Проекты : Автоматика: управление, контроль, световые эффекты, реклама

Автоматическая подсветка с датчиком приближения

Ко мне обратился приятель, который занимается изготовлением предметов интерьера и адски красивых декоративных украшений помещений (дерево, лепнина, художественная резка). Одно из направлений его работы – рамы для зеркал. Короче говоря, поступил заказ из магазина сделать несколько зеркал с подсветкой, которая должна автоматически плавно включаться при приближении (импортозамещение итальянских зеркал и расширение ассортимента).

Поиски в Интернете не дали явных и очевидных решений этой примитивной задачи. Да, присутствует огромный ассортимент датчиков. Вроде бы датчик движения должен решить вопрос, но это не то; нам надо плавное включение на определённом расстоянии от зеркала.

Какие первые идеи возникли для решения задачи:

– индукционные (индуктивные) датчики – сделать некую катушку по периметру зеркала, подключить к генератору и оценивать изменение частоты при приближении к катушке, но продолжительные эксперименты с непредсказуемыми результатами делать не хотелось;

– ёмкостные датчики – подобные схемы я делал давным-давно в  школе и не было уверенности в стабильности и заданной дальности срабатывания;

– оптические датчики – оптический излучатель и приёмник (например, GP2Y0A21YK0F Sharp) должны теоретически решить вопрос, но отзывы по дальности и внешним засветкам не отвечают поставленной задаче;

– ультразвуковые датчики (парктроники) и яркий ширпотребовский модуль HC-SR04, который при эксплуатации в быту должен быть стабильным, с предсказуемыми характеристиками работы и устойчивым к внешним помехам.

На момент написания статьи модули HC-SR04 можно было приобрести в магазинах г.Саратова по 190 руб. Решил взять, т.к. не особо дорого и не намного дороже чем в Аликспрессе. И так получилось, что было приобретено два модуля в разных магазинах.

Уже позднее дома было обнаружено, что платы модулей различаются. Ниже фотографии плат (взяты из интернета).

Модуль №1 показал нестабильную работу. Работает если излучатели направить вверх. Если излучатели направить в горизонтальную плоскость – модуль то работает, то подвисает. Также подвисает если пальцами закрыть/открыть излучатели. Похожая проблема показана в этом видео.

Модуль №2 стабилен. Товарищи, проявляйте бдительность.

Схема дистанционного включателя собрана на микроконтроллере PIC12F675. Для плавного управления подсветкой планировалось использовать ШИМ регулирование. В PIC12F675 модуля ШИМ нет; сделал программный ШИМ… и он мне не понравился из-за незначительной ступенчатости и, как следствие, мерцания при регулировке, т.е. нет идеальной плавности и мягкости включения/выключения. Взвесив за и против, принял решение добавить копеечную аналоговую RC-цепочку, чем взять микроконтроллер "пожирнее" для такой пустяковой цели.

Потребление схемы без светодиодной ленты мизерное – около 10 мА. Стабилизатор напряжения 78L05 не греется.

Полевой транзистор  IRLU8259 (25В, 57А, VGS 1,35..2,35V) в корпусе I-PAK; нагружал на катушку светодиодной ленты длинной 5 метров, ток потребления составил 1,8А, не греется, работает хорошо. Чем заменить IRLU8259 явно сказать не могу; обратите внимание на параметр VGS, этот транзистор из серии logic level.

Резистор 30 кОм определяет скорость разгорания/затухания ленты, пробовал в диапазоне 10 кОм…100 кОм.
С 30 кОм разгорается примерно за 1 сек.

Подстроечный резистор типа 3296W номиналом 10 кОм; можно иного номинала, например от 5 кОм до 100 кОм. Этот резистор позволяет регулировать дистанцию от датчика до объекта (человека) для включения подсветки.

Программно заложен гистерезис 30 см, чтобы исключить срабатывание подсветки от незначительных перемещений. Например, включится на расстоянии 1 метр, а выключится на расстоянии 1,3 метра.

Почему такой диапазон 1 см..175 см? Было легко сделать в программе до 175 см и я считаю, что этого достаточно. Но могу сделать и больше.

Плата простая, размер 31*18 мм. При желании можно сделать на кусочке монтажки.

Какие идеи можно реализовать в будущем в подобном проекте? Было бы интересно использовать светодиодные ленты с умными полноцветными светодиодами WS2812B, на которых можно было бы реализовать выбор любого нужного цвета и эффекты анимации при приближении, сказочные звуковые эффекты.

Собираю на заказ.
В комплекте: плата управления + датчик.
Цена: 3.000 руб.