Een elegante automatische trap verlichting (deel 1)

In het eerste deel van een nieuwe spannende serie wordt een elegante automatische trapverlichting voor maximaal 16 treden toegepast, waarbij elke individuele trap de ene na de andere trap wordt verlicht als een lopend licht zodra een van de twee infrarooddetectoren, elk individueel bevestigd aan de boven- en onderkant van de trap, een beweging rapporteert. Bovendien wordt elke individuele trap voorzichtig gedimd tot de maximale helderheid door middel van pWM-regeling en later weer naar beneden gedimd tot het gedoofd is. De tijdsperioden waarin de trap ingeschakeld blijft, of de ene stap die omhoog of omlaag wordt gedimd, is vrij verstelbaar in de schets naar eigen inzicht. Een dergelijke oplossing bestaat al commercieel (is hier te zien in de video in het bedrijf).

Vandaag laat ik zien hoe je een controle vergelijkbaar in functie met behulp van de Arduino en een aantal externe componenten te bouwen.

 

We hebben de volgende elektronische onderdelen nodig voor onze doe-het-zelf trapverlichting:

 

Nummer

Beschrijving

Opmerking

2

Pir Module HC-SR501 PIR

Bewegingssensor

1

PCA9685 16 Kanaal12-bits PWM-stuurprogramma

 

1

Nano V3

 

1

MB102-voedingsadapter

Voor breadboard setup

maximaal 16

IRF520 MOS Driver Module 0-24V 5A

Aantal afhankelijk van het aantal trappen

1

Voeding voor LED/lampen voor de stappen

Maximaal 24 volt

 

Het volgende schema toont de kerncontrole. Er zijn echter slechts 2 bestuurdersniveaus van de maximaal mogelijke 16 bestuurdersniveaus te zien. Als er meer driver niveaus nodig zijn, zijn ze aangesloten als de twee getrokken. Het is belangrijk op te merken dat Veiligheidsvriendelijk gebruik van stroomkabels en -kabels evenals een voldoende gedimensioneerde voeding. De voeding moet overbelast zijn en kan alle trapverlichting en de Arduino voorzien van gestabiliseerde gelijkspanning zonder overbelast te raken! Er bestaat brandgevaar als deze niet goed is geïnstalleerd en/of bediend!

 

We bouwen het circuit voor onze trap als volgt op een breadboard voor het testen:

 

Bouw op breadboard

 

I.n volgende stap passen we de broncode van de Arduino aan uw eigen behoeften aan. De volgende 3 regels in de code zijn interessant:

#define Num_Stages 15
#define Delay_Stages 10
#define Delay_ON_to_OFF 5

 

Num_Stages

Hiermee definieert u het aantal trappen dat moet worden verlicht (maximaal 16, gerekend van 0 tot begin. Maximale waarde: 15)

Delay_Stages

Fade periode voor elke trap stap -> hoe kleiner de waarde hoe groter de periode, hoe langzamer.

Delay_ON_to_OFF

Periode van verdamping door de trap die in de status "op" blijft.

 

Nadat we de waarden hebben aangepast aan onze eigen voorkeuren, kan de code worden geüpload naar de Arduino:

 

 

Tobias Kuch GPL 3.0 2019
#include <Draad.H>

#define PWM_Module_Base_Addr 0x40 10000000b Het laatste stukje van de adresbyte definieert de bewerking die moet worden uitgevoerd. Wanneer ingesteld op logische 1 0x41 module 2
selecteert een leesbewerking terwijl een logische 0 een schrijfbewerking selecteert.
#define OE_Pin  8           Vastmaken voor uitvoer inschakelen
#define PIRA_Pin 2
#define PIRB_Pin 3

#define Num_Stages  15
#define Delay_Stages  10
#define Delay_ON_to_OFF  30  Minimum Delay_ON_to_OFF in seconden

Byte Pwm_Channel = 0;
Int Pwm_Channel_Brightness = 0;

Bool Motion_Trigger_Down_to_Up = Valse;
Bool On_Delay = Valse;

Besturingselement onderbreken
Byte A60telSeconds24 = 0;
Byte Seconden24;

Isr(TIMER1_COMPA_vect)
{   A60telSeconds24++;   Als (A60telSeconds24 > 59)   {     A60telSeconds24 = 0;     Seconden24++;     Als (Seconden24 > 150)     {       Seconden24 = 0;     }   }
}

Void ISR_PIR_A()
{   Bool PinState = digitaalLezen(PIRA_Pin);   Als (PinState)   {     Motion_Trigger_Down_to_Up = Waar; PIR A geactiveerd   }
}

Void ISR_PIR_B()
{   Bool PinState = digitaalLezen(PIRB_Pin);   Als (PinState)   {     Motion_Trigger_Down_to_Up = Waar; PIR B geactiveerd   }
}

Void Init_PWM_Module(Byte PWM_ModuleAddr)
{   pinMode(OE_Pin, Output);   digitalWrite(OE_Pin, Hoge); Actieve pincode voor activering van lage uitvoer (OE).   Draad.beginTransmissie(PWM_ModuleAddr); Gegevensoverdracht starten   Draad.Schrijven(0x01);                       Modus 2 Registreren selecteren (opdrachtregister)   Draad.Schrijven(0x04);                       Configureer Chip: 0x04: dead pole output 0x00: Open drain output.   Draad.eindTransmissie();                 Communicatie stoppen - Stop bit verzenden   Draad.beginTransmissie(PWM_ModuleAddr); Gegevensoverdracht starten   Draad.Schrijven(0x00);                      Modus 1 Registreren selecteren (opdrachtregister)   Draad.Schrijven(0x10);                      Slaapmodus configureren   Draad.eindTransmissie();                Communicatie stoppen - Stop bit verzenden   Draad.beginTransmissie(PWM_ModuleAddr); Gegevensoverdracht starten   Draad.Schrijven(0xFE);                       Selecteer PRE_SCALE registreren   Draad.Schrijven(0x03);                       Stel Prescaler in. De maximale PWM-frequentie is 1526 Hz als de PRE_SCALEer de operator is ingesteld op "0x03h". Standaard: 200 Hz   Draad.eindTransmissie();                 Communicatie stoppen - Stop bit verzenden   Draad.beginTransmissie(PWM_ModuleAddr); Gegevensoverdracht starten   Draad.Schrijven(0x00);                       Modus 1 Registreren selecteren (opdrachtregister)   Draad.Schrijven(0xA1);                       Chip configureren: ERrlaube All Call I2C-adressen, interne klok gebruiken, / Functie Automatisch stappen toestaan   Draad.eindTransmissie();                 Communicatie stoppen - Stop bit verzenden
}


Void Init_PWM_Outputs(Byte PWM_ModuleAddr)
{   digitalWrite(OE_Pin, Hoge); Actieve pincode voor activering van lage uitvoer (OE).   Voor ( Int Z = 0; Z < 16 + 1; Z++)   {     Draad.beginTransmissie(PWM_ModuleAddr);     Draad.Schrijven(Z * 4 + 6);      Selecteer PWM_Channel_ON_L register     Draad.Schrijven(0x00);                     Waarde voor bovenstaand register     Draad.eindTransmissie();     Draad.beginTransmissie(PWM_ModuleAddr);     Draad.Schrijven(Z * 4 + 7);      Selecteer PWM_Channel_ON_H register     Draad.Schrijven(0x00);                     Waarde voor bovenstaand register     Draad.eindTransmissie();     Draad.beginTransmissie(PWM_ModuleAddr);     Draad.Schrijven(Z * 4 + 8);   Selecteer PWM_Channel_OFF_L register     Draad.Schrijven(0x00);        Waarde voor bovenstaand register     Draad.eindTransmissie();     Draad.beginTransmissie(PWM_ModuleAddr);     Draad.Schrijven(Z * 4 + 9);  Selecteer PWM_Channel_OFF_H register     Draad.Schrijven(0x00);             Waarde voor bovenstaand register     Draad.eindTransmissie();   }   digitalWrite(OE_Pin, Lage); Actieve pincode voor activering van lage uitvoer (OE).
}

Void Setup()
{   Initalisatie   pinMode(PIRA_Pin, Input);   pinMode(PIRB_Pin, Input);   Seriële.Beginnen(9600);   Draad.Beginnen(); Initalisia I2C Bus A4 (SDA), A5 (SCL)   Init_PWM_Module(PWM_Module_Base_Addr);   Init_PWM_Outputs(PWM_Module_Base_Addr);   noInterrupts();   attachInterrupt(0, ISR_PIR_A, Wijzigen);   attachInterrupt(1, ISR_PIR_B, Wijzigen);   TCCR1A = 0x00;   TCCR1B = 0x02;   TCNT1 = 0;      Inschrijving met 0 initialiseren   OCR1A =  33353;      Pre-documenten Uitvoervergelijkregister   TIMSK1 TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);  Timer vergelijken onderbreken inschakelen   Interrupts();
}

Void Down_to_Up_ON()
{   Pwm_Channel = 0;   Pwm_Channel_Brightness = 0;   Terwijl (Pwm_Channel < Num_Stages + 1)   {     Draad.beginTransmissie( PWM_Module_Base_Addr);     Draad.Schrijven(Pwm_Channel * 4 + 8);   Selecteer PWM_Channel_0_OFF_L register     Draad.Schrijven((Byte)Pwm_Channel_Brightness & 0xff);        Waarde voor bovenstaand register     Draad.eindTransmissie();     Draad.beginTransmissie( PWM_Module_Base_Addr);     Draad.Schrijven(Pwm_Channel * 4 + 9);  Selecteer PWM_Channel_0_OFF_H register     Draad.Schrijven((Pwm_Channel_Brightness >> 8));             Waarde voor bovenstaand register     Draad.eindTransmissie();     Als (Pwm_Channel_Brightness < 4095)     {       Pwm_Channel_Brightness = Pwm_Channel_Brightness + Delay_Stages;       Als (Pwm_Channel_Brightness > 4095) {         Pwm_Channel_Brightness = 4095;       }     } Anders Als ( Pwm_Channel < Num_Stages + 1)     {       Pwm_Channel_Brightness = 0;       Vertraging(200);       Pwm_Channel++;     }   }
}

Void Down_to_Up_OFF()
{   Pwm_Channel = 0;   Pwm_Channel_Brightness = 4095;   terwijl (Pwm_Channel < Num_Stages + 1)   {     Draad.beginVerzending( PWM_Module_Base_Addr);     Draad.schrijven(Pwm_Channel * 4 + 8);   // Wähle PWM_Channel_0_OFF_L register     Draad.schrijven((byte)Pwm_Channel_Brightness & 0xFF);        // Wert für o.g. Registreren     Draad.endTransmission();     Draad.beginVerzending( PWM_Module_Base_Addr);     Draad.schrijven(Pwm_Channel * 4 + 9);  // Wähle PWM_Channel_0_OFF_H register     Draad.schrijven((Pwm_Channel_Brightness >> 8));             // Wert für o.g. Registreren     Draad.endTransmission();     als (Pwm_Channel_Brightness > 0)     {       Pwm_Channel_Brightness = Pwm_Channel_Brightness - Vertraging_Stages;       als (Pwm_Channel_Brightness < 0) {         Pwm_Channel_Brightness = 0;       }     } anders als ( Pwm_Channel < Num_Stages + 1)     {       Pwm_Channel_Brightness = 4095;       vertraging(200);       Pwm_Channel++;     }   }
}

nietig lus() {   als ((Motion_Trigger_Down_to_Up) en !(Met vertraging))   {     Seconden24 = 0;     Met vertraging = waar;     Down_to_Up_ON();     Motion_Trigger_Down_to_Up = fout;   }   als ((Met vertraging) en  (Seconden24 > Delay_ON_to_OFF))   {     Motion_Trigger_Down_to_Up = fout;     Met vertraging = fout;     Down_to_Up_OFF();   }
}

 

 

Ich wünsche viel Spaß beim Nachbauen dieses Projektes und bis zum nächsten Teil.

 

 

 

 

Für arduinoProjekte für anfängerSensoren

15 Kommentare

Andreas Wolter

Andreas Wolter

@Tony: RGB LEDs (die adressierbaren Neopixel mal ausgenommen) sind im Grunde drei LEDs mit verschiedenen Farben. Als erstes würde ich versuchen, statt zwei einfarbige LEDs drei farbige LEDs anzuschließen. Im Code müsste man dann die Helligkeit der drei Kanäle per Offset einstellen, um die gewünschte Farbe zu erhalten.

Tony

Tony

Moin, cooles Projekt, aber bekomme ich es mit RGBs umgesetzt? VG Tony

Helmut Tack

Helmut Tack

Zunächst, tolles Projekt. Ich habe mich schon an einem Projekt eines anderen Entwicklers heran getraut, aber die von ihm implementierte 220V Abschaltung mit Relais funktioniert nicht wirklich. Irgendwas am Quellcode ist da im Argen. Hilfe, wie so oft, der Fehler sitz vor der Tastatur. Da ich nicht gerne in anderen Codes herumkrame, habe ich mit Freuden dieses Projekt gefunden.
1. Frage : Brauch ich für 10 SDufen 10 PCA9685 16 Kanal 12 Bit PWM Driver oder nur einen?
2. Frage : Kann der Code um eine 220V Stromabschaltung per Relais erweitert werden. Wäre der Sicherheits- un d Umweltgedanke.
Ich werde das Projekt mal umsetzen und sehen, ob ich wieder (wie beim Mitbewerber) die Materialien und die Zeit in die “Tonne kloppe”
Das Projekt ist für einen lieben Menschen gedacht, dessen sehfähigkeit im Dunkeln gleich Null ist. Damit er noch lange sein Schlafzimmer im Obergeschoss des Hauses nutzen kann, will ich eine soche LED Beleuctung implementieren.
Liebe Grüße und schon mal danke für die Antwort, gerne auch per Mail.

Tobias

Tobias

Ich kann Wolfgang nur zustimmen. Bitte beachtet im eigenen Interesse alle Sicherheitsbestimmungen, VDE Bestimmungen, im Text genannte Hinweise und natürlich auf eine sichere und saubere Verlegung der Kabel.

Tobias

Tobias

Ich kann Wolfgang nur zustimmen. Bitte beachtet im eigenen Interesse alle Sicherheitsbestimmungen, VDE Bestimmungen, im Text genannte Hinweise und natürlich auf eine sichere und saubere Verlegung der Kabel.

Wolfgang

Wolfgang

Die Idee finde ich toll und ein Anstoß für das Zusammenwirken von Komponenten (auch für andere Projekte.
Aber:
Das Zusammenwirken von Steuerungen mit Lichtstrom (Netzstrom) ist eine echte Herausforderung, weil in unserer technischen Welt alles diesbezüglich mit Sicherheitsvorschriften geregelt ist, deren Nichtbeachtung fatale Folgen haben kann. In diesem Falle trifft die VDE für Kleinspannungen zu. Damit meine ich nicht die ARDUINO Steuerung sondern die Leistungssteuerung. Deswegen unterstütze ich die Kommentare meiner Vorgänger, die Beleuchtung auf LED im Kleinleistungsbereich (<5W) gegenüber X* max ca.100W vorschlagen. Abgesehen von der Wärmeentwicklung. Bei allen Projekten sollte auch die “Klimaverträglichkeit” mitspielen. Etwas, woran sich die “Maker-Szene” heran tasten sollte.

In einigen Kommentaren war die Aktivierung mit Lichtempfindlichkeit angesprochen: Die PIR Module haben 2 Einstellungen: Pulslänge bei Aktivierung und Umgebungshelligkeit.

Im Rettungsdienst sind wir immer wieder mit Verunglückten konfrontiert, die auf Treppen stürzen. Kabel sind nicht selten dabei ein Grund. Bitte, im eigenen Interesse, wenige Kabel und sichere Verlegung, gerade bei Stiegen und Treppen!

Udo Schulz

Udo Schulz

Es wäre schön, wenn die Lampen , wenn man oben an der Treppe ist, von oben nach unten angehen und wenn man unten ist, von unten nach oben angehen und entsprechend auch ausgehen.

Tobias

Tobias

vielen Dank für die ganze positive Rückmeldung ! Das Projekt kann ganz einfach auch mit LED Streifen ohne Änderung der Schaltung oder des Codes verwendet werden. Einfach an den Ausgang ein LED Streifen hängen, das wars..

Tim

Tim

Hallo
Ich bekomme nur Fehlermeldungen beim Kompilieren.
Arduino: 1.8.10 (Windows 10), Board: “Arduino Nano, ATmega328P”

treppenlicht1:58:16: error: expected primary-expression before ‘,’ token

pinMode(OE_Pin8, OUTPUT); ^

treppenlicht1:59:21: error: expected primary-expression before ‘,’ token

digitalWrite(OE_Pin8, HIGH); // Active LOW-Ausgangsaktivierungs-Pin (OE). ^

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino: In function ‘void Init_PWM_Outputs(byte)’:

treppenlicht1:81:21: error: expected primary-expression before ‘,’ token

digitalWrite(OE_Pin8, HIGH); // Active LOW-Ausgangsaktivierungs-Pin (OE). ^

treppenlicht1:101:21: error: expected primary-expression before ‘,’ token

digitalWrite(OE_Pin8, LOW); // Active LOW-Ausgangsaktivierungs-Pin (OE). ^

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino: In function ‘void Down_to_Up_ON()’:

treppenlicht1:128:22: error: ‘Num_Stages’ was not declared in this scope

while (Pwm_Channel < Num_Stages + 1) ^~~~~~~~~~

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino:128:22: note: suggested alternative: ‘Num_Stages15’

while (Pwm_Channel < Num_Stages + 1) ^~~~~~~~~~ Num_Stages15

treppenlicht1:140:51: error: ‘Delay_Stages’ was not declared in this scope

Pwm_Channel_Brightness = Pwm_Channel_Brightness + Delay_Stages; ^~~~~~~~~~~~

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino:140:51: note: suggested alternative: ‘Delay_Stages10’

Pwm_Channel_Brightness = Pwm_Channel_Brightness + Delay_Stages; ^~~~~~~~~~~~ Delay_Stages10

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino: In function ‘void Down_to_Up_OFF()’:

treppenlicht1:158:22: error: ‘Num_Stages’ was not declared in this scope

while (Pwm_Channel < Num_Stages + 1) ^~~~~~~~~~

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino:158:22: note: suggested alternative: ‘Num_Stages15’

while (Pwm_Channel < Num_Stages + 1) ^~~~~~~~~~ Num_Stages15

treppenlicht1:170:51: error: ‘Delay_Stages’ was not declared in this scope

Pwm_Channel_Brightness = Pwm_Channel_Brightness – Delay_Stages; ^~~~~~~~~~~~

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino:170:51: note: suggested alternative: ‘Delay_Stages10’

Pwm_Channel_Brightness = Pwm_Channel_Brightness – Delay_Stages; ^~~~~~~~~~~~ Delay_Stages10

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino: In function ‘void loop()’:

treppenlicht1:192:32: error: ‘Delay_ON_to_OFF’ was not declared in this scope

if ((On_Delay) and(Seconds24 > Delay_ON_to_OFF)) ^~~~~~~~~~~~~~~

C:\Users\frogg\Documents\Arduino\treppenlicht1\treppenlicht1.ino:192:32: note: suggested alternative: ‘Delay_ON_to_OFF30’

if ((On_Delay) and(Seconds24 > Delay_ON_to_OFF)) ^~~~~~~~~~~~~~~ Delay_ON_to_OFF30

Mehrere Bibliotheken wurden für “Wire.h” gefunden
Benutzt:
expected primary-expression before ‘,’ token

Diddi

Diddi

Das Projekt finde ich sehr gelungen, aber es fehlt noch ein Lichtsensor um bei Tageslicht nicht unnötig Strom zu verbrauchen.
Ein Kombisensor wäre die ideale Ergänzung.

Andreas

Andreas

Ich kann Mustafa Sari nur zustimmen, eine Umsetzung mit LED wäre super.

HJThom

HJThom

Hallo zusammen, ich finde das Thema auch total spannend. Direkt habe ich mir den Aufbau mal angeschaut und stellte mir wie Mustafa die Frage, warum das Geraffel wenn man das Ganze auch mitWS2812B realisieren kann? Die Möglichkeiten sind hier vielfältiger. Die HC-SR501 sind mir persönlich zu großflächig und somit ungenau aber das ist je nach Anwendung verschieden, ich würde auf eine Lichtschranke setzten. Ich verfolge das Thema mal weiter.

Danke und Gruß
HJThom

Dirk

Dirk

ein toller Sketch den ich ähnlich auch bei YouTube gesehen habe. Was mir fehlt sind ein paar Erklärungen um den Sketch nachvollziehen zu können. Ich werde es auf jeden Fall bauen uns ausprobieren.

Stephan Strittmatter

Stephan Strittmatter

Tolles Projekt! Ich kann mich da nur anschließen: ich fände eine Variante mit LED-Streifen auch super finden!
Ich bin gespannt.

Mustafa sari

Mustafa sari

Hi es wäre super, wenn ihr die Beleuchtung mal mit dem LED Streifen umsetzt.
Ich hatte schon lange überlegt ein Lauflicht pro Stufe zu realisieren und ich glaube das würde den meisten auch gefallen.
Über das PWM kann man die einzelnen Stufen dann nach und nach immer heller werden lassen.

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