Автоматическая фоновая подсветка для телевизора

    На Хабре, любят смотреть на телевизор, монитор, ноутбук и даже телефон с фоновой подсветкой.
    Предложенный ниже вариант, отличается от уже рассмотренных тем, что подсветка включается автоматически, не требует внесения изменения в конструкцию телевизора и может работать в качестве дежурного освещения.
    Из недостатков надо отметить то, что подсветка статична, требует времени на монтаж и настройку под конкретное оборудование.



    Постановка задачи


    Итак, нужна подсветка, которая включается, когда в комнате достаточно темно и включен телевизор, горит в вполнакала, когда телевизор не работает но в комнате очень темно и по ней кто-то ходит. Во всех остальных случаях подсветка должна быть выключена. Ограничения: техника на гарантии — внутрь лезть нельзя.

    Решение


    Определять режим работы телевизора, будем с помощью вот такой штуки:


    TAK12-02 High-frequency Pulse Current Transformer

    Устройство позволяет, просунув один из проводов питания в отверстие снимать наведенный ток с контактов, и по его величине делать вывод о режиме работы телевизора. Предположим, что для телевизора в спящем режиме потребляемый ток будет значительно ниже чем в активном. Освещенность будем мерять фоторезистором он же LDR, передвижения по комнате фиксировать с помощью PIR, управлять всем будет ардуинка. Схема получилась такая:


    Схема подключения подсветки

    Реализация


    Подсветка представляет собой светодиодную ленту, наклеенную на пластиковый уголок. Пока он просто лежит за телевизором, потом прикручу к стене.


    Подсветка


    Готовый девайс

    После первых пробных запусков меня меня поджидало epic fail небольшое разочарование — оказалось, что плазменный телевизор очень тяжело засыпает — на это ему может потребоваться до получаса (см. график ниже). Кроме этого он очень тревожно спит, просыпаясь каждые 2-3 часа на 15-20 минут.


    Panasonic TX-P50G30 отходит ко сну. Ось Y — ток в попугаях, ось X — время в секундах х2.

    Все это, плюс кошак на которого срабатывал PIR, приводило к тому, что в гостиной всю ночь работала «светомузыка». Но учитывая, что телевизор используется только в паре с тюнером, а у него проблем со сном меньше, проблему удалось решить, хоть и не так красиво, как планировалось. Снизить влияние котэ на систему удалось заклеив нижнюю часть PIR.


    Уточненная схема подключения подсветки


    Потребление тока тюнером. Ось Y — ток в попугаях, ось X — время в минутах.

    Как видно на картинке выше, тюнер, в отличие от телевизора, сразу уходит в спящий режим, что заметно по снижению тока. У тюнера так же присутствуют моменты экстремального энергопотребления, помеченные на графике «burst», при чем они могут происходить как в спящем так и активном режимах. Чтобы увеличить достоверность определения режима работы, поток измерений был поделен на серии по 3 минуты, для каждой серии считалось среднее значение(СЗ) и средне квадратическое отклонение(СКО). Брались во внимание только значения серий с небольшим СКО и СЗ не попадающим в зону «burst». Все это позволило, с задержкой, но достаточно точно определять режим работы тюнера.

    Затраты:
    TAK12-02 $5
    1м светодиодной ленты $11
    Aрдуинка $10
    Блок питания $8
    PIR $6
    Кабеля, разъемы, корпус, макетная плата, детальки, провода, светодиды, и пр. $15
    Итого $55

    В схемотехнике я не силен, детали брались по принципу «какие есть», буду благодарен за замечания и дополнения:

    Схема электрическая, не принципиальная.

    Скетч для ардуино можно найти тут.

    Выводы


    • Идея определять режим работы устройства по энергопотреблению, на практике оказалась не так уж и хороша. Громоздкий алгоритм, значительный лаг в работе, необходимость тонкой настройки, делают коммерческую реализацию Идеи невозможной, но в качестве хобби проекта она имеет право на жизнь.
    • Статистика энергопотребления, собранная в ходе работы, дает повод задуматься о том, чем занимается бытовая техника с спящем режим, особенно если она подключена к интернету.



    Девайс в сборе.

    Подсветка в работе.

    Update.
    • Зоркий ploop заметил ошибку в электрической схеме, спасибо, исправленно.
    • Учел справедливое замечание Ocelot и немножко изменил название топика.
    • Добавил картинку телевизора с работающей подсветкой, просто как иллюстрацию того, что кинув за телевизор светодиодную ленту можно увличить комфортность просмотра. Видео делать не буду — на мой взгляд для статичной подсветки оно не информативно.
    • Перенес в DIY, спасибо за карму.

    now предложил заменить TAK12-02 микросхемой ACS712. Устройства сходны по цене но, ACS712 работает точнее.

    Поскольку идея контроля потребляемого тока не идеальный способ определения режима работы телевизора, в завершении темы представляю в соавторстве с ploop, biggestfruit, Obramko, RaJa, mmib, Ocelot, eldarmusin, Arezus, MisterX, Tamahome и другими уважаемыми комментаторами следующую таблицу.


    Альтернативы


    Способ Достоинства Недостатки
    Подпаяться на светодиод состояния надежно, достоверно неспортивно, необходимо вскрывать телевизор
    Поставить ФП, для контроля светодиода состояния надежно, достоверно изменяется передняя панель телевизора — не эстетично
    Ловить наводки с развертки плазменного телевизора с помощью антенны размещенной за экраном прикольно, не надо тянуть провода к телевизору необходимо исследование, подходит только для плазмы
    Контролировать температуру телевизора простота, надежность задержка в определении, дополнительные провода от датчика, возможно подходит только для плазмы
    Анализировать наличие сигнала на одном из проводов входящих в SCART разъем простота, надежность необходимо исследование, один из разъемов будет занят, дополнительные провода
    Поставить ФП напротив телевизора и определять свечение экрана если поставить матрицу из ФП, можно организовать полноценный ambient light дополнительные провода, сложность размещения, необходимость дополнительной оптической системы
    Ловить ИК сигнал на включение-выключение телевизора простота, минимум проводов нет обратной связи — возможны сбои в работе
    Контролировать наличие питания на USB порту простота, надежность подходит не для всех телевизоров, занимает USB порт, дополнительные провода
    Анализировать ток потребляемый телевизором минимум проводов сложный алгоритм, задержка в определении, применим не для всех телевизоров


    Update 2.
    Практика показала, что микросхема на эффекте Холла ACS712 измеряет ток гораздо точнее трансформатора TAK12-02. Поэтому ее использование предпочтительнее.

    Сигнал с ACS712 при измерении потребления тока компьютером. 0 соответствует напряжению 2.5V
    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 50

      +29
      Видео работы будет?
        +14
        Схемы понравились, особенно с коте :)
          +2
          а он большой такой, по пояс хозяину. годное животное.
          +1
          В схемотехнике я не силен, детали брались по принципу «какие есть», буду благодарен за замечания и дополнения

          Держите: что делает 4.7к между Vсс и GND? Греет атмосферу? Нехорошо, в свете последних тенденций к энергосбережению…

          Не сочтите за критику, но данный функционал легко реализуется на горстке рассыпухи, даже без логики, МК, тем более ардуины.
            +1
            Прошу прощения, я имел ввиду 4.3к около фоторезистора. Он, кстати, тоже не на своём месте скорее всего…
              0
              Да, вы конечно правы, резистор должен быть подключен с другой стороны LDR, завтра подправлю.
              0
              Замечу, что тут ардуинка занимается почетным делом — Обработкой Цифрового Сигнала. Не FFT, конечно, но я такое на горсти рассыпухи делать не умею.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                +1
                К сожалению, мой тюнер и телевизор переходя в спящий режим не убирают питание с USB.
                  0
                  А если посмотреть настройки спящего режима? В домашнем телеке есть прям опция — отключаться или уходить в спящий режим. Разница в том, что как я понимаю тюнер и электроника пашет в спящем, и на включение надо несколько секунд, в то время как из обычного отключения он просыпается пол минутки.

                  Вообще весьма интересный девайс на фотке, может было проще организовать через 2 реле? первое срабатывает от фоторезистора и через резистор подключенная лента работает в полмощности, а если включить телек то от чудо девайса замкнет второе реле и пойдет нормальное напряжение на ленту.
                  На бике есть реле с платкой и транзистором наверно, всего 3 бакса стоит
                    0
                    А если внаглую со светодиода, показывающего состояние питания?
                      0
                      Техника на гарантии, разбирать нельзя. Или колхозить фотодиод к светодиоду ТВ?
                        0
                        А если поставить фотодиод и разбирать сигналы с пульта от телевизора — нажали кнопку питания, провряем дополнительно потребление — если до этого было высокое, значит выключили, если низкое — значит включили.
                          0
                          Ненадежно. Есть шанс пропустить сигнал и попасть в противофазу: включаем телевизор — выключается подсветка. Вы правда считаете, что ставить фотоприемник и декодировать с него сигнал проще?
                            0
                            Вот для того, чтобы исключить противофазу и предложил проверять предыдущее состояние. Вы и так фильтруете потребление, а сигнал с пульта может послужить точкой отсчета, относительно которой нужно ориентироваться, чтобы снизить лаг. Так вы по крайней мере точно будете знать когда произошло изменение.
                              0
                              что касается декодирования сигнала — я только что закончил проектик с распознаванием ИК кодов NEC протокола (самый распространенный среди пультов). И успешно принимаю сигналы от ИК пультов как китайского noname — плоской шоколадки, так и от тюнера AverMedia. Принимается уверенно. Ложных срабатываний не было.
                              Собственно с пульта я управляю включением света и колонок (неудобно лезть к выключателям), а также компа.
                                0
                                Даже если считать что сигнал мы определяем без сбоев я вижу две проблемы одно неудобство и проблему:
                                1) Хоть пульт и широко «стреляет», но все равно ФП прийдется размещать как можно ближе к ФП телевизора.
                                2) Смена режима работы по таймеру и включение-выключение при потере питания никак не детектируются.

                                На самом деле, идея тоже неплохая, надо только предусмотреть на пульте кнопку для ручного управления.
                                  0
                                  Кнопку для ручного управления как резервный канал — мало ли чего там автоматика надумала. А это будет override режим.
                                0
                                Где-то видел готовые библиотеки для стандартных протоколов.

                                Сам делал по другому: декодировал несколько ключевых бит последовательности и сдвигал в 16-битный приёмник. Код очень быстрый и компактный, работает с любыми протоколами, но… это не даёт ему права называться правильным :)
                                  0
                                  Я вообще воспользовался примером от китайцев, который идет в комплекте с рассыпухой для сборки ИК приемника.
                                  Он может и не правильный, но кого это волнует? Главное что он работает так, как надо. МК — не ПК, там красота и правильность не особо нужны, т.к. ресурсы ограничены. Достаточность — отличный критерий )
                                    0
                                    Работает чётко. Бетатестером был 5-летний сын, когда на макетке навесил 8 светодиодов на порт и прописал 8 кнопок пульта. Одно нажатие включало светодиод, второе — выключало.

                                    Несколько дней тестирования, пока ему не надоело — сбоев нет :)
                                      0
                                      А с чего бы плохо работать? :) У меня тут под рукой прямо лежит один пульт, второй у дивана. пользуюсь ежедневно уже пару недель минимум.
                        +1
                        А где же итог? =)
                          +1
                          А разве аmbient light не должен менять цвет и яркость в зависимости от картинки на экране?
                            +1
                            Верно подмечено, это творение будет более правильным назвать backlight, т.е. как это сделано в первых двух ссылках.
                            +2
                            А что, если работу телевизора определять по фотодиоду, возле экрана? А освещенность комнаты другим фотодиодом (днем же подсветка не нужна)
                              0
                              Можно попробовать ловить наводки от импульсов развертки плазменного экрана, амплитуды там порядка сотни вольт, фронты импульсов крутые. На небольшую рамку, приложенную к задней стенке, должен ловиться прилличный сигнал. А дальше — выделять частоту развертки, характерную для вашего телевизора. Если эта частота пропала, значит экран погас.
                                0
                                Наверное можно. Но фотодиодом мне кажется будет намного проще. Кроме того, будет большой плюс — яркость подсветки может изменяться в зависимости от яркости экрана.
                                  0
                                  И минус в виде фотодиода, который закрывает кусочек экрана. Да, очень маленький кусочек, но будет выглядеть как битый пиксель, и, мне кажется, будет сильно раздражать.
                                    +1
                                    Согласен. А как там у плазменной панели дела с индикацией рабочего состояния? Обычно при вкл светится яркий синий светодиод, во сне — менее яркий желтый или красный. Можно попробовать разместить наш фотодиод возле него.
                                      +1
                                      Точно! Двух зайцев убьем: и состояние телевизора считываем, и этот уродский синий маяк заслоним.
                                        0
                                        Идея с фотоприемником возле экрана не очень удачна, кроме того что закрывается часть экрана, никто не может гарантировать, что именно этот участок экрана будет светится. По хорошему его надо ставить напротив телевизора, и ограничивать поле зрения какой нибудь оптической системой.
                                          0
                                          Ловить наводки от плазмы это круто, но уже не для меня :)

                                          Ставить фотоприемник напротив светодиода состояния, идея такая же заманчивая, как и подпаяться на него изнутри телевизора, но я решил от нее отказаться из эстетических соображений.
                              0
                              Попробуйте отключить автообновление прошивки в телевизоре чтоб не просыпался.
                                0
                                Дело не в обновлении прошивки, слишком уж часто он просыпается.
                                0
                                Я бы не заморачивался с адаптированием питания. USB даст 5v для ардуино.
                                Плазма, на сколько я знаю, имеет свойство греться. А что есть термодатчик на корпус?

                                  0
                                  В корпусе все равно стоит блок питания для подсветки, к чему тянуть лишний провод и занимать USB?
                                  С термодатчиком идея хорошая, но не хотелось ничего лепить на телевизор, даже с обратной стороны.
                                    0
                                    У меня появилась та же мысль, я замерял пирометром температуру LCD панели Philips — получилось, что со стороны экрана температура практически равномерная и составляет около 43 °C, а на вентиляции в задней крышке немногим больше, до 50 °C. К тому же сейчас море очень удобного биметала и иных термопар, которых просто не будет заметно.
                                    +2
                                    я что-то не понял, зачем такие сложности с определением режима работы телевизора? у него же вагон выходов, с которых можно получить инфу о том включен он или нет… (банальные неиспользуемые scart в которых появляется сигнал..)
                                      0
                                      Все сложности возникли из за того, что разница в потреблении тока в спящем и активном режимах оказалось не так ярко выражена, как хотелось. Все это вылилось в некоторое усложнение программной части, конструктивно в девайсе я ничего сложного не вижу.

                                      Знаете какой провод в скарте использовать?
                                        0
                                        Вот распиновка SCART, я не уверен, но мне кажется, что скарт будет заводиться именно в момент переключения на AV-выход.
                                          0
                                          Теоретически. Со скарта возможна запись, а значит там есть и вход и выход. Значит при появлении изображения на экране, должно что-то выдаваться на выход.
                                          0
                                          при помощи мультиметра можно найти легко такой провод, в любом из неиспользуемых разъемов.
                                          У меня к примеру у телека есть ненужные выходы av и в скарте тоже есть видео/звук при просмотре телеканалов.
                                          Вот только не проверял есть ли что-либо там когда он работает в режиме монитора(hdmi)
                                            0
                                            А еще можно посмотреть что происходит на serial порту…
                                            Хотя у меня LG usb обесточивает при выключении
                                            0
                                            Могу посоветовать в качестве датчика тока использовать не «TAK12-02 High-frequency Pulse Current Transformer», а микросхему ACS712 или другие из этой серии, являющиеся датчиками тока на эффекте Холла, размещенными в корпусе SOIC8.
                                            Питание +5,0В, напряжение выхода при отсутствии тока протекающего через датчик равно 2,5В. При наличии тока, происходит линейное отклонение, пропорциональное току. Я в своем проекте по работе, смог с помощью датчика на 20А, уловить включение 20Вт лампочки (при отклонении 185мВ/А)
                                              0
                                              Ждем картинку с результатом работы.
                                                0
                                                5 долларов за катушечку, которую намотать 5 минут делов? Ну и цены у вас.
                                                  0
                                                  Чтото не припомню чтобы я пытался вам что либо продать. Если мне катушки мотать скушно, и я готов отдать 5 баксов за готовое изделие с заранее известными характеристиками, то это не значит, что вам нельзя заняться этим интересным делом. Странно только, что вас не смутили 10 баксов за МК и 8 за БП, тут тоже можно наэкономить баксов 6, а может даже и 8.
                                                    0
                                                    Не хотел вас обидеть. Я не о том, чтобы что-либо мне продать. Меня просто удивила стоимость такой простой детальки. Интернет говорит, что это ВЧ трансформатор тока, потому вопрос стоимости отпал.

                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                Самое читаемое