Bouwverslag Poor Mans Strobelight (vliegtuig navigatieverlichting)

EDIT mei 2016. Omdat de Poor Mans Strobelight, inmiddels veel simpeler te bouwen is,
staat hier de meest actuele bouwhandleiding.
(voor een bouwpakketje ( € 11,25 ) incl. etsprint kun je me een bericht sturen)

Naast de Poor Mans Vario leek het me leuk om een volgend projectje te gaan oppakken. Dat is de Poor Mans Strobelight geworden.

Wat is de (PMS) "Poor Mans Strobelight"?

Het gaat hier om een systeempje wat je in een vrij kanaal van je RC ontvanger prikt en wat dan een schakelbaar navigatie verlichtingssysteem oplevert wat er uitziet als in de 1:1 luchtvaart.

• Groen navigatielicht in de rechtervleugeltip
• Rood navigatielicht in de linkervleugeltip
• Wit navigatielicht in de staart (naar achteren schijnend)
• Rood "rotating beacon", dat is een zwaailicht wat zich aan de bovenzijde en aan de onderzijde van de romp bevindt.
• Strobe lights in de vleugeltippen

Bij sommige vliegtuigen heb je strobelights die gelijktijdig knipperen, bij andere vliegtuigen knippert eerst de ene vleugel en dan de andere (wat voor multicopters ook handig is, zie hieronder). Door dus de tweede variant te bouwen kan de PMS ook de eerste variant ondersteunen, want dan sluit je beide powerleds gewoon op één uitgang aan.

Mijn eisen waren:

1. Moet minder dan € 10,- kosten (i.v.m. Poor Man).
2. Aan-uit schakelbaar vanaf de zender.
3. Geen aparte voeding nodig, voeding door de RC ontvanger.
4. Moet powerleds kunnen aansturen voor felle strobe flitsen.
5. Ook bruikbaar voor multicopters, waarbij 2 powerleds eerst aan de voorkant flitsen, direct gevolgd door 2 powerleds, die aan de achterkant flitsen.
6. Beetje flexibel hardware ontwerp, zodat het met alleen andere software ook andere lichtpatronen kan genereren (bijv politie flitsbalk of looplicht met powerleds).

Met deze eisen ben ik eerst de software gaan maken voor de ATTiny85, die ik al van mijn Poor Mans Vario ken. Ik ben uiteindelijk uitgekomen op een (instelbare) timer routine van 1020 milliseconden. Vervolgens laat ik de Tiny steeds kijken "hoe laat het is" en afhankelijk van de "tijd" binnen die routine zet hij ledjes aan of juist uit. Het rotating beacon was nog het lastigst, want dat moet een zwaailichtje simuleren door eerst langzaam sterker te gaan branden, even opflitsen en dan weer langzaam zwakker worden.

Het programmeren van de ATTiny85 gaat via een Arduino:


Vervolgens heb ik rond de ATTiny85 een schakeling opgebouwd, waarbij het doel was de powerleds zo fel mogelijk te laten flitsen. Dit met onderdelen die ik toch al had liggen maar ook even een paar 1W powerleds uit een kapotte tuinlamp gesoldeerd.

Na een middagje puzzelen had ik deze warboel gemaakt. De Powerleds zie je aan die lange draadjes zitten.


Op het breadboard merkte ik al dat de ATTiny85 soms van slag raakte als de powerleds gingen flitsen. Met een condensator heb ik dat opgelost. Omdat mijn electronica kennis nogal beperkt is, was dit een trial and error ontwerpfase, maar daarom niet minder leuk.

Nadat ik hem 12 uur had laten werken en het nog steeds goed werkte heb ik besloten het ontwerp om te zetten in een prototype printje, wat ook eens in een vliegtuig past.



Vervolgens een heleboel draden en leds.


Om even het effect te kunnen demonstreren, heb ik de (power)leds door een vliegtuig afbeelding geprikt en onderstaand filmpje gemaakt. De strobes knipperen elk 3 flitsen van 25 milliseconden, waardoor de camera soms net een flitsje mist, maar je krijgt in elk geval een indruk. De strobes lijken hier wat minder fel, maar ze zijn in werkelijkheid enorm fel. Het prototype ga ik in mijn zwever inbouwen om te kijken hoe zichtbaar ze zijn bij daglicht en op hoogte.




Inmiddels heb ik de onderdelen binnen voor prototype-2. Bij dit prototype wil ik af van de losse transistoren om de (power)leds aan te sturen. Hiervoor heb ik een z.g. Darlington-Array IC gekocht (ULN2803A). Hiermee kan ik dan met één IC 8 kanalen van 500 mA per kanaal aansturen en 2,5 Ampere totaal. Zet ik er twee kanalen parralel dan zou ik ook 3 watt powerleds aan kunnen. Het ontwerp wordt hierdoor een stuk simpeler te bouwen.




Een software optie die ik overweeg is tevens een apart schakelbaar landingslicht te ondersteunen als je een 3 standen schakelaar op je zender gebruikt.

Het lijkt me zinvoller om straks de schakeling van prototype-2 hier te publiceren, mits hij goed werkt natuurlijk.
Indien er belangstelling voor is, dan kan ik net als bij de Poor Mans Vario, wel weer wat bouwpakketjes samenstellen.

Trouwens.......mocht je geen zin in bouwen hebben, dan kun je dit soort systeempjes natuurlijk ook gewoon kant en klaar kopen. HobbyKing heeft zoiets voor 16 euro in de aanbieding.

Wordt vervolgd.

 

Hmmmm....

PMS is nu niet direct een uitnodigende naam...

Groet, Bert

 

PMS

Hoi,

Is deze schakeling als bouw pakket binnen kort bij jou te koop?
Zo ja dan heb ik wel interesse.

Groet Albertmobiel

 

Ik twijfelde ook al even of ik dit onderwerp in het moppentopic moest starten.

Maar toen dacht ik dat er hier niet zo veel vrouwen van het forum gebruik maken om bang van te worden voor PMS. Tenzij je bedoelt dat je daar als man juist weer last van hebt.

 

Jij snapt hem....

Het laatste wat ik wil als ik met een schaalkist bezig ben, is geconfronteerd worden met PMS...

Groet, Bert...

 

Omdat de regen toch met bakken uit de lucht kwam vandaag, ben ik verder gegaan met prototype-2 van de Poor Mans Strobelight.


Het IC links is de ATTiny85, in het midden zie je een ULN2803A

De voordelen t.o.v. prototype 1 zijn:

1. Hij stuurt nu 2 paar powerleds aan, waarbij elke powerled zijn eigen led-driver heeft (4 in totaal). Dus één ontwerp voor zowel vliegtuigen (2-powerleds) als multicopters (4-powerleds)
2. Per vleugel hoeft nu maar één 3-aderige servokabel gelegd te worden, omdat de strobe-led en de navigatie-led de + pool delen. Op de print is dit ook uitgevoerd als één connector per vleugel met 3 pennetjes naast elkaar, zodat er een standaard servo stekker op past.
3. Voor de rechtervleugel zijn 2 verschillende aansluitingen gemaakt. Prik je hem in de ene connector, dan flitsen de strobes aan beide vleugeltippen op exact hetzelfde moment. Prik je hem in de andere connector, dan flitsen de strobes aan de linkervleugeltip eerst en dan de rechtervleugeltip.

Het was een flink gepuzzel om alles op het kleine printje te krijgen, waardoor je een vaste hand nodig hebt om het te solderen.


Nu eerst maar eens in een vliegtuig inbouwen.

 

Leuk idee, ik wil zo iets voor een heli maken (gewoon voor de lol, ik heb nog geen schaalheli) Ik had nog niet echt wat ontworpen omdat ik er nog niet achter was welke leds wanneer en waar moeten knipperen. Ik dacht voor de strobe aan iets met een zaagtand generator. De zaagtand stuurt de led aan waarbij een (venster)comparator op een instelbare spanning de led even vol open stuurt. Dan krijg je het zelfde effect. Dit dan in smd ivm gewicht/afmeting.

Maar jou oplossing vind ik mooi. Ziet er goed uit in dat filmpje. Heb je een schema ?

Als ik het goed zie stuurt je Atmel direct een tor-array aan. De output van 1 zo'n tor voedt via een weerstand een led. Klopt dat ?

Fred

 

Fred. De ULN2803A is een darlington array, met een ingebouwde 2,7K ontkoppelweerstand, zodat hij direct op de output poorten van de Atmel aangesloten kan worden. Hij werkt met CMOS of TTL spanningsniveaus. Wil je hem met hogere spanningsniveaus aansturen, dan moet je de ULN2804A nemen. Hij schakelt de 8 poorten naar een gemeenschappelijke aarde.
Vervolgens zoals je zegt een passende serieweerstand bij elk type led wat je aan wil sturen zoeken.
Het schema ga ik plaatsen als ik zeker weet dat het goed werkt, maar volgens mij snap je het principe al helemaal.

 

Jij mag niet meer raden

Ik gebruik de ULN2803A wel eens als levelshifter. (even zeuren Die 2k7 is geen ontkoppelweerstand maar de basisweerstand voor de eerste tor en onderdeel van een spanningsdeler, maar dat is niet zo belangrijk en verandert niks aan jou verder heldere uitleg. over de werking)

 

Hallo Albert,
Ja dat wil ik wel doen, maar dan moet ik wel zeker weten dat het goed werkt. Maar dat lees je hier vanzelf.
vr gr,
Hans

 

Ik heb hier ook duidelijke intressein, ben namelijk nog zoekende naar zoiets.
Vraag is natuurlijk op een gegeven moment wat voor leds je er maximaal mee kan aansturen?
3 Watt powerleds 5 WAtt powerleds, ik heb eens via EBay wat led in China besteld en die zouden er mooi achter geknoopt kunnen worden.

 

Wat kun je er maximaal mee sturen

ked,

3 watt en 5 watt power LED's zijn wat te veel van het goede.
Lees post 1 maar eens door. Het wordt gevoed vanuit de ontvanger.
5 watt is 1 ampere uit 5V, en dat is echt wel het maximum voor een ontvanger.
Bovendien denk ik dat een 5 watt LED niet wil branden bij 5V. Die zal wel 12V zijn.

Het ontwerp kan misschien wel aangepast kunnen worden zodat een 3S accu (12V) als voeding gebruikt kan worden.

 

3 en 5W ? Wil je hem op 3 km afstand nog zien
Het is niet goed voor je ogen om direct in felle LEDs te kijken.

Naast de stroom die een 3W nodig heeft moeten ze ook goed gekoeld worden. Zeker als je ze met een constante stroom voedt ipv pWM.

Hoe er rekening mee dat het vermogen (watt) niks zegt over de hoeveelheid licht. Dus kijk ook naar andere parameters als hetaantal lumen, hoeveel lux, openingshoek etc. . Je wil voor de meeste navigatie lampen geen spot achtige led maar juist een grote openingshoek zodat je hem vanaf elke kant ziet. Maar voor een schijnwerper onder bv een heli wil je juist wel een kleine openingshoek.

Circuits Online - Forum - Lampen en berekening lichtopbrengst in Lumen Hier staat wat uitleg over led opbrengst (zie de links in dat topic, als je op dat forum naar leds zoekt heb je voor 2 jaar leesvoer.

 

Ja, dat kan eenvoudig. De Darlington Array kan tot 50 volt hebben, dus een tweede voedingsaccu voor de Leds kan of je kunt de 3S lipo spanning direct op de Array aansluiten mits de "-" pool gemeenschappelijk is. Dus de BEC min pool in en uit zijn intern doorverbonden.

 

Hier heb ik ook nog een vraag over:
Ik wil op mijn quadcopter graag zo fel mogelijke leds op de hoeken om ook bij daglicht op 100m afstand nog goede orientatie te hebben.
Zouden 3W powerleds (op 3S) daarvoor voldoende zijn?
Moeten die gekoeld worden als ze permanent aan staan of is de vliegwind voldoende?
Is rood beter zichtbaar als wit?

Wat zou ik hiervoor het beste kunnen bestellen?

 

Qua zichtbaarheid heb ik geen idee, ik heb geen quad.
Het vermogen is geen norm voor zichtbaarheid. Daarvoor moet je het aantal lumen weten Uit de Wiki:
1 lumen is de lichtstroom van een puntlichtbron waarvan het licht in 1 steradiaal gebundeld is en 1 candela uitstraalt. Meer algemeen: de lichtstroom in lumen is gelijk aan het product van de lichtsterkte van de bron in candela en de ruimtehoek waarin het licht wordt uitgezonden in steradiaal. Kortom grofweg de hoeveelheid licht die hij rondom uitstraalt.
Candela of kaars: De lichtsterkte , dit geeft aan hoeveel licht zich bevindt in ieder stukje van een lichtbundel.
Dan is er nog lux, een eenheid van verlichting sterkte 1 lux is de verlichtingsterkt voortgebracht door 1 candela op een oppervlak loodrecht op de lichtstralen op een afstand van 1 meter van de bron.

Deze drie dingen hebben met elkaar te maken. Ik ben daar ook niet goed in thuis maar zo kun je wat met de datasheet specs van de leds die je wilt.
Bij merkloze Chineesjes is het gewoon gokken maar bij een beetje merk is alles bekend.

Als je dan dmv tests hebt vastgesteld hoeveel licht je nodighebt bij welke hoek kun je leds gaan selecteren op de data uit datasheets..
Daarna weet je hoeveel stroom ze nodig hebben en kun je uitrekenen hoeveel koeling er nodig is. Als je de rotors voor koeling gebruikt kun je het meten. Een led in de windstroom en dan de temp meten. Dan door experimenteren met koellichamen etc hoeveel in jou situatie geschikt is.
Daarvoor moet je natuurlijk wel eerst een geschikte leddriver hebben gekozen. Een led moet je de juiste hoeveelheid stroom geven anders fikt hij door. Een gewoon lampje is een soort weerstand. Als je er de juiste spanning opzet loopt er nooit te veel stroom. Een led is anders. Als je daar meer dan de drempelspanning (zie datasheet bij Vf ) opzet gaat er ongelimiteerd stroomlopen, oftewel, je hebt een weggooi-flitster gemaakt,
Je moet dus zorgen dat de spanning hoger is dan die drempel, anders brandt hij niet. En dan dus de spanning bij de juiste stroom. Hoeveel hoger maakt niet uit.
De stroom is belangrijker. Je hebt dus een stroombron nodig. Dat kan door een passief ding als een weerstand, of door actieve electronica . Dat noemt men meestal een leddriver.

 

Ik zou ze niet permanent laten branden, maar laten flitsen. Dat valt veel meer op dan een statisch fel licht. Daarom heeft de brandweer ook knipperende lichten, om goed op te vallen. Bijkomend voordeel is dat je dan helemaal geen koeling meer nodig hebt.

Ik laat de 1W powerleds nu flitsen met een 10 Ohm serie weerstand ( 1/4 watt ) op 5 volt. Als ik die weerstand helemaal weghaal doen ze het (tot mijn eigen verbazing trouwens) ook prima en wordt er niets warm. Wat er dan wel gebeurt is dat de processor af en toe van slag raakt, omdat die flitsen nogal wat invloed hebben op de voedingsspanning. Ik heb er al een condensator bijgezet om dat op te vangen, maar met een 10 Ohm weerstand deed hij het 12 uur lang probleemloos.

Ik zal voor de grap eens zo'n powerled aansluiten op de poort waar het licht continue brand. Wellicht haalt hij de 5 seconden nog niet eens.

 

Dank voor de antwoorden.
Ik wil het eigenlijk simpel houden zonder circuitje voor flash e.d.
gewoon led met weerstand aan S3.
Anders normale led zoeken die behoorlijk fel is?

 

Ik heb wel eens gewone ledjes op mijn curvetracer getest (dat ding kan 1000V en 10A sourcen, niet tegelijk natuurlijk) . Sommige kunnen nog best veel hebben. Eerst gaan ze steeds feller branden en daarna veranderen ze vak kleur. Een rode wordt gelig. Daarna is het over, ik weet echt niet meer bij hoeveel stroom dat was maar fors meer dan 20 mA.. Ze klapte niet. Maar dat zegt niks. Ik heb zo ook eens diodes getest. Een 1n4007 klapte bij 10A uit elkaar maar een 1n4148 stopte er bij iets van 1,5A gewoon mee en er was niks aan te zien( ik weet de waarden niet meer precies)

Voor de gene waarvoor ik nu Chinees spreek, een curvetracer is een soort supervoeding die op een beeldbuis horizontaal de spanning laat zien en verticaal de stroom bij die spanning. Als je bv 10V instelt dan loopt hij steeds van 0 naar 10V en trekt een lijn op het scherm die dan steeds de bijbehorende stroom geeft. Zo zie je bij een led eerst de spanning oplopen tot iets van 3V (witte led), daarna gaat er exponentieel stroom lopen. Je krijgt dus een bochtje en daarna schiet de stroom omhoog en meer spanning wordt meer stroom. Op zo'n ding kun je dus precies uitpluizen wat componenten bij verschillende stroom/spanning doen.

Als je dat van jou powerled wilt weten dan zou ik de scoop op de spanningsbron zetten en over de in/uitgang van de 2803. Tenminste als je een diff probe hebt, anders bv over een 0,1 Ohm tussen kathode en gnd. Dan zie je wat er gebeurd. Mogelijk zorgen de spanningsvallen net voor genoeg stroombegrenzing (dus dat je net in de knie van de Vf zit, of dat de boel net traag genoeg schakelt en dus steeds stopt voor de spanning max is.

Op het moment dat je pulst en je voeding niet echt strak is dan kan het best per ongeluk werken. Maar de levensduur wordt mogelijk aanzienlijk verkort en je kunt ook de situatie krijgen dat een paar tiende meer spanning net te veel blijkt.

 

Ik heb mijn mentor ook voorzien van verlichting en dat zijn 1 watt leds zonder koelster.
de navigatieverlichting branden op 50mA en de strobes op 75mA, maar ze zijn heel duidelijk te zien!
https://m.youtube.com/watch?v=rdC-JejMd6U