Prosty sterownik oświetlenia, kontrolowany z SBUS i na bazie Arduino

[Patryk Sokol]

Hej

 

Wymęczyłem sterownik oświetlenia do Iskry.

A, że pasuje do Iskry, to pasuje do większości współczesnych samolotów.

I tylko ostrzegę - średnio się na elektronice znam, więc wszystko będzie bardzo podstawowo.

 

No ale do rzeczy - czym jest omawiane urządzonko.

W mojej wersji wygląda w ten sposób:

I od spodu, z widoczną końcówką mocy:

Ani ładne, ani zgrabne, ale przede wszystkim proste i działa. 

 

I teraz jakie to ma funkcje:

1. Pozwala sterować oświetleniem modelu z użyciem wyjścia SBUS z odbiornika - dzięki temu nie marnuje wyjść PWM odbiornika (czyli równie dobrze można wrzucić go do modelu z 4 kanałowym odbiornikiem)

2. Pozwala osobno sterować miganiem i diodami świecącymi stale (tryby są - wszystko wyłączone, włączone stałe oświetlenie, włączone stałe i migacze)

3.Pozwala regulować jasność LEDów z nadajnika - osobno migacze i osobno stałe światła

4. Ma wyjście do symulowania wydechu silnika odrzutowego. Tzn. jedno z wyjść jest powiązane z kanałem gazu i jego jasność zmienia się liniowo z przepustnicą

5. Jedno wyjście jest przeznaczone do sterowania oświetleniem podwozia - tzn. nie ma regulacji jasności i ma nastawialne opóźnienie włączenia (żeby podwozie zdążyło się otworzyć)

6. Obsługuje zarówno failsafe, jak i całkowicie utratę sygnału z odbiornika. Wtedy światła stałe świecą na maxa, a migacze migają z maksymalną jasnością. To jest dla umilenia buszowania w zbożu.

 

I teraz, jak to działa od strony sprzętowej.

Całość opiera się o mikrokontroler ESP32 devkit 1:
https://mischianti.org/doit-esp32-dev-kit-v1-high-resolution-pinout-and-specs/

Całość pójdzie też na każdym innym ESP32.

Mikrokontroler sam w sobie jest bardzo tani, ale stosunkowo duży i zdecydowanie za mocny.

Ale to wszystko po to, żeby nie musieć się bawić w sprzętową inwersję SBUSa. Tak jest dużo prościej po prostu

 

Sam układ elektrycznie złożony jest tak:

Czyli całość składa się z ESP32, mosfetów typu N i LEDów. Sam użyłem FR3707Z, ale dosłownie każdy MOSFET typu N będzie OK (P też, ale to się inaczej podłącza).

Oczywiście taki układ należy powtórzyć dla każdego wyjścia LED. Dobór rezystorów już zostawiam dla czytelnika, są do tego kalkulatory w internecie

W ESP32 wyjścia można w miarę dowolnie konfigurować, pod LEDy mogą być użyte piny GPIO 2,4,12-19,21-23,25-27,32-33.

Tych samych pinów można użyć jako wejścia SBUS.

Później zaś opiszę jak użyte są piny domyślnie w moim programie.

Sterownik można podpiąć pod tego samego BECa co odbiornik (jeśli jest odpowiednio mocny), ale raczej odradzam przepuszczenie jego zasilania przez odbiornik.

 

Jak się obchodzić z Arduino znajdziecie tutaj:
https://forbot.pl/blog/kurs-arduino-srodowisko-jak-zaczac-programowac-id936

 

Interesuje Was jak kompilować programy, dodawać biblioteki oraz jak je wgrywać na płytkę.

 

Żeby użyć tego projektu, to musicie dodać bibliotekę Bolder Flight Systems SBUS oraz dodać płytkę ESP32 w menagerze płytek
 

I teraz jak o jest to domyślnie skonfigurowane.

Na początku programu są zmienne, zaczniemy od zmiennych wyjść:
 

//Definicja portów na wyjścia
const int out_zielony_koncowka = 26;              //port do sterowania zielonym LEDem na koncowce
const int out_czerwony_koncowka = 25;             //port do sterowania czerwonym LEDem na koncowce
const int out_biala_lewa_koncowka = 12;           //port do sterowania lewm migaczem
const int out_biala_prawa_koncowka = 27;          //port do sterowania prawym migaczem
const int out_bialy_pionowy = 19;                 //port do sterowania bialym na stateczniku - niekatwn - wpięty w port z białmi kadłuba
const int out_czerwony_migacz_dol_kadluba = 13;   //port do sterowania czerwonym migaczem na dole kadłuba
const int out_czerwony_migacz_gora_kadluba = 14;  //port do sterowania czerwonym migaczem na gorze kadłuba
const int out_bialycieply_dol_kadluba = 33;       //port do sterowania bialymi cieplyi ledami przy wlocie powietrza i podwoziu
const int out_bialy_podwozie = 23;                //port do sterowania białym na podwoziu
const int out_pomaranczowy_silnik = 32;           //port do sterowania pomaranczem na wylocie

 

Czyli mamy nazwę funkcji i przypisany jej pin (jest to numer GPIO na rysunku ESP32 wyżej).

Jeśli którejś funkcji nie potrzebujecie, to wystarczy diody nie podpinać.

 

Jeśli chcecie - możecie sobie piny pozmieniać, ale jak się nie czujecie na siłach, to rozpiska wyżej tema załatwia

 

Port SBUS zdefiniowany jest tak:
 

//Parametry portu szeregowego
const int serial_rx = 16;   //definicja portu szeregowego
const int serial_tx = 17;   //definicja portu szeregowego
const bool inverse = true;  //czy SBUS ma wlaczona inwersj

SBUS podpinamy do serial_rx, serial_tx nic tu nie robi, ale port musi być zadeklerowany.

zmienna inverse określa czy SBUS jest z inwersją. Na 99% nie musicie tego dotykać, a pozostały 1% wie co robi

 

Następnie mamy zmienne współczynników korekcyjnych

//Współczynniki korekcyjne do LEDów pod jednym wyjściem
const float kor_zielony_koncowka = 1;      //wspolczynnik korekcyjny dla zielonego leda koncowki skrzydla
const float kor_czerwony_koncowka = 1;     //wspolczynnik korekcyjny dla czerwonego leda koncowki skrzydla
const float kor_bialy_pionowy = 1;         //wspolczynnik korekcyjny dla bialego leda statecznika
const float kor_bialy_koncowka = 1;        //wspolczynnik korekcyjny bialych migaczy na koncowkach
const float kor_czerwony_kadlub = 1;       //wspolczynnik korekcyjnyc czerwonych migaczy na kadłubie
const float kor_bialy_wlot_powietrza = 1;  //wspolcznnik korekcyjny bialych cieplych na kadlubie
const float kor_pomaranczowy_silnik = 1;   //wspolczynnik korekcyjny ledow przy wylocie z silnika
const float kor_bialy_podwozie = 1;        //wspolczynnik korekcyjny ledow na podwoziu

Działa to tak, że jak mamy wstawione "1" to na max wysterowaniu daje 100% mocy, jak 0.5 to na maxie daje 50% mocy itd.

Dzięki temu można wyrównać różnice w jasności, np. między zielonym, a czerwonm LEDem na końcówkach.

Albo coś przygasić na stałe

 

Później są kanał RC

//Numery kanalow RC
const int kan_przepustnicy = 0;          //Numer kanalu przepustniczy - 1
const int kan_podwozia = 8;              //Numer kanalu podwozia -1
const int kan_wybor_trybu = 12;          //Numer kanalu wyboru trybu swiecenia -1
const int kan_jasnosci_stalych = 13;     //Numer kanalu ustalania jasnosci swiecacych stale -1
const int kan_jasnosci_migajacych = 15;  //Numer kanalu ustalania jasnosci migajacych -1

Działa to tak, że jak chcecie przypisać 9 kanał, o wpisujecie 8 (bo kanał 1 ma numer 0).

 

Kanał przepustnicy służy do sterowania oświetleniem silnika, kanał podwozia włącza reflektor podwozia z zadanym opóźnieniem, kanał wyboru trybu pozwala określić jak świeci (poniżej 20% kanału nic nie świeci, powyżej 20% świecą światłą stałe, a powyżej 60% wszystko świeci i miga).

Kanały jasności służą do regulowania jasności LEDów.

 

I na koniec parametry do zmiany sposobu migania:

//Definicje długości migania
const uint32_t okres_czerwonych_migaczy = 2800;         //Okres czerwonych migaczy [ms]
const uint32_t okres_migania_czerwonych_migaczy = 140;  //Okres migania czerwonych migaczy [ms]
const int ilosc_migniec_czerwonych = 3;                 //Ile razy miga na cykl czerwony migacz
const uint32_t okres_bialych_migaczy = 3000;            //Okres czerwonych migaczy [ms]
const uint32_t okres_migania_bialych_migaczy = 120;     //Okres migania czerwonych migaczy [ms]
const uint32_t ilosc_migniec_bialych = 3;               //Ile razy miga na cykl bialy migacz
const float przesuniecie_fazowe_czerwonych = 0.5;       //Po jakim czasie fazy wlacza sie drugi migacz?
const float przesuniecie_fazowe_bialych = 0.2;          //Po jakim czasie fazy wlacza sie drugi migacz?
const int blad_okresowy_czerwonych = 30;                //O ile rozjezdza sie okres co cykl dla czerwonych [ms]
const int blad_okresowy_bialych = 25;                   //O ile rozjezdza sie okres co cykl dla czerwonych [ms]
const int opoznienie_podwozia = 1500;                   //czas opoznienia wlaczenia LEDów podwozia [ms]

Migacze są zaprojektowane według poniższej konwencji:

Czerwony kwadracik oznacza w którym miejscu LED świeci.

Okres migaczy określa całkowity czas jednego cyklu, okres migania określa jak długo trwa cykl migania (składający się w połowie ze świecenia i w połowie z bycia wygaszonym), a liczba mignieć określa ile razy na cykl migacz miga.

Czyli obecnie czerwony migacz ma ustawiony okres trwający 2800ms. W tm okresie po upływie czasu (okres migacza - ilość mignieć * okres migania => 2800 -  3 * 140 = 2380 ms) dioda trzy razy zaświeci się na połowę cyklu migania (czyli 70ms akywna, 70ms niekatywna) i cykl się powtórzy.

Dodatkowo określone jest jeszcze przesunięcie fazowe przy starcie, dla drugiego migacza. Czyli jak czerwony ma przesunięcie fazowe = 0,5, o drugi migacz odpali się po upływie połowy cyklu pierwszego (czyli migają naprzemiennie).

 

Bonusowy jest jeszcze błąd okresowy migacza. Jest to wartość która określa o ile przesuwają się mignięcia między pierwszym i drugim migaczem z pary na każdy cykl.

Jest to po to, żeby symulować bimetaliczny wyłącznik migaczy, przez który światła starują w przeciwfazie, ale z czasem się rozjeżdżają.

Można zostawić 0, wtedy cały czas idealnie równo migają.

 

I na koniec jest opóźnienie w odpaleniu reflektora podwozia.

I to tyle, zasadniczo proste.

Można śmiało lutować, wgrać soft i nic w zmiennych nie grzebać, będzie działać OK

 

A jak koś chce grzebać, to wszystko działa na funkcjach i jest okomentowane, więc łatwo pomodyfikować po swojemu

Miłej zabawy

 

 

Sterownik_oswietlenia_final.ino