tuto wilulu

La wilulu

Un gradateur radio qui tient dans votre main

wilulu

Comment graduer sans fil :

Une led ?
Un ruban de led ?
Une led COB ?
Une lampe 12V ?
un inflamateur ?
un electro-aimant ?

Mais d’abord : qu’est ce qu’une wilulu ?

Une wilulu n’est rien d’autre qu’un gradateur.

Un gradateur sans fil
Un gradateur miniature
Un gradateur à courant continu
Un gradateur basse tension (1 à 48V)
Un gradateur qui gradue par le "moins"

wilulu en boîtier

Un gradateur qui tient dans la main (mais pas dans la bouche)

Dans ce tutoriel, nous étudierons :

De quoi est faite une wilulu ?

La gradation par le «moins»

Tension et courant maximum

Comment choisir entre les 3 montages possibles pour la wilulu ?

Calcul de la résistance de puissance

Comment contrôler la wilulu ?

Adressage d'une wilulu

Programmer la wilulu

Comment changer la fréquence d’une wilulu ?

Différents boîtiers pour la wilulu

Comment choisir les batteries ?

Antenne

1. De quoi est faite une wilulu ?

descriptif_wilulu

in+/in- : c’est par ces bornes que l’on alimente la wilulu avec une tension comprise entre 3 et 12V.
out- : signal créé par la wilulu, masse graduée en PWM. A relier au «moins» de votre led, lampe ou autre...
out+ : alimentation directe
Mosfet : gradue jusqu’à 2,5A ou 8A avec un dissipateur thermique.
Roue codeuse : affectez votre wilulu (adressage rapide sur 16 positions).
Led de signal : signale la réception radio.
ATtiny 84 : microcontrôleur.
Port ISP : port de programmation, changer le code, la fréquence...
Interrupteur : choisissez entre le mode ON et le mode programmation.
RFM12B : le récepteur radio.

2. La gradation par le «moins», pour quoi faire ?

Les cartes arpschuino graduent en PWM par la masse, la borne «moins» ou gnd. C’est la base d’arpschuino, la wilulu ne déroge pas à cette règle.

Grâce à ce principe, une même carte peut contrôler des éléments fonctionnant sous des tensions différentes.

3. Tension et courant maximum :

Tension : faites ATTENTION !

La wilulu peut graduer des tensions allant jusqu'a 48V. Par contre, l'électronique de la carte doit être alimentée par une tension comprise entre 3 et 12V.

Tension comprise entre 3 et 12V : une seule alimentation.

Tension supérieure à 12V, 2 alimentations :
une pour la wilulu
une autre pour votre élément, LED ou autre.

Intensité (courant) maximum :
2,5 ampères
8 ampères avec un dissipateur thermique

4. Comment choisir entre les 3 montages possibles pour la wilulu ?

Montage 1 : une alimentation entre 3 et 12V

Convient pour les inflamateurs (9V), les rubans de led 12V, les lampes 6 ou 12V, les moteurs, les électro-aimants...

Dans cette configuration, le jumper doit être fermé par un point de soudure et un strap est installé entre in+ et in-.

wilulu 9V

inflamateur d'artifice commandé par wilulu

wilulu 12V

ruban de LED commandé par wilulu

Montage 2 : une alimentation entre 3 et 12V et une résistance de limitation de courant

Les LED simples ont besoin d'une résistance de limitation de courant. Vous pouvez la souder directement sur le circuit imprimé de la wilulu.

Nous verrons plus loin comment la choisir.

wilulu et star led

star LED commandé par wilulu

wilulu et LED COB 10w

LED COB 10w commandé par wilulu

Des supports pour batterie li_ion 14500 peuvent être soudés directement sur la wilulu :

wilulu avec l'option support batterie 14500

star LED commandé par wilulu avec support 14500

Montage 3 : 2 alimentations, une tension supérieure à 12V

Une led cob, un ruban de led 24V ou un électro aimant en 24V nécessitent une source d'alimentation différente de celle de l'électronique de la wilulu.

wilulu 24V

ruban de LED 24V commandé par wilulu

Plus question d'utiliser une résistance en série avec une LED 100W (32V, 3A), on utilisera plutôt des dispositifs de régulation de courant et de tension comme celui-ci.

wilulu et led 100W

LED 100W commandé par wilulu

5. Calcul de la résistance de puissance :

Ces deux formules vous permettront de calculer sa résistance (en ohm) et sa puissance (en watt) :

R=(U alim-U led)/I P=(U alim-U led)²/R

Des explications plus détaillées sont disponibles ici.

Il existe aussi des calculateurs en ligne comme celui-ci, et des applications pour smartphone.

Exemple avec une led 3W et un accumulateur li-ion :

Pour cette LED 3W on a :

Puissance : 3W (pas utile pour le calcul)

Tension de seuil : 3,15V DC

Courant : 1A

pour cet accu li-ion :

Capacité de décharge nominale : 3000MAh (pas utile pour le calcul)

Puissance 20A (pas utile non plus pour le calcul, voir plus bas les détails sur les batteries)

Tension nominale 3,6V

Tension maximale 4,2V

Quand les valeurs peuvent changer, le calcul "prudent" (pour la LED) consiste à utiliser la tension d'alimentation la plus grande.

Calcul de la résistance :

R = ( U alim-U led ) / I

= ( 4,2-3,15 ) / 1

= 1,05 ohm

En pratique, on prend une résistance à la valeur standard de 1,2 ohmn.

Calcul de la puissance de la résistance :

P = ( U alim-U led )² / R

= ( 4,2-3,15 )² / 1,2

= 0,92 watt

Une résistance supérieure, de 2W, garantira que le montage ne chauffe pas.

Avec un calcul "un peu moins prudent", on utiliserait une résistance d'1 ohm. Concrètement ça fonctionne, la LED brille un peu plus fort mais elle chauffe davantage et aura certainement une durée de vie plus courte. A vous de voir...

Voici un tableau pour vous donner une idée des résistances employées en fonction des LED utilisées. Il est fournit à titre indicatif et ne doit pas vous empêcher de calculer les valeurs adaptées à votre montage.

LED					Batterie			Résistance
type de LED	puissance	tension de seuil maxi	courant	références	type	tension nominale	tension maxi	résistance	puissance
Star LED	1W	3,3V	300 mA	xlamp-xq-a	Li-ion	3,6~3,7V	4,2V	3,3 ohm	1/4 ou 1/2W
Star LED	3W	3,15V	1A	xlamp-xp-e2	Li-ion	3,6~3,7V	4,2V	1,2 ohm	1 ou 2W
Star LED	5W	2,85V	1,5A	XLampXTE	Li-ion	3,6~3,7V	4,2V	1 ohm	2 ou 3W
Star LED	10W	2,82V	3,15A (dissipateur conseillé)	xlamp-xp-l2	Li-ion	3,6~3,7V	4,2V	0,47 ohm	5W
Star LED	13W	11,9V	1,05A	xlamp-xhp35-2	pack li-ion	11,1V	12,6V	0,68 ohm	1W
LED COB	10W	12V	900mA	amazon	pack li-ion	11,1V	12,6V	1 ohm	1W
LED COB	30W	34V	1,05A	amazon	3 X pack 12V	33,3V	37,8V	3,9 ohm	5W
LED COB	50W	34V	1,5A	amazon	3 X pack 12V	33,3V	37,8V	2,7 ohm	7W (déconseillé*)
LED COB	100W	34V	3A	Utilisation d’un système de régulation de courant nécessaire*

*Pour les led les plus puissantes, l'usage d'une résistance en série trouve ses limites. Dans ce cas, on préfèrera utiliser des dispositifs de régulation de courant et de tension comme celui-ci.

6. Comment contrôler la wilulu ?

On peut contrôler simultanément jusqu'à 66 wilulus.

Avec une console lumière DMX :

La wilulu est compatible avec toutes les consoles lumière grâce à notre artepfact::transceiver. En effet, l'arptefact :: transceiver fonctionne en DMX. Il reçoit le signal DMX de la console et l'envoie à la wilulu via un signal radio (RF12).

Avec un ordinateur :

Deux possibilités :

Interface DMX + un arptefact::transceiver :

JeeLink Classic

Le JeeLink Classic ne fait pas partie de la famille arpschuino. C'est une base arduino programmable via l'IDE Arduino. Son format « clé usb » la rend très pratique pour émettre du RF12 avec un ordinateur. Elle sera reconnue par n'importe quel logiciel lumière compatible open DMX.

Avec des potentiomètres et un arpsensorsRF :

Avec 1 arpsensorsRF + 5 potentiomètres, il est possible de contrôler 5 Wilulus. Pas besoin de console ! Pas besoin d'ordinateur !

7. Adressage d'une wilulu :

Comme vu dans le chapitre 1. De quoi est faite une wilulu ?, la wilulu dispose d'une roue codeuse à 16 positions permettant d'affecter manuellement la wilulu à 16 adresses différentes.

Il est pourtant possible d'utiliser simultanément jusqu'à 66 wilulus. Mais comment faire pour obtenir 66 adresses différentes ?

L'adressage d'une wilulu se fait en 2 étapes, 3 étapes si vous utilisez plus de 16 wilulus :

Adressage de l'émetteur :

L'adresse de votre émetteur correspond à la 1ère wilulu. Si votre émetteur est adressé en 401, les adresses de vos wilulu pourront aller de 401 à 466.

L'adressage de l'arptefact::transceiver se fait à l'aide de roues codeuses. Tous les détails se trouvent dans le Guide de paramétrage de l'arptefact::transceiver.

Dans le cas d'un JeeLink Classic, il se fait dans le code : à la ligne 11 du code emetteur_JLink_bridge_freq, (int address (1);) remplacez simplement 1 par l'adresse de votre choix.

Identifiant sur la roue codeuse de chaque wilulu :

Avec la roue codeuse, vous pouvez adresser les 16 premières wilulus, leur adresse sera égale à l'adresse de l'émetteur + l'identifiant de la wilulu.

Restons dans le cas où l'émetteur est affecté en 401 :

Adresse de l'émetteur = 401 (exemple)
Identifiant sur la roue codeuse	Adresse wilulu
0	401
1	402
2	403
3	404
4	405
5	406
6	407
7	408
8	409
9	410
A (10)	411
B (11)	412
C (12)	413
D (13)	414
E (14)	415
F (15)	416

Pour que le nouvel identifiant soit pris en charge, il faut redémarer la wilulu.

Adressage dans le code wilulu ( +16, +32, +48, etc.)

Pour utiliser plus de 16 adresses différentes, il faudra modifier le code. Ça se passe au niveau de la ligne 58 (code wilulu_officiel) :

// identifiant+=16;

Le // signifie qu'il s'agit d'un commentaire qui n'a aucune influence sur le code.

Adresse wilulu = adresse émetteur + valeur sur la roue codeuse.

Si on efface // : la ligne devient active.

identifiant+=16;

Adresse wilulu = adresse émetteur + valeur sur la roue codeuse + 16.

identifiant+=32;

Adresse wilulu = adresse émetteur + valeur sur la roue codeuse + 32.

identifiant+=48;

Adresse wilulu = adresse émetteur + valeur sur la roue codeuse + 48.

identifiant+=64;

Adresse wilulu = adresse émetteur + valeur sur la roue codeuse + 64.

Adresse de l'émetteur = 401 (exemple)
Roue codeuse	Adresse Wilulu
	//identifiant+=16	identifiant+=16	identifiant+=32	identifiant+=48	identifiant+=64
0	401	417	433	449	465
1	402	418	434	450	466
2	403	419	435	451
3	404	420	436	452
4	405	421	437	453
5	406	422	438	454
6	407	423	439	455
7	408	424	440	456
8	409	425	441	457
9	410	426	442	458
A (10)	411	427	443	459
B (11)	412	428	444	460
C (12)	413	429	445	461
D (13)	414	430	446	462
E (14)	415	431	447	463
F (15)	416	432	448	464

Si nécessaire, plusieurs wilulus peuvent avoir une adresse identique.

8. Programmer la wilulu

La programmation d'une wilulu a fait l'objet d'un précédent tuto, rendez-vous ici.

9. Comment changer la fréquence d’une wilulu ?

Changer la fréquence signifie changer de bande de fréquence ou changer la fréquence fine de la wilulu.

Bien sûr, la bande et la fréquence de l'émetteur et du récepteur doivent être les mêmes.

Changer de bande de fréquence :

Vous devez choisir la fréquence autorisée dans le pays où vous utilisez votre wilulu. Selon les législations, ce sera la bande des 868mhz ou celle des 915mhz.

L'illustration ci-dessous devrait vous y aider, mais dans tout les cas, vérifiez toujours la législation du pays.

Ce changement se fait dans le code, remplacez simplement uint8_t band = RF12_868MHZ; par uint8_t band = RF12_915MHZ; ou vice versa.

Changer la fréquence fine :

Il s'agit ici de décaler légèrement la fréquence d'émission/réception. Ainsi, plusieurs systèmes peuvent cohabiter. Dans le cadre d'un festival par exemple, vous veillerez à ne pas être sur la même fréquence que le spectacle voisin s'il utilise aussi des wilulus ou d'autres matériels radio. Ceci est également valable pour les micros HF.

Dans la bande des 868 mhz, les fréquences utilisables vont de 866 mhz à 870 mhz.

Dans la bande des 915 mhz, les fréquences utilisables vont de 902 mhz à 918 mhz.

Si vous utilisez l'arptefact::transceiver comme émetteur, choisisez une fréquence correspondant aux presets.

Pour le réglage des fréquences de l'arptefact::transceiver, consultez le guide de paramétrage.

Pour la wilulu, mais aussi pour l'arpsensorsRF ou le JeeLink Classic et toutes autres cartes équipées de rf12, cela se passe dans le code. Au début de ce code, repérez la ligne suivante :

float frequency_setting = 868.00;

C'est ici que vous pouvez remplacer 868.00 par une autre valeur comprise entre 740.00 et 870.00, avec deux chiffres après la virgule.

Si vous êtes dans la bande des 915 mhz, choisisez une valeur comprise entre 902.00 et 918.00.

10. Différents boîtiers pour la wilulu :

Nous avons dessiné différents boîtiers pour l'impression 3D, les fichiers STL sont disponibles en page téléchargement. On peut éventuelement les fournir, sur demande et selon notre volume d’activité.

boîtier pour wilulu

boîtier pour wilulu et accu li-ion 14500

boîtier pour wilulu et accu li-ion 18650

11. Comment choisir les batteries ?

La wilulu peut être utilisée avec toutes sortes de batteries, piles et accumulateurs. Dans ce chapitre, nous allons nous concentrer sur les accumulateurs li-ions qui présentent de nombreux avantages en terme de capacité, de rendement, de taille et d'entretien.

Cependant :

La technologie lithium-ion peut être dangereuse. Une mauvaise manipulation, une mauvaise protection des batteries, une procédure de charge non adaptée peut générer une combustion et/ou l'explosion des accumulateurs. Les risques d'incendie et de blessures aux personnes ne sont pas négligeables, il est donc extrêmement important de sécuriser toutes les procédures de test ainsi que l'utilisateur final. Il faut être extrêmement prudent notamment en présence de public. La combustion interne d'une batterie ne nécessite pas d'oxygène, l'utilisation de l`eau comme agent d'extinction est proscrite car elle réagit avec la chimie interne des accus dégageant de l’hydrogène et aggravant la réaction. Certaines cellules peuvent délivrer jusqu’à 40 ampères, le courant de court circuit est énorme et peut instantanément mener à la destruction de la cellule et de son environnement proche.

Attention aussi lors des transports aériens : le transport de telles batteries en soute est interdit, vous devrez les prendre avec vous en cabine, dans une boîte adaptée. La puissance transportée est alors limitée à 100W/h ce qui représente 7 ou 8 batteries 18650.

Une fois ces faits énoncés...

Les batteries :

La cellule primaire li-ion de valeur nominale 3,6 ou 3,7V peux atteindre dans la plupart des cas 4,2V en charge maximale, la tension de charge ne doit jamais dépasser cette valeur.

Les marques, la qualité :

Il faut à tout prix éviter les accus "no name" et marques inconnues, sous peine d'avoir des accus dont les valeurs ne sont pas conformes, qui ne tiendront pas le nombre de cycles et dont les valeurs de capacité sont mensongères.

Les marques généralement recommandées sont : LG, Sony, Samsung, Sanyo...

La capacité maximale de la technologie pour un accu type :

18650 : 3500 mAh

14500 : 850 à 950 mAh

Les valeurs sont données pour une cellule et peuvent varier, ce sont des valeurs maximales possibles. Toute capacité supérieure annoncée par un vendeur ou fabricant sera certainement mensongère. Pour un assemblage de plusieurs cellules, on additionnera les capacités des cellules.

La protection :

Pour toute utilisation d'accumulateur li-ion, il faut mettre en place une protection :

Pour le transport, placez les accumulateurs dans une boîte en plastique afin d'éviter tout court-circuit accidentel. Surtout, ne les mettez jamais dans la poche avec des clefs ou autre... Evitez les chocs.

En décharge : protection contre les court-circuits.

Limitation du courant de sortie, voir le chapitre Calcul de la résistance de puissance..

Protection contre la décharge profonde (un accu déchargé sous sa valeur minimale risque d'être inutilisable, de plus, la plupart des chargeurs intelligents ne les détecteront plus correctement). C'est pourquoi, à partir de la version 1.0.6 du core arpschuino, la wilulu se met en veille si la tension d'alimentation descend sous 2.9V.

La charge :

Les batteries li-ion se caractérisent par l'absence d'effet mémoire. Vous n'avez pas à attendre qu'elles soient totalement déchargées pour les recharger.

Utilisez toujours un chargeur specialisé. Nous utilisons celui-ci par exemple.

Attention : pas de charge en forte chaleur !

Faire une charge complète des batteries tous les 3 mois.

Faire une charge complète après un long stockage.

Les packs de batteries :

Les éléments simples de 3,7V sont parfaits pour des LED simples qui ont une tension autour des 3V. Pour des tensions supérieures, nous vous conseillons d'utiliser des packs de batteries protégés. Des packs de 3 éléments comme celui-ci conviendront parfaitement pour des rubans de LED 12V par exemple. Choisissez des modèles vendus avec le chargeur adapté.

12. Antenne :

L'antenne de la wilulu est un simple fil de cuivre dont la longueur est celle d'un quart d'onde. C'est à dire 82mm pour 868mhz et 78 mm pour 915mhz. En pratique, un fil d'environ 8 cm conviendra pour assurer une portée d'environ 100 m pour les deux bandes de fréquence.

Sans antenne, la wilulu fonctionnera à faible distance mais le récepteur radio chauffera, ce qui peut l'endommager. A éviter !

La réception n'est pas très bonne lorsque la wilulu est posée au sol, surtout pour des distances importantes. La surélever un peu améliore grandement les choses.

Les ondes ne passeront pas à travers un boîtier métallique, un boîtier en plastique ne posera pas de problème.

A partir de la wiluluR2, la carte peut être fournie avec l'option mini connecteur u.fl pour antenne externe. Un câble u.fl>SMA et une antenne SMA 868/915mhz sont également disponibles.

Conclusion

Ce tuto est un peu long parce que nous avons essayé d'être le plus complet possible. Mais l'utilisation de la wilulu reste très simple !

En cas de difficultés, n'hésitez pas à poser des questions sur le forum arpschuino .