- La plafoniera dovrà avere 2 canali dimmerabili separatamente in modo da creare effetti alba/tramonto e regolare le percentuali di bianco e blu a piacimento.
- Il sistema dovrà tenere sotto controllo la temperatura dei dissipatori e regolare le ventole in funzione della temperatura. Qualora la temperatura oltrepassi certi limiti, l'intensità della corrente nei driver deve essere ridotta automaticamente.
- Ogni led sarà munito di lente per amplificarne la potenza.
- Il sistema sarà controllato da arduino e avrà la possibilità di funzionare in modo automatico e manuale.
- In modalità automatico sarà possibile creare un effetto alba-tramonto.
Realizzare i 2 canali dimmerabili
Per realizzare i canali dimmerabili farò uso di driver meanwell ELN-60-48P. Attenzione a non confonderli con ELN-60-48D.
I primi infatti sono controllabili mediante PWM (ovvero pulse with modulation) i secondi con comuni dimmer.
Le specifiche dei driver sono scaricabili qui: http://www.meanwell.com/search/eln-60/ELN-60-spec.pdf.
Come vedete i driver possono arrivare fino a 1,3A. In funzione dei led, è chiaro che quest'intensità potrebbe essere troppa.. Per esempio per i miei blu oltre i 750ma è il caso di non andare.
Dobbiamo quindi limitarne la potenza.
Di seguito vi spiego come:
- Togliere il cover dal driver svitando le 4 viti poste agli angoli
- Collegate i vostri led in serie al driver. Uno dei due fili andrà al driver, l'altro lasciatelo libero
- Ora prendete il tester in modalità Amperometro. Uno dei fili del tester lo agganciate al filo appeso, l'altro al driver.
- Fornite al driver 10v nell'ingresso PWM (usate un alimentatore regolabile)
- Ora che i led sono accesi e leggete sul tester l'intensità potete ruotare la vite per raggiungere la regolazione massima che il driver dovrà erogare.
- Rimontate il cover
In pratica si tratta di un "Amplificatore operazione NON invertente" in cui il valore in uscita è dato dalla formula 1+R1/R2 usando come valore di resistenza lo stesso per R1 ed R2. In questo modo otteniamo un raddoppio esatto.
Dallo schema dovete poi passare alla realizzazione della scheda usando il metodo che preferite: press n'peel, millefori etc..
Pro
Consiglio poi di prevedere dei fori per l'areazione in cui montare le ventole, dei fori per il passaggio dei cavi e infine di prevedere uno scavo o una slitta per poter rimuovere il vetro e pulirlo di tanto in tanto.
Se siete pratici del fai da te qualche punta a tazza, seghetto alternativo e trapano basteranno, altrimenti potete realizzare un piccolo schema e farvelo realizzare da un falegname di fiducia.
Controllo temperatura
Arduino è in grado di leggere la temperatura abbastanza facilmente attraverso diversi tipi di sonde. Io ho utilizzato questa che fa uso del protocollo one-wire. Nella realizzazione della centralina di qualche anno fa usai un sensore LM35DZ, questo però è decisamente più pratico e più versatile.
La sonda va collegata usando il seguente schema (nello schema 2 sonde):
Per la regolazione delle ventole bisogna sapere che arduino non può erogare una corrente tale da alimentare una ventola; infatti arduino può erogare da un pin circa 20ma mentre una ventola ne richiede anche 300! Inoltre la tensione in uscita dal pin di arduino 5v non è sufficente per la ventola che ne richiede 12v. Per risolvere il problema dovremo realizzare un'altra scheda (può essere fatta un'unica con la precedente). Questa scheda avrà un transistor di potenza e un fototransistor. Per i non addetti ai lavori (anche io sono un principiante) un transistor è un componente che può essere immaginato come un rubinetto. Girando la chiave del rubinetto l'acqua scorre da un capo all'altro del tubo. Il fototransistor è un transistor che utilizza la luce per aprire il rubinetto, in questo modo c'è una sorta di isolamento tra un circuito e l'altro. Il funzionamento è questo: Arduino apre il primo rubinetto (fototransistor) che fa passare un pò d'acqua che attiva il secondo rubinetto (transistor di potenza) che fa passare molta acqua che scorrendo nelle ventole le fa girare.
Per la regolazione delle ventole bisogna sapere che arduino non può erogare una corrente tale da alimentare una ventola; infatti arduino può erogare da un pin circa 20ma mentre una ventola ne richiede anche 300! Inoltre la tensione in uscita dal pin di arduino 5v non è sufficente per la ventola che ne richiede 12v. Per risolvere il problema dovremo realizzare un'altra scheda (può essere fatta un'unica con la precedente). Questa scheda avrà un transistor di potenza e un fototransistor. Per i non addetti ai lavori (anche io sono un principiante) un transistor è un componente che può essere immaginato come un rubinetto. Girando la chiave del rubinetto l'acqua scorre da un capo all'altro del tubo. Il fototransistor è un transistor che utilizza la luce per aprire il rubinetto, in questo modo c'è una sorta di isolamento tra un circuito e l'altro. Il funzionamento è questo: Arduino apre il primo rubinetto (fototransistor) che fa passare un pò d'acqua che attiva il secondo rubinetto (transistor di potenza) che fa passare molta acqua che scorrendo nelle ventole le fa girare.
Scegliere le lenti per i led
In commercio esistono moltissimi tipi di lenti, la prima cosa da scegliere per non sbagliare è il formato della star e dei led. Ogni tipo di led monta alcuni tipi di lenti. La cosa successiva è la scelta del grado del cono. Qui ci sono formule matematiche per la scelta corretta, in funzione della distanza dell'area da illuminare.
S = R2 * 3,14 * (tg (alfa /2 ))2
dove
dove
S = superficie illuminata ad un metro
tg = tangente
alfa = angolo di emissione del flusso luminoso
R= distanza dalla fonte luminosa
R= distanza dalla fonte luminosa
Un led da 260 lumen con angolazione da 125°, coprirà a 1mt di distanza
S=3,14*(tg(125/2))2 =11,57m2
Con una lente da 60°
S=3,14*(tg(60/2))2 =1.02m2
Nel mio caso specifico mi interessa che la luce copra completamente a partire dalla superficie dell'acqua (non prendo quindi come riferimento il fondo). So che questo comporterà una superficie illuminata maggiore rispetto al solo fondo della vasca ma mi sta bene così.
Quindi a che distanza dovranno essere posti i led con una lente a 60°?
S=0,5*0,5=0,25m2
0,25=R2 *3,14*(tg(60/2))2
Con una lente da 60°
S=3,14*(tg(60/2))2 =1.02m2
Nel mio caso specifico mi interessa che la luce copra completamente a partire dalla superficie dell'acqua (non prendo quindi come riferimento il fondo). So che questo comporterà una superficie illuminata maggiore rispetto al solo fondo della vasca ma mi sta bene così.
Quindi a che distanza dovranno essere posti i led con una lente a 60°?
S=0,5*0,5=0,25m2
0,25=R2 *3,14*(tg(60/2))2
R2=0,25/(1,04)=0,24m2
R=0,5m
Se non volete fare calcoli vi do il link di un calcolatore online
La realizzazione
Veniamo alla costruzione, applichiamo il principio "Divide et impera" per semplificarci la vita... Cosa dobbiamo realizzare:- Scocca
- Scheda amplificatrice 0-5v a 0-10v
- Allestimento led
La scocca
Per la scocca ciò che dobbiamo stabilire è innanzitutto se mettere i driver dentro o fuori. Mettere i driver all'esterno della plafoniera comporterà:Pro
- Minor peso
- In caso di caduta in acqua della plafoniera minori danni e maggiore sicurezza non essendoci la 220v ma solo la corrente continua da 48v
- Un numero maggiore di cavi vanno portati ai led
- Maggior ingombro dovendo collocare i driver da qualche altra parte
Consiglio poi di prevedere dei fori per l'areazione in cui montare le ventole, dei fori per il passaggio dei cavi e infine di prevedere uno scavo o una slitta per poter rimuovere il vetro e pulirlo di tanto in tanto.
Se siete pratici del fai da te qualche punta a tazza, seghetto alternativo e trapano basteranno, altrimenti potete realizzare un piccolo schema e farvelo realizzare da un falegname di fiducia.
La scheda amplificatrice
Per la scheda, ho realizzato in primis la progettazione del circuito con eagle. Se avete bisogno posso inviarvi i file del progetto e della scheda. Il passo successivo è stato provare il tutto su una "breadboard".
Fatto questo ho realizzato la mia basetta in rame utilizzando dei fogli "Press&Peal", che in pratica permettono di "stirare" lo schema stampato da una comune stampante laser. Una volta stampata la piastra la si immerge in un liquido a base di cloruro di ferro per una decina di minuti. Il cloruro corroderà il rame non coperto dall'inchiostro lasciando le piste a vista. Io ho utilizzato un pratico kit composto da una busta rigida e delle palline di cloruro. Con questo kit potete realizzare parecchi esperimenti.
Il passo successivo è la foratura della piastra per permettere il montaggio dei componenti. Io l'ho eseguita con il dremel con il supporto a colonna, in alternativa si potrebbe usare un trapano con una punta molto piccola. Si procede poi alla saldatura ed il gioco è fatto!
Di seguito potete vedere una sequenza di realizzazione di una piastra
Allestimento led
Per l'allestimento il lavoro mi è stato notevolmente semplificato in quanto ho potuto riutilizzare parte dell'assemblaggio fatto per la prima versione della plafoniera. La mia nuova plafoniera avrà 48 led divisi in 24 bianchi e 24 blue (12 blue e 12 royal blue). C'è chi aggiunge dei led Rossi, io personalmente ho evitato.
I miei driver prevedono la possibilità di collegare 12 led ciascuno, pertanto ho utilizzato 4 driver in tutto, 2 per i blu "tarati" a 750ma MAX e 2 per i bianchi a 1000ma MAX.
Per la costruzione vi rimando al post della precedente plafoniera.
A breve posterò una foto con il lavoro completo
