Centraal aangestuurde algemene verlichting met leds
In een zoektocht naar een goede algemene verlichting kwam ik als lichtbron op leds, en voor de grote baan op ledstrips.
Daar waren verschillende redenen voor:
- Leds en ledstrips worden steeds goedkoper, krijgen meer en meer rendement, gaan zeer lang mee, ...
- Het aanbod aan beschikbare kleuren neemt steeds toe: Warmwit, RGB, ...
- Ze zijn aan te sturen met een veilige spanning (geen 230, maar wel 12 Volt)
- Aansturing is gemakkelijker en geeft minder storing dan bvb triac-dimmers
Van in het begin van de ontwikkeling kwam ik op het volgende verlanglijstje:
- Meerdere kanalen: RGB (Rood-Groen-Blauw) + Warmwit + nog een kanaal - vandaar de naam RGBWX
- Centrale PWM-aansturing met een microcontroller, eindversterking met mosfet-transistoren
- Al dan niet autonome dag/nacht overgangen, eventueel een nachtelijk onweer, ...
Eerste ontwerp:
 |
 |
|
 |
Een eerste aanzet was voor het minibaantje van een bevriende modelbouwer (Turnhout NEEB) waarmee hij overigens de Modelspoorexpo-wedstrijd 2014 gewonnen heeft.
Het centrale hart (links op de eerste tekening) is een Atmega16, die kan communiceren met een andere centrale sturing en via een extern kastje kan afgeregeld worden. Op het printje zit een eindtrap en een connector voor ledstrips, alsook een connector om andere eindtrappen mee aan te sturen.
Op de tekening linksonder zie je de koperzijde van de printjes: rechts de centrale sturing, en links een aparte eindversterker. Met de dubbele connector kan je doorlussen naar eventuele volgende eindtrappen.
In het midden een foto van twee opgebouwde printjes, en rechts zie je tenslotte een Excel-werkblad, waar de gegevens werden voorbereid, zodat ik die copy-paste in de editor voor het programma kon zetten.
Eerste variant:
 |
 |
Niet veel later deed ik mee met de fragmentwedstrijd van MTD - een zeer klein diorama kreeg in de fries een variant op de NEEB-sturing. Een ronde dubbelzijdige printplaat van iets minder dan 10cm groot kreeg zowel de microcontroller met eindtrappen als een programmeer-connector, én de leds zelf.
De "X" in RGBWX werd weggelaten, op het printplaatje kwamen 18 paar leds, bestaande uit een 5mm "gewone" warmwitte en een hoogrendement-smd-rgb. Op de rechtse foto zie je dat die ruim voldoende licht produceerden.
Dankzij een betere kennis van assembler slaagde ik er in om de resolutie van de pwm-aansturing van 8 naar 10 bits op te trekken. De helderheid van elk kanaal kon zo in 1000, in plaats van in 250 stapjes geregeld worden - een zichtbare verbetering
Tweede ontwerp:
|
 |
|
 |
Dit diende voor de grote digitale clubbaan van MTD: Heel wat modules, met heel wat ledstrips. Tot pakweg 150W aan licht per bak, dus er moest speciale aandacht zijn voor voeding en bedrading, en eindtrappen.
Het ontwerp lijkt sterk op het eerste, maar nogal wat connectoren verdwenen omdat ze overbodig bleken. De verschillen:
- Minder verbindingen met de "aansturende buitenwereld" - omdat dit bij MTD niet nodig is
- Geen power-uitgang op de centrale sturing, wel een connector voor een 6-aderige flatcable
- Flatcable kan je gemakkelijk doorlussen via connectoren op centrale sturing en op elke "booster"
- Boosters zijn wat meer solid-state: bredere printsporen, ...
- Kleine lichtgewicht-printjes - ze worden immers geplaatst in een grote overhangende fries
- RGBWX is RGBWC geworden, waarbij de "C" voor Cool-white staat.
In de MTD-fries zitten telkens 3 strips met RGB, warmwitte en koudwitte leds dicht bij elkaar. - Voeding komt uit een reeks verbouwde 300W PC-voedingen, die telkens 2 modules bevoorraden
Verder heeft deze versie de software-kracht van die in mijn eerste microbaantje. De beschikbare programmaruimte in de microcontroller is de beperkende factor voor de resolutie (het aantal tussenstappen) waarmee elk kanaal geregeld wordt. Met een pin-compatibele grotere controller zou de resolutie van 10 naar 12 bits kunnen, dus 4000 ipv 1000 stapjes.
Definitieve ontwerp:
... dat is er voorlopig nog niet. Waarschijnlijk zal het erg lijken op het tweede ontwerp, met mogelijk een meer krachtige microcontroller.