DIY smart controller do opasek grzewczych 5V USB

[lnastro]

Cześć wszystkim,

Astrofotografią zainteresowałem się niecały rok temu i od początku założyłem sobie, że chcę wejść w to możliwie budżetowo, ale jednocześnie zrozumieć jak najwięcej rzeczy od strony technicznej zamiast od razu kupować gotowe „premium” rozwiązania i odkryć że to jednak nie dla mnie.

Mój pierwszy setup oparty był po prostu o lustrzankę i jupitera 135mm a, że był jakiś efekt i satysfakcja to przeskoczyłem na używany montaż CEM26 i zbudowałem prosty zestaw wokół Taira-3S i Canona 700D. Jak to jednak w życiu bywa z czasem zaczęły dochodzić kolejne elementy przy czym zawsze szukałem albo czegoś używanego albo na jakiś promocjach. (np powerbox od svbony w wersji pro za ok 400zł 🙂 ). No i tak doszły takie elementy jak:

• guiding
• huby USB
• powerbox
• opaski grzewcze
• automatyzacja przez EKOS / INDI czy NINA/ASCOM
• malina zamiast laptopa podłączonego bezpośrednio do zestawu

Wraz ze wzrostem ilości sprzętu zaczęły pojawiać się też typowe problemy terenowe:

• niestabilność i uszkodzenia extenderów USB 3.0 (przy braku maliny i podlaczeniu do laptopa z nina na 15m kablu i zasilaniu z aku w samochodzie)
• losowe resety urządzeń
• problemy z zasilaniem
• reconnect sprzętu podczas sesji

Jednym z problemów, który ostatnio kosztował mnie kilka godzin materiału, okazały się moje opaski grzewcze SVBONY 5V USB z typowym regulatorem montowanym na przewodzie.

Same opaski działają poprawnie, ale po zaniku zasilania lub resecie USB regulator zawsze uruchamia się w stanie wyłączonym. W praktyce oznacza to, że opaski przestają grzać i jeśli człowiek tego nie zauważy od razu, to po czasie kończy z zaparowaną optyką i straconą sesją.

Nie chciałem też przerabiać samych opasek:

• ciąć przewodów
• zmieniać złącz
• przepinać ich pod 12V
• ani kombinować z dodatkowymi rezystorami tylko po to, żeby podłączyć je pod posiadany powerbox zwyjsciem 12V.

Ponieważ hobbystycznie lubię projektować elektronikę, a zawodowo również zajmuję się elektroniką i programowaniem, stwierdziłem, że może być tutaj pomysł na ciekawy projekt:

• rozwiązujący mój własny problem
• pozwalający nauczyć się tworzenia warstwy driverów INDI/ASCOM
• łączący embedded z software astro
• i jednocześnie pozwalający lepiej zrozumieć cały stack INDI / ASCOM przy bardziej praktycznym projekcie

Aktualny pomysł to niewielki kontroler oparty o STM32, który:

• współpracowałby z istniejącymi opaskami 5V USB
• mieściłby się w obudowie obecnego regulatora na przewodzie (będzie ciężko ale trzeba sobie stawiać ambitne cele)
• oferował sterowanie PWM
• zachowuje funkcjonalność oryginału przy braku komunikacji
• integrację z INDI
• a docelowo również integrację z ASCOM
• w przyszłości być może  automatykę opartą o temperaturę i wilgotność

Na ten moment PCB jest jeszcze tylko w fazie wstępnego schematu, ale udało mi się już uruchomić pierwszy proof-of-concept obejmujący:

• podstawową komunikację przez INDI
• firmware po stronie STM32
• oraz sterowanie PWM z poziomu oprogramowania astronomicznego

Na poniższym filmie widać sterowanie jasnością diody LED która udaje obwód grzałki z poziomu EKOS/INDI jako prostą demonstrację działania całego stacku komunikacyjnego i sterowania.

PoC dew heater controller

Aktualnym celem na kolejny etap projektu jest przygotowanie wersji PCB, która realnie zmieści się w oryginalnej obudowie regulatora tak, aby cały retrofit był możliwie prosty.

Kolejnym etapem będzie walidacja samego hardware:

• temperatur
• stabilności zasilania
• zachowania po reconnectach USB
• wpływu na port USB
• pracy load switcha
• oraz tego, czy całość nie generuje problemów EMC/zakłóceń przy pracy PWM

Dopiero później chciałbym zrobić większy refactor firmware i drivera z obecnego proof-of-concept do bardziej stabilnej wersji V1 z minimalną założoną funkcjonalnością. Tutaj celowo odkładam to na potem, bo jeśli okaże się że polegnę na HW to po co dopieszczać SW.

Docelowo  będę musiał zamówić kilka prototypowych płytek PCB. Co prawda na własne potrzeby potrzebuję obecnie może 2–3 sztuki, ale przy takich projektach zwykle i tak trzeba zamówić większą ilość.

Pomyślałem więc, że być może ktoś tutaj mierzy się z podobnym problemem, albo po prostu byłby zainteresowany takim retrofitem i w przyszłości chciałby pomóc w dopracowaniu rozwiązania poprzez przekazanie uwag z realnego użytkowania. 

Jeśli projekt dojdzie do bardziej stabilnego etapu, chętnie wykorzystam nadmiarowe prototypy do dodatkowych testów w innych setupach — również po to, żeby dowiedzieć się co jeszcze zdążyłem po drodze skopać :). Dla pełnej jasności, nie próbuję tego sprzedać/sprzedawać i nie oczekuje zapłaty, a jedynie feedback'u.

Drugim powodem założenia tego wątku jest też zwykła ciekawość, czy taki „smart adapter” do tanich opasek 5V USB ma w ogóle sens z punktu widzenia bardziej doświadczonych osób, czy może potrzeba czegoś takiego po mojej stronie to tylko efekt mojego low-costowego podejścia w budowie setupu z praktycznie totalnym brakiem doświadczenia w astrofoto.

W kontekście wspomnianego podzielenia się prototypami do testów, najbardziej interesują mnie osoby, które:

• korzystają z opasek grzewczych 5V USB
• używają regulatorów podobnych do tego pokazanego wyżej
• mają w setupie powerbox lub hub USB zapewniający jednocześnie zasilanie i komunikację USB

Jest to istotne, ponieważ obecna koncepcja zakłada wykorzystanie istniejącej obudowy regulatora oraz połączenie przez port USB zapewniający zarówno zasilanie jak i komunikację z komputerem.

Prądowo zakładam tutaj to co potrzebuje sv172 czyli 2A

Planuję wrzucać kolejne aktualizacje wraz z postępem prac.

[DarX86]

15 godzin temu, lnastro napisał:

Drugim powodem założenia tego wątku jest też zwykła ciekawość, czy taki „smart adapter” do tanich opasek 5V USB ma w ogóle sens z punktu widzenia bardziej doświadczonych osób, czy może potrzeba czegoś takiego po mojej stronie to tylko efekt mojego low-costowego podejścia w budowie setupu z praktycznie totalnym brakiem doświadczenia w astrofoto.

Mając powerbox z wyjściami na grzałki, pozbyłbym się tych USB i kupił grzałki na 12V.  Każde dodatkowe złącze to źródło potencjalnych problemów, więc po co wpinać dodatkowy regulator jak już jeden masz wbudowany w powerbox.