Kako napraviti automatsko LED osvetljenje za papagaja u sumrak

Uvod i teorija

Kada se zimi vratim kući nakon što padne mrak, uvek mi bude žao da Atlasa, svoju pticu, ostavljam u potpunom mraku. Zato sam odlučio da konstruišem jednostavna LED svetla koja će se automatski paliti čim počne da se smrkava. Cilj je bio jasan: obezbediti mu barem osnovno osvetljenje dok se ne vratim kući.

Svašta mi je padalo na pamet tokom planiranja. Na internetu možete pronaći bezbroj LED projekata – od gotovih profesionalnih rešenja sa LED panelima i naprednim kontrolerima, pa sve do složenih sistema sa gomilom senzora. Ipak, sve je to previše skupo i nepotrebno za ovu namenu. Zbog toga sam rešio da napravim jednostavnu, praktičnu rukotvorinu koja će pouzdano raditi svoj posao bez suvišnih troškova.

Kupovina i priprema za projekat

Temu se pokazao kao odlična onlajn prodavnica preko koje sam brzo nabavio sve što mi je bilo potrebno za ovaj mali LED projekat. Kupio sam set od tri providne plastične tegle sa većim otvorom, koje su idealne da se u njih smesti kompletna elektronika: od LED modula i prekidača, preko nosača baterija, pa sve do samih punjivih baterija i punjača.

Atlas je izuzetno vragolast papagaj koji obožava da istražuje prostor. Posebno su mu interesantne stvari koje trenutno držim u rukama ili koje svetle. Zaključak je bio jednostavan: elektronika sa LED diodama mora biti zatvorena u bezbedno kućište. Providna kutija ili tegla predstavlja savršeno rešenje jer omogućava svetlosti da nesmetano obasjava prostoriju, dok istovremeno pruža potpunu mehaničku zaštitu od radoznalog kljuna.

Providna tegla namenjena kao kućište za smeštanje LED osvetljenja

Atlas - Sliku je generisao Gemini AI

Elektronska komponenta i LED modul

Za kontrolu osvetljenja odabrao sam najjednostavnije analogno rešenje koje se bazira na upotrebi snažnog MOSFET tranzisora IRF3710. Ovaj N-kanalni MOSFET tranzistor sam izabrao iz prostog razloga što sam već imao nekoliko komada u svojim zalihama. Osim pomenutih kutija i baterija, praktično sve ostale komponente sam iskoristio iz starih zaliha koje čuvam za drajvere DC motora. To znači da, ukoliko se već bavite elektronikom, ovaj projekt možete sklopiti bukvalno za jedno popodne od delova koje imate u radionici.

IRF3710 se kontroliše preko svog gejta (gate). Na gejt dovodimo napon sa razdelnika napona koji je sastavljen od redne veze LDR foto-otpornika (čija otpornost opada sa povećanjem intenziteta svetlosti), fiksnog otpornika od 150 kΩ i trimer potenciometra koji služi za fino podešavanje i povezuje se na pozitivni vod napajanja.

Sa druge strane, sors (source) tranzistora IRF3710 povezuje se direktno na masu (GND), dok se na drejn (drain) povezuje LED mreža sastavljena od LED dioda i pripadajućih otpornika za ograničenje struje.

Ovo rešenje je izuzetno jednostavno i jeftino za implementaciju. Najveća prednost korišćenja tranzistora IRF3710 ili sličnih snažnih MOSFET-a jeste modularnost. Pošto ovaj tranzistor u kontinualnom režimu može da izdrži struje od preko 50 ampera bez ikakvih problema, na njega možemo dodavati LED module po želji. Ograničavajući faktor ovde zapravo nije tranzistor, već kapacitet baterijskog napajanja, budući da ceo uređaj mora biti autonoman i spakovan u plastičnu teglu, bez mrežnog AC/DC ispravljača.

Sistem napajanja i proračun autonomije

Za napajanje sam upotrebio punjive Ni-MH baterije. Proračun autonomije rada baterija je uvek škakljiva tema u praksi. Koliko god proizvođač garantovao specifikacije na deklaraciji i tvrdio da baterija ima određeni kapacitet u miliamper-časovima (mAh), realno stanje uvek treba proveriti i testirati pod opterećenjem.

Odlučio sam se za konfiguraciju sa dva LED modula od po pet LED dioda. Ako uzmemo da svaka LED dioda troši oko 25 mA, to iznosi 125 mA po modulu, odnosno ukupno 250 mA za ceo sistem. Bez obzira na to što na kineskim baterijama piše astronomskih 3800 mAh, u proračun je realno i bezbedno staviti vrednost od oko 2500 mAh. Praksa je pokazala da je ova računica tačna, jer su u realnom testu diode svetlele punim sjajem nekih 10 do 11 sati.

Slična situacija je i sa naponom. Nominalni napon jedne Ni-MH baterije je 1.2 V. Koristeći tri baterijska kućišta sa po tri baterije, dobijamo ukupno 9 baterija vezanih na red. Teoretski, to je 9 x 1.2 V = 10.8 V. Međutim, kada su potpuno napunjene, napon celog paketa ide i do 12 V, dok pri kraju pražnjenja pada na oko 9.6 V. Zato pri proračunu otpornika za LED diode treba računati sa maksimalnim naponom od oko 12 V kako diode ne bi pregrevale.

Punjač Ni-MH baterija

Kada uzmete u obzir da je za rad uređaja potrebno 9 baterija koje obezbeđuju oko 10 sati svetla, potpuno je jasno da bi korišćenje običnih alkalnih baterija bilo ekonomski neisplativo. Finansijski se daleko više isplati investirati u kvalitetne punjive baterije i odgovarajući pametni punjač sa displejem. Naravno, uvek možete izabrati i neki drugi format baterija (poput Litijum-jonskih 18650), ali ja sam se opredelio za AA Ni-MH format zbog trenutne cene, dostupnosti i jednostavnosti punjenja.

Standardno plastično kućište za AA baterije

Spakovane baterije u kućištu

Praktična realizacija i testiranje

Pre nego što sam uzeo lemilicu u ruke, celo kolo sam prvo sklopio na prototipskoj ploči (breadboard) kako bih verifikovao stabilnost rada i tačnost razdelnika napona.

LED osvetljenje na prototipskoj pločici

Testiranje pokrivanjem senzora

Kao što se vidi na slikama, šema je krajnje svedena: imamo IRF3710 MOSFET, LDR foto-senzor postavljen odmah pored, nekoliko otpornika i LED diode. Kada sam pokrio LDR senzor rukom i simulirao sumrak, diode su se momentalno upalile punim sjajem. Pošto je prototip prošao test, usledilo je trajno lemljenje komponenti.

Lemljenje i montaža u kućište

Za jednostavne projekte ove vrste nema potrebe da odmah gubite vreme na crtanje i naručivanje štampanih pločica iz KiCAD-a. Univerzalne perforirane prototipske pločice su savršeno rešenje za unikatne rukotvorine. Ukoliko se projekat pokaže dobro u dugotrajnoj eksploataciji, lako ću izraditi namenski PCB dizajn.

Kompletna električna šema, kao i fajlovi za izradu štampane pločice, biće besplatno dostupni za preuzimanje na zvaničnom portalu zilsel-invent.com. Za sada, ovaj blog služi kao uvodni prikaz koncepta.

Lemljenje na univerzalnu pločicu

Korišćenje lupe

Prvi LED modul

Drugi LED modul

Kontroler

Moram da pohvalim stoni stalak za pločice i stonu lupu sa integrisanim LED svetlom koje sam takođe naručio preko Temu platforme – ovi alati su drastično olakšali lemljenje i rad sa sitnim detaljima.

Nakon što je sve zalemljeno i ponovo testirano, komponente i baterijski paketi su bezbedno fiksirani unutar providne plastične tegle. Od same ideje, preko nabavke delova, pa do finalnog sklapanja i pisanja ovog teksta, bio mi je potreban tačno jedan vikend laganog rada.

Finalno upakovan uređaj u tegli

Testiranje sa jednim modulom

To bi bilo to što se tiče ovog projekta automatskog svetla za sumrak. Pratite portal jer uskoro stiže i namenska stranica sa kompletnom dokumentacijom i šemama!

📦 Open Source & Podela znanja:Ovaj članak, prateće slike i PDF dokumenti su licencirani pod Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licencom. Slobodno možete deliti, kopirati i prerađivati materijal u bilo koje svrhe, uključujući i komercijalne, pod uslovom da jasno navedete izvor: zilsel-invent.com.

Autor: Vladimir Savić | Gemini AI