Автоматическая подсветка лестницы с помощью Arduino

Добрый день! В этом посте хочу поделится с  интернет сообществом о том, как мне довелось сделать автоматическое освещение лестницы в своем двухэтажном коттедже.  Около четырех месяцев назад, возвращаясь с работы в полной темноте, я не удачно подскользнулся и сломал две плюсниевых кости (пальца) на левой ступне. Целый месяц пришлось провалятся в постеле, так как наступать на ногу было невероятно больно. Потом еще пол месяца хромал без гипса (у кого были переломы меня сразу поймут). После этой печальной истории я начал задумываться об автоматизации освещения ступенек лестницы. Немного поиграв с поисковыми запросами, нашел для себя очень простое решение в этом блоге, как раз на основе моего любимого микроконтроллера Arduino. Схема не вызвала каких то трудностей, но отпугивало количество и длина проводов, которые мне предстояло смонтировать. До этого ничего подобного не делал. Покупать готовые решения или нанимать кого-то — накладно. В течении месяца заказал нужные комплектующие и не торопясь смонтировал за несколько дней на свою лестницу. Всем кому интересно, что из этого получилось, добро пожаловать под кат!

Компоненты

Приведу примерную стоимость всех компонентов, которые были использованы в работе. Большинство комплектующих куплены в магазинах моего города поэтому приведу все в рублях.

Arduino Pro Mini 300 р
Ultrasonic Module HC-SR04 Distance Sensor — 2 шт 230 р
Драйвер светодиодов M5450 88 р
Регулятор напряжения L78M05CV 26 р
Фоторезистор ФР-764 16 р
Кабель-канал 20×10 мм — 10 М 100 р
Провод 2×0,12 — 100 М (с запасом для лент) 190 р
Провод 4×0,12 — 20 М (для сенсоров) 60 р
Светодиодная лента LSP0603W15 White — 17 шт по 30 см 1020 р
Мелочевка: текстолит 15×15 см, хлорное железо, сверло 0,9 мм, штыревые соединители типа PLS, разъемы на плату BLS, термоусадочная трубка, конденсаторы и резисторы 200 р
Блок питания 12В (он же корпус) от сигнализации «Парус 4» Бесплатно
Итого 2230 р

Прототип

Отладку прошивки для Arduino, как и все, я производил на макетной плате с использованием обычных светодиодов.

Схема

С помощью небезызвестной среды для проектирования Eagle CAD была доработана схема автора и печатная плата. Здесь я добавил регулятор напряжения на 5 В, изменил датчики с 3х контактных дорогих Ping на четырех контактные дешевые HC-SR04. Для того, что бы подсветка лестницы срабатывала только в темное время суток, в схему добавлен советский фоторезистор  ФР-764 (можно использовать и другой).

Скетч

В скетче используется свободно распространяемая библиотека для работы со светодиодным драйвером M5450, а также библиотека для работы с ультразвуковым дальномером  HC-SR04.


#include "lightuino3.h"
#include "Ultrasonic.h"

//Устанавливаем контакты для первого датчика
#define  TRIG_PIN  12
#define  ECHO_PIN  13
//Устанавливаем контакты для второго датчика
#define  TRIG2_PIN  10
#define  ECHO2_PIN  11
//Определяем первый датчик
Ultrasonic OurModuleUp(TRIG_PIN, ECHO_PIN);
//Определяем второй датчик
Ultrasonic OurModuleDown(TRIG2_PIN, ECHO2_PIN);
// pins 0, 1 used by Serial
const unsigned char DataPin = 6;
const unsigned char clockPin = 7;

// задержка между ступеньками
const long lightSpacing = 280;
//задержка свечения всей лестницы
const long lightHold = 10000;
//задержка выстрела сенсоров
const long pingReadDelay = 50;

// Диапазон при котором сработает сенсор
const float minBottomIn = 33.0f;
const float minTopIn = minBottomIn;

LightuinoSink sinks(clockPin, DataPin, 100, 4);

boolean bClimbStarted = false;
boolean bDescentStarted = false;

int val;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(DataPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  delay(1000);
  sinks.set(0,0,0);
}

void loop() {
   val = analogRead(0);
   //Проверяем освещенность в помещении
   if (val>=1020){

 UltrasonicDownFire();//Выстрел нижнего датчика
  if(bClimbStarted) {
    bClimbStarted = false;
    bDescentStarted = false;
    climbLightSequence();
  }
  else {
    // Выстрел верхнего датчика
    UltrasonicUpFire();
    if(bDescentStarted) {
      bClimbStarted = false;
      bDescentStarted = false;
      descentLightSequence();
    }
  }
  delay(pingReadDelay);
  }
}

//Обработка верхнего датчика
void UltrasonicUpFire() {

if((OurModuleUp.Ranging(INC) < minTopIn) && (OurModuleUp.Ranging(INC) > 0))
{
Serial.println("Top sensor tripped.");
bDescentStarted = true;
}
}

//Обработка нижнего датчика]
void UltrasonicDownFire() {

    if((OurModuleDown.Ranging(INC) < minTopIn) && (OurModuleDown.Ranging(INC) > 0)) {
      Serial.println("Bottom sensor tripped.");
      bClimbStarted = true;
    }
}

void climbLightSequence(){
LedsOnDown();
}
void LedsOnDown(){
  //Обнуляем
   byte ledState[9];
  for (int j=0;j=0;k--)
  {
  for (int j=8;j>=1;j--)
  {
   ledState[k] = (ledState[k] >> 1) + 128;
    sinks.set(ledState);
    delay(lightSpacing);
  }
     }
//Задержка
  delay(lightHold);
//Гасим
  for (int k=1;k>=0;k--)
  {
  for (int j=8;j>=1;j--)
    {
    ledState[k] = (ledState[k] >> 1);
    sinks.set(ledState);
    delay(lightSpacing);
    }
  }
 delay(pingReadDelay);
}

void descentLightSequence(){
  LedsOnUp();
}

void LedsOnUp(){
 //Обнуляем
  byte ledState[9];
  for (int j=0;j    ledState[j] = B00000000;
  }
 //Зажигаем
  for (int k=0;k  {
  for (int j=0;j  {
    ledState[k]=(ledState[k] << 1) + 1;
    sinks.set(ledState);
     delay(lightSpacing);
  }    }
  delay(lightHold);
  for (int k=0;k  {
  for (int j=0;j  {
    ledState[k]=(ledState[k] << 1);
    sinks.set(ledState);
     delay(lightSpacing);
  }
}
 delay(pingReadDelay);
}

Немного про монтаж

Так как у меня самая простая деревянная лестница (без подступенной доски), крепление светодиодных лент осуществил с торца каждой ступеньки.

По всей длине проходит кабель-канал с уложенными проводами, который приклеен на жидкие гвозди. Светодиодные ленты изначально имеют клейкую сторону, они прекрасно держатся на дереве.Сенсоры были установлены в начале каждой первой ступени вверху и внизу лестницы. В качестве крепления использовал обычные подрозетники для гипсокартона.Из корпуса блока питания сигнализации был выброшен севший аккумулятор, в место него легко поместился наш контроллер.

Крышка на месте. Размещаем контроллер под лестничной площадкой.

Результат

На самом деле видео не отражает реальной картины. Лестница освещается намного красивее и ярче.

Скачать все необходимые файлы

  lesenka.zip (79,3 КиБ, 13 648 загрузок)

комментариев 96

  1. Начало текста и результат работ — оч.!
    Текст между началом и демонстрацией результата работ тоже оч. Я просто не совсем понимаю, о чем там , :drinks: но по всей видимости, что-то очень талантливое :good:

  2. Отличная работа!!! Про конект кинетика и датчиков температуры тоже интересно))) Спасибо за статьи!

  3. Спасибо за статью, она вдохновила сделать то же самое. На видео с отладкой и в итоговом проекте разные платы Arduino? Чтобы прошить вторую нужно докупать еще переходник
    http://www.ebay.com/itm/USB-converter-module-your-bricks-work-Chinduino-nano-pro-mini-/280870958872?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item416536b718#ht_2547wt_1037
    И если не сложно, то объясните как он подключается

    • Привет Денис! Да я использовал для тестирования другую плату, так удобнее просто. Arduino pro mini с Usb переходником, приобрел одним лотом вот здесь. Подключается он очень просто. Используются 4 пина RX, TX, GND, 5V на arduino и USB переходнике подключаете на прямую. Вот только, когда прошиваете Arduino нужно уловить момент и нажать кнопочку reset. Лестница у вас большая?

      • 15 ступеней, средняя. И как я понял используются 2 блока питания: 5В для ардуино и 12В для светодиодов. Спасибо за ответы))

        • Используется 1 блок питания 12 в. В схеме преобразователь стоит с 12 на 5 вольт для питания ардуины и датчиков.

          • hi Vladimir,

            I have the Arduino Uno and would love to try this, do you have the Urduino Uno sketch version fro this project? Thank you in advance!

  4. Спасибо за хорошую идею. У вас ленты короткие (маленькая мощность и ток), а как быть, если надо подключить 3-4 (или больше) ленты длиной 2м, не разбивая на сегменты по 30см как у вас. Тут уже будут большие токи и ваш драйвер не подойдет. Что можете посоветовать?
    Каким способом печатную плату делали?

    • В ходе тестирования я подключал «не разрезанные» куски по 2 и 1 метру и все прекрасно работало. Ток потребления у лент не большой. Драйвер должен подойти. Сейчас почти все светодиодные ленты питаются от источника питания 12 в. Печатную плату делал с помощью ЛУТ.

      • Владимир, спасибо за статью!
        Долго пытался понять, как светодиоды подключаются. Нашел аналогичную светодиодную ленту, напряжение питания 12В, потребляемая мощность ~0,5Вт/м*5м = 2,4Вт. Т.е. общий ток должен быть 500мА. Но судя по даташиту драйвер не тянет такой ток! Там выходной ток :biggrin: — десятки миллиампер. Но судя по видео, все работает 🙂
        В чем фишка? Или я в расчетах ошибся и не досмотрел, или? :blush:

        • Да, кстати и напряжение на выходе драйвера не 12В судя по даташиту, а гораздо меньше. Складывается ощущение, что я или не тот даташит смотрю, либо у вас драйвер другой

          • Привет! У этого драйвера по даташиту ток до 15 вольт, а вот амперы я не мерил) Но ленты прекрасно горят)

  5. Владимир, день добрый.
    Заинтересовала Ваша разработка.
    Возметесь сделать «под ключ» с небольшими уточнениями?

      • В принципе меня сроки не жмут.
        Осенью прошлой собирал лестницу у себя дома (13 ступеней основной марш, площадка и 3 ступени еще после площадки), когда начал сборку то запланировал и подсветку сделать, только она технически в разы проще организована:
        под вылетом каждой ступени (ступень нависает на 5 см относительно подступенка) проклеил 80 см ленты (пак чтобы вся поверхность ступени освещалась равномерно), выводы сделал от каждой ленты под лестницу. планировал соединить все куски паралельно, поставил блок питания на AC220/DC12 перед блоком питания поставил два выключателя LX-19B по схеме с общей фазой.
        Ваше решение конечно более технологично и красиво, очень хотелось бы организовать именно такую схему работы, но в програмировании МК не силен.
        Вот и хотел у Вас узнать, возметесь ли Вы за сборку контроллера? Уверен что о цене мы договоримся.

  6. В магазинах встречается микросхема M5450B7, все советуют её. пройдет ли замена?

  7. Все хорошо! Буду повторять вашу конструкцию. уж очень понравилось! Как, в перпективе, собираетесь ли сделать всетаки ШИМ на каждой ступеньке? Читал комменты к вашей статье на многих сайтах… думаю именно ШИМ будет самым востребованым…

  8. Здравствуйте!
    Понравилась ваша реализация. Хочу сделать себе такую же, но с лентой RGB 5m (отрезками по 70см). Поможете в реализации ?

  9. Great stuff.Will try myself .I tired programming my mini pro with the files u uploaded however get multiple error.I have a lesenka folder which has lightuino5, Ultrasonic folder and lesenka.pde file.Can u please help me how to program and in what sequence .
    Sorry i am a newbie to this.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.