Kontroler LED RGBW

 2021.10

Moduł jest przeznaczony do zasilania i sterowania paskami LED RGBW z indywidualnym adresowaniem.

Moduł sterownika ledów składa się z poniższych elementów.
 - przetwornica 110V -> 5V/3A
 - mikrokontroler na płytce A-Star 328PB Micro z Pololu
 - moduł bluetooth hc-06
 - tranzystory MOSFET
 - transoptor dwukanałowy
 - DS18B20

Przetwornica jest dosyć istotnym elementem ponieważ 110szt ledów potrafi pobierać nawet 5A. Dzięki przetwornicy o tak wysokim przedziale napięcia wejściowego cały moduł można podłączyć bezpośrednio do baterii i nie trzeba się zastanawiać skąd w danej wersji monocykla wziąć napięcie 5V o dużej wydajności prądowej.
W moim MSP np. gniazdo usb daje 2A i przy takim prądzie napięcie klęka do 4,5V.

Do sterowania wykorzystałem mikrokontroler znajdujący się na gotowej płytcę A-Star ponieważ jest ona niewielkich rozmiarów i aktualnie posiadam całe wiadro tego typu modułów xD.

Na AVRkach pracowałem od wielu lat, od nich też zacząłem moją przygodę z mikrokontrolerami. Ten projekt jest ostatnim projektem, który zrealizowałem na mikrokontrolerze z tej rodziny. Niedawno postanowiłem je porzucić i całkowicie przesiąść się na mikrokontrolery STM32.

Główne zadania mikrokontrolera:
 - liczenie sygnałów z czujników halla monocykla,
 - generowanie sygnału dla 4 niezależych pasków led,
 - komunikacja z czujnikiem temperatury DS18B20
 - generowanie interfejsu użytkownika i przesyłanie go na terminal przez bluetooth

W module znajdują się dwa tranzystory mosfet, jeden jest odpowiedzialny za włączenie całego modułu po podaniu napięcia ze sterownika.
Ja wykorzystałem do tego celu sygnał zasilający wentylator, który i tak nie jest zamontowany w mojej wersji MSP. Jest to wentylator który działa zawsze gdy monocykl jest włączony.
Drugi mosfet zabezpiecza cały układ przed odwrotnym podłączeniem zasilania z baterii. Bez niego przy napięciu akumulatora równym 100V pomylenie polaryzacji mogło by zrobić niezłe spustoszenie w układzie :D.


Moduł EUC LED odczytuje sygnały z dwóch czujników halla silnika monocykla. Dzięki temu moduł może bardzo dokładnie obliczyć aktualną prędkość, przebytą drogę oraz kierunek jazdy. Prędkość i kierunek jazdy jest istotny do zmiany generowanej wizualizacji dla ledów. Przykładowo dla niskich prędkości takich jak prędkość prowadzenia monocykla w sklepie, jasność ledów jest zredukowana do 20% aby nie oślepiać ludzi.
Do odczytu sygnału z czujników halla wykorzystałem transoptory aby zapewnić separację galwaniczną od układu sterującego ruchem silnika. Zakłócanie pracy czujników halla kończy się ostrzeżeniem ze strony sterownika monocoykla, nieprawidłową pracą silnika lub po prostu glebą xD
Dodatkowo sygnały z czujników halla mają dosyć uciążliwy przebieg dlatego też trzeba go odpowiednio analizować od strony programowej.

Do realizacji tego projektu wykorzystałem diody ze sterownikiem SK6812 ponieważ wewnątrz znajdują się 4 diody, trzy podstawowe kolory oraz kolor biały.
Każdy pixel może emitować barwę z 32-bitowej palety.
Dzięki temu mam do wyboru różne rodzaje koloru białego:
1 led W- zimny biały który pobiera zaledwie 19mA
3 ledy RGB - ciepły biały czyli mieszanka trzech kolorów, która pobiera 28mA
4 ledy RGBW - mieszanka wszystkich kolorów święcąca z maksymalną mocą pobierając jednocześnie aż 46mA co daje aż 5A na dwa paski 110szt led.

Co nieco opowiedziałem jeszcze na poniższym filmie:

 

Aktualny status projektu: PORZUCONY
Jestem w trakcie realizacji modułu opartego o STM32, który będzie mierzył prąd i napięcie w monocyklu. I ten nowy moduł przejmie całą funkcjonalność sterowania ledami opisaną powyżej.