Mikroprocesorowy sterownik latarki LED - Sterownik Flagiusza™ wersja 4.1 (3,0 - 4,2V)


A oto pierwszy działający prototyp zupełnie nowej koncepcji sterowania przeznaczony do zasilania z pojedynczego ogniwa Li-Ion.
Nowością jest tu w pełni elektroniczne sterowanie poprzez mikro-switch astabilny (tzw. miękki przycisk) dające nie tylko dużo większy komfort pracy i znacznie większą trwałość, ale przede wszystkim zupełnie nowe unikatowe i niedostępne dotąd możliwości.

Cechy sterownika

Zasilanie

Zasilanie sterownika mieści się w zakresie od 3,0 do ok. 6,0V.
W przedziale tym zawierają się zarówno ogniwa Litowe (pierwotne i ładowalne) jak i po 2 lub 3 w szeregu ogniwa 1,2/1,5V.
Technicznie dopuszczalne jest zasilanie sterownika także z wyższego napięcia, ale wymagane są wówczas dodatkowe elementy zapewniające poprawne warunki jego pracy.

Sterowanie soft-switch

przy pomocy jednego przycisku astabilnego (chwilowego) zapewnia z jednej strony dużą większą wygodę, pewną i bezawaryjną pracę jak i zupełnie nowe niedostępne dotąd możliwości.
Sterowanie latarką realizowane jest w całości na drodze elektronicznej.
Nie ma tu tradycyjnego wyłącznika mechanicznego, którego słabe kontakty stają się zwykle źródłem problemów, szczególnie gdy operujemy dużymi prądami (>1A).
Jego miejsce zajmuje "wyłącznik elektroniczny", który wraz z całym układem stanowi jego inteligentny i zgodny pod względem wymiarów zamiennik.

Dzięki temu stały się możliwe nowe, często dużo bardziej przyjazne użytkownikowi sposoby sterowania latarką.

W obecnej wersji wyróżniamy: Latarka po włożeniu baterii automatycznie przechodzi do trybu uśpienia (power-off).

Tryby pracy

zostały prawie w całości odziedziczone z poprzednich wersji 3.x.
Jedyne zmiany to usunięcie trybu "żarówki" (wolno gasnące błyski) i dodanie nowego trybu lokalizacyjnego - podwójnego beacon`a.

Diagram menu
W obecnej wersji podział na grupy wygląda tak: Oczywiście pozostaje możliwość przygotowania własnej wersji firmware`u zgodnie z indywidualnymi wymaganiami.

Funkcja chwilowego włączenia

czyli momentary on to możliwość włączenia latarki wyłącznie przez czas przytrzymania wciśniętego przycisku.
Możliwe są tutaj dwa scenariusze.

Pierwszy - szybszy polega na chwilowym włączeniu latarki w ustawionym jako pierwszy trybie (w tym, w którym domyślnie się ona włącza i tylko tym) i wymaga przyciśnięcia przycisku przez co najmniej 1-ną sekundę ze stanu wyłączonego. Po zwolnieniu przycisku latarka automatycznie wyłącza się.

Druga metoda daje większe możliwości i polega na dowolnym czasowym włączaniu światła w danym trybie pracy w czasie przyciśnięcia przycisku.
Aby przejść do tej opcji należy po uprzednim wybraniu trybu (światło ciągłe lub dowolna z sekwencji) z maksymalną jasnością 3-krotnie kliknąć.
Od tego momentu latarka pracuje w chwilowym trybie pracy, w którym sterownik nie wyłącza się pozostając cały czas w pełnej gotowości.
Gdy przycisk jest puszczony dioda LED nie świeci.
Przyciśnięcie przycisku powoduje włączenie światła (tryb ciągły) lub generację sekwencji z maksymalną jasnością przez czas jego przyciśnięcia.

Jednym z praktycznych przykładów użycia tej funkcji jest zastosowanie "bojowe", w którym wyzwalana na żądanie sekwencja np. Strobe 8Hz o pełnej jasności ma na celu oślepienie oraz dezorientację przeciwnika. Jednocześnie domyślnie zgaszona w tym trybie dioda pozwala na skuteczne ukrycie się i nie zdradzanie swojej pozycji.

Wyjście z tej opcji następuje po ponownym potrójnym kliku. Latarka wówczas wraca automatycznie do ostatnio używanego trybu.

Funkcja Morse

daje możliwość nadawania własnych sygnałów świetlnych z wybraną przez siebie jasnością.
Jest ona bardzo podobna do funkcji momentary-on z taką jednak różnicą, że respektuje ustawiony przez użytkownika poziom jasności (nie koniecznie 100%).
Analogicznie do trybu chwilowego, włączenie tej opcji następuje po potrójnym kliku z trybu SOS.
Latarka wówczas zgaśnie, a każdorazowe przyciśnięcie przycisku włączy światło na czas jego przyciśnięcia.
Jasność światła w trybie Morse jest regulowana przez użytkownika i odpowiada jasności zdefiniowanej dla trybu SOS.
Wyjście z tej opcji następuje po ponownym potrójnym kliku.

Opcja doświetlenia (boost)

to innowacyjna i bardzo przydatna funkcja, dająca możliwość natychmiastowej chwilowej zmiany jasności na 100% i utrzymanie jej przez czas przyciśnięcia przycisku. Puszczenie przycisku powoduje automatyczny powrót do jasności wcześniej używanej.
Zasada działania tej funkcji znacząco nie różni się od opcji chwilowego włączenia - jedyna różnica polega na tym, że gdy przycisk jest zwolniony latarka nie gaśnie, ale świeci z właściwą dla danego trybu (niższą) jasnością.

W latarkach większej mocy, przeważnie na codzień korzysta się ze średniej jasności, co z jednej strony zapobiega oślepieniom, a z drugiej jest uzasadnione niższym zużyciem baterii, a więc i dłuższym czasem pracy.
Opcja ta jest zatem doskonałym i bardzo wygodnym rozwiązaniem pozwalającym na chwilowe "doświetlenie" terenu bez konieczności chodzenia po menu i zmieniania trybów.
Funkcję doświetlenia "boost" działa w trybach zarówno ciągłych jak i specjalnych (sekwencyjnych), a włącza się ją i wyłacza analogicznie do trybu Morse`a potrójnym klikiem.

Przykład 1: idziemy nocą przez las, świecimy średnią jasnością pod nogi i nagle chcemy sobie przyświecić mocniej i dalej - nic prostszego przyciskamy przycisk i na czas jego przyciśnięcia uzyskujemy maksymalną jasność. Po zwolnieniu przycisku jasność latarki powraca do poprzedniego poziomu.

Przykład 2: jedziemy rowerem z włączonym na niską jasność strobem (światło przednie sygnalizacyjne - nie powinno oślepiać). Gdy chcemy na kogoś "zatrąbić", to przyciskamy przycisk i na czas jego przytrzymania sekwencja strobe zmienia swą jasność na maksymalną. Błyski są wówczas tak silne, że nie sposób ich niezauważyć. Rowerzyści z całą pewnością to docenią. Ja też sporo jeżdżę i przyznaję, że naprawdę jest to super sprawa.

Indywidualne programowanie jasności

to funkcja z powodzeniem stosowana w nowszych wersjach sterownika (firmware od wersji 3.4 w górę) dająca możliwość konfiguracji i doboru przez użytkownika własnych ustawień jasności dla każdego z trybów dostępnych w latarce.
Nowością w tej wersji jest uproszczony wybór jasności dla trybów specjalnych (sekwencyjnych), która odpowiada jasności ostatnio używanego trybu ciągłego.
Przykładowo gdy świecąc z jasnością 100% zmienimy grupę i wejdziemy do sekwencji, domyślnie uruchomią się one z jasnością 100%. Gdy wejdziemy do sekwencji z jasnością 30% będą one pracowały z jasnością 30% itd. Podejście to znakomicie ułatwia i upraszcza korzystanie z funkcji specjalnych ograniczając dostępny przedział jasności do wybranych przez siebie wartości ustawień ciągłych.
Oczywiście nadal pozostaje możliwość zmiany jasności każdego trybu specjalnego w czasie jego pracy (poprzez wejście do setup`u i zmianę poziomu).

Wybrane przez użytkownika poziomy jasności są zapisywane w pamięci nieulotnej sterownika dla każdego trybu ciągłego niezależnie oraz jako jedno wspólne ustawienie dla wszystkich pozostałych trybów specjalnych (sekwencji).
Dzięki temu można indywidualnie zależnie od swoich własnych preferencji nie tylko skonfigurować poszczególne poziomy jasności w danych trybach, ale i tym samym wpłynąć na ich wzajemną kolejność (niektórzy lubią kolejność: od najsłabszego do najmocniejszego, inni odwrotnie, a jeszcze inni jeszcze inaczej).

13 definiowanych poziomów jasności

ułożonych w kolejności logarytmicznej (równomiernej dla oka ludzkiego) i pokrywających bardzo szeroki zakres jasności: od 100% aż do 1:4000 (czyli ultra-low) daje niezwykle szeroką możliwość indywidualnego doboru siły światła dobrze dopasowanego do najrozmaitszych zastosowań.
Różnice między każdym z 13-tu dostępnych poziomów jasności są dobrze widoczne, a poziom najniższy schodzi prawie do zera.
Dzięki temu możliwe jest własne "zaprogramowanie" latarki, tak by w typowych dla jej użytkownika przypadkach: jednocześnie daleko świeciła z pełną dostępną mocą, pracowała ze średnią jasnością maksymalnie długo i ekonomicznie, a także dało się nią użyć w całkowitej ciemności np. by spojrzeć na zegarek bez oślepienia.
Większość dostępnych na rynku sterowników charakteryzuje się predefiniowanym i niezmiennym podziałem jasności, bez możliwości ich zmiany.
Co więcej sterowniki te zwykle posiadają 2 lub 3 bardzo blisko siebie umieszczone poziomy, często trudno dostrzegalne i o zdecydowanie za wysokiej jasności trybu low, przez co ich użyteczność jest niewielka.

Flicker-free

to brak zauważalnego migotania światła spowodowanego sterowaniem PWM.
W tej wersji sterownika wszystkie 9 najwyższych jasności (czyli od 100% do 0,4%) pracuje na PWM o częstotliwości 16kHz.
Kolejne 4 najciemniejsze poziomy (ultra-low) pracują z nieco niższą częstotliwością (np. najniższy 1:4000 jasności pracuje z częstotliwością 1kHz).
Zapobiega to uciążliwemu migotaniu światła szczególnie widocznemu przy szybkich ruchach latarką, co dość często się zdarza w rozwiązaniach dostępnych na rynku.

Pamięć ostatnio używanego trybu

z opcją wyłączenia w setupie, polega na możliwości zapamiętywania przez sterownik ostatnio używanego trybu pracy.
Gdy opcja ta jest włączona, tryb przy którym latarka została wyłączona zostaje przez sterownik zapamiętany i domyślnie uruchomiany po ponownym jej włączeniu.
Przy wyłączonej opcji pamięci trybu, sterownik będzie się uruchamiał w pierwszym trybie ciągłym (domyślnie) lub ostatnio zapamiętanym trybie, który użytkownik wybrał jako początkowy - nawet gdy opcja pamięci została wyłączona.
A zatem w ten sposób możliwe jest zaadoptowanie działania latarki do swoich indywidualnych potrzeb np. by zawsze uruchamiała się w trybie S.O.S. lub dowolnym innym przez siebie wybranym.
W obecnej wersji zapisanie bieżących ustawień do pamięci nieulotnej następuje w chwili wyłączania latarki, a nie jak było to w wersjach wcześniejszych po kilku sekundach nieprzerwanej pracy w danym trybie.

Przykładowo, gdy chcemy by latarka uruchamiała się zawsze w trybie SOS, włączamy w setupie opcję pamięci trybu, przechodzimy do SOS i gasimy latarkę.
Ponowne jej włączenie spowoduje uruchomienie się jej w trybie SOS.
Aby zablokować dalsze zmiany należy ponownie wejść do setupu i wyłączyć pamięć ustawień - wówczas pamięć trybów nie będzie podlegała zmianom respektując jednocześnie dokonany przez nas wcześniej wybór.
W przeciwnym razie wyłączenie latarki w innym niż SOS trybie zmieni nasze ustawienia zachowując w pamięci nowy, ostatnio używany tryb startowy, co w niektórych sytuacjach może być pomocne.

Pamięć trybu startowego w grupie

to możliwość wyboru trybu, który po zmianie grupy jako pierwszy zostanie w niej uruchomiony.
Dzięki temu w zależności od własnych preferencji możliwe jest takie ustawienie kolejności trybów w ramach poszczególnych grup, aby przełączanie między nimi było jak najprostsze i wymagało jak najmniejszej liczby kliknięć, a więc by było jak najbardziej ergonomiczne.
Przykładowo, w grupie 2 domyślnym trybem jest S.O.S., ale nie ma żadnego problemu by to zmienić i jako pierwszy ustawić tam np. Alert. Wówczas przełączając latarkę z grupy 1 (tryby ciągłe) do grupy 2 (sekwencje) jako pierwszy zostanie włączony właśnie Alert.

Konfigurowalna opcja automatycznego wyłączenia

polega na automatycznym zatrzymaniu sterownika po określonym czasie bezczynności i przejściu latarki w stan wyłączenia.
Funkcja ta zabezpiecza latarkę, przed nieumyślnym rozładowaniem baterii np. w wyniku pozostawienia latarki w stanie włączonym. Zabezpieczenie to działa wyłącznie dla trybów ciągłych i jest celowo niedostępne w trybach sekwencyjnych, które z uwagi na ich ostrzegawczy charakter powinny działać zawsze tak długo, jak tylko starczy energii.
Gdy opcja ta jest włączona i sterownik pracuje w jednym z trybów ciągłbych, po upłynięciu ok. 27 minut od ostatniego kliknięcia, latarka zaczyna sygnalizować zbliżający się czas wyłączenia krótkimi "ciemnymi" mignięciami powtarzanymi co 4 sekudny.
Pojedyncze kliknięcie w tym stanie zeruje licznik czasu, który zaczyna odliczać od początku.
Po 3 minutach sygnalizacji zbliżającego się wyłączenia, jeżeli nie nastąpiła żadna reakcja ze strony użytkownika, sterownik wyłącza się przechodząc do trybu power-off.
Opcja ta jest konfigurowalna i może być włączona lub wyłączona przez użytkownika w ustawieniach zaawansowanych.

Setup

czyli konfiguracja sterownika przez użytkownika została w większości odziedziczona z wersji 3.4.
Aby wejść do konfiguracji odpowiadającej danemu trybowi należy przycisnąć i przytrzymać przycisk przez co najmniej 4 sekundy.
Sterownik na 3 sek zgasi diodę LED, poczym raz błyśnie i rozpocznie sekwencję wyboru jasności. Sekwencja ta polega na przechodzeniu sterownika od jasności najmniejszej poprzez 13 kolejnych poziomów zmienianych co 0,5 sekundy do jasności maksymalnej (i spowrotem).
Krótkie przyciśnięcie przycisku oznacza wybór bieżącej jasności, jej zapamiętanie i powrót do używanego trybu z obowiązującymi nowymi ustawieniami.
Długie przyciśnięcie przycisku (>1s) oznacza anulowanie zmiany i wyjście bez dokonywania zapisu ustawień.
Poziomy skrajne (minimum i maksimum) sygnalizowane są jednym krótkim mignięciem i 1-no sekundową pauzą.

Opcje zaawansowane

- sterownik ten oprócz konfiguracji jasności posiada możliwość zmiany przez użytkownika innych zaawansowanych funkcji.
Zmiany te dokonuje się w setupie dla trybu SOS, który oprócz standardowej zmiany jasności, posiada dwa dodatkowe przełączniki (typu włącz/wyłącz).
Pierwszy z nich odpowiada opcji pamięci ustawień, a drugi to automatyczne wyłączenie latarki po 30 minutowym czasie bezczynności.

Podobnie jak w poprzednich wersjach niska jasność "przełącznika" oznacza opcję wyłączoną, a wysoka - opcję włączoną.
Sterownik w tym stanie zmienia co 2 sek ustawienie "przełącznika" włączając go i wyłączając naprzemiennie.
Wybór i zapamiętanie ustawienia polega na jednym krótkim kliknięciu w czasie trwania jednego ze stanów.
Anulowanie wyboru i wyjście bez zapisywania ustawień możliwe jest przez co najmniej 1-no sekundowe przyciśnięcie przycisku.

True shutdown

to cecha, która daje możliwość zgaszenia LED`a i ustawienia sterownika w tryb logicznego power-off bez konieczności fizycznego odcinana zasilania.
Procesor pomimo obecności napięcia zatrzymuje się w stanie głębokiego uśpienia do czasu obudzenia go przyciskiem.
W stanie tym pobiera on znikomy prąd ok. 0,2uA (mikro ampera), co dobitnie podkreśla wysoką sprawność tego sterownika, pozostawiając tym samym daleko w tyle inne podobne rozwiązania komercyjne.
Cecha true shutdown polega także na "prawdziwym" wyłączeniu się latarki na podstawie decyzji podjętej przez mikrokontroler np. gdy napięcie baterii spadnie poniżej akceptowalnej granicy lub gdy upłynie czas automatycznego wyłączenia.

Zabezpieczenie przed głębokim rozładowaniem

polega na automatycznym wyłączaniu sterownika, gdy napięcie zasilania spadnie poniżej 3,0V.
Funkcja ta zabezpiecza ogniwa Li-ion, przed uszkodzeniem i jest realizowana sprzętowo.
Sterownik nie uruchomi się, gdy napięcie zasilania jest mniejsze niż 3,0V oraz wyłączy się automatycznie odcinając zasilanie, gdy napięcie podczas jego pracy spadnie poniżej 2,95V.

Regulacja prądu diody LED

w obecnej wersji nie jest dostępna.

Detekcja i pomiar napięcia baterii

w obecnej wersji nie jest dostępna.

Upgrade firmware`u

to utrzymywana od samego początku funkcja umożliwiająca dokonywanie aktualizacji oprogramowania bez konieczności wylutowywania mikrokontrolera z płytki sterownika.

Opis układu

Układ sterownika z uwagi na umieszczenie go w miejscu tradycyjnego mechanicznego wyłącznika będzie pracował wyłącznie w konfiguracji szeregowej.
Większość latarek posiada wyłączniki w tylniej części korpusu, a tam dostępny jest jedynie ujemny biedun zasilania oraz dodatni biegun drivera LED.
Gdyby wyłącznik znajdował się z przodu, przy głowicy, gdzie dostępne jest i pełne zasilanie (oba bieguny) i dioda LED sprawa byłaby dużo prostsza (takie rozwiązanie zostało zastosowane w pierwszej wersji sterownika).

W tym przypadku konieczne było zatem takie opracowanie architektury sterownika, by w sposób jak najmniej inwazyjny mógł pobierać z szeregowej linii zasilania całego układu także i samego siebie (ok. 1,5mA w trybie pracy).
Po wielu testach różnych rozwiązań opracowałem skuteczne rozwiązanie polegające na pracy impulsowej (PWM) oraz dwufazowym "podkradaniu" zasilania nie tylko w cyklach z wyłączonym, ale i przy zwartym kluczu (Q).

Schemat ideowy układu
Zasada działania jest prosta.
Gdy układ jest logicznie wyłączony (sterownik znajduje się w trybie uśpienia) wyłączony jest klucz Q, a zatem całe napięcie zasilania odkłada się na sterowniku - między punktem "A", a masą.
Aby sterownik poprawnie funkcjonował niezbędne jest zbocznikowanie ogranicznika prądu DRV (lub w przypadku jego braku samej diody LED) rezystorem RS rzędu kilku pojedynczych kilo-omów (ja użyłem 1k5).
Rezystor ten jest na tyle mały, że dla niewielkiego prądu spoczynkowego bocznikuje diodę LED, która działając jak Zener o napięciu ok. 2,5V pozbawia nas sporej części napięcia zasilania, a jednocześnie na tyle duży, że nie wpływa w żaden istotny sposób na działanie układu oraz jego sprawność.
Jego wartość ma znaczący wpływ na minimalne napięcie, przy którym włącza się układ i pełni ważną rolę w działaniu mechanizmu zabezpieczającego przed nadmiernym rozładowaniem ogniwa.
W moim przypadku: dla 2k2 układ startował przy 3,3V, dla 1k5 przy 3,1V, a przy 1k2 przy 2,95V.

Pobór prądu przez sterownik w spoczynku (latarka logicznie wyłączona) nie przekracza 0,2uA (mikro ampera) i jest wartością naprawdę imponującą, szczególnie, gdy porównamy ją do rozwiązań komercyjnych o podobnej funkcjonalności (nawet tych z górnej półki np. Nitecore, gdzie prąd spoczynkowy jest 1000x większy).
Podczas pracy układu, gdy latarka jest włączona sterownik kluczuje tranzystorem Q1 generując przebieg PWM o częstotliwości ok. 16kHz z odpowiednio dobranym do jasności współczynnikiem wypełnienia.
Cała sztuczka polega na tym, że przy jasności 100% sterownik dalej generuje PWM, choć o bardzo wysokim współczynniku wypełnienia (>99,6%). Te 0,4% przy których klucz Q1 jest wyłączany służą właśnie do "podkradnięcia" odrobinki zasilania zapewniającej stabilną pracę układu.
W tym bardzo krótkim cyklu prąd diody LED nie jest zamykany MOSFET-em, ale płynie przez układ zasilania sterownika ładując jego pojemność C1, która to podtrzymuje przez resztę czasu zasilania mikrokontrolera.

Zastosowany w tym rozwiązaniu miniarurowy transformatorek T realizuje dwie bardzo ważne funkcje.
Pierwsza z nich to przenoszenie zasilania z części roboczej na sterownik.
W czasie gdy klucz Q1 otwarty, obwód zamyka się przez oba uzwojenia T, diodę schottky`ego DS ładując kondensator C1.
Gdy klucz zostaje zamknięty przez pierwotną (prawą) część T zaczyna płynąć prąd, indukując jednocześnie w uzwojeniu wtórnym napięcie, któro wspomaga ładowanie C1. Gdy klucz zostaje rozłączony naładowana magnetycznie rdzeń T oddaje zgromadzoną energię w kierunku diody DS.
Druga funkcja T, a dokładniej jego strony pierwotnej, to gromadzenie energii w czasie kluczowania.
W wyniku tego po włączeniu klucza Q1 prąd płynący przez cały obwód (a więc i diodę LED) nie skacze gwałtownie do wartości maksymalnej, ale rośnie liniowo w czasie.
Dzięki temu zmniejsza się udar prądowy idący w LED (co przy pracy impulsowej wpływa na jej tint przesuwając nieco widmo w kierunku niebieskim). Dioda jest zatem sterowana przebiegiem trójkątnym o znacznie mniejszej amplitudzie Vp-p niż przy sterowaniu prostokątnym czystym przebiegiem PWM.
Transformator zbudowany został na rdzeniu RP 6,3x3,8x2,5 (materiał F-938, AL=2500) i posiada 4zw. części roboczej (pierwotnej) oraz 10zw. sekcji wtórnej (zasilającej sterownik).
Podział ten został dobrany tak, by zapewnić wymagane i stabilne warunki pracy mikrokontrolera w pełnym zakresie sterowania PWM. W testowanym rozwiązaniu MCU ma gwaranotowane napięcie 3,0-3,2V co jest wartością bezpieczną i całkowicie wystarczającą.
Niskoprądowa dioda schottky`ego DS jest znacznie lepszym rozwiązaniem od zwykłej krzemowej diody, gdyż znacząco poprawia warunki pracy układu poprzez niższy spadek napięcia Vf (ok. 0,3V) oraz znacznie większą szybkość przełączania.

Monolityczny kondensator C1 o pojemności 2u2F (niski ESR) magazynuje energię pochodzącą z cykli ładujacych i zapewnia stabilne warunki zasilania mikrokontrolera.

Rezystor Rfb służy do pomiaru i regulacji prądu diody LED w rozwiązaniu bezpośredniego sterowania diodą (bez używania drivera ograniczającego prąd - na schemacie oznaczonego jako DRV).

Dzielnik rezystancyjny R1 (1M) / R2 (330k) wraz z szeregową diodą DSV służą do pomiaru szczytowego napięcia zasilania, które mierzone przez kontoler wykorzystywane jest do informowania użytkownika o niskim stanie baterii i jednocześnie zabezpiecza ogniwo przed jego głębokim rozładowaniem.
Kondensator C2 (33nF) filtruje mierzone napięcie i uniezależnia go od chwilowych fluktuacji powodowanych impulsową pracą układu (sekwencje i PWM).

W pierwszym prototypie wykorzystałem ograniczenie prądu na bazie 3x AMC7135 (jako DRV) bez pomiaru napięcia zasilania, natomiast w wersji testowej "na pająku" ostatnie próby przechodzi pełne autonomiczne rozwiązanie.

Zdjęcia elektroniki sterownika - wersja prototypowa (fi=20mm)

Działający prototyp

Za bazę do przeróbki latarki posłużył korpus UltraFire bj08b mieszczący jedno ogniwo wielkości 18650.

Składa się on z czterech części: Zmiany: Płytka sterownika umieszczana jest zamiast tradycyjnego wyłącznika mechanicznego, a więc modyfikacje fabrycznych latarek staje się jeszcze prostsze niż było dotychczas. Do przeróbki wystarczy wykręcić mechaniczny wyłącznik i w jego miejsce wstawić jego elektroniczny odpowiednik. Oryginalny sterownik znajdujący się zwykle w głowicy i dbający o ograniczenie prądu maksymalnego pozostaje bez zmian.

Zaprojektowany elektroniczny sterownik łączy jedno z najbardziej zaawansowanych rozwiązań technicznych przy jednoczesnym zachowaniu intuicyjności i łatwości użytkowania z bogactwem dostępnych i użytecznych funkcji.

Pomiary


Pomiary poboru prądu
Zasilanie 1x 18650 (Li-Ion 3,6V)
Do pomiarów użyty został w pełni naładowany akumulator litowo-jonowy 18650 o pojemności 2200mAh (napięcie spoczynkowe 3,84V).
Szacunkowa jasność: 1-160 lm
Prototyp do ograniczenia prądu diody wykorzystuje 3xAMC7135.
Sprawność sterownika z uwagi na szeregowy mechanizm pracy przekracza 99%.

Tryb pracyI [mA]CzasOpis
Power-off0,2 uA>1000 latKontroler uśpiony w stanie gotowości, LED zgaszony.
Ciągły - max. jasności960 mA2,3h3W LED - ilość światła odpowiada 20W żarówce
Ciągły - średnia jasności350 mA6,3h1W LED - wystarczająca do większości zastosowań (np. świecenie pod nogi) - odpowiednik 10W żarówki. Źródło światła dobrze widoczne z >100m
Ciągły - min. jasności0,4 mA5500h (229 dni)Jasność wystarczająca do czytania w ciemnej nocy. Źródło światła widoczne z odległości kilku pojedynczych metrów.
S.O.S. (max/med/min)250 mA
83 mA
0,3 mA
8,8h
26h
7333h (305 dni)
Źródło światła w pełnej ciemności widoczne z odległości: ~1km
kilkuset metrów
kilku pojedynczych metrów
Alert (max/med/min)30 mA
10 mA
0,3 mA
73h (3 dni)
220h (>9 dni)
7333h (305 dni)
jw.
Emergency (max/med/min)125 mA
40 mA
0,3 mA
17,6h
55h (>2 dni)
7333h (305 dni)
jw.
Emergency 2 (max/med/min)280 mA
94 mA
0,3 mA
7,8h
23h
7333h (305 dni)
jw.
Blink 50/50 (max/med/min)500 mA
167 mA
0,3 mA
4,4h
13,2h
7333h (305 dni)
jw.
Strobe 16Hz (max/med/min)250 mA
83 mA
0,3 mA
8,8h
26h
7333h (305 dni)
jw.
Strobe 8Hz (max/med/min)125 mA
42 mA
0,3 mA
17,6h
52h (2 dni)
7333h (305 dni)
jw.
Strobe 4Hz (max/med/min)63 mA
21 mA
0,3 mA
35h
105h (4,4 dni)
7333h (305 dni)
jw.
Strobe 2Hz (max/med/min)32 mA
10,5 mA
0,3 mA
70h (3 dni)
210h (8,7 dni)
7333h (305 dni)
jw.
Beacon (max/med/min)4,1 mA
1,4 mA
0,3 mA
542h (23 dni)
1627h (68 dni)
7333h (305 dni)
jw.
Beacon 2 (max/med/min)5,4 mA
1,8 mA
0,3 mA
410h (17 dni)
1231h (51 dni)
7333h (305 dni)
jw.

Charakterystyka prądu diody LED w funkcji napięcia zasilania
(czerwony - sterownik w trybie max., niebieski - sam ogranicznik prądu na 3x AMC)

Charakterystyka spadku napięcia na sterowniku podczas pracy w trybie max. w funkcji napięcia zasilania

Charakterystyka rozładowania ogniwa Li-Ion (napięcie w funkcji pojemności)
Na czerwono oznaczono próg odcięcia przy którym sterownik się wyłącza

Przydatne linki

Jestem pomysłodawcą i autorem przedstawionego tu rozwiązania oraz kodu mikrokontrolera, do których zastrzegam sobie prawa autorskie.
Publikowanie tego artykułu w całości lub części możliwe jest wyłącznie w celach edukacyjnych przy zachowaniu pełnej informacji o autorze Flagiusz oraz ze wskazaniem źródła w postaci odnośnika do niniejszej strony internetowej.
Wykorzystywanie opisów, ich fragmentów, zdjęć, diagramów oraz pomysłów autorskich w celach komercyjnych wymaga zgody autora