Умный светильник для «богатых» своими «ленивыми» руками, это же «просто» и удобно
Введение
Что было до моего появления там
Давным-давно, чтобы помыть посуду или приготовить пищу нужно было включить светильник над мойкой. Это была переделанная настольная лампа.
Мне не нравилось нажимать маленький выключатель мокрыми руками, потому что он коммутировал 220 вольт на лампу накаливания.
Также свет от лампы падал преимущественно на мойку, а хотелось лучше освещать стол для готовки и плиту.
- Сделать включение/выключение света на кухне бесконтактным;
- Равномерно освещать мойку, стол для готовки и плиту;
- Экономить электроэнергию, за счёт замены лампы накаливания на светодиоды.
Собрал светильник 1. Он состоял из 2-х метрового алюминиевого короба с рассеивателем для RGB ленты и блока управления. Короб и рассеиватель купил готовые в магазине, лента была, а блок управления давно лежал в углу и ждал своего часа.
Корпус взял промышленный (пыле, влагозащищённый). Поскольку лента на 12 вольт, то в блоке разместился блок питания с 220 В на 12 В, плата гальванической развязки для управления лентой на базе TLP250 (оптопара) и управляла всем этим ардуино в компактном исполнении.
Плата гальванической развязки у меня осталась от старого проекта. Когда-то делал подсветку для минибара у себя в тумбочке. При открывании двери сенсорная площадка фиксировала изменение ёмкости и включала мягко переливающийся свет. То есть, плата хорошо подходила для текущего проекта, оставалось только обрезать всё лишнее. На плате стоял линейный преобразователь на 5 вольт, с него запитал ZUNo.
Включать светильник планировалось подносом руки к ультразвуковому измерителю расстояния. Его вмонтировал в крышку, а в коробку влезли все остальные части. Всё «надёжно» закрепил термоклеем. На время тестирования сделал рядом кнопку подачи питания в блок управления из выключателя света для внешнего монтажа.
Включать свет стало удобнее и безопаснее. Он крепился вверх «ногами» к дну кухонного шкафчика и воде с мокрых рук попасть внутрь было тяжелее.
Выводы по предыдущему блоку управления
Освещение рабочей зоны кухни стало равномернее и приятнее, из-за неестественной цветопередачи моей светодиодной ленты у некоторых продуктов менялся цвет. Например: морковка казалась гораздо аппетитнее из-за более яркой окраски. Но сильно это не мешало и большого вреда, буду надеяться, не нанесло.
С бесконтактным включением/отключением всё оказалось хуже. Оно работало. Но после 5 минут в отключенном состоянии начинались всполохи на светодиодной ленте. Переделывать схему на оптопарах не стал и оставил всё как есть. Только для включения и выключения стали пользоваться новым выключателем. Его местоположение и форма всем понравились.
За два года использования на корпусе и внутри него скопился жир и прочие соединения выделяемые во время приготовления пищи. Данный налёт частично проник и в корпус через отверстия для ввода проводов. Но из-за глянцевой поверхности корпуса это вещество сконденсировалось в желатиноподобную массу. На ощупь приятную, без запаха и… (на вкус пробовать не стал). Сделал несколько фотографий пятна в виде зародыша дракона.
На стенах же данное вещество превращается в ужасный налёт, который не просто отмывается.
Что стало
Порывшись в закромах нашёл недоделанный модуль расширения для ZUNo. ZUNo – это ардуино подобная плата для конструирования собственного устройства, совместимого с умным домом Z-Wave. Программируется из среды ардуино.
- 28 kB Flash memory for your sketches
- 2 kB RAM available
- Z-Wave RF transmitter at 9.6/40/100 kbps
- 26 GPIO (overlaps with special hardware controllers)
- 4 ADC
- 5 PWM
- 2 UART
- 1 USB (serial port)
- 16 kB EEPROM
- 1 SPI (master or slave)
- 4 IR controllers, 1 IR learn capability
- 1 TRIAC/ZEROX to control dimmer
- 3 Interrupts
- 1 Timer 4 MHz
- I2C (software)
- 1-Wire (software)
- 8×6 Keypad Scanner (software)
- 2 service LED, 1 service button
- 1 user test LED
Модуль расширения делает из ZUNo полноценную отладочную плату, которую после отладки прототипа можно использовать как законченное устройство.
- One 0-10 V analog output — control industrial dimmers
- Up to four PWM or switch outputs (up to 5 A per channel) — control contactors, switches, halogen bulbs or LED strips
- Up to eight digital 0/3 V inputs or outputs — connect various low voltage digital senors and actors
- Up to four digital 0/3, 0/5 or 0/12 V digital or analog inputs — connect industrial 10 V sensors or any Arduino-compatible sensor
- RS485 or UART — for industial meters
- OneWire — for DS18B20 or other sensors
Для своего проекта мне нужно 3 мощных транзистора для коммутации 12 вольт на светодиодную ленту и преобразователь с 12 вольт на 5 вольт, для питания ZUNo. Остальная периферия модуля расширения не напаяна или не протестирована.
В этой части схемы не хватает диода на питание, для защиты от «переполюсовки» и резисторы на затворах силовых полевых транзисторов надо было подключать на затвор, а не перед ограничивающим резистором. Об этом ещё напишу в выводах.
Поставляется данный модуль расширения в корпусе от Gainta. Мой предыдущий блок управления тоже был в корпусе от этой фирмы, но другого размера. К сожалению крепления на модуле не подошли к старому корпусу, а сверлить новый не хотелось, оставил старый корпус. Плату «посадил» на термоклей.
Немного о программировании Arduino и ZUNo
Z-wave устройства обязательно имеют некоторое количество классов. Классы описывают функции устройства и интерфейс взаимодействия. Например, мой светильник управляет светодиодной лентой, состоящей из трёх цветов (красный, зелёный, голубой). Эти функции выполняет класс Switch multilevel. Если мы добавим его в скетч, то сможем удалённо менять яркость одного из цветов. Чтобы управлять тремя цветами, нужно сделать три экземпляра этого класса. Более подробно и детально говорить об этом не буду. Потому что рутинные манипуляции с классами скрыты для пользователей ZUNo понятием «канал». Например, мне нужны три класса Switch multilevel, значит в коде должно появиться 3 канала Switch multilevel и несколько функций callback’ов для управления по радио. Как же это сделать? Ещё нужно добавить класс Switch basic, чтобы включать и выключать светильник по нажатию одной кнопки (из интерфейса контроллера сети), а не настраивать 3 канала каждый раз.
Нужно зайти на сайт разработчиков, где выложены примеры z-uno.z-wave.me/Reference/ZUNO_SWITCH_MULTILEVEL. К каждому классу, поддерживаемому ZUNo есть описание и пример. Далее копируем и вставляем в свой скетч предлагаемые функции. Теперь в скетче есть три канала switch multilevel и 6 функций callback для реакции на команды по радио. Я не сильно искушён в классах Z-Wave, поэтому моё предыдущее устройство со светодиодной лентой работало с этим набором классов.
Объявлялись каналы так:
Это приводило к генерации следующих виджетов в контроллере после добавления в сеть:
Для настройки цвета приходилось в меню контроллера открывать и настраивать каждый цвет отдельно. Это не удобно и медленно. Однако, мне повезло. оказалось я не одинок. О нас подумали и сделали канал z-uno.z-wave.me/Reference/ZUNO_SWITCH_COLOR. Теперь в скетче только один канал и две callback функции. В меню контроллера настройка цветов выполняется как отдельно по каждому цвету, так сразу всех, путём выбора из палитры.
А в меню контроллера это выглядит так:
Следующая функция отвечает на запросы по радио. Придти может запрос на чтение состояние одного из каналов цветов.
А это функция для задания цвета из интерфейса контроллера.
Вот и весь код, который нужно добавить, чтобы превратить скетч arduino в скетч для ZUNo.
Заключение
После сборки и установки все заявленные задачи были выполнены. Однако, привычка включать свет выключателем осталась (очень уж удобно получилось). Бесконтактный выриант включения тоже работает. Из недостатков хочу отметить мерцание светодиодной лампы в течение секунды после подачи питания на блок управления. Это вызвано долгой инициализацией периферии ZUNo. В этот момент на ножках непредсказуемое состояние. Думаю подтягивающий резистор на затворе транзистора исправит ситуацию если его поставить после ограничивающего резистора. Если же код инициализации настраивает ножки на выход и меняет логические уровни целенаправленно, можно поэкспериментировать с RC-фильтром, который не будет пропускать короткие импульсы. Пока не делал, и возможно, не сделаю никогда!
Выводы
ZUNo и модуль расширения к ней сильно упрощают “домашнее техническое творчество». Однако, считаю эти продукты очень дорогими и если бы я работал в другом месте и вокруг меня не валялось бы «недоиспорченное» оборудование Z-Wave, то делал бы всё на ESP8266. Во время разработки узнал новый «стандарт» маркировки проводов от блока питания.
Теперь чёрной полосой помечается не только земля, но как и в моём случае «положительный» провод. Для модуля расширения это оказалось важно. Вышел из строя преобразователь на 5 вольт LM2594 (Цена в Чип и Дип около 200 рублей). Надеюсь, в следующей версии модуля расширения будет стоять защитный диод от «переполюсовки». А я буду проверять полярности питающих проводов. Ещё недостаток связан с корпусом. Корпус выглядит хорошо, но подключить провода без пинцета к клеммникам у меня не получилось. Надеюсь, что будет версия с другими клеммниками (для подключения проводов сверху, или под углом).
Я не люблю хранить фотографии на облачных сервисах и часто делать резервные копии. Поэтому большая часть фотографий связанная с процессом конструирования и светильника 1 безвозвратно испорчены.
Это всё, что осталось от процесса сборки и отладки.
А так выглядит пущенная в эксплуатацию подсветка, если немного пригнуться. Если выпрямиться, то коробку и выключатель не видно.
Источник
Как сделать светильник из светодиодной ленты — 3 способа.
Светодиодная лента является поистине универсальным источником освещения.
Однако большинство из нас просто приклеивают ее на стену или потолок, даже не подозревая, что с ее помощью можно легко создать удивительные по форме и функциональности светильники.
Такие вы точно не купите ни в одном магазине. Все что для этого потребуется – в ближайших хозтоварах достать пару-тройку недорогих материалов и проявить творческий подход.
Первый светильник выглядит необычнее всего, но при этом очень полезен для тех, кто проводит долгие часы за рабочим столом, выполняя мелкую, кропотливую работу.
Самый главный материал на котором все и собрано – это алюминий. Вам понадобится тонкий лист алюминия, из которого нужно вырезать две длинные полоски.
Лист должен быть гладким, не рифленным!
Канцелярским ножом продавливаете тонкие канавки, а затем многократно сгибая полоску туда-сюда, отламываете ее от цельного куска.
Также можно воспользоваться ножницами по металлу.
Эти две полоски нужно соединить между собой. Иначе светильник получится слишком маленьким и работать с ним будет не удобно.
Сдвигаете полоски стык в стык и накладываете поверх еще один короткий кусочек такой же ширины.
Просверливаете тонким сверлышком отверстия по краям и стягиваете все на болты с гайками (М4). Подложка под лед ленту готова.
Переходим к схеме подключения и проводам. Чтобы светильник имел возможность регулировки яркости, понадобится вот такой диммер на 12V.
Куда его спрятать и за что закрепить? Для этого сделаем специальные ножки.
К диммеру предварительно припаиваются два провода питания со штекерным разъемом и два свободных проводка, которыми мы в дальнейшем и подключим светодиодную ленту.
Сам диммер будет замурован в раствор цемента (не удивляйтесь, далее все увидите). Поэтому его нужно как можно лучше изолировать, обмотав липкой лентой.
Для большей надежности контакты на плате можно залить клеевым пистолетом.
Ножки светильника делаются из двух небольших пластиковых коробочек.
Помещаете внутрь одной диммер, выводите два провода наружу, а разъем питания плотно приклеиваете к одной из стенок.
Чтобы это место не забилось раствором, отверстие лучше чем-нибудь закрыть.
После этого заливаете всю коробку цементом. Убедитесь, чтобы нигде не осталось никаких пустот и цемент плотно заполнил весь контейнер.
Пока раствор не схватился и не застыл, помещаете в середину коробочки один из концов алюминиевой полосы.
Чтобы она надежно сидела внутри и потом не выскочила наружу, закручиваете на конце еще пару винтиков. Они увеличат сцепление.
Для придания дизайнерской формы всей конструкции, разместите сверху раствора несколько камушков.
То же самое проделываете со вторым концом алюминия, только без всяких проводов и диммеров.
Как только цемент застынет удалите пластиковую форму.
Для придания камушкам гальки глянцевого вида нанесите на них немного лака или краски. Они будут выглядеть так, будто их только что достали из моря.
В итоге у вас должны получится довольно увесистые ножки светильника. С разъема питания не забудьте убрать заглушку.
Чтобы ножки не царапали стол, снизу приклейте четыре прорезиненные подложки.
Общий вид светильника будет выглядеть следующим образом.
Далее наклеиваете светодиодную ленту на внутреннюю сторону алюминиевой шинки.
Для такого светильника используйте только качественную ленту без эффекта мерцания и с хорошими параметрами CRI>90.
Когда лента наклеена, можно припаять к ней два свободных проводка от диммера.
Не перепутайте полярность выхода плюс и минус.
Подключаете блок питания через разъем в ножке и регулируете яркость. Как видите, светильник выглядит очень круто.
Все что находится под такой настольной “лампой” будет освещаться мягким светом, практически без теней.
Такая подсветка очень приятна для глаз и обеспечивает фантастическую видимость.
Для второго светильника нам опять понадобится немножко алюминия. Это идеальный материал для светильников из светодиодной ленты.
Во-первых, он легкий. А во-вторых, хорошо отводит тепло. Именно перегрев является главным врагом светодиодов.
Как и ранее, используя канцелярский нож или ножницы по металлу, вырезаете широкую полоску (размером примерно 10*30см) из цельного куска.
Кроме цельного алюминия понадобятся маленькие уголки. Отрезаете два коротких отрезка длиной около 5см и просверливаете в них отверстия.
Два маленьких d-4мм для крепежа и большие 8-10мм под штекеры питания (на одном уголке) + под переключатель (на другом).
Диаметр подбирайте сообразно размерам разъемов. Вставляете два штекерных разъема и соединяете их контакты параллельно между собой как на фото выше.
Чтобы закрепить все это дело к алюминиевому листу, воспользуйтесь шестигранными муфточками с внутренней резьбой или удлиненными гайками.
Один уголок прикручиваете сверху листа, другой снизу.
Провода питания выводите наружу с другой стороны.
В итоге вся схема подключения будет выглядеть следующим образом:
Переходим к самой ленте. Отмеряете светодиодную ленту нужной длины согласно размерам вашего алюминиевого листа.
Всего понадобится два отрезка. Спаиваете их между собой параллельно.
После чего наклеиваете на алюминиевую подложку.
Обратите внимание, для большей безопасности в местах пайки контактов, под ленту желательно поместить бумажный скотч.
Он будет выступать в роли изолятора и предотвратит возможное замыкание на корпус.
Технически светильник почти готов. На него можно подать напряжение и включить тумблер.
Однако выглядит все это довольно непривлекательно. Кроме того, прямое излучение светодиодов без рассеивания не очень полезно для глаз.
На помощь приходит ацетатная бумага или гитарный лист. Такая прозрачная пленка разной плотности используется в кулинарии для создания декора.
Однако из-за того, что листы изначально идут прозрачными, придется отшлифовать их с обоих сторон наждачкой, там самым придав матовый оттенок.
Всего понадобится два листа. Загибаете их концы и приклеиваете к алюминиевой подложке с обратной стороны.
При этом один лист загибается чуть дальше, другой чуть ближе. Чтобы в итоге они оказались на разном расстоянии от светодиодной ленты и между ними был промежуток.
Вот теперь ваш светильник действительно готов. С рассеивающими листами это похоже на дорогую настенную лампу.
Просверливаете сзади отверстия и вешаете ее на любую поверхность в доме. Вертикальное позиционирование предпочтительнее.
В темноте светильник выглядит шикарно, современно и дорого. Вы можете собрать не один, а два, три, четыре таких светильника, подключить их последовательно через разъемы и полностью осветить всю комнату.
Для третьего светильника возьмите алюминиевую трубку длиной 11см и диаметром примерно в 1см.
В один конец трубки должен плотно закручиваться винт, а в другом конце просверливаете отверстие. Всего заготовьте 4 таких стержня.
После этого возьмите два длинных уголка (более 1 метра каждый) и просверлите отверстия на его концах.
Стержни прикручиваются через эти отверстия к уголкам. Это будет несущая основа рамы светильника.
Следующее что вам понадобится — это фольга. Она продается в рулонах для запекания.
Разматываете рулон и аккуратно заминаете фольгу по всей площади, чтобы получилась максимально мятая, шершавая структура.
Чтобы случайно не проделать дырку ногтями, одевайте перчатки.
После этого фольгу нужно наклеить на большой кусок картона. Возьмите его из-под какой-нибудь коробки от телевизора или другой бытовой техники.
Только не разглаживайте фольгу при наклеивании. Очень важно сохранить грубую текстуру поверхности.
В конечном итоге у вас должен получиться вот такой квадрат. Размеры квадрата должны совпадать с размерами двух уголков, подготовленных ранее.
По краям этого картона с фольгой, на болты с гайками крепите алюминиевые уголки с трубками.
Это будет заготовка под корпус светильника.
Для размещения непосредственно светодиодной ленты понадобятся еще 5 уголков. Измеряете ширину получившегося квадрата и отрезаете их по данным размерам.
С каждого конца уголка делаете по два отверстия d-4мм, а саму ленту приклеиваете во внутрь.
После этого продеваете электрический провод сначала через отверстия в трубках, а далее через уголки.
Натягиваете провод как струну и фиксируете в трубке с помощью клеевого пистолета.
С одной стороны провод обрезается, с другой остается небольшой запас для подключения питания. В итоге получается вот такая конструкция.
Чтобы уголки не бегали по “струнам” их тоже фиксируете клеем.
После того как клей застыл, срезаете кусочек изоляции на проводе, оголяя медную жилу.
Ее нужно спаять отдельным проводком с одной из контактных площадок на светодиодной ленте.
Проделываете все это поочередно с каждой Led лентой. Плюс соединяется с одной стороны светильника, минус с другой.
По одной струне у вас будет подаваться “ + ”, по другой “ — ”.
Длинные обрезки снизу панели подключаются к кабелю питания 12В.
Вся панель вешается на два гвоздика на стену через просверленные отверстия в несущих уголках. Без подачи напряжения этот светильник не выглядит так потрясно, как два предыдущих.
Но стоит включить свет, как все кардинально преображается.
Главный плюс такого освещения – отсутствие бликов от светодиодов. Свет от светильника получается очень мягким и рассеянным.
И все это без каких-либо фильтров или матовых крышек. Вы спокойно можете смотреть прямо на панель и глазам не будет дискомфортно.
Фольга хаотично рассеивает лучи в разных направлениях, а за счет большой площади одним светильником можно осветить целую комнату.
Фактически излучаемый свет очень близок к свету из окна. При правильном подборе цветовой температуры светодиодной ленты можно получить эффект летнего солнышка.
Источник