Notice: Memcache::get(): Server localhost (tcp 11211) failed with: Connection refused (111) in /home/a146/www/we.easyelectronics.ru/engine/lib/external/DklabCache/Zend/Cache/Backend/Memcached.php on line 134
Простой контроллер освещения / Блог им. Jman / Сообщество EasyElectronics.ru

Простой контроллер освещения

Статью писал пол года назад на GeekTimes, может даже кто-то из сообщества ее читал. Переношу сюда для поддержания ресурса, плюс ко всему, возможно кому-нибудь из сообщества пригодиться концепция девайса. Как ни странно, на разработку этого устройства меня толкнули лень и дискомфорт. Каждый раз загоняя автомобиль в гараж, в темное время суток, постоянно приходилось искать заветную клавишу выключения света, что бы ориентироваться при выходе. В итоге начал обдумывать методы устранения данной проблемы. Первое что пришло на ум, готовый датчик движения, что применяется для уличного освещения. Но не захотел я легкого пути, решил изготовить самостоятельно. Начал прокручивать в голове различные решения на подобии измерителя поля на полевом транзисторе и антенне, ИК приемо-передатчиками в воротный проем и в итоге тернистый путь привел меня к широко известному PIR-датчику HC-SR50.


Стоит не дорого, свой стабилизатор питания (можно подавать от 5 до 20В), регулировка чувствительности радиуса обнаружения (от 3х до 7 метров), угол обнаружения (120-140, зависит от конкретной линзы и типа датчика), регулировка времени отпускания, а так же два режима работы:

Одиночный захват — в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе остается высокий логический уровень.
Импульсный захват — в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс.

Снабдив такой датчик источником постоянного тока и небольшой платой с транзисторным ключом, парой резисторов, диодом и реле, получаем готовое устройство, которое сможет включать и отключать нашу нагрузку, когда в поле датчика будет находиться объект.

Поразмыслив дальше, все-таки решил я применить простой микроконтроллер Attiny13 и связать все в один взаимосвязанный пучок: клавишный выключатель, PIR-датчик и еще добавил датчик уровня освещенности (о нем речь пойдет ниже).

Логика работы устройства:

Приоритет включения всегда у клавишного выключателя, не зависимо от уровня освещенности и нахождения объекта в поле PIR-датчика.
По истечении примерно 5 часов, при включенном клавишном выключателе, свет автоматически отключится. Иногда домочадцы, а порой и я сам забываю выключить свет.
Если клавишный выключатель выключен, объект находится в поле PIR-датчика и на улице темно (тут на помощь приходит фото датчик), свет включается, и горит пока объект не выйдет из поля PIR-датчика.
Если клавишный выключатель выключен, объект находится в поле PIR-датчика и на улице темно, свет включается, и горит, если объект выйдет из поля PIR датчика, освещение продолжает работать в промежутке времени, заданным регулировочным потенциометром на PIR- датчике от 5 секунд до 300 секунд.
Если клавишный выключатель выключен, объект находится в поле PIR-датчика и на улице светло, свет не включится, пока уровень освещенности не упадет до заданного порога или не включится клавишный выключатель.
Далее была разработана схема электрическая принципиальная, содержащая недорогие и доступные компоненты:

Для питания схемы используется трансформатор с двумя выходными обмотками по 9В (ТПГ-2), первая обмотка служит для питания микропроцессорной части устройства и выносного датчика уровня освещенности. Вторая обмотка для питания PIR-датчика и обмотки реле. Для 12В использован однополупериодный выпрямитель и интегральный стабилизатор напряжения, в данном случае такая схема думаю оправдана т.к в PIR-датчике присутствует свой стабилизатор напряжения. Транзистор Q3 служит для согласования уровней между PIR-датчиком и микроконтроллером, выход PIR — датчика LVTTL c максимальным порогом 3,3В. Транзистор Q2 служит для индикации состояния, транзистор Q1 управляет обмоткой силового реле к которому подключена наша лампа освещения. Переменный резистор необходим для регулировки чувствительности датчика освещения. Цепочка R2, D3, D6, C2 необходима для захвата напряжения сети от клавишного выключателя. Дребезг пульсаций обрабатывается программно.

Для разработки датчика освещения я использовал импортный фототранзистор из своих старых залежей, не знаю даже маркировки, но думаю подойдет например такой BPW96C. Так как устройство находится далеко от улицы или какого-либо проема, просто припаять фототранзистор на плату в моем случае не получится, а тянуть линию порядка 10 метров до фототранзистора я не рискнул, в связи с чем сделал повторитель на Rail-to-Rail операционном усилителе. Но тут натолкнулся на проблемы с калибровкой, в общем сигнал фототранзистора был очень мал для нормальной работы, и я переделал повторитель на не инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 2:

Если вы будете повторять конструкцию и фототранзистор будет выдавать подходящий уровень, вместо резистора R2 установите перемычку 1206 с 0 значением, а резистор R4 исключите из схемы. Фототранзистор у меня был NPN, подключил пину J1-1 коллектор, к пину J1-2 эмиттер.

Собрав датчик уровня освещенности я залил плату компаундом Виксинт ПК-68 и усадил в термоусадочную трубку, оставив на поверхности только шляпку фототранзистора с окошком.

Печатные платы контроллера:


датчика уровня освещенности:


Фото готового устройства на этапе отладки:

Схема соединений всех устройств:

Дополнительно была разработана вторая версия печатной платы для корпуса типа D3MG с установкой на DIN-рейку и разъемом для программирования микроконтроллера AVRISP (в первой версии я для программирования подпаивал провода с разъемом к плате). Микропрограмма микроконтроллера написана на языке С в среде Atmel Studio.

Исходный код, две версии печатных плат и схем электрических принципиальных с перечнями комплектующих (использовался САПР Dip Trace 3.0.0.1), а также файл симуляции для Proteus 8 вы можете найти в репозитории — LightController.

PS: перед установкой, плату контроллера и PIR-датчика на всякий случай вскрыл двумя слоями цапон-лака. Устройство подключается к сети через автоматический выключатель (номинал зависит от потребления ламп), в моем случае автомат подключен через автоматический выключатель номи.налом 2 А. Оригинал статьи я сначала выложил на Geektimes.
  • ?
  • 14 июля 2017, 13:08
  • Jman
  • 1
Файлы в топике: photodriver.jpg

Комментарии (7)

RSS свернуть / развернуть
Картинки вылезли за пределы страницы. Статья на плюс!
0
На нескольких девайсах открыл — все норм (ПК, ноутбук, мобила), только разница из-за размеров картинок. Правда я тут не очень в марк-ап дауне, не знаю как маленькие картинки сгруппировать на одном уровне.
0
еще добавил датчик уровня освещенности
Типично применяемая в этих датчика микросхема уже умеет датчик освещенности. Выключатель можно банально запараллелить с реле. Потеряется только функция самовыключения света.
Для питания всего этого хозяйства в принципе хватило бы и конденсаторного питальника, хотя транс и кошернее. Два стабилизатора ИМХО тоже перебор, реле и датчику пофиг.
в связи с чем сделал повторитель на Rail-to-Rail операционном усилителе
Вот нафига? Поставил бы банальный LM393, заодно и сигнал на выходе сразу дискретный 0-5В.
+1
  • avatar
  • Vga
  • 15 июля 2017, 07:25
Я рассматривал решение втулить просто один датчик, но захотелось гибкости, может в будущем прошивку переписать под другой алгоритм и тд. Кстати, в моем случае датчик отсутствовал, нужно было его искать и припаивать. По поводу компаратора, если честно как-то не догадался, поэтому сделал линейное измерение на АЦП МК с возможностью подстроить порог опорным напряжением. по поводу питания, я смотрел в сторону БП с балластным конденсатором, но как-то не решился из-за безопасности (кстати по поводу надежности как-то тоже стало не по себе, коллеге вечно приносят платы на ремонт от насосной автоматике, так вот 70% ремонтов — это дохлый балластный конденсатор X2 в БП), ну и плюс у меня были они в загашнике, и почему бы не заюзать вторую обмотку, а LDO на 12 вольт еще можно использовать как внешний источник напряжения для других девайсов. Плюс от меня за подсказку. Спасибо!
0
Я рассматривал решение втулить просто один датчик, но захотелось гибкости, может в будущем прошивку переписать под другой алгоритм и тд.
Это довольно маловероятное развитие событий)
Кстати, в моем случае датчик отсутствовал, нужно было его искать и припаивать.
Обычный фоторезистор, вроде не такая уж редкая штука.
ну и плюс у меня были они в загашнике, и почему бы не заюзать вторую обмотку
Ну если есть и не жалко — то да, а так транс довольно дорогая штука)
а LDO на 12 вольт еще можно использовать как внешний источник напряжения для других девайсов
Это как-то странно сочетается с однополупериодным выпрямлением. Кстати, трансы его не сильно любят.
0
Недавно думал над этой темой, так как имею желание установить подобное на балконе кухни. Сейчас пока делаю ремонт в квартире не помешает установить. Есть вопросы. На сколько будет рентабельно пойти по твоему пути, нежели приобрести готовое устройство? На практике с датчиками движения пока не сталкивался, но по видимому придется. Хотел бы знать принципиальные отличия этих устройств, достоинства и недостатки.
0
Честно говоря я не сталкивался с готовыми датчиками и устройствами, естественно это путь наименьшего сопротивления, плюс заводские корпуса без доработки напильником. Я же такой путь не рассматривал, так как мне просто интересно что-то сделать, причем алгоритм просто родился в голове, возможно он похож на готовые девайсы или устройства других радиолюбителей. Заодно на этом любительском проекте мигрировал с CodeVision AVR в Atmel Studio окончательно.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.