"Умное" освещение на базе сенсора освещенности и расстояния APDS-9930. Часть 1, "железо".
Пост не совсем про Arduino, но про домашнюю поделку на микроконтроллере AVR. Об "умной" подсветке, которая включается только при открытии ящика и когда кругом темно.
Захотел я сделать в шкафу, да выдвижных ящиках комода себе подсветку. С утра собираюсь, в комнате темно, жена спит, дочь спит. Подсвечивать телефоном, чтобы найти шмотки задолбало. Тянуть провода для питания тоже не хотелось, надо было что-то на аккуме.
Взял LED модуль готовый. На Али такие COB LED называются, очень много разных вариантов, взял такой (83 рубля):
Взял повышающий DC-DC преобразователь на MT3608 ($0.40):
И из загашников у себя кнопку фиксируемую и акк Li-Ion на 500мАч. Всё прекрасно заработало и за пару месяцев редких включений акк просел чуть ниже половины заряда.
А дальше соб-но захотелось придать этому ума, чтобы не клацать кнопкой самому. Можно просто поставить геркон и свет будет включаться при открытии шкафа/выдвигании ящика. Но не охота, чтобы он включался, когда в комнате горит основной свет - батарею тратить почем зря. Поэтому берем датчик освещенности и расстояния (Proxmity & Ambient Light Sensor), такие, как стоят в телефонах. Недорогие и доступные на Али модули на базе APDS-9930, вот такие (60 рублей):
Датчик цифровой, работает по I2C. На датчике ИК-светодиод и 2 фотодиода - один измеряет ИК диапазон, другой ИК + видимый спектр света. С помощью них датчик умеет измерять расстояние до объекта, посылая ИК импульсы и замеряя их отражение. И уровень освещенности фотодиодами (вычитаем из общей освещенности вместе с ИК отдельные показания ИК фотодиода). Далее расстояние - PS (proximity sensor), освещенность - ALS (ambient light sensor).
И приятная штука - прерывания. Датчик можно настроить так, чтобы при выходе определенных параметров PS или ALS выше или ниже заданного нами значения он "дернет ножкой" INT. Тем самым МК настроив датчик может уйти в сон (режим пониженного энергопотребления). плюс есть настройка PERS, которая отвечает за то, сколько раз подряд считанное значение должно выйти за границы заданных значений, чтобы сработало прерывание, чтобы исключить ложные срабатывания.
На модуле есть сам датчик и минимальная обвязка для него, включая конденсатор для ИК-светодиода и подтяжки линий.
Беру из загашников мелкие букашки - контроллеры ATTiny10 (фото из инета):
Я покупал их под всякие мелкие задачи в довесок с заказом на DigiKey, но они есть и на Али. Я брал по $0.31 за штучку.
Контроллер может питаться от батарейки напрямую, но для APDS-9930 нужна напруга не выше 3.6В, поэтому берем стаб LDO на 2.7-3.3В. Я взял TPS78330, но можно что проще и дешевле достать, вроде XC6206P302MR. Контроллер и сенсор запитываем от LDO. LED модуль по прежнему от DC-DC модуля. Чтобы иметь возможность выключать свет, в разрыв входного минуса модуля ставим N-канальный MOSFET. Я взял IRLML6244TRPBF (пачка 100 шт на Али около $1). Минусовой выход DC-DC ес-но соединяется только с LED модулем, он общий с входным, мы его будем размыкать. Короче примерно такая схема:
На схеме U3 - LDO MCP1810T стоит, это я задел на плату поставил.
Далее я написал прошивку для ATTiny10, которая это всё контролирует: https://github.com/N-Storm/autolight
О прошивке напишу в следующей части, много для одного поста. Там была отдельная возня.
Собрал это всё кое-как по-уродски на макетке:
Для габаритов - это все влезает в пачку тонких сигарет. Потом хочу сделать нормальную плату, и тогда всё это вместе будет занимать где-то спичечный коробок.
Всё работает. Датчик отрабатывает как положено. При запуске он инициализирует сенсор и ждет. Сенсор заводится проверять расстояние каждые 202 мс. Как только расстояние увеличивается выше порога (3 раза подряд через PERS, чтобы не было ложных срабатываний) - значит дверца открыта. Проверяем уровень внешнего освещения. Если оно ниже порога - подаем высокий уровень уровень на PB3 (затвор мосфета), тем самым включая подсветку. Как только расстояние до препятствия сенсора опять станет ниже порога - значит дверца закрыта, свет выключается и снова МК уходит в сон, "заведя" датчик опять выстрелить прерыванием когда снова откроется дверца.
Есть один нюанс. МК всего 6 ног имеет, 2 из которых - питание, 2 мы используем под I2C, 1 под прерывание и еще 1 нужна для управления подсветкой. Т.е. задействованы все, включая ножку сброса. После прошивки FUSE битов, обычным образом прошить МК нельзя будет, т.к. сброс отключен. Но можно просто подать +12В на ножку RESET (не подключая это дело к программатору ес-но!) и он снова войдет в режим программирования.
Всё это было оттестировано и работает. О прошивке расскажу в следующей части, постараюсь сегодня, но попозже.
