Lära mig AVR genom ett LED + motor projekt DIY Discoeffekt

[LordofSwe]

Hej,

Jag håller precis på att lära mig elektronik och AVR programmering i ett projekt som kommer använda en RGBX lysdiod och en motor.
Projektet i sin helhet går ut på att uppdatera en gammal disco ljuseffekt från 90-talet till detta år tusende med ny LED teknik. Ljuseffekten består av en lampa som lyser på en faceterad reflektor som snurrar. Orginalet har speglar i olika färger men min kommer bara bestå av ofärgade speglar och istället använda färgväxlingen från dioden. Och ja, jag vet att dessa armaturer är så billiga idag att det är billigare att köpa effekten färdig från fabrik, men då lär jag mig inte det jag behöver lära mig för kommande projekt.

AVR programmeringen för projektet har jag tillräckligt med koll på för att klara detta projekt, dock är jag rädd att mina elektronik kunskaper ligger lite efter och jag hoppas att det fins någon vänlig själ som skulle kunna hjälpa mig lite.

Mina nuvarande problem involverar voltregulering "switchning" (H-bridge) eller vad man ska kalla det. Jag har kommit så långt att jag förstått att jag behöver ett gäng transistorer för jobbet men jag undrar om det inte fins något smartare sätt än att bara montera 8st på ett kretskort för att få det att fungera (4st till motorn för att kunna få strömen i båda riktningarna, och 1 st/färg på lysdioden) ?

Jag är fördålig på IC kretsar, H-bridge, mofset m.m för att veta hur jag ska lösa detta på ett enkelt sätt utan att behöva kvadratmetrar av kretskort för att få ihop projektet. (Känner till termerna hyfsat men inte så mycket mer)

lysdioderna är en mycket stark ljusdiod på 1amp 7-12v beroende på färg.
Motorn är en enklare 12V dc motor.
Projektet kommer i utvecklingsstadiet styras via ett arduino uno bord för att sedan byta till ex. en ATtiny 85 processor (eller vad annat som kan vara lämpligt).

Tack på förhand,
Jonas

redigerat för att ordna lite textfel.

[jesse]

Välkommen.

>jag undrar om det inte fins något smartare sätt än att bara montera 8st på ett kretskort

Ja, du behöver en ritning. "Låna" en från nätet, så kan vi försöka kolla om den är någorlunda OK.

> IC kretsar

Om man är osäker på att konstruera själv med transistorer så kan det vara enklare att köpa en IC. Man kan skaffa t.ex. en drivkrets, och sedan ansluta 4 st externa MOSFET-transistorer. Någon kanske har ett förslag på IC som skulle passa. Bäst är ju om den har inbyggd "dödtid", "high side drive" och andra finesser som förenklar konstruktionen.

I ditt fall drar inte motorn så mycket ström, antar jag (?) och då kan man ganska lätt konstruera med några få transistorer och lite kringkomponenter. Börja med att mäta hur mycket ström motorn drar när den drar runt hela grejen med alla speglar så får man en bättre uppfattning.

Lysdioden driver du kanske lättast med PWM direkt via en MOSFET för varje färg. N-kanals "low-side switch".

[adent]

Jag tror att hur du än vänder dig kommer du behöva ett gäng transistorer eller liknande större saker för att styra både motor och LED. En vanlig liten fjant-LED kan du lätt driva direkt från en AVR's utgång, men det visste du nog redan.

Sedan finns det ytmonterade transistorer som inte tar så mycket plats, tänker mest på motorn då som troligen inte kommer dra så mycket ström.

Det finns förstås en del färdiga drivkretsar med inbyggda H-bryggor. (Du behöver bara en H-brygga om du ska kunna backa motorn, annars räcker en halv). Men de lär nog inte klara att ge så mycket ström... Kanske har jag nån liggande, ska kolla.

1, 6, 7 eller 13 i min gamla tråd nedan kanske duger. Lusläs databladen för dem! (Dock ytmonterade allihop)

http://elektronikforumet.com/forum/view ... 11&t=56886

Om du tror nån av dem duger kan jag skicka två gratis.

EDIT: Denna låter onekligen lämplig:

6. HIP4020IB SO20 38 stycken
Half Amp Full Bridge Power Driver for
Small 3V, 5V and 12V DC Motors

MVH: Mikael

[LordofSwe]

Välkommen.

Tack!

Ja, du behöver en ritning. "Låna" en från nätet, så kan vi försöka kolla om den är någorlunda OK.

Har tittat runt lite och detta är vad jag ritat ner... (lista med alla delar finns längstned). Som detta är min första ritning innehåller den säkerligen många tekniksa rit fel men jag hoppas det är tillräckligt tydligt för att ge en bild av min tanke.

Projektet kommer delas upp i tre kort en för motorn och två kort för själva LED delen (detta som jag inte vill löda samman allt som min LED kommer bli belysning i min lägenheten när det är klart och inte en disco effekt...

1uF och dioden som ska ge "avstörning" eller vad man ska kalla det måste jag ta bort, eller i vartfall dioderna och en av capacitorerna. All 12v är från samma källa.

Denna lösning ger en risk för kortslutning om "A" och "B" är på samtidigt, vilket å andra sidan löser sig i mjukvaran, men det skulle kännas mer tillförlitligt med ett "mekanisk skydd" men vet inte hur detta skulle kunna lösas.

I ditt fall drar inte motorn så mycket ström, antar jag (?) och då kan man ganska lätt konstruera med några få transistorer och lite kringkomponenter. Lysdioden driver du kanske lättast med PWM direkt via en MOSFET för varje färg. N-kanals "low-side switch".

Håller med, och det är så det får bli, inte minst för att det kändes svårt att hitta något lämpligt och samtidigt få det billigare.


Tack även till dig adept, det var ett väldigt generöst erbjudande vilket jag tackar dig för. Nr 6 värkar onekligen vara en fullträff dock så blir det lite svårt som jag inte kommit förbi stadiet med dessa färdig borrade prototypkorten vilket gör ytmontering till ett problem.

Lista med delar:
1st 40w RGBW lysdiod
1st 200RPM 12v DC Motor
1st 3500W 240 till 12v trafo
2st ATtiny 85 (separat styrning för LED och motor, inte den snyggaste lösningen men käns dumt att fixa det bättre för ett test som jag vet jag kommer ha bättre använding av LED'n i kommande projekt)
8st IRF 720 MOSFET
6st 1k ohm motstånd
div motstånd anpassade för lysdioderna.

[ie]

Hej.

Du kan inte ha NPN-transistorer för att driva LED'arna så där. Det funkar om du sätter transistorerna "efter" LED'arna, dvs på låga sidan och LED mellan 12V - motstånd och kollektor.

Måste du driva på höga sidan använder du en PNP men då måste du också ha en nivåkonverterare framför.

[LordofSwe]

Jag flyttar över det till katodsidan av dioderna istället.

Tack för att du var uppmärksam.

[jesse]

Ja, och det gäller även transistorerna på "höga sidan" till motorn, dvs. de som har kollektor kopplade till +12V - det funkar inte. Du behöver PNP eller P-kanals MOSFET där. (AlLternativt en högre gatespänning , t.ex 24 volt för att driva gaten på de höga transistorerna)

IRF720 är ju en N-kanals MOSFET. (datablad här). Du har ritat symboler för bipolära NPN-transistorer. Det kan ge felaktiga svar eller vara förvirrande. De fungerar lite olika när det gäller drivningen på basen/gaten.

Så här kopplas en NPN som switch (En N-kanals MOSFET kopplas likadant)


När det gäller motorn måste du ha en switch även på höga sidan. Det kan då se ut så här:

H Bridge motor driver theory & practical circuit using transistors

Här kommer dock det kluriga: Switcharna som styr transistorerna måste själva vara transistorer som i sin tur styrs av processorn. Byt ut de båda switcharna mot två NPN-transistorer, med var sitt basmotstånd.

Dock uppstår en del problem... T.ex. att under ett kort ögonblick under omslaget så leder både PNP- och NPN-transistorerna samtidigt. Det blir kortslutning, även om det är en bråkdel av en millisekund. Det krävs en smartare koppling ... Antingen med fördröjning eller någon annan smart metod som gör att Den ena transistorn stänger helt innan den andra öppnar.

Här kommer lite mer idéer om motorbryggor: THE H-BRIDGE

Jag har inte byggt någon sådan bridge själv, annars kanske jag hade kunnat leverera en färdig ritning.

[LordofSwe]

Tack Jesse för ett lite mer uttömligt svar...

Om det är möjligt känner jag mig nu mer vilsen än någonsin (innan sol kommer regn?)...

Så om jag förstått allt rätt behöver jag göra följande...
1. Flytta IRF720 till katod sidan av dioden (Så ska allt fungera gällande LED delen)
2. Ändra (räknat uppifrån och ned på min ritning) IRF720 nr 1 och 3 till PNP eller P-kanals MOSFET (som denna kasnke)

har jag missat något? (delen om switch har jag lämnat tillsvidare som det i en av länkarna fans några versioner utan som borde fungera... tar med det i en uppdaterad ritning lite senare)

[jesse]

japp, nr 1,3 = P-kanal eller PNP.

[LordofSwe]

Får tacka för alla bidrag än så länge.
Jag tänkte komma med en liten kort status uppdatering om projektet så här långt...

1) Fick i torsdags leveransen för all elektronik för att börja sätta ihop mitt kretskort. (tur jag var ledig på fredagen)
2) Får efter lite pysslande ihop det så att all "LED teknik" fungerar. Eller ja i alla fall godtyckligt, jag tycker jag får en viss spänningsbortfall över IRF'n samt att jag upplever att de bygger upp en del värme.
Jag tror dock att detta är lite från arduinon att den på något sätt inte öppnar IRF'n helt (för snabb frekvens/för låg volt?) jag vet inte, men jag upplever i alla fall att det fungerar mycket bättre när jag testar med en liten ARV testar.
3) Dc motorn som jag fått till sänks visar sig efter lite testande vara en Ac motor (den halvt bortskrapde etiketten där det enda man kan se är 50Hz 500rpm, 60Hz 600rpm borde ha avslöjat det tidigare).... Som AC kontrollen är fortfarande hel (om jag får ihop den igen) kommer jag troligen att använda den tills jag får råd att inskaffa lämplig DC motor.
4) Så fort jag lyckats komma fram till lösningen för punkt 2 blir det dags att värma upp lödpennan.

[LordofSwe]

liten demonstrations film över var jag befinner mig i projektet nu.

Vad som ses är från en monterad version av discoeffekten med programvaran som den ser ut i dag. Vad som ses på filmen är när lampan byter färg med vissa "slumpviss" valda tidsintervaller samt några av de effekter jag hunnit programmera in än (Rainbow, flash och fading color). Projektions avstånd från lampa till vägg 4-5m.

Vad som nu är kvar:
*Lösa problemet runt motorn (skaffa en lämplig 12v Dc motor med 40-100rpm).
*Titta in närmare om jag har några verkliga problem med IRF'n.
*Heatsink. Kan det finas något litet som är tillräckligt så jag slipper fläkt? (vilket igentligen inte är ett såndant stort problem i en disco effekt).
*Löda kretskort.
*Inbygd trafo? (kör nu via extern)
*Slutmontering

Ev. tillägg i framtiden på projektet:
*Tempo reglering via inbygd mikrofon (när jag känner för att börja ha ravepartyn hemma och tycker att mina 200 andra LED's inte räcker)
*Möjlighet till styrning via DMX eller via I2C (liten risk för DMX men I2C är nog inte helt orimligt för ex syncronisering av de två enheter jag tänkt att bygga ihop).

Avslutnings viss vill jag tacka Jesse lite extra för det väldigt bra svaret runt H-bridge och mosfet

[jesse]

En MOSFET borde inte bli varm vid 1 ampere... å andra sidan - jag tittade inte på databaldet förrän nu - och upptäckte Ron på 1.8 ohm... En ganska föråldrad variant. (Många MOSFET idag har 0.2 ohm eller mindre). Vid hög temperatur fördubblas det - dvs 3.6 ohm. Det blir 3.6 watt - på gränsen för en TO220 utan kylfläns. Men det räcker med en bit aluminium - det är inte så värst mycket effekt so ska brännas bort så det borde inte behövas nån fläkt. Men du ska ha någon slags värmeledande pasta mellan transistor och kylare.

Snyggt ljus det blev