Jan-Jelle Huizinga is een enthousiaste techneut en oud-student van Hogeschool Dirksen. Hij laat een nieuw huis bouwen. In zijn blog neemt hij ons stap voor stap mee in het bouwproces en hij vertelt hoe hij zelf de domotica-installatie voor de ledverlichting voor de nieuwbouw maakt. In dit blog gaat hij in op de specificaties, prototyping en dimmen.
In mijn vorige blog heb ik uitgelegd wat ik van plan ben, waarom ik het van plan ben en hoe ik het ongeveer van plan ben (Lees blog 2: Domotica en waarom ik het graag wil toepassen). Nu is dat een mooi begin en een goede richtlijn, maar ik wil voorkomen dat ik lukraak begin te programmeren en aanklooien. Dat stadium komt nog wel, maar eerst even wat meer duidelijkheid.
Een kleine opmerking vooraf, het is een technisch blog dus zijn de technische kreten gaandeweg steeds meer vertegenwoordigd. Ik ga er enigszins vanuit dat de lezers van deze blog dit boeiend vinden, maar zal mijn best doen niet al te diep in de materie te duiken. Mochten er vragen zijn dan hoor ik het wel ;).
Aansturing verlichting benedenverdieping en buiten
Waar ik de focus op leg is voornamelijk de verlichting en aansturing daarvan op de benedenverdieping en buiten. Overige zaken als het regelen van verwarming en automatische gordijnen zijn onderwerpen die voor een DIY (Do It Yourself) project wel erg complex worden en ze hebben ook een minder hoge prioriteit.
Gezien het een nieuw huis is, zullen we ook overal ledverlichting inbouwen. Die willen we kunnen dimmen. Het aansturen van de verlichting kan uiteraard met een telefoon, maar zal ook nog steeds met de schakelaars in de muur moeten werken. Niks lijkt me vervelender dan binnenkomen en je telefoon uit je broek moeten halen om je lamp aan te zetten. Dit vind ik dan ook een groot nadeel van de Philips Hue lampen. Prachtig systeem, maar als je schakelaar uit staat, doet ie het niet. Misschien leuk voor een losse vloerlamp of iets dergelijks.
Afijn, zo zijn er nog een aantal onderwerpen waar ik wat van vind. Op een rijtje gezet:
Bedrading:
Redundantie en beveiliging:
het Domoticz systeem zal de lampen kunnen aansturen, maar is redundant ten opzicht van de schakelaars. Dat wil zeggen dat als er geen netwerk is, de schakeling tussen de lampen/schakelaars als embedded systeem los zal functioneren;
Dit wordt gerealiseerd met automatische zekeringen (polyfuses), zenerdiodes, DC/DC converters, relais en opto-couplers op de in- en uitgangen.
Arduino Uno
De Arduino Uno werkt op 5V en heeft een aantal mogelijkheden om in- en uitgangen te lezen en aansturen op de GPIO-pinnen (General Purpose Input-Output). Er zijn analoge ingangen (0 – 5V) via een on-board ADC, digitale ingangen, digitale uitgangen en PWM-uitgangen (Pulse Width Modulation). De analoge ingangen zal ik niet gebruiken en deze pinnen zullen als digitale I/O worden ingezet. Zie de Arduino Uno pinout voor referentie: https://www.arduino.cc/en/Hacking/PinMapping168
Prototyping
Het idee is om uiteindelijk een printplaat te ontwerpen waar een Atmega 328 microcontroller op zit, waar losse schakel- en dim modules opgedrukt kunnen worden en losse schakelaars op aangesloten kunnen worden. Deze schakelaars kunnen van alles zijn. Een bewegingssensor met een potentiaalvrij contact, een wandschakelaar, een rookmelder, de deurbel, noem het maar op. Maar voordat we zover zijn, zal er het een en ander geprobeerd en getest moeten worden.
Wat heb ik nodig:
Dus… bouwen, programmeren, testen, aanpassen, meten, klooien en zo voorts..
Waar kom je dan op uit?
Led dimmen
Een led dimmen is weer een ander verhaal dan gloeilampen dimmen, wat een beetje een technisch verhaal is, waar ik liever niet al te veel aandacht aan besteed. Komt er op neer dat een standaard dimmer wat meer vermogen nodig heeft om te werken en een ledlamp verbruikt te weinig vermogen, dus moet er een ander type dimmer komen. Een zogenaamde “trailing edge” dimmer. Omdat mijn enige optie om te dimmen een PWM uitgang is, ben ik druk op zoek gegaan naar een dimmer die hiermee aan te sturen is. En wat blijkt? Deze bestaan niet...Yes, nog meer DIY! To the drawing board dus.
Trailing edge dimmen, ofwel fase afsnijding, is nieuw voor me. Dat is mooi, want het idee van dit project is om wat te leren. Nu is het mogelijk om met discrete digitale bouwstenen en analoge componenten van alles te bouwen, maar de markt denkt natuurlijk ook mee. Led dimmen is niet ongebruikelijk meer (voor 230VAC dan), en fabrikanten van chips hebben IC's (Integrated Circuit = geïntegreerde Schakeling) ontworpen waarmee relatief eenvoudig dergelijke dimmers gemaakt kunnen worden met minimale externe componenten. Perfect!
De chip die ik gebruikt heb is de FL5150 MX van Fairchild Semiconductors:
Deze chip stuurt twee IGBT's of MOSFET's aan op de uitgang, en kan met een 0 -2.5VDC signaal op de DIM control ingang een fase-afsnijding realiseren.
Na een aantal weken experimenteren en twee versies dimmers verder, heb ik een schakeling gemaakt waarmee ik met een PWM signaal 0 – 5V, door een opto-coupler naar 0 – 12V via een RC- filter en een spanningsdeler een analoog 0 – 2.5VDC signaal kan realiseren die ik via de Arduino Uno aanstuur. Succes!
Figuur 6: Dim versie 1 in board layout.
Figuur 7: Scope beeld met fase-afsnijding
Figuur 8: Laatste versie dimmer PCB af!
What's next?
Al met al een aantal leuke succesjes. Ik heb een houvast qua specificaties, de prototyping onderdelen verzameld, en een leddimmer ontworpen die via de Arduino aangestuurd wordt en de PCB en onderdelen ontworpen, besteld en geassembleerd. Vooralsnog heb ik een potmeter aangesloten op de Arduino om een analoge ingang te simuleren, in mijn volgende blog zal ik toelichten hoe de communicatie met de Domoticz server wordt opgebouwd om de ledlamp met mijn mobiel aan te kunnen sturen. Ook zal ik uitleggen hoe ik het leven van mijn aannemer moeilijk maak met exotische vragen over wijzigingen in de elektrische installatie van mijn nieuwe huis... tot snel!
Lees ook de eerder verschenen blogs van Jan-Jelle:
Blog 1: Nieuwe resultaten bij ROV SCADA-systeem afstudeerproject
Blog 2: Domotica en waarom ik het graag wil toepassen
.png)