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[硬件DIY] DIY WIFI 调光 LED 灯(更新上缸照)

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发表于 2018-08-18 21:40:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 熊皮手套 于 2018-8-20 11:24 编辑

先声明一下,本人非商家,本文提及的品牌和卖家只是基于事实陈述。

玩鱼缸也就半年的时间,最初买了个两百多的X寻水草灯,不出所料的,果然是草长不好。油土鳖上看了各种大神的视频,基本都是买不到(其实是买不起)的Kessil AE360 和什么 TwinStar,决定自己 DIY 一个 WiFi 调光的 LED 灯。

在论坛里潜水很久,也全靠各位大神DIY 作品给了我自己造灯的勇气,于是说干就干,买了大家都用的淘宝X力家的 W22 灯壳,论坛里叉大神提供的 RGB 和全光谱灯珠。我的缸是  90 的,如果老婆能同意准备开个 60 的,所以灯的设计应该可以通吃 90/60 的,考虑到 LED 灯珠的成本,我决定的配色方案是 9*2RGB + 9*4 全光谱。没有用 UVA 的珠,我主要是怕紫外线把眼睛照瞎了,毕竟这方面不专业不是。这里要特别感谢叉神提供的 LED 方面的技术支持。

本来 WiFi 调光板也没什么好选择的,全淘宝就武汉那家独一份。但是这里发生了个小插曲:我的灯设计的是吊装,而且我非常不希望有多根电源线,因此决定把灯的控制板和恒流源集成在灯体里,但是咨询了武汉的那位卖家,他表示不卖集成的板子给新客。

当然,卖家考虑到售后返修的问题这样处理无可厚非,所以我就只能自己从零开始动手了。这里简单交代下,我目前是职业程序员,不过上学的专业是电子工程,考虑到自己造灯能补习电子电路和嵌入式开发的知识,所以最终也就这么愉快的决定了。

废话不说,动手的第一步就画电路原理图,考虑到电路简单,这里用的是免费开源的 KiCAD 软件:

捕获.JPG

这是 WiFi 调光板,没什么技术含量,STM32单片机做主控,ESP8266 的 WiFi 模块。

调光板的硬件特性:

  • [size=14.6667px]8 路 PWM 调光信号输出
  • [size=14.6667px]4 路 12V 风扇控制
  • [size=14.6667px]一个 NTC 热电偶温度输入
  • [size=14.6667px]预留了 I2C 总线
  • [size=14.6667px]WiFi 模块
  • [size=14.6667px]刷机接口
  • [size=14.6667px]纽扣电池,掉电保持时钟
  • [size=14.6667px]预留了 OLED 屏幕接口
  • [size=14.6667px]临时欣赏按钮,如果灯目前没开,按一下会亮个几十分钟吧,这里时间可以软件里设。
[size=14.6667px]

[size=14.6667px]至于互联网云服务之类的,虽然硬件有能力,但是我也懒得花钱租云服务器还得开发服务器端程序,而且个人是非常不接受电器连接公网受控的,所以能在家调光就好了。

原理图有了,拿淘宝十多块买的 STM32 核心板验证下可行性:

微信图片_20180818221252.jpg

然后是设计 LED 恒流源驱动,我这里设计了8路,实际我的灯只用了5路:

无标题.jpg

LED 恒流驱动没什么特别的,用的是 PT4115 芯片,我什么时候心情好难说会开源出设计来,哈哈。

恒流驱动的参数:

  • [size=14.6667px]最大 40V 输入电压
  • [size=14.6667px]8路,每路 800 mA 恒流输出,可以通过采样电阻调整
  • [size=14.6667px]8路 PWM 输入,我试过 4kHz 的频率都 OK
  • [size=14.6667px]电源有防接反二极管,以后如果帮人做灯,下版本可以换成 P沟道MOS效率更高,您看,边干边学了

然后就是设计 PCB,找厂家打样。出了学校基本没碰过电子的东西了,第一次选用了AMS1117-3.3 做电源,结果压差大功耗大烧毁了,又更换成开关电源,一次打样就五六十块钱,加上元件的钱(还没提热风枪、示波器什么的),DIY 还真不省钱。

捕获3.JPG 捕获2.JPG

拿到手的调光板 PCB:

微信图片_20180818220906.jpg

焊上了元器件的恒流源驱动板 PCB:

微信图片_20180818220917.jpg

[size=14.6667px]因为自己玩(和没经验),电路板的元器件都是用的最好的物料,比如全部用的是有几十年寿命固态电容而不是2000小时几分钱的杂牌电解电容之类的。

有了电路板,剩下就是痛苦的机械加工了。个人不会什么劳什子 AutoCAD 绘图,加上工具非常不全,甚至打孔都全是用一个手钻打的,嗯,换言之,全凭感觉。

[size=14.6667px]给吊装孔攻丝:

微信图片_20180818221850.jpg

内部的元件摆一下看看空间:

微信图片_20180818221858.jpg

电源方面,我用的是淘宝号称足安5A 36V 的电源模块,我配置了个几块钱的室外配电盒做外壳,加了个小风扇:

微信图片_20180818224759.jpg

微信图片_20180818225051.jpg

当然了,软件也是必不可少的。这里都是用 VS 写的固件和手机 App。

捕获4.JPG

最后一步测试下硬件连接:

微信图片_20180818225744.jpg
微信图片_20180818225749.jpg
微信图片_20180818225753.jpg

开到最亮,实测整体功率 130W 左右。

陆陆续续花了两个多月的业余时间造这个小破灯,目前看起来硬件都 OK,不过目前软件还处于原型阶段,甚至连调光数据都不能保存。。。。。





2018/08/19 硬件已全部组装完毕,上缸连续烤机老化测试 24 小时全功率输出,散热外壳温度约 35度左右。

微信图片_20180820100841.jpg
配了个看起来比较舒服的颜色,白光哪路色温有点低有点发黄。两侧被电路板占据了些空间,暗区比较明显,90缸看来是不行了,60缸应该最合适。

微信图片_20180820100815.jpg
微信图片_20180820100832.jpg
微信图片_20180820100828.jpg
RGB 三通道各自最亮的效果。

微信图片_20180820100855.jpg
顶部外观,风扇支架是沿用的电源模块的绝缘尼龙柱,所以会发光,哈。
风扇是坑爹的淘宝货,噪音太大,看起来要升级程序把转速降低看看。

微信图片_20180820100849.jpg

我买的 X力 W22 外壳拿到手就已经被卖家在两侧各打了6个支架安装孔了,所以这里只能用螺丝堵起来。
侧面第一个按钮是临时观赏按钮,个人特别喜欢这种复古风格的。然后是主 36V 电源线。因为是原型要经常改程序,所以在最右边把单片机编程的接口也拉出来了。是的,这是一个可以刷固件的灯。

微信图片_20180820101101.jpg

内部复杂的线路,周围一圈的灯珠用了透镜测试下效果。

微信图片_20180820100919.jpg

种草新手,见笑了。


总结虾来,这次造灯硬件上还是有不少失误的:
  • RGB 的铝基板阴阳极居然是在板子两头,造成接线复杂
  • 电源盒子的小风扇噪音比灯的风扇还大,下一步准备换成大盒子配合低速大尺寸风扇
  • 灯内电路板占据了两侧大量空间,其实自己 DIY 更好的选择是用铝盒把电路板放在灯的背部,这样还可以弄个 OLED 屏幕玩玩
  • 白光色温低了,应该用高色温 10000k 之类的,配合 RGB 混色,或者直接全部 RGB。
  • 铝壳对 WiFi 信号还是有一定的影响的,这个要优化位置来解决了


先这样吧,软件完善了再更,感谢阅读。

未完待续。


微信图片_20180818221850.jpg
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发表于 2018-08-18 22:06:19 | 显示全部楼层
看图说话啊!
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发表于 2018-08-18 22:13:11 | 显示全部楼层
等更新,卖瓜子。
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发表于 2018-08-18 22:17:05 | 显示全部楼层
买瓜子,等待更新!
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 楼主| 发表于 2018-08-18 23:04:56 | 显示全部楼层
楼上的几位抱歉,我的贴子有图片的,网络卡顿造成了只发出了一般,更新版在等待审核。
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发表于 2018-08-19 00:52:46 | 显示全部楼层
膜拜大神,可以说很专业了
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发表于 2018-08-19 01:04:45 | 显示全部楼层
这个DIY厉害啊啊
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发表于 2018-08-19 01:10:37 | 显示全部楼层
这个diy很专业了。 更改下外壳 可以直接考虑小批量销售了
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发表于 2018-08-19 06:20:53 | 显示全部楼层
高手在民间
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发表于 2018-08-19 06:25:07 | 显示全部楼层
上学时是个学霸
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发表于 2018-08-19 06:44:49 | 显示全部楼层
这个很厉害了,我完全没看懂
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发表于 2018-08-19 09:29:59 | 显示全部楼层
很厉害,软硬件都上了!
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发表于 2018-08-19 09:57:42 | 显示全部楼层
太厉害了!其实远程控制、模拟日出日落什么的都是噱头,没什么用,最重要还是能定时开关,并且渐明开启,渐暗关闭,这样不会惊到鱼虾。
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发表于 2018-08-19 10:25:07 | 显示全部楼层
又一位大神出现了、
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 楼主| 发表于 2018-08-19 11:49:27 | 显示全部楼层
静静的天空 发表于 2018-8-19 09:57
太厉害了!其实远程控制、模拟日出日落什么的都是噱头,没什么用,最重要还是能定时开关,并且渐明开启,渐 ...

确实,就是一个灯而已,没必要搞复杂。
定时开关这些硬件都没问题,关键是软件实现比硬件设计工作量大多了。
还有个我认为比较有用的功能是分时段设置颜色,这样家里没人的时段可以关掉绿光,省点电。


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 楼主| 发表于 2018-08-19 11:53:49 | 显示全部楼层
zijiwan 发表于 2018-8-19 01:10
这个diy很专业了。 更改下外壳 可以直接考虑小批量销售了

没能力设计外壳这些,更没时间去生产。
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发表于 2018-08-19 12:01:31 | 显示全部楼层
程序玩得不错...

按理我应该会告知限制单颗光源输出来保证光效...
没想到会做如此高的输出...
鉴于我看到很多朋友及部分厂商也是这样的操作(较少的光源较高的输出实现),我觉得有必要再次说明一下,虽然大规格LED的晶片能承载更高的电流,但是同尺寸晶片通过电流越高,实际效率是不断降低的...

仔细解释起来有点复杂,我还是上一张个人让合作厂商封装的单晶5W光源实测图吧

5W-5050

5W-5050

1000mA为标准驱动电流(3.2-4.4V),宣称5W...
在电流拉高到1500mA(150%)时辐射通量约130%,电流降低到500mA(50%)时辐射通量约57%...
很直观了...

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发表于 2018-08-19 12:13:06 来自手机 | 显示全部楼层
这让某些用电解电容号称不计成本堆料的产家情何以堪
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发表于 2018-08-19 12:18:52 | 显示全部楼层
hartsson 发表于 2018-8-18 22:13
等更新,卖瓜子。

来半斤原味葵花籽,我自带茶水;;;
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 楼主| 发表于 2018-08-19 12:30:46 | 显示全部楼层
叉叉先生 发表于 2018-8-19 12:01
程序玩得不错...

按理我应该会告知限制单颗光源输出来保证光效...

灯珠都是两串并联的,也就是每个灯珠最多 400mA 的电流
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