Стълбищно осветление - Домашна автоматизация - Умен дом - В помощ на радиолюбителите
Междуетажното стълбище в къщата е не само красив елемент от интериора, но и обект с повишена опасност. Особено по тъмно, когато рискът да прекрачите стъпалата и да се нараните се увеличава многократно. За да се намали тази опасност, стълбището трябва да бъде осветено през нощта.
В интернет има няколко решения за автоматично стълбищно осветление. Особено ми хареса решението на Владимир Лукянов (Черкеск). Желаещите могат да разгледат блога му - http://lukjanow.ru/2013/01/automatic-illumination-stairs-arduino-update/ и да се запознаят с устройството.
Устройството, предложено в тази статия, се основава на микроконтролера ATmega8. Осигурява автоматично осветяване на стъпалата на стълбите, когато човек се приближи към него от двете страни на стълбите.
Източникът на светлина е LED ленти, фиксирани в долната част на всяко стъпало. Алгоритъмът осигурява плавно включване на светодиодите нагоре или надолу. Като сензори се използват сензори за движение HC-SR501. При достатъчно дневна светлина или изкуствено осветление на стълбите устройството не реагира на приближаването на човек. Тази функция се осигурява от свързан сензор за здрач, който дава сигнал за разрешаване на устройството само когато стълбите са слабо осветени. Устройството може да освети до 14 стълби.
Схема на електрическата верига.
Захранването на уреда е импулсно захранване тип S-150-12 MEAN WELL. Изходното напрежение на захранването е 12V, мощност 150W. Захранването осигурява работата на контролера и LED лентите. Основната мощност на захранването се консумира от LED ленти. Устройството използва GSC SMD5050 LED ленти (Фигура 1).
Снимка 1. LED лента.
Въз основа на изчислението, че една стъпка ще изисква 1 метър лента, 14 стъпки ще изискват 14 метра. Общата консумация на енергия на всички стълбови светодиоди: 7,2 W/m * 14 m = 100 W. Като се има предвид, че захранването ще захранва и контролера и сензорите, беше избрано захранване от 150 W. В зависимост от броя и ширината на стъпалата, вида на LED лентата, изчислената мощност на захранването може да варира. Схемата на електрическата верига на устройството е показана на фигура 2.
Фигура 2. Схема на електрическа верига.
Работното напрежение на устройството (VCC) е 5V. Преобразувателят на захранващото напрежение (DC-DC) 12V към 5V е монтиран на чипа MC34063 съгласно типичното решение, дадено в описанието на чипа.
Устройството е базирано на микроконтролера ATmega8. Порт D на MC се използва за свързване на сензори за движение (PIN2, PIN3 входове), сензор за здрач (PIN3 вход), контроли и индикации. Портове B и C се използват за управление на LED ленти. Тъй като токовете, консумирани от LED лентите, са достатъчно големи за MK, управлението се осъществява чрез транзисторите Darlington, включени в чипа ULN2803A. Един чип ULN2803A съдържа матрица от осем транзистора Darlington, всеки от които е номинален за напрежение до 50V и ток до 500mA. Едно парче LED лента от 1m при постоянно напрежение 12V, според практическите измервания, консумира ток не повече от 350 mA, което не надвишава определения допустим ток на транзистора.
Индикатор VD3 "Захранване 12V" се включва при подаване на захранване. Индикаторите VD4 "Горен сензор" и VD2 "Долен сензор" светват при задействане на сензорите за движение. Тези показателине използват ресурсите на микроконтролера, а се свързват чрез транзисторни ключове (VT1 и VT2) директно към изходите на датчиците за движение. Индикаторът VD5 "Twilight" се включва от микроконтролера, когато се открие сигнал от сензора за здрач.
Сензорите за движение HC-SR501 се задействат, когато човек бъде открит на първото или последното стъпало на стълбите. Логическият сигнал "1" се прилага към входовете PIN2 или PIN3, причинявайки прекъсване INT0 или INT1. Манипулаторът на прекъсванията казва на основната програма от кой сензор е дошъл сигналът. Ако сигналът идва от долния сензор, тогава програмата плавно запалва LED лентите с вълна от първата стъпка до последната, кара светодиодите да се изключат за определен от потребителя интервал и след определения интервал плавно изгасва LED лентите от първата стъпка до последната стъпка. Ако сигналът идва от горния сензор, тогава същата вълна от светлина се спуска отгоре надолу.
Микроконтролерът реализира софтуерна широчинно-импулсна модулация за 14 канала. С помощта на PWM се осигурява плавно увеличаване / намаляване на яркостта на светодиодите. След като светодиодните ленти изгаснат, светодиодите на първата и последната стъпка остават осветени - дежурната „подсветка“. Яркостта на лентите се настройва с помощта на бутоните SA1 „Увеличаване“ и SA3 „Намаляване“, докато задържате натиснат бутона SA4 „Светлина“. Яркостта на осветлението в режим на готовност на първата и последната стъпка се настройва от бутоните SA1 "Увеличаване" и SA3 "Намаляване", като задържите натиснат бутона SA2 "Осветяване". Едновременното натискане на бутоните SA2 и SA4 настройва режима на настройка на интервала на закъснение при гасене на „Закъснение за забавяне“. Настройката на интервала на забавяне се извършва чрез натискане на бутоните SA1 "Увеличаване" и SA3 "Намаляване". Всички манипулации с нива на осветеност, подсветка и интервал на забавяне се показват с помощта наLED ленти. Броят на включените ленти, започвайки от първата стъпка, показва нивото на стойността на регулируемия параметър. Всички зададени стойности на параметрите се съхраняват в дългосрочната памет на микроконтролера - EEPROM. Когато устройството се изключи/включи, стойностите на параметрите, съхранени в EEPROM, се възстановяват в RAM паметта на устройството.
Структура на устройството
Печатната платка на контролера е разработена в програмата Dip Trace. Пътечките, които захранват LED лентите, включително pinout на транзисторите Darlington, трябва да бъдат възможно най-широки. Оформлението на печатната платка на устройството, външният вид на устройството и неговите блокове са показани на фигурите по-долу.
Фигура 3. Оформление на печатна платка на контролера.
Фигура 4. Оформление на печатната платка на блока за управление и индикация.
Фигура 5. Външен вид на устройството от страната на захранването и свързването на сензорите.
Фигура 6. Външен вид на устройството от страната на конектора на LED лентата.
Фигура 7. Контролер с блок за управление и дисплей.
Фигура 8. Клемна лента на кутията на контролера.
Сензор за здрач
Сензорът за здрач може да бъде сглобен съгласно схемата, показана на фигура 9.
Фигура 9. Схема на електрическата верига на сензора за здрач.
Веригата използва фоторезистор от експонометра на стара филмова камера на Canon. Можете да опитате да използвате фоторезистор от типа GL5516 (съпротивлението на тъмно е около 0,5 mOhm, съпротивлението при 10Lux осветление е 5 ... 10 kOhm). През нощта изходният сигнал на сензора съдържабулево "0", което позволява на контролера да включи стълбищното осветление. През светлата част на деня (или когато сензорът е достатъчно осветен от изкуствена светлина), на изхода на сигнала на сензора има логическа „1“, която забранява на контролера да осветява стълбите. Ако не е необходимо да се използва сензор за здрач, тогава трябва да се приложи логическа "0" към входа на сигнала на контролера чрез резистор 10 kΩ, свързан към входа GND.
Дизайнът на сензора за здрач е показан на фигури 10 и 11.
Фигура 10. Външен вид на сензора за здрач.
Фигура 11. Сензор за здрач без капак.
Препоръки.
Препоръчително е да изберете LED лента в защитена версия - IP65. Степен на защита от проникване на чужди предмети: 6 - прахоустойчив (прахът не може да влезе в устройството, пълна защита срещу контакт). Ниво на защита срещу проникване на течност: 5 - защита срещу струя (защита срещу водни струи от всяка посока). Тези препоръки са оправдани от условията на работа на стълбите: местоположение в прашна зона и често измиване с вода. Лентата да се подбере със самозалепваща се основа, която при монтажа да се подсили с лепило тип Момент (за да не пада от стъпалата). Проводниците към LED лентите трябва да са поне 0,75 квадратни метра. мм. Необходимо е да се монтира предпазител (стопима вложка) 5A на общия захранващ проводник на LED лентите.Задайте предпазители: HIGH - 0xD9, LOW - 0xE4.
Архивът съдържа.
StairLightATmega8.c - C изходен код. StairLightATmega8.hex - фърмуер. StairLightControlerATmega8.dch - електрическа схема в DipTrace. StairLightControlerATmega8.dip - платка на контролния блок в DipTrace. StairLightButtonATmega8.dip - печатна платка на блока за управление и индикация в DipTrace.
Архив за статия