Eclairage "poussé" pour aquarium

AmadeusHF
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Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par AmadeusHF » 17 août 2009, 10:16

Le sujet n'est pas tout neuf me direz-vous...vous aurez raison !

Il n'en reste pas moins que c'est ce projet qui m'a amené parmi vous, et comme il avance un peu, notamment grâce aux informations que j'ai trouvé ici (et ailleurs aussi hein...faut pas délirer...), je vous tiens..."au jus" ! :)

Mon objectif : faire un truc chiadé, qui à ma connaissance n'existe pas.

Le NON objectif (mais presque) : faire des économies (mais faut quand même que ça reste raisonnable).

Explications !

On trouve sur le marché en gros trois types d'éclairage pour les bacs (on dit bac dans le milieu, pas aqua !)

=> Les tubes fluo, T8 ou T5, généralement sous trois teintes : "rouge" (plantes, 3500 K), "nature" (6500 K), "lumière du jours" (10 000 K). Ces tubes durent 9 mois à un an. Au delà, la variation chromatique commence à poser problème. On trouve souvent ces tubes pour une vingtaine d'euros (T5 de Juwel ou JBL par exemple). Pour un bac de 180 litres théoriques (RIO 180 de Juwel), on a 2 tubes de 89cm, soit 90 Watts pour 140 litres d'eau "réel". On peut aussi remplacer ces systèmes à tube par des lampes à décharge (HQI), mais on reste dans le domaine de la lampe "traditionnelle". L'éclairage n'est que faiblement modulable (allumage progressif des tubes ?) mais la luminosité est excellente.

=> Les solutions maisons à base de reglettes de LEDs 5 à 10 mm. On commence à en voir un peu partout, surtout pour les bacs récifaux ou on a besoin d'un éclairage très bleu, couplé à des UV sélectifs (nécessaires aux coraux). On trouve un peu tout et n'importe quoi : du montage fait avec les moyens du bord qui produit le stricte minimum et seulement la nuit, aux solutions qui éclairent pas mal, mais sont peut ou mal contrôlées. Reste que vu la puissance lumineuse produite par les solutions, on est vraissemblablement dans un domaine des LEDs "poussées à fond", et la longévité de ces systèmes me semble douteuse. Le simple fait qu'on ne puisse pratiquement trouver des LEDs compatibles avec ces applications QUE sur eBay me laisse perplexe.

=> Une (je n'en ai pas trouvé d'autre) solution commercial "Lumirium", qui propose de remplacer le couvercle d'un bac par une rampe équipée de LEDs Lumileds (des K2 si je ne m'abuse), optionnellement pilotée par un circuit qui gère un cycle complet jours / nuit, clair de lune inclu. Ce n'est pas si cher que ça (il suffit de calculer le cout de reviens des LEDs pour un particulier pour s'en convaincre), mais ça a selon moi un gros défaut : c'est dédié à un bac, et le propre de l'aquariophile, c'est qu'il aime bien "passer à plus grand"...donc ça me pose un problème. Par ailleurs, ce système dans sa version "intelligente" n'est que très peu flexible. Exemple : les horaires sont fixes dans la programmation. On ne peut que choisir la nature du clair de lune.

Ces constatations m'ont amené à vouloir faire mon propre système, qui doit suivre le cahier des charges suivant :

=> Eclairage par LED, permettant de gérer à volonté la teinte, le niveau du flux lumineux, etc...type Lumirium.

=> Solution "par élément modulable", permettant de s'adapter à différents bacs, et autorisant un minimum d'évolutivité sans remettre tout l'investissement en cause, comme on le ferait avec des tubes : bac plus grand = on ajoute des tubes !

=> Consommation électrique inférieure ou égale (au pire) à la solution actuelle de mes T5 : 90 watts.

=> Solution autonome au quotidien : l'éclairage fonctionne tout seul, sans manipulation. Néanmoins, possibilité de déclencher par quelques commandes par bouton les opérations suivantes : allumage rapide (gradation accélérée vers le point "lumière de midi"), extinction rapide (gradation accélérée vers le point ZERO lumière), mode forcé "ON" (ignore la programmation et reste en lumière de midi), mode forcé "OFF" (ignore la programmation et reste sur ZERO), mode "DEMO" : effectue en accéléré un cycle complet jours / nuit, par exemple sur 5 minutes, pour mettre en évidence la programmation.

=> Solution flexible programmable, totalement configurable via une application sur PC, liaison USB !!! Lorsque le PC sera branché et l'appli de configuration lancée, le système passera en mode esclave. Il autorisera la programmation intégrale du cycle jours/nuit, le test des équipements lumineux, etc, le tout en "live".

C'est donc un projet assez ambitieux, mais je suis déjà bien avancé.

J'ai réalisé cet été différents tests à base des LEDs 5mm, AVAGO, CREE...pour me rendre compte que, finalement, on ne peut pas arriver à un résultat correcte en utilisant des LEDs de ce type dans leurs conditions nominales. Pour éclairer une surface de 0.4 m² (1 m * 0.4 m, c'est mon bac) sur une profondeur d'eau de 50 cm, il aurait fallu près de 3 000 LEDs ! C'est possible, mais cela pose des problèmes de réalisation dans son ensemble, et ça n'est pas compatible avec mon cahier des charges. Pour obtenir mieux il aurait fallu se tourner vers des LEDs poussées à leurs limites, ce que je ne voulais pas faire !

Je me suis donc tourné vers la solution de LEDs haute luminosité. Cherchant à obtenir à la fois un rendement en lumens élevé ET un chaux de teintes approprié, j'ai sélectionné la série REBEL, que je vais piloter en 700 mA.

Actuellement, je suis en phase de prototypage.

J'ai préparé un typon qui contient 5 PCB : 4 sont identiques, et correspondent aux 4 drivers nécessaires à la réalisation d'un spot d'éclairage. Le cinquième est le circuit qui contiendra la logique de pilotage.

Je part donc sur le principe de réaliser 4 "spots" de 30 * 10 cm. Chaque spot contient 4 teintes permettant de jouer sur le rendu final : blanc chaud, blanc froid, bleu, rouge. Les dosages respectifs dépendront du "moment de la journée", des besoins en lumière des plantes (photosynthèse), etc. Les 4 spots seront reliés par 4 fils à une centrale déportée.

La centrale contiendra une alimentation à découpage capable de fournir du 12 volts sous un nombre élevé d'ampères. Il faut prévoir 3 à 4 ampères par spot : 4 * 0.7, plus une bonne marge.

La centrale embarquera un PIC (série 24) qui intègre une horloge temps réel et support le bus USB. RAM et FLASH sont compatibles (dans leur dimension) avec l'application visée. Il me faudra aussi ajouter une EEPROM (stockage du programme) sur un des canaux I2C.

La centrale pilotera chaque spot via 2 fils (bus I2C). Les deux autres fils de liaison véhiculent la puissance sous 12V. La centrale gèrera les boutons de commande, la reprogrammation du firmware des spots (gestion des upgrades logiciels), etc...Elle saura piloter un nombre variable de spots, la limite étant plus liée à la puissance de l'alimentation, que je pourrais remplacer si j'ai besoin d'ajouter des spots.

Chaque spot embarque un 16F690. J'avais besoin d'un chip simple, mais compatible avec un pilotage I2C. Le 16F677 aurait suffi, mais je voulais aussi avoir de la place en flash pour charger de grosses tables de données....Et puis je les avais commandé alors ;)

PicKit2 en main, j'ai réalisé la partie principale du programme du 16F690 ce week-end. Fait du hasard, Microchip commercialise une carte de test équipée du 16F690 et de 4 LEDs rouge ! Je me suis donc amusé à piloter par modulation d'impulsion ces 4 LEDs. Cette partie est au point. Je sais moduler l'intensité par pallier (pour l'instant j'ai prévu des pas de 5%).
Il me faut ajouter la partie I2C pour dialogue avec le "maitre".

Côté drivers, j'utilise des LM3404 entouré de composants appropriés, en fonction de chaque canal de lumière.

Si tout va bien, demain je grave le PCB. J'assemblerai ensuite un prototype complet. Je dois pour cela attendre l'arrivée des 40 LEDs REBEL que j'ai commandé au Canada (livraison courant septembre). J'ai commandé déjà toutes les LEDs làbas pour économiser un peu (80 € au total).

La question de la dissipation de la chaleur reste ouverte. J'ai un dissipateur pour faire mes tests, qui affiche 1.75° / W. Ca sera normalement trop élevé, car je risque d'afficher 55° de plus que la température ambiante, soit près de 75° en temps normal. La température de surface d'un tube T5 est de l'ordre de 50°, donc là ça fait plus chaud, et ca devient un problème. Par ailleurs, une fois mis dans le plexy qui formera le boiter, je vais me retrouver avec un air très chaud environnant les composants...les boitiers doivent être étanches ! Je devrais donc me tourner vers des dissipateurs plus efficaces, mais devant rester dans un encombrement raisonnable.

J'ai trouvé des modèles qui iraient (bien que bcp plus cher) et qui affichent 0.04° / W...sous ventilation forcée ! Pas moyen de savoir ce que donneraien ces rad sans ventilateur. Si vous avez une idée à ce sujet, je suis preneur. Sinon, si vous me trouvez un rad qui fait 30 cm * 10 cm, pas plus de 32 mm d'épaisseur, et moins de 1° / W, je suis preneur.

Voilà, vous avez les grandes lignes de tout ce projet.

Je suis preneur de tous les commentaires, idées, suggestions, remarques...et je vous montrerais ce que ça donne au fur et à mesure que j'avancerais dans la réalisation.

AHF

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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par jC_Omega » 18 août 2009, 12:38

OO beau projet, il y a du boulot,
-pour info tu fait ca a titre personnel ou professionnel?
AmadeusHF a écrit : PicKit2 en main, j'ai réalisé la partie principale du programme du 16F690 ce week-end. Fait du hasard, Microchip commercialise une carte de test équipée du 16F690 et de 4 LEDs rouge ! Je me suis donc amusé à piloter par modulation d'impulsion ces 4 LEDs. Cette partie est au point. Je sais moduler l'intensité par pallier (pour l'instant j'ai prévu des pas de 5%).
Ça va intérresser Termi ca ^^ il est en train de faire exactement la même chose avec son PICKIT 2 et la platine de test.
-Par curiosité tu programme avec quel compilateur? car tu utilise des familles de pic différente (16F et 24F) C30? C18? PICC etc..

Je ni connais rien en aquarium, mais la partie électronique m'intéresse bcp, surtout la communication I2C (qui est une vrai galère pour moi).
Je voulais réalisé un peu la même chose mais pour mon vieux projet de table LED que je souhaité amélioré il y a plusieurs mois, je m'explique :
- Un PIC maitre (18F ou plus gros) qui envoie les code en I2C
- des platines "esclave" avec un petit PIC pas cher à 18 pattes (genre 16F690 ou 18F1230 (plutot celui car je programme principalement en C avec C18 sous MPLAB), qui me commanderais 4 LED RGB
- et bien sur tout un système de communication entre en I2C (genre augmenter couleur progressivement de tel valeur à tel valeur..)


Pour l'I2C, tu na pas peur que tout les alim a découpage (led ou autre) ne perturbe la trame I2C ? (car je sais et j'ai constaté que l'I2C ca merde facilement avec quelque dizaine de centimètre de fils) (c'est un peu pour ca que je suis traumatiser de l'I2C ^^) 'classe'

Dernière petite question qui rejoins la première :
-Quel compilo utilise tu pour programmer tes PIC24F?
Car pour des besoins de performance je compte passer dans quelques semaines sur des µC 16bits ou 32bits (pour amélioré mes programme de 3D sur mes écrans LCD couleurs (pour le moment je trouve avec du 18F, mais c'est pas top pour faire des calcul flottant en 32bits)
donc j'hésite entre du PIC24H ou du PIC32 (ou alors d'autre marque)(il y a des platines de dev, programmateur compris pour - de 30€ chez sparkfun)
-Que peut tu me conseiller?
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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par AmadeusHF » 18 août 2009, 12:50

Je fais ça à titre perso...mais si le résultat est à la hauteur, j'envisage de le proposer en commercialisation.

Niveau compilateur, pour le moment je me suis contenté du HiTec Lite qui est gratuit pour la gamme 16F. Je n'ai pas encore attaqué la partie 24F. Je pense que tot ou tard je basculerai sur le C18/C30. Pour la série PIC24 je devrais de toute façon passer à autre chose, et je voudrais éviter de multiplier les compilos. Le problème c'est le prix des compilateurs. Le budget de tout ça commence à peser lourd. A l'instant "T", je progresse sur la partie "carte fille", donc celle à base de 16F690.

Le problème d'ailleurs n'est pas tant le compilo que les différentes librairies de code et/ou includes fournis, qui définissent parfois différemment certaines choses, comme les noms des registres ou des bits du configuration word. J'ai par exemple du rapidement trouver comment porter sur le C "HiTec" certains exemples trouvés sur le site de microchip.

En ce qui concerne l'I2C, effectivement je vais peut-être être confronté à des problèmes de parasitage. Ca dépendra aussi de la vitesse utilisée. Pas besoin d'être très véloce dans mon montage, donc pas de I2C 400 par exemple. Les câbles devront être blindés pour la transmission...et puis si ça coince, je pourrais toujours utiliser les ports analogiques des 16F690 pour décoder une transmission sérielle plus traditionnelle. Maintenant, il faut aussi probablement que j'envisage des amplis de ligne, pour booster le signal...mais normalement ça devrait être possible.

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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par Termi87 » 18 août 2009, 13:47

AmadeusHF a écrit :PicKit2 en main, j'ai réalisé la partie principale du programme du 16F690 ce week-end. Fait du hasard, Microchip commercialise une carte de test équipée du 16F690 et de 4 LEDs rouge ! Je me suis donc amusé à piloter par modulation d'impulsion ces 4 LEDs. Cette partie est au point. Je sais moduler l'intensité par pallier (pour l'instant j'ai prévu des pas de 5%).

JC-omega a écrit :Ça va intérresser Termi ca ^^ il est en train de faire exactement la même chose avec son PICKIT 2 et la platine de test.
hihi, ah oui ça va m'intéresser fortement :). Moi aussi j'ai le PICkit2, je trouve ce kit super pour commencer, et il permet en plus de vraiment faire des truc assez poussé. La modulation d'impulsion, c'est ce que je cherche. Pour le moment je m'exerce à faire allumer les led comme je veux et faire différentes animations. Mais ensuite je passerais au niveau supérieur. Avant j'ai les cours de programmations en C à lire :mrgreen: .
Je lirais tes deux sujets ce soir si j'ai le temps, j'ai lu que vaguement là. Ils ont l'air très intéressants en tout cas :)

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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par AmadeusHF » 18 août 2009, 14:13

Si tu veux un exemple de code C pour faire différents modes de rendus, je peux te poster ça ici. C'est pas bien compliqué...enfin pour moi, vu que je fais des 100aines de millier de code de C/C++ chaque année..

Profites-en ;)

Pour faire mes tests, vendredi soir, je me suis amusé à faire différentes parties de code débrayable dans un même programme :

=> Gradation de chacune des 4 leds à un seuil donné.
=> Chenillard
=> Chenillard "gradué" : les leds montent et descendent en permanence en luminosité en continu, à un rythme régulier. Comme chaque LED démarre son cycle légèrement décallé par rapport à la premiere, ça donne l'illusion d'une "séquence" qui se déplace de manière très fluide sur les 4 LED.

La bascule de RA3 (ou du signal Master Clear Reset) depuis MPLAB permet aussi d'inhiber l'allumage : tout s'éteind tant que RA3 est niveau bas.

L'ensemble est géré par le timer 1 du 16F690. Le code principal ne fait rien.

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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par jC_Omega » 18 août 2009, 17:43

AmadeusHF a écrit : Niveau compilateur, pour le moment je me suis contenté du HiTec Lite qui est gratuit pour la gamme 16F. Je n'ai pas encore attaqué la partie 24F. Je pense que tot ou tard je basculerai sur le C18/C30. Pour la série PIC24 je devrais de toute façon passer à autre chose, et je voudrais éviter de multiplier les compilos. Le problème c'est le prix des compilateurs. Le budget de tout ça commence à peser lourd. A l'instant "T", je progresse sur la partie "carte fille", donc celle à base de 16F690.

Le problème d'ailleurs n'est pas tant le compilo que les différentes librairies de code et/ou includes fournis, qui définissent parfois différemment certaines choses, comme les noms des registres ou des bits du configuration word. J'ai par exemple du rapidement trouver comment porter sur le C "HiTec" certains exemples trouvés sur le site de microchip.
moi perso j'utilise pour les PIC12F et 16F MikroC qui me permet d'avoir un code très rapidement grace au nombreuse librairie simple fournie mais ce compilateur a un léger défaut il n'est pas ANSI C, il ce prend pas par exemple les structures ou les énumérations (ou les prend mal),
Mais pour les pic plus performant j'utilise C18 de microchip (c'est celui qu'on utilise aussi au boulot) , qui utilise du vrai C complet, sais utiliser le jeu d'instruction étendus (de certain PIC18F, ce qui me fait gagner bien 30%), a pas mal de tuto et de librairie, pas de syntaxe bizarre pour mettre un bit a 0 ou 1, et on a tout les code source, même des librairies.
C'est surtout il est gratuit dans la version étudiante (60 jours après ca bloque 2-3 truc sans importance, enfin peu bon importe il y a une astuce toute bête pour pas être bloquer)
et de plus le code est compatible avec les conpilo supérieur C30 (pour les PIC24 et 30/33F) et C32 pour les PIC32 (qui eu aussi on des version gratuite non limité).

moi pour passer au version supérieur je pense que je vais achter dans qq temps ca :
http://www.sparkfun.com/commerce/produc ... ts_id=9148 pour du PIC24H (bootloader/ programmateur intégrer) (3 fois plus performant que les PIC24F)
ou (je sais pas encore)
http://www.sparkfun.com/commerce/produc ... ts_id=8971 pour du PIC32 (bootloader/ programmateur intégrer) (sachant qu'un PIC32 coute entre 3 et 7€..) (10 fois plus performant qu'un PIC24F et encore je comparare pas avec un ptit PIC 8bit) (il existe des platine plus simple avec moins de pattes)
enfin bon j'attends de finir mon projet actuel de testeur de composant LCD (qui na rien a voir avec des led, c'est pourquoi je n'en parle pas, sauf si ca intéresse des personnes)
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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par AmadeusHF » 18 août 2009, 18:01

Faut que je me télécharge C18 de toute façon. Je verrais si ça pose problème les limitations (mais je suis preneur de tout tips en la matière ;)).

Côté dev, je prévois de rendre compatible mes spots lumière avec une mise à jours du firm via la liaison I2C. Le 16F690 sais réécrire des parties de sa flash il me semble, donc je vais étudier (plus tard) la possibilité de travailler avec un bootloader et un logiciel upgradable insitu. Pareil pour le futur coeur de système en PIC24.

J'ai regardé les liens que tu donnes. Ca peut aussi etre une solution. Faut que je creuse. Pour MikroC, j'ai pas encore évalué leur compilos.

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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par jC_Omega » 18 août 2009, 18:21

AmadeusHF a écrit :Faut que je me télécharge C18 de toute façon. Je verrais si ça pose problème les limitations (mais je suis preneur de tout tips en la matière ;)).

Côté dev, je prévois de rendre compatible mes spots lumière avec une mise à jours du firm via la liaison I2C. Le 16F690 sais réécrire des parties de sa flash il me semble, donc je vais étudier (plus tard) la possibilité de travailler avec un bootloader et un logiciel upgradable insitu. Pareil pour le futur coeur de système en PIC24.

J'ai regardé les liens que tu donnes. Ca peut aussi etre une solution. Faut que je creuse. Pour MikroC, j'ai pas encore évalué leur compilos.
(MP envoyé), oui c'est possible de faire un bootloader , même avec les petit PIC, mais pareil, je ne sais pas faire.
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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par AmadeusHF » 18 août 2009, 19:19

Bah j'me pencherais sur la question quand j'aurais plus que ce point là à faire ! ;)

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Re: Eclairage "poussé" pour aquarium

Message non lu par Termi87 » 18 août 2009, 22:31

Ah oui je prendrais volontiers des exemples de codes :), même si JC m'aide déjà bien, et je le remercie, c'est très appréciable. Après, j'essaye de programmer que quand j'ai le temps ... c'est à dire pas souvent. Mais je veux bien les exemples de codes, surtout pour :
amadeusHF a écrit :=> Chenillard "gradué" : les leds montent et descendent en permanence en luminosité en continu, à un rythme régulier. Comme chaque LED démarre son cycle légèrement décallé par rapport à la premiere, ça donne l'illusion d'une "séquence" qui se déplace de manière très fluide sur les 4 LED.
;) :roll: Merci, et très beau boulot, (j'ai toujours pas pu tout lire en entier^^)

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