Возможные элементы такой схемы: регуляторы света, сумеречные выключатели, датчики освещенности, датчики движения, таймеры, лестничные выключатели, с различными видами подключения (проводное или беспроводное) и управления (обычное кнопочное или по радиоканалу). Система управления освещением не является полной без возможности контролировать моторизированные жалюзи и шторы. Они выполняют важную роль в формировании правильного освещения и помогают создать комфортные условия. Наибольшее распространение получили системы на основе датчиков освещенности, они позволяют работать не только в ключевом режиме (включить-выключить), но и регулировать уровень освещенности как помещения целиком, так и отдельных его участков [15].
Структурная схема системы включает в себя навесной модуль, прикрепляемый к карнизу жалюзи (рисунок 1 в приложении А). Закрытие и открытие жалюзи осуществляется с помощью системы круглозубых звездочек, протягивающих шариколенту, в автоматическом режиме закрытие и открытие производится с помощью провода с шаговым электродвигателем. Система управления включает два цифровых датчика освещенности, один из которых служит для измерения внешней освещенность (за окном помещения), другой для освещенности внутри помещения. В состав системы включен датчик движения (присутствия), регистрирующий наличие человека в контролируемом помещении [11].
Датчик движения может автоматически включать или выключать освещение и менять его яркость, сразу или с задержкой. Датчик через контроллер передает соответствующие команды на выключатель (формально датчик лишь сообщает контроллеру о том, что в помещении есть или нет движение, а уже контроллер в соответствии с оставленными инструкциями отдает нужные команды выключателям). Вместо выключателя может использоваться любой другой контроллер освещения, например RGB-контроллер для управления светодиодной лентой или умная лампа [12].
На механизме открывания жалюзи устанавливается небольшой магнит, а на корпусе карниза два магнитоуправляемых датчика положения под углом 90о один относительно другого. Таким образом, один из датчиков срабатывает в положении жалюзи «открыто», а другой в положении «закрыто». Автоматическое открытие и закрытие жалюзи производится электродвигателем, по команде от управляющего микроконтроллера. Для отображения уровня освещенности внутри контролируемого помещения в системе установлен светодиодный индикатор. На рисунке Б1 в приложении Б представлена принципиальная схема системы автоматического регулирования внутреннего освещения помещения.
В данной конкретной системе управления автоматического регулирования внутреннего освещения используется AVR микроконтроллер ATmega2560 фирмы Atmel (DD1) [13]. Все микроконтроллеры AVR имеют гарвардскую архитектуру, которая предполагает разделение памяти программ (хранилище инструкций) и данных (канал данных). Используемые при этом средства адресации позволяют создавать эффективные программы с высоким быстродействием. В состав схемы входит стабилизированный источник питания (DD2). К выводам микроконтроллера подключены разъемы датчиков наружной и внутренней освещенности, датчика движения, датчики положения жалюзи (открыто-закрыто) и разъем для подключения силовой схемы управления шаговым электродвигателем. В качестве датчика присутствия в системе используется пиротехнических фотоприемников (ПФП) в основе работы которого положен пироэлектрический эффект кристаллов, сущность которого заключается в изменении поляризации пироактивного кристалла в процессе изменения температуры на его гранях [14].
Поляризация кристалла – это пространственное разделение зарядов, при котором на одной из граней кристалла возникает положительный заряд, а на второй – отрицательный. Она происходит спонтанно при отсутствии внешнего электрического поля при постоянной температуре. Однако при постоянстве температуры поверхностные заряды компенсируются объемной и поверхностной проводимостями кристалла и не могут быть обнаружены. Поэтому пироэлектрический эффект проявляется только при изменении температуры кристалла во времени. Этот эффект наблюдается при приеме модулированного или импульсного излучения.
Рисунок 2 – Устройство с пирофотоэлектрическим датчиком
Принципиальная электрическая схема устройства, содержащего пироэлектрический элемент (ПФП), подключенный к интегральному операционному усилителю с входным дифференциальным каскадом усиления на основе полевых транзисторов (ДА), приведена на рисунке 2.
Если датчик построить всего на одном фотоэлементе, то он будет срабатывать не только от движущихся предметов, а также просто от внешней температуры, солнечных лучей, от радиаторов отопления и изменения температуры самого датчика, точнее его корпуса. Другими словами, помехозащищенность такого датчика слишком низкая. Чтобы ее повысить пироэлектрические датчики изготавливаются на базе двух фотоэлементов, включенных встречно, как показано на рисунке 3, что позволяет компенсировать только что упомянутые факторы.
Рисунок 3 – Пироэлектрический датчик с двумя фотоэлементами
Такой датчик реагирует только на изменение величины излучения, что позволяет использовать его в качестве детектора движения. Еще большую надежность в работе датчику обеспечивает светофильтр, настроенный на длину волны 5-14 мкм. Такое излучение наиболее характерно для человеческого тела. Основные технические характеристики датчика: напряжение питания 4,5-20 В; угол обзора – 1100; дистанция обнаружения – 7 м.
|
Скачать 1.14 Mb.