сделал корпус из тех же материалов, из чего собрана вся кровать-чердак.
Выбрал подходящий обрезок лежака, обрезал под углом примыкания к косоуру, разметил отверстия и через полчаса работы фрезером, дремелем, дрелью получил вот такую отличную штуку, идеально вписавшуюся в конструкцию лестницы.
Плата для отладки
Так как схема конструкции крайне проста, я сделал всё в обратном порядке. Сначала сделал плату, а потом занялся созданием тестового макета и программированием кода для контроллера.
Что мы имеем тут: 7 светодиодов, подключенных через 7 токоограничивающих резисторов к выводам ULN2803, с другой стороны – Arduino Uno и пара кнопок с подтягивающими резисторами на “землю”, эмулирующими срабатывание датчиков присутствия (которые пока ещё не приехали из солнечного Китая).
Кстати, до сих пор не решил, какой вариант датчиков буду использовать: микроволновой доплеровский (спрятанный в ступень) или PIR с “глазом” вдоль лестницы.
Да, финальный релиз контроллера ещё не издан! :-)
Испытания контроллера
Контроллер после сборки и подключения всех LED-лент поставлен в прогон. Как это выглядит – можно посмотреть на видео. В процессе долгих тестов в статическом режиме (включены все 7 лент в постоянном режиме), я заметил, что микросхемы с ключами немного греются (где-то в районе 40-45° Цельсия). С учётом помещения в закрытый объём корпуса без особой вентиляции это может быть проблемой (больше гипотетически, т.к. постоянный режим свечения не будет являться штатным) и я решил сделать охлаждение. По-богатому. Какими-то завалявшимися радиаторами от Raspberry Pi. :-D
Было – стало, так сказать!
А вот как выглядит подсветка ступеней в тестах сейчас:
На текущий момент реализовано:
- Различные направления включения LED-лент, в зависимости от того, с какой стороны лестницы сработает сенсор присутствия
- 11 режимов гашения лент (сценарий выбирается случайным образом)
- Управляемые задержки включения-гашения лент (в коде)
- Управляемая потенциометром максимальная яркость свечения
- Обработка наличия сигнала с датчика освещенности (проверка “достаточно ли стемнело в помещении”)
Не реализовано:
- 100% игнорирование котов.
А вот уже и более-менее финальный вариант лестницы (процесс улучшательства – бесконечен :-) ).
Предыдущие посты: