Система автоматичного контролю ввімкнення/вимкнення освітлення в приміщенні

Глазков, Олександр Андрійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6366

Title:	Система автоматичного контролю ввімкнення/вимкнення освітлення в приміщенні
Authors:	Корпань, Ярослав Васильович Глазков, Олександр Андрійович
Issue Date:	Jun-2022
Abstract:	Мета роботи - удосконалення системи вимкнення/ввiмкнення освітлення в приміщенні. Для досягнення поставленої мети було вирішено наступні задачі: досліджено основні положення та визначення; проведено аналіз існуючих аналогів та технічних рішень; розроблено структурну схему системи; проведено аналіз характеристик елементної бази системи.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6366
Appears in Collections:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Б_151_2022_Глазков+.pdf Restricted Access		1.01 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ
СИСТЕМ
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «бакалавр»
на тему: СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО КОНТРОЛЮ
ВВIМКНЕННЯ/ВИМКНЕННЯ ОСВIТЛЕННЯ В
ПРИМIЩЕННI

Виконав: студент 4 курсу, групи АКІТ-187
спеціальності 151 Автоматизація та
комп'ютерно-інтегровані
технології
Глазков О.А.
(прізвище та ініціали)
Керівник Корпань Я.В.
(прізвище та ініціали)
Рецензент
(прізвище та ініціали)

Черкаси 2022

ЗМIСТ
ВСТУП ............................................................................................................... 4
1. АНАЛIЗ ТЕХНIЧНОГО ЗАВДАННЯ ......................................................... 9
2. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ......................................... 10
3. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ АНАЛОГІВ ТА ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ ................ 16
3.1 Трекова система освітлювання .................................................................. 16
3.2 Система управління Cricket ........................................................................ 19
3.3 Інтелектуальна система управління внутрішнім світлодіодним
освітленням (DALI) ........................................................................................... 20
3.4 Сиситема автоматичного контролю освітлення Розумний дім .............. 24
3.5 Автоматизована система управління освітленням .................................. 28
4 РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ .......................................................... 34
4.1 Складові елементи системи управління ................................................... 34
4.2 Розробка структурної схеми системи управління ................................... 37
4.2.1 Вхідні елементи ........................................................................................ 39
4.2.2 Керуючий елемент ................................................................................... 46
4.2.3 Виконавчі пристрої .................................................................................. 53
ВИСНОВКИ ....................................................................................................... 57
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ......................................................... 58

ЧДТУ.221834.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Глазков Система автоматичного Літ. Лист Листів
Перевір. Корпань контролю ввiмкнення/ вимкнення 3 62
Реценз. освітлення в приміщенні
Н. Контр. Пояснювальна записка ЧДТУ, АКІТ-187
Затверд. Лукашенко
ВСТУП
Останнім часом багатьма зарубіжними фірмами освоєно виробництво
обладнання для автоматизації управління внутрішнім освітленням. Сучасні
системи управління освітленням поєднують в собі значні можливості
економії електроенергії з максимальною зручністю для користувачів.
Автоматизовані системи управління освітленням, призначені для
використання в громадських будівлях, виконують такі типові для цього виду
виробів функції.
Точна підтримка штучної освітленості в приміщенні на заданому рівні.
Досягається це введенням в систему управління освітленням фотоелемента,
що знаходиться всередині приміщення і контролюючого створювану
освітлювальної установкою освітленість. Вже тільки одна ця функція
дозволяє економити енергію за рахунок відсічення так званого "надлишку
освітленості".
Облік природного освітлення в приміщенні. Незважаючи на наявність в
переважній більшості приміщень природного освітлення в світлий час доби,
потужність освітлювальної установки розраховується без його обліку.
Якщо підтримувати освітленість, створювану спільно освітлювальної
установкою і природним освітленням, на заданому рівні, то можна ще
сильніше знизити потужність освітлювальної установки в кожен момент
часу.
У певний час року і години доби можливо навіть використання одного
природного освітлення. Ця функція може здійснюватися тим же
фотоелементом, що і в попередньому випадку, за умови, що він відстежує
повну (природну + штучну) освітленість. При цьому економія енергії може
становити 20 - 40%.
Облік часу доби і дня тижня. Додаткова економія енергії в освітленні
може бути досягнута відключенням освітлювальної установки в певні години
доби, а також у вихідні та святкові дні. Цей захід дозволяє ефективно
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
4
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
боротися з забудькуватістю людей, які не відключають освітлення на
робочих місцях перед своїм відходом. Для її реалізації автоматизована
система управління освітленням повинна бути обладнана власними годинами
реального часу.
Облік присутності людей в приміщенні. При обладнанні системи
управління освітленням датчиком присутності можна ввімкнути або
вимкнути світильники в залежності від того, чи є люди в даному приміщенні.
Ця функція дозволяє витрачати енергію найбільш оптимально, однак її
застосування виправдано далеко не у всіх приміщеннях. В окремих випадках
вона може навіть скорочувати термін служби освітлювального обладнання та
виробляти неприємне враження при роботі.
Отримана за рахунок відключення світильників за сигналами таймера і
датчиків присутності економія електроенергії становить 10 - 25%.
Дистанційне бездротове керування освітлювальною установкою. Хоча
така функція не є автоматизованою, вона часто присутня в автоматизованих
системах управління освітленням завдяки тому, що її реалізація на базі
електроніки системи управління освітленням дуже проста, а сама функція
додає значну зручність в управлінні освітлювальної установкою.
Методами безпосереднього керування освітлювальною установкою є
дискретне включення / відключення всіх або частини світильників по
командам керуючих сигналів, а також поетапне або плавне зниження
потужності освітлення в залежності від цих же сигналів.
З огляду на те, що сучасні регульовані електронні ПРА мають
ненульовий нижній поріг регулювання, в сучасних автоматизованих
системах управління освітленням застосовується комбінація плавного
регулювання аж до нижнього порогу з повним відключенням ламп в
світильниках при його досягненні.
Системи автоматичного управління освітленням, умовно можна
розділити на два основні класи - так звані локальні і централізовані.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
5
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Для локальних систем характерне управління тільки однією групою
світильників, в той час як централізовані системи допускають підключення
практично нескінченного числа окремо керованих груп світильників.
У свою чергу, за яку охоплює сфери управління локальні системи
можуть бути поділені на "системи управлінні світильниками" і "системи
управління освітленням приміщень", а централізовані - на спеціалізовані
(тільки для управління освітленням) і загального призначення (для
управління всіма інженерними системами будівлі - опаленням ,
кондиціонуванням, пожежною і охоронною сигналізацією і т.д.).
Локальні "системи управління світильниками" в більшості випадків не
вимагають додаткової проводки, а іноді навіть скорочують необхідність в
прокладанні проводів. Конструктивна вони виконуються в малогабаритних
корпусах, що закріплюються безпосередньо на світильнику або на колбі
однієї з ламп. Всі датчики, як правило, становлять один електронний прилад,
в свою чергу, вбудований в корпус самої системи.
Часто світильники, обладнані датчиками, обмінюються між собою
інформацією по проходах електричної мережі. За рахунок цього навіть в разі,
якщо в будинку залишився єдиний чоловік, що знаходяться на його шляху
світильники залишаться включеними.
Централізовані системи управління освітленням, що найповніше
відповідають назві "інтелектуальних", будуються на основі мікропроцесорів,
що забезпечують можливість практично одночасного багатоваріантного
управління значним (до декількох сотень) числом світильників. Такі системи
можуть застосовуватися або тільки для керування освітленням, або також і
для взаємодії з іншими системами будівель (наприклад, з телефонною
мережею, системами безпеки, вентиляції, опалення та сонцезахисних
огорож).
Централізовані системи видають також керуючі сигнали на
світильники за сигналами локальних датчиків. Однак перетворення сигналів
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
6
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
відбувається в єдиному (центральному) вузлі, що надає додаткові можливості
вручну керувати освітленням будівлі. Одночасно істотно спрощується ручне
зміна алгоритму роботи системи.
При системах централізованого дистанційного або автоматичного
керування освітленням харчування ланцюгів управління дозволяється від
лінії, яка живить освітлення.
Для приміщень, які мають зони з різними умовами природного
освітлення, керування робочим освітленням повинно забезпечувати
включення і відключення світильників групами або рядами по мірі зміни
природної освітленості приміщень.
Існуючий асортимент автоматизованих систем управління освітленням
(СУО) ділиться на три класи:
1) СУО світильника - найпростіша малогабаритна система,
конструктивно є частиною світильника і керуюча тільки однією групою
декількох прилеглих світильників.
2) СУО приміщення - самостійна система, що управляє однією або
декількома групами світильників в одному або декількох приміщеннях.
3) СУО будівлі - централізована комп'ютеризована система управління,
що охоплює висвітлення та інші системи цілої будівлі або групи будівель.
Більшість компаній-виробників систем керування освітленням (СУО)
світильників виготовляють ці системи у вигляді окремих блоків, які можуть
бути вбудовані в світильники різних типів.
Безумовною перевагою СУО світильників є простота їх монтажу і
експлуатації, а також надійність. Особливо надійні СУО, які не потребують
електроживлення, так як виходу з ладу найбільш схильні до блоки живлення
СУО і енергоспоживаючі мікросхеми.
Однак якщо потрібно управляти освітлювальними установками
великих приміщень або, наприклад, стоїть завдання індивідуального
управління всіма світильниками в приміщенні, СУО світильників
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
7
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
виявляються досить дорогим засобом управління, так як вимагають
установки однієї СУО на один світильник. В цьому випадку зручніше
використовувати СУО приміщень, які містять менше електронних
компонентів, ніж потрібно в попередньому випадку, і тому більш дешеві.
СУО приміщень є блоки, що розміщуються за підвісними стелями або
конструктивно вбудовані в електричні розподільні щити. Системи цього
типу, як правило, здійснюють одну функцію або фіксований набір функцій,
вибір між якими проводиться перестановкою перемикачів на корпусі або
виносному пульті управління системи.
Подібні СУО відносно прості у виготовленні і зазвичай побудовані на
дискретних логічних мікросхемах. Датчики СУО приміщень завжди є
виносними, вони повинні бути розміщені в приміщенні з керованими
освітлювальними установками і до них необхідна спеціальна проводка, що
представляє собою певне практичне незручність.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
8
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
1. АНАЛIЗ ТЕХНIЧНОГО ЗАВДАННЯ

Мета роботи - удосконалення системи вимкнення/ввiмкнення
освітлення в приміщенні
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
1) Дослідити основні положення та визначення.
2) Провести аналіз існуючих аналогів та технічних рішень.
3) Розробити структурну схему сисмеми.
4) Провести аналіз характеристик елементної бази системи
Основною сферою застосування системи автоматичного контролю
будуть невеликі приміщення, будинки з прилеглими територіями, офіси та
складські приміщення.
Загальне призначення полягає у проектуванні повноцінної системи із
урахуванням усіх можливих сценаріїв.
Ціллю розробки є забезпечення приміщення загального користування,
шляхом встановлення певної кількості датчиків за допомогою яких буде
вмикатися свiтло автоматично.
Додаткові задачі при виконанні розробки:
– аналіз систем для вибору найкращих рішень розробки;
– створення схеми;
– дати користувачу можливість модифікувати кількості датчиків,
їх принципів роботи на свій вибір;
Основним критерієм реалізації роботи буде простота, комфорт та
зручнicть у користуваннi.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
9
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ

Автоматична система освітлення – це комплекс засобів, за рахунок
якого можна керувати приладами освітлення дистанційно, наприклад,
вмикати світло в оселі, використовуючи смартфон, або автономно, з
використанням різних пристроїв: датчик руху в комплекції з датчиком рівня
освітленості будуть вмикати світло, коли в кімнаті знаходиться людина і
рівень світла відповідатиме чітко встановленому значенню.Таке
використання є економічно вигідним, оскільки дозволяє споживати на 20%
менше електроенергії ніж у звичайному виконанні. За рахунок датчиків, які
відстежують необхідність вмикання світла і освітленість, автономна система
дозволяє користувачам взагалі не брати участь в керуванні
електропостачанням [1].
До систем дискретного управління освітленням в першу чергу
відносяться різні фотореле (фотоавтомати) і таймери. Принцип дії перших
заснований на включенні і відключенні навантаження по сигналах датчика
зовнішньої природної освітленості. Другі здійснюють комутацію
освітлювального навантаження залежно від часу доби за заздалегідь
закладеною програмою. До систем дискретного управління освітленням
відносяться також автомати, оснащені датчиками присутність. Вони
відключають світильники в приміщенні через заданий проміжок часу після
того, як з нього виходить остання людина.
Датчик руху - сигналізатор, що фіксує переміщення об'єктів і
використовується для контролю за навколишнім оточенням або
автоматичного запуску необхідних дій у відповідь на переміщення об'єктів
[2].
Датчики, які реагують на рух, присутність або освітленість є чітким
втіленням сучасного вектору розвитку техніки. Вони роблять життя людини
простішим та безпечнішим, автоматизують банальні та монотонні дії,
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
10
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
допомагають економити електроенергію. Застосування датчиків не
обмежується якоюсь однією сферою або специфікою: їх встановлюють й у
звичайних квартирах, й у приватних будинках, й у офісних будівлях, й у
складських приміщеннях, й у під'їздах, і на вулиці, і на дачних ділянках. Ці
пристрої досить прості у первинному налаштуванні та не вимагають
особливих умов експлуатації. Крім того, усе їх обслуговування зводиться до
того, щоб раз на півроку очищати фронтальну частину від пилу та бруду.
Жодних інших маніпуляцій не потрібно – ані заміни ламп, ані встановлення
нових чутливих елементів, ані перезавантаження при «зависаннях» [3].
Серед безперечних переваг, властивих різним датчикам, не можна не
відзначити їхню простоту у монтажі. Крім того, сам спосіб встановлення не
обов'язково повинен бути відкритим – у деяких випадках застосовується
прихований монтаж. Це може бути продиктовано як естетичними
міркуваннями, так і суто технічними. У кінцевому підсумку, підібрати датчик
з невеликим розміром та кольором оформлення, який підходить під
передбачуване оточення, у наш час не становить жодних проблем.
Монтуватися він може на стелю або стіну – це залежить від того, яка зона
охоплення для нього запланована та який кут огляду має конкретна модель
виробу. Найбільш універсальними є стельові датчики, бо вони у більшості
випадків здатні охоплювати усі 360° навколо себе. У той самий час, пристрої,
які призначені для закріплення на стіні, забезпечують кут огляду величиною
від 90° до 240°. Їх застосовують для спрямованого «сканування» окремої
області – наприклад, повороту з-за рогу, простору перед будинком,
освітлення під'їзної дороги, аварійної ділянки на вулиці, сходового прольоту,
підсвічування виїзду з гаражу або стоянки автомобілів [4].
Найчастіше датчики руху обладнуються трьома типами
потенціометрів, пов'язаними з налаштуванням окремих параметрів їхньої
роботи:
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
11
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
1. Налаштування параметру часу. Тут задається необхідний часовий
інтервал, протягом якого світло буде залишатися увімкненим після
початкового спрацьовування. Залежно від моделі проміжки можуть бути
відрегульовані з точністю до хвилин або секунд. Щоб налаштувати пристрій
коректно, слід розуміти специфіку підсвічуваної зони – виходячи з неї
визначається запас часу світіння. Якщо це сходова клітка або область на
підході до приватного будинку, затримки у пару хвилин буде більш, ніж
достатньо. Якщо ж мова йде про простір перед гаражем або про
підсвічування стелажів на складі, де людям часто потрібно набагато більше
часу для здійснення типових дій, рахунок піде на десятки хвилин.
2. Налаштування параметру освітленості. Воно призначене для того,
щоб у світлий час доби світлодіодні світильники, яківикористовуються
споживачем, працювали коректно: коли датчик виявляє рух у робочій зоні,
він аналізує величину навколишньої освітленості. Якщо вона менше заданого
граничного значення, світло вмикається, а якщо більше – штучне світло не
потрібне. Таким чином, користувачі не потребують тимчасового
знеструмлення системи на світлий час доби. Налаштування проводиться
таким чином: необхідно дочекатися вечора або сутінків з такою освітленістю
приміщення, за якої Ви б хотіли, щоб світло вже вмикалося. Повільно
повертаючи ручку відповідного потенціометра, необхідно дочекатися, коли
датчик спрацює. Надалі він буде реагувати на ту саму світлову картину.
3. Налаштування параметру чутливості. Неважко здогадатися, що
чим вищою є чутливість, тим оперативніше буде спрацьовувати система. Це
найтонкіше з налаштувань та у деяких випадках може знадобитися повторне
коригування даного параметру через декілька місяців. Уся справа в тому, що
пристрій спрацьовує у залежності від зміни теплової картини та руху
об'єктів, які спостерігаються у інфрачервоній частині спектра. Наприклад,
якщо установка системи проводилася влітку або восени, взимку надто
чутливий датчик може відреагувати на невидиму для людського ока
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
12
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
природну конвекцію. Теплі маси повітря, які відрізняються за світінням у ІЧ-
діапазоні, піднімаються від батареї догори й змушують датчик спрацьовувати
– поріг чутливості потрібно буде знизити. Або навпаки – у літню спеку
людина «зливається» з тепловим фоном оточення,через що даний параметр
потрібно підвищувати [5].
Світильник з датчиком звуку - економимо електроенергію в
приміщеннях без природного освітлення. Саме широке застосування, в якості
вимикача світла, датчик звуку отримав на комерційних і муніципальних
об'єктах. Особливо доцільна його установка в приміщеннях, в яких
передбачена тільки штучне освітлення. Але, в цьому випадку, конструкція і
принцип дії датчика повинен істотно відрізнятися.
Акустичний датчик повинен забезпечувати висвітлення приміщення
тільки тоді, коли в ньому знаходяться люди. За своєю суттю, це звичайний
звуковий датчик руху, здатний відключити навантаження після того, як
людина покинула кімнату. Сфера застосування подібних пристроїв досить
широка:
• Підвальні та цокольні приміщення.
• Прохідні коридори без вікон.
• Туалети і інші санітарно-побутові кімнати.
Встановивши нескладний датчик шуму в приміщеннях, де зазвичай
забувають вимкнути світло, можна скоротити витрату електроенергії на 50%
і більше.
Принцип дії звукового датчика руху заснований на оцінці фонового
рівня шуму. Грюкнули двері, почулися кроки робочого, були зареєстровані
інші звуки, що свідчать про присутність людини, автоматика дає команду на
включення освітлення. І цей режим буде підтримуватися весь час, поки
присутність людей буде чутно. Залежно від того, яка схема реле затримки
(таймера) реалізована, а також від її налаштувань, освітлення відключиться
через 30-90 секунд після того, як рівень шуму прийде в норму [6].
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
13
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Датчик освітленості (датчик освітлення, сутінковий датчик) - це
спеціалізований технічний пристрій автоматичного управління джерелами
світла, що реагує на ступінь освітленості певного простору. Як правило
реагування відбувається на ступінь природного освітлення, головне завдання
датчиків освітлення економія електроенергії шляхом припинення освітлення
приміщень і територій де освітлення певний час
непотрібне. Температура і вологість навколишнього середовища не
впливають на включення датчика. В сучасних моделей датчиків освітлення
регульований світловий поріг спрацьовування дозволяє налаштувати датчик
в діапазоні величин освітлення, що вимірюється в люксах.
Принцип роботи дуже простий: прилад оснащений фототранзистором
або фоторезистором, які здатні реєструвати рівень освітленості. Якщо
говорити з технічної точки зору, то фоторезистор змінює величину опору в
залежності від світлового потоку, а фототранзистор при освітлені генерує
деяку кількість електроенергії. Головне в тому, що вони здатні дуже точно
визначати рівень освітленості, а після досягнення певних порогів вони
замикають або розмикають ланцюг, відповідно включаючи або вимикаючи
освітлення [7].
Датчик освітленості може бути підключений до кожного світильника
окремо або підключений до всієї мережі, в цьому випадку він може
контролювати вмикання і вимикання освітлення на дуже великій площі. В
цілому, прилад дуже простий, його можна встановити самостійно і він не
вимагає ніякого спеціалізованого догляду. Що дуже доречне при побутовому
використанні. Датчик освітленості дозволяє автоматизувати процес
освітлення прибудинкової території, приватного будинку, дачі, офісу дороги
і т . Робота датчика не вимагає втручання людини в роботу системи
освітлення і позбавляє людей від рутинних обов'язків, будучи своєрідним
елементом «розумного будинку».
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
14
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Зазвичай датчики освітленості встановлюються в місцях, де в світлий
час доби простір освітлюється природним світлом, а при настанні темряви -
електричним. До таких місць відносяться - під'їзди житлових будинків, в'їзди
в гаражі, тротуари, автодороги, вітрини магазинів і багато інших.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
15
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
3. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ АНАЛОГІВ ТА ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ

Зараз на ринку освітлення представлений величезний асортимент
різних освітлювальних приладів, деякі з них призначені для основного
освітлення, інші використовують, як додаткове освітлення окремих зон.
Для визначення правильного шляху виконання роботи необхідно
провести огляд та аналіз сучасних систем і тим по якому принципу вони
працюють, їх недоліки і переваги.
Далі буде розглянуто кілька варіантів доступних систем
автоматичного освiтлення. Оскільки це системи автоматичного контролю
освiтлення, то їх електросхеми та протоколи передачі інформації не завжди
доступні що ускладнює аналіз.

3.1 Трекова система освітлювання
Особливістю такої системи освітлення є використання спеціальної
шини, на яку вже кріпляться освітлювальні прилади. Довжина і товщина шин
можуть бути абсолютно різними. Все буде залежати від висоти стель в
приміщенні, де планується їх монтаж. Також відрізняється і кількість
світильників, які будуть кріпитися до шин. Важливо знайти «золоту
середину». Якщо закріпити занадто мало ламп, то освітлення в кімнаті буде
мізерним. Якщо повісити їх занадто багато, світло буде яскравим, але
величезні витрати на оплату електроенергії не змусять себе довго чекати [8].
Приклади трекової системи освітлення можна глянути на рис.1,2,3.
По-перше, це дуже стильне і продумане рішення, здатне змусити
заграти новим момент змінювати напрям світлового променя, роблячи
потрібні акценти. Третій плюс такого освітлення в його мобільності. Шинні
трекові системи освітлення можуть бути встановлені в будь-якому
приміщенні на будь-якій висоті. По-четверте, завдяки низьким рівнем
електромагнітного випромінювання таку систему освітлення можна
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
16
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
монтувати поблизу електричних або світлом навіть нудний інтер'єр. По-
друге, трекова система дозволяє в будь-який радіоприладів.

Рисунок 3.1 - Трекові світлодіодні світильники)

Рисунок 3.2 - Трековий світильник

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
17
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.3 - Трекова система освітлення в основі якої лежить світильник

Переваги
Найбільшою кількістю переваг мають світлодіодні трекові системи
освітлення. Економічний витрата електроенергії і можливість заощадити на
оплаті рахунків. Тривалий термін служби. Компактні розміри. Ніякого
неприємного або ріжучого очей відтінку світлового потоку. Ніяких спалахів,
тремтінь, коливань і низькочастотних пульсацій світла [9].
Недоліки
Мабуть, єдиним недоліком трекової системи є висока ціна.
Світлодіодні трекові світильники коштують від 1400 рублів. Дешевше,
звичайно, буде коштувати світильник, у якому замість світлодіодів
використана звичайна лампа розжарювання (від 450 рублів). І якщо
помножити ціну одного світильника на необхідну кількість, то виходить
досить значна сума [10].
Незважаючи на високу вартість, ця система має здатність швидко
окупатися за рахунок тривалого терміну служби. Окупність підвищується і за
рахунок якісної безперебійної роботи освітлювальних приладів.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
18
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
3.2 Система управління Cricket
Системи управління освітленням від ITW SYSTEMS розроблені з
урахуванням нових тенденцій на ринку і вимог замовника. Для забезпечення
широкого спектру функцій, можливо застосовувати сумісні зі світильниками
блоки, для управління по протоколу DALI. Система управління Cricket - у
багато разів дешевше, ніж DALI і також дозволяє економити на
електроенергії при використанні обмеженого ряду функцій. Новинкою на
ринку стало застосування 3-х режимних джерел живлення, що дозволяє
колосально економити на електроенергії при мінімальних вкладеннях коштів.
Особливості автоматичних систем керування освітленням від ITW
SYSTEMS:
• 3-х режимний джерело живлення (максимальний, номінальний і
економний режими потужності);
• можливість установки системи управління як на один світильник,
так і на групу світильників;
• гнучкість налаштувань відповідно до потреб клієнта та
технічними вимогами проекту;
• режим освітленості може бути запрограмований на сенсори руху,
звуку, присутності, різні пори року і доби.
В умовах постійного подорожчання електроенергії компанія ITW
SYSTEMS враховує тенденції ринку і потреби клієнтів. Останньою розробкою
ITW SYSTEMS, що дозволяє економити, є використання трьохрежимний
джерел живлення. Нова система управління освітленням Cricket в кілька
разів дешевше аналогічних СУ і дозволяє ще більш оптимально
використовувати енергоносії при мінімальному капіталовкладенні [11].
Переваги
Автоматизовані системи управління світлодіодним освітленням Cricket
розроблені для оптимізації процесів управління і контролю над освітленням,
за рахунок яких досягається мінімізація споживання електроенергії.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
19
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Важливою перевагою системи Cricket є легкість і простота в установці -
це дозволить істотно заощадити час і фінанси на виклик фахівця з установки
і налагодження.

Можливості [12]:
– система може працювати в трьох режимах споживання
потужності - оптимальному, економному і максимальному;
– монтаж системи може здійснюватися як на один прилад, так і на
групу світлодіодних світильників;
– широкий діапазон налаштувань в залежності з
побажаннями замовника і технічними умовами проектування;
– система управління контролю освітленням може
програмувати режим освітлення з застосуванням датчиків руху, звукових
ефектів і присутності, що дозволяє економити до 30% на споживанні
електроенергії;
– система Cricket має ступінь захисту IP 20 і можливість
безперебійної експлуатації в режимі температур від 0 до +40 ° C;
– система управління зовнішнім освітленням має гарантований
термін служби мінімум 5 років.
Проте дивлячись на усі переваги та можливості, дана система не
користується великим спросом на ринках продажу.

3.3 Інтелектуальна система управління внутрішнім світлодіодним
освітленням (DALI)
Інтелектуальна система освітлення — це комплекс пристроїв, що
дозволяють освітлювальним приладам працювати автономно або з
дистанційним управлінням. Скажімо, щоб дистанційно ввімкнути або
погасити світло, замість клавіші настінного вимикача використовують панель
управління, планшет або особистий смартфон з встановленим відповідним
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
20
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
ПЗ (рис. 4-6). При автономній роботі систему освітлення зазвичай
контролюють за допомогою різних керуючих датчиків. Наприклад,
встановлюють датчик руху, доповнений датчиком освітленості в приміщенні.

Рисунок 3.4 - Приклад типової структурної схеми управління на базі DALIPro

Ключові особливості даного цифрового протоколу [13].
• DALI є відкритим протоколом, доступним для всіх розробників
та виробників;
• протокол спеціально розроблений для управління освітленням, з
чим справляється краще, ніж інші дротові системи автоматизації та
управління будівлями, маючи при цьому більш низьку вартість;
• DALI — децентралізована шина, тобто не має центрального
контролера і допускає будь-яку топологію кабельної мережі, аж до змішаної;
• для формування шини зв'язку всіх пристроїв однієї DALI-мережі
потрібні лише два дроти, причому немає необхідності дотримуватись
полярності підключення;
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
21
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
• стандарт DALI забезпечує значно простіший монтаж в порівнянні
з іншими цифровими інтерфейсами управління освітленням;
• протокол дозволяє вмикати / вимикати освітлення, змінювати
яскравість або колірну температуру освітлення для відповідних сцен
освітлення чи окремих світильників;
• DALI може бути налаштований будь-коли програмним
забезпеченням відповідно до вимог користувача без необхідності внесення
будь-яких змін у підключення;
• DALI — двосторонній комунікаційний протокол, здатний
запитувати інформацію про поточний стан світильників чи інформацію про
їх несправності;
• за рахунок інтелектуального керування освітленням досягається
економія та оптимізація витрат на енергоспоживанні.

Рисунок 3.5 - Конфігуратори інтерейсу

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
22
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Переваги
По-перше, варіанти управління освітлювальними пристроями дуже
обмежені. Можна виділити такі:
Релейне керування (вкл/викл світлових приладів)
Димування регулюванням напруги, що подається. (Не підходить для
енергозберігаючих та флуоресцентних ламп)
Системи 1-10В (міжнародний стандарт управління освітленням)
DSI цифрова система (Використовується лише Tridonic, цифровий
аналог стандарту 1-10В).
DALI (найпізніший стандарт управління)
Такі протоколи, як KNX або Bacnet, зазвичай використовуються поверх
одного з перерахованих протоколів управління освітлювальної продукції.
З вище перерахованих протоколів три методи використовуються для
управління освітленням у комерційних будинках, 1-10V, DSI та DALI. Перші
два протоколи керують усіма підключеними пристроями одночасно без
зворотного зв'язку. А DALI може управляти як 1-10В і DSI (широкомовні
команди) або окремими пристроями зі зворотним зв'язком.
Нижче наведено список переваг DALI (рис. 3.6) для всіх, від дизайнера
та інсталятора до кінцевого користувача [14].
Основні особливості:
Міжнародний стандарт IEC 62386
DALI - це відкритий цифровий протокол освітлення, орієнтований на
розвиток та взаємозамінність. Незалежність від виробника. Усі стандарти
прописані в ПЕК 62386.
Простота
У найпростіших системах не потрібне налаштування. Пристрої можуть
працювати "з коробки"
Масштабурованість
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
23
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Невелика система може складатися з одного світильника з ЕПРА та
пристрою керування, наприклад, датчика руху. У великих системах, кілька
шин DALI можуть підключатися до контролерів і інтегруватися з BMS
(система управління будівлею)
Гнучкість
Можливість зміни конфігурації пристроїв DALI дозволяє уникнути
необхідності зміни монтажу пристрою або прокладання додаткових кабелів
Енергозбереження
Димування будь-яких джерел світла, системи управління, які можуть
включати датчики присутності, датчики освітленості та часові графіки,
дозволяють оптимізувати використання освітлення для економії енергії [15].

Рисунок 3.6 - Контролюючі пристрої DALI

3.4 Сиситема автоматичного контролю освітлення Розумний дім
Розумний будинок - це система датчиків і техніки, об'єднаних в єдину
систему і які підтримують управління та налаштування зі смартфона,
планшета, комп'ютера або вбудованої сенсорної панелі. Обов'язковим
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
24
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
елементом Smart Home є центр управління, він підтримує зв'язок з іншими
пристроями, отримує від них інформацію, яку потім передає власникові на
безкоштовний мобільний додаток.
Система Розумний Дім дозволяє контролювати роботу освітлювальних
приладів, які встановлені як усередині будинку, так і за його межами.
Спробуємо розібратися в її функціонуванні та влаштуванні трохи
докладніше.
Управління світлом Розумний Дім може здійснюватися за допомогою
однієї з двох систем:
• Локальною. У цьому випадку йдеться про локальну
автоматизацію управління світлом в окремих кімнатах. Подібний варіант
особливо затребуваний в тих приміщеннях, де є багато кімнат, що виконують
різні функції, наприклад, у торгових центрах, офісних приміщеннях тощо.
• Глобальною. Таке управління світлом в Розумному Домі містить
функції всіх світлових джерел. З його допомогою можна керувати і
звичайними настільними лампами і зовнішнім освітленням [16].
Переваги системи освітлення Розумний Дім
Багато людей вибирають управління освітленням Розумний Дім
завдяки кільком факторам, серед яких:
• Легкість керування. Освітленням у всьому будинку можна
керувати і на місці (локально) і за допомогою спеціального пульта керування,
а також програми у смартфоні.
• Комфорт та функціональність. Розумне керування освітленням
дозволяє адаптувати рівень освітленості під власні потреби в кожній окремій
кімнаті, налаштувати ефекти збільшення або затримки яскравості, адаптувати
освітленість під погодні умови тощо.
• Економія електроенергії. Завдяки можливості «прив'язати»
функцію багатьох освітлювальних приладів до різних датчиків (наприклад,
руху або освітленості), можна суттєво знизити енергоспоживання. Звичайно,
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
25
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
облаштування системи не може коштувати дешево, але її вартість цілком
виправдана.
• Охоронна функція. При тривалій або частій відсутності вдома
господаря система «Розумний Дім» дозволяє імітувати перебування на місті
шляхом послідовного включення та відключення світла в різних
приміщеннях..
Можливості освітлення в Розумному домі [17]
Технологічне розумне освітлення дому має широкий спектр
можливостей, воно дозволяє:
• Задавати різні сценарії роботи для різних приміщень та ділянок
освітлювальної системи. Також можна налаштувати функціонал на
«прохідних» зонах, щоб світло там вмикалося лише у відповідь на
спрацювання датчиків руху, після чого згасало.
• Підлаштовуватися під різні умови погоди та пори року. Зокрема,
є можливість підлаштувати включення світла з урахуванням часу сходу
сонця та настання сутінків.
• Працювати без збоїв навіть у разі перепадів енергопостачання.
Висвітлення в Розумному Домі не реагує на стрибки напруги, завдяки
наявності спеціальних стабілізаторів, що дозволяє убезпечити всі
електроприлади від поломки та дозволити їм працювати без проблем.
• Цілком відключити частину електромережі в будинку, якщо в
цьому виникає потреба.
• Організувати світлове супроводження при нічному пересуванні
по дому. При цьому освітленість у потрібній зоні може зростати плавно,
збільшуючись до потрібного (заданого) рівня з урахуванням часу доби.
Величезна перевага системи – інтелектуальність та віддалений доступ.
Включити або вимкнути освітлення, а також перевести роботу системи на
режим енергозбереження можна з іншого кінця планети.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
26
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Компоненти системи освітлення Розумний Дім
Щоб система освітлення Розумний Дім працювала, як годинник,
необхідно з особливою ретельністю підходити до питання вибору її
компонентів, основними з яких є:
• Контролер освітлення. Це маленький процесор – мозок усієї
системи. Він інтерпретує всі команди, що надходять, підбираючи
оптимальний алгоритм для виконання завдання. Контролер може бути
встановлений безпосередньо у світильники, виконуючи роль системи
розподіленого інтелекту. Можливий також монтаж одного мікропроцесора на
всю оселю. Якщо планується система Розумний Дім, контролер освітлення
має бути максимально якісним.
• Розумні розетки та вимикачі з таймером. Вони можуть
відключатися через заданий час та містять спеціальне реле для реагування на
команди.
• Димерні перемикачі. Ці механізми коштують відносно недорого і
регулюють яскравість освітлення, працюючи за таймером, голосовими
командами та шляхом керування з пульту. Деякі можуть також регулювати
передачу кольору, змінюючи його з теплого на холодний і навпаки.
• Пульти керування освітлювальними приладами (лампами).
Можуть бути накладними у вигляді панелі, або переносними.
• Датчики руху. Всередині приміщення можуть монтуватись
датчики присутності. Вони підтримують активність освітлення, допоки
людина не покидає кімнату чи квартиру [18].
Величезна перевага системи – інтелектуальність та віддалений доступ.
Включити або вимкнути освітлення, а також перевести роботу системи на
режим енергозбереження можна з іншого кінця планети.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
27
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
3.5 Автоматизована система управління освітленням
Витрата електроенергії на цілі освітлення промислового підприємства
може бути помітно знижений досягненням оптимальної роботи
освітлювальної установки в кожен момент часу. Домогтися найбільш
повного і точного обліку наявності денного світла, так само як і обліку
присутності людей в приміщенні, можна за допомогою системи
автоматичного управління освітленням. Сучасні системи управління
освітленням поєднують в собі значні можливості економії електроенергії з
максимальною зручністю для користувачів.
Архітектура системи автоматизованої системи управління освітленням
(АСУО) передбачає включення/вимикання системи освітлення в
автономному режимі (рис. 3.7)
АСУО побудована за ієрархічним принципом і являє собою трирівневу
структуру.
«Нижній рівень» представлений декількома групами світильників -
внутрішнє освітлення і зовнішнє освітлення, а також локальної автоматикою
у вигляді датчиків промислового виконання, які суміщають в собі такі
функції:
• визначення рівня освітленості на висотах до 5 метрів від 0 до 1000
Люкс;
• визначення комбінованого рівня освітленості - поєднання природного
і штучного освітлення;
• установка затримки часу спрацьовування датчика на включення /
вимикання системи;
• інтелектуальне визначення короткострокових змін природного
освітлення;
• можливість регулювання світлового потоку світильників в межах від
10 до 100%;
• інфрачервоне визначення руху / присутності людини.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
28
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.7 - Структурна схема автоматизованої системи управління
освітленням з інтегрованою автономною системою управління

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
29
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
«Середній рівень» є засоби автоматизації, змонтоване в Шафі Пункту
Включення системи освітлення:
• комутаційне обладнання;
• лічильник електроенергії з цифровим інтерфейсом;
• контролерну обладнання.
Контролерну обладнання складається з вільно програмованого
промислового контролера і модулів вводу / виводу уніфікованих сигналів.
«Верхній рівень» включає в себе систему візуалізації даних, яка
будується на базі ПО, встановленого комп'ютера офісного або промислового
виконання.
Програмне забезпечення «верхнього рівня» представлено SCADA /
HMI системою з наступними функціями:
• архівування робочих / наданих даних;
• надання оперативному персоналу зручного людино-машинного
інтерфейсу;
• контроль стану і диспетчерського управління системою освітлення;
• аналіз накопичених архівних даних;
• забезпечення формування звітної документації.
Як канали зв'язку між «верхнім» (АРМ диспетчера) і «середнім»
(контролерну) рівнями виступає:
• основний канал - провідний канал зв'язку підприємства (Ethernet);
• безпровідний канал (резервний) - канал зв'язку GPRS;
• безпровідний канал (резервний) - підтримується резервування SIM
карт стільникових операторів, тобто можливість створення закритої системи
з індивідуальним IP адресою на кожному ШПВ;
• можливість передачі даних по локальній мережі Ethernet і глобальної
мережі Internet.
Функції системи АСУО
Інформаційні функції:
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
30
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Забезпечення / формування екранних зображень і вихідних форм
інформаційно-обчислювальних задач за запитами диспетчера або
неоперативного персоналу (адміністратора системи) і включають:
• збір і обробка інформації про стан обладнання системи освітлення;
• вимір і контроль споживання електроенергії по кожній шафі пункту
включення (ШПВ);
• виявлення, сигналізація і реєстрація аварійних ситуацій, відмов
окремого обладнання, несанкціонованого проникнення в ШПВ;
• контроль несанкціонованого підключення до кабельних мереж /
мереж освітлення;
• виконання розрахункових завдань, розрахунок напрацювання і т.д.
• архівування історії зміни параметрів на жорсткому магнітному диску;
• ведення журналу виконаних подій;
• формування і видача оперативних, архівних даних персоналу;
• формування і друк звітної документації - за зміну, за місяць,
виконання інших звітів;
• облік споживаної електроенергії;
Функції сигналізації:
Сигналізаційні функції проявляються при виникненні наступних умов:
• спрацьовування кінцевого вимикача на двері шафи ШПВ (при
виконанні несанкціонованого доступу);
• виникнення аварійної ситуації та / або зміна стану пункту включення;
• несанкціоноване підключення до кабельних мереж, до мереж
освітлення;
• аварія каналу зв'язку з шафою пункту включення;
• критичне число несправних світильників;
Функції управління: АСУО може працювати в одному з трьох режимів
управління:
• Автоматичний режим роботи - основний режим роботи.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
31
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
- керування освітленням відповідно до розкладу заданому диспетчером;
- управління вуличним освітленням може здійснюватися по
континентальному світловому дню (визначення часу сходу / заходу сонця за
широтою та довготою об'єкта освітлення);
- управління вуличним освітленням за показаннями датчика рівня
освітленості;
• Ручний дистанційний режим роботи.
- керування освітленням з АРМ диспетчера. Диспетчер в ручному
режимі активує необхідні перемикання, завдання і установки. Наприклад, в
аварійній ситуації або при ремонтних / регламентних роботах.
• Ручний апаратний режим роботи.
- керування освітленням за місцем установки ШПВ. Обслуговуючий
персонал здійснює перемикання освітлення за допомогою перемикачів,
встановлених в ШПВ, проводячи необхідні перевірки працездатності при
ремонтних і регламентних роботах.
Сервісні функції:
• автоматична діагностика каналів зв'язку з шафою пункту включення;
• автоматична діагностика комутуючого устаткування;
• конфігурація системи;
• проведення в регламентованих межах підключень / відключень,
перевірки / заміни елементів системи;
• ручне введення установок і констант управління, обробки інформації;
• захист від несанкціонованого доступу в середу системи;
• доступ до функціональних можливостей системи надається
відповідно до встановлених адміністративним разграничениям рівнів
доступу.
Впровадження автоматизованої системи управління освітленням
промислового підприємства (як адміністративних, так і виробничих об'єктів)
дозволяє здійснювати телекомунікаційний контроль стану мереж і
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
32
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
освітлювальних приладів, управляти режимами горіння світильників,
дистанційно керувати освітленням окремих ділянок об'єкта за заздалегідь
визначеним графіком, а також вести облік енергоспоживання і стежити за
ефективним використанням електроенергії.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
33
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
4 РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ

4.1 Складові елементи системи управління
Аналіз існуючих систем показав, що перспективною є система яка
працює за принципом матричних фар. Це означає, що мережа освітлювачів
повинна являти собою подобу матриці в якій можливе управління кожним
окремим світильником.
Система матричного освітлення приміщень можна реалізувати
використовуючи вхідні елементи, керуючі елементи і виконавчі пристрої.
Вхідні елементи.
Обов'язковими вхідними елементами системи повинні бути:
1. Датчик освітленості. За його допомогою система зможе оцінювати
рівень освітленості в приміщенні, для того щоб регулювати яскравість
освітлення відповідно до заданих норм на вимог.
2. Датчик присутності з визначенням кількості осіб. Цей датчик
потрібен для того щоб система визначала присутність людей в приміщенні і
знала їх кількість. Ці дані допоможуть їй більш точно відрегулювати
освітленість для кожного з людей, що знаходяться в приміщенні.
3. Датчик температури. Дані цього датчика допоможуть системі
регульвати колір освітлення, роблячи його більш теплим в прохолодному
приміщенні і навпаки. Це робить позитивний вплив на самопочуття людини.
4. Датчик для визначення точного положення людини в приміщенні. За
допомогою цього датчика система буде розуміти, де знаходяться люди, і
регулювати світло саме в цих областях.
5. Датчик руху. Інформація, отримана від цього датчика дозволить
включати світло заздалегідь, до того як людина зайшла в приміщення, на
зразок автоматичних дверей.
Інші вхідні елементи в систему можуть додаватися з урахуванням
специфіки зони контролю.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
34
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Виконавчі пристрої
Виконавчими пристроями, обов'язково присутніми в системі повинні
бути:
1. Світлодіодні світильники спрямованого типу освітлення (споти).
2. Світлодіодні стрічки.
Джерела світла повинні мати можливість зміни кольору і регульвання
яскравості. Мережа, отримана з'єднанням усіх світильників у приміщенні,
повинна бути влаштована таким чином, щоб мати можливість керувати
кожним окремим світильником незалежно від інших.
Світильники повинні бути розміщені за принципом: основне світло +
додаткове світло в виділених зонах приміщення.
Керуючі елементи
Керуючими елементами повинні виступати:
1. Керуючий пристій, якийе отримує дані з вхідних пристроїв обробляє
їх відповідно до встановлених алгоритмів і відправляє сигнал виконуючим
пристроям.
2. Графічний інтерфейс для сенсорних панелей, мобільних пристроїв і
комп'ютерів. За допомогою даного інтерфейсу людина може дистанційно
керувати системою і стежити за її станом, втручатися в управління системою,
змінюючи норми, примусово регулюючи освітлення або відключаючи
систему. Інтерфейс повинен бути лаконічним і інтуїтивно зрозумілим.
Керуючий пристій може працювати як в повністю автономному режимі
так і з можливістю часткового і повного ручного управління.
Опис режимів роботи:
• автономний режим - режим при якому система самостійно,
використовуючи закладені в неї алгоритми, управляє освітленням;
• часткове ручне управління - режим при якому система
самостійно вибирає сценарій освітлення, користувач може вручну змінити
сценарій по якому варто працювати системі;
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
35
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
• повністю ручне управління - режим при якому користувач
самостійно вибирає всі налаштування освітлення, при цьому він може бачити
показання деяких датчиків, наприклад, датчик освітленості.
Спілкування всіх елементів системи між собою бажано організувати
через радіочастоти . Це обумовлено зручністю початкового монтажу
обладнання, а відповідно і при його подальших заміні, ремонту або
демонтажу. Устаткування, яке спілкується за допомогою радіочастот не
вимагає прокладки дроту, що з'єднують всі елементи системи між собою, а
підключається тільки до електроживлення.
Аналізуючи функціональні можливості системи сляд зазначити, що
система повинна володіти стандартними функціями розумного освітлення:
• сценаре управління;
• управління кольором освітлення;
• управління за сигналами від датчиків руху;
• управління за сигналами від датчиків освітленості;
• управління за розкладом;
• ручне управління джерелами по типу включити/вимкнути,
димирування;
• управління природними джерелами освітлення.
Для реалізації основних функцій матричного освітлення приміщень,
система повинна володіти такою інформацією:
1. В якому місці приміщення знаходяться люди, для того щоб
управляти місцевим освітленням відповідно до їх розташування в
приміщенні.
2. Дані про приміщення, де знаходиться користувач. Це означає, що
система повинна знати все зони приміщення, в яких застосовується місцеве
освітлення, і знати норми освітленості для них.
Наприклад, якщо людина знаходиться на кухні і стоїть біля плити, то
ввімкнуто основне світло на кухні і світло над робочим простором. Якщо
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
36
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
потім людина сіла за обідній стіл, система вимкнула світло над робочою
поверхнею і включила світло в обідній зоні. При цьому система самостійно
повинна вибирати яскравість, температуру світла на підставі норм,
закладених в її керуючий пристрій.
Суб'єктивність в перевазі більш-менш яскравого освітлення
вирішується таким способом. Система повинна мати можливість адаптації до
особливостей користувача і його перевагам. Для «навчання» системи
користувач повинен пройти адаптаційний період системи, в перебігу якого
користувач повинен буде в ручному режимі керувати світлом. Система буде
спостерігати і аналізувати переваги в яскравості і кольорі освітлення. Після
закінчення адаптації, система порівняє переваги користувача з нормами
освітлення, і вибере оптимальний варіант.
Отже перелічені функції дозволяють створити своєрідне матричне
освітлення для приміщення. Світло буде «стежити» за людиною. Крім того,
систему можна повністю автоматизувати до стану, коли втручання людини
не потрібно.

4.2 Розробка структурної схеми системи управління
Враховуючи описане а пункті 4.1. пропонується структурна схема (рис.
4.1) автоматизованої системи управління рівнем освітленості.
В запропонованій системі містяться три основних елементи - вхідний,
керуючий, виконавчий.
До складу вхідних елементів відносяться:
− датчик освітленості;
− датчик присутності;
− датчик температури;
− датчик визначення положення об'єкта;
− датчик руху.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
37
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

Вхідні елементи Керуючий елемент
Датчик Мікроконтролерний Блок
освітленості блок вводу/виводу
Датчик Пристрій відображення
присутності інформації
Датчик
температури

Датчик Світильники Світильники Світлодіодні
визначення загального
спрямованого стрічки
положення освітлення тип у

об'єкта
Світильники

Датчик руху
Виконавчі пристрої

Рисунок 4.1 - Автоматизована система управління рівнем освітленості

Керуючий елемент складається з мікроконтролерного блоку, блоку
вводу/виводу, пристрою відображення інформації.
Виконавчі пристрої представлені світильниками та світлодіодними
стрічками. При необхідності, можна переналагодити мікроконтролерний
пристрій для роботи з іншими виконавчими пристроями.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
38
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
4.2.1 Вхідні елементи
Датчик освітленості
При виборі датчика освітленості необхідно враховувати тип установки
та метод управління.
За типом установки:
- для установки в електрощит на дин-рейку;
- зовнішні, накладні (на стіну);
- з виносним чутливим елементом;
- для вуличної установки;
- для монтажу всередині приміщень.
За методом управління:
- програмовані;
- з функцією енергозбереження в нічний час;
- з примусовим відключенням;
- автоматичні.
При проектуванні системи автоматичного освітлення велике значення
має правильне розташування датчика освітлення, для його коректної роботи.
Один з прикладів датчика освітленості наведено на рис. 4.2 - це
сутінкове реле FERON SEN26/LXP02.

Рисунок 4.2 - Датчик освітленості FERON SEN26/LXP02

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
39
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
При виборі місця монтажу датчика слід врахувати наступні фактори:
1. Висота установки не повинна бути надто високою, так як датчик
доведеться періодично обслуговувати: очищати від пилу і забруднень,
протирати.
2. Місце установки повинне виключати потрапляння на датчик світла.
3. Прилади освітлення повинні бути віддалені якомога далі.
4. Необхідно забезпечити безперешкодне потрапляння світла на датчик,
для його правильного спрацьовування.
Рекомендується датчики освітлення у вигляді експерименту
розташовувати в різних місцях, щоб домогтися його правильної роботи.

Датчик присутності
Датчики за способом визначення присутності в області контролю
поділяються на
− ультразвукові;
− мікрохвильові;
− інфрачервоні;
− комбіновані.
Датчики присутності, які лише сприймають випромінювання,
називають пасивними, а ті, які сприймають і випромінюють сигнал -
активними.
За принципом управління датчики можна розділити на:
− системи, які дозволяють регулювати час спрацьовування, відстань для
огляду, ступеня чутливості і освітленості;
− системи, де є можливість примусового включення освітлення;
− автоматичні.
Інфрачервоні датчики присутності, на відміну від інфрачервоних
датчиків руху, фіксують навіть дуже дрібні рухи, що відбуваються в межах
робочої зони датчика. Погойдування голови, рух руки над клавіатурою, рух
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
40
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
комп'ютерної миші, просто поворот тіла і інші незначні рухи, що
здійснюються, як правило, людьми, коли вони сидять або стоять, наприклад,
в офісі або вдома, - всі ці рухи інфрачервоний датчик присутності фіксує як
ознаки того, що в приміщенні присутні люди.
Якщо людина не буде рухатися зовсім, а таке у не сплячої людини
буває вкрай рідко, то датчик присутності зробить відключення комутованого
їм обладнання. Щоб уникнути таких частих включень і виключень,
наприклад, освітлювальних або вентиляційних приладів, в такому датчику
встановлюється, за допомогою попереднього налаштування, час затримки,
яке відраховується електронікою після кожного зафіксованого датчиком
навіть дрібного руху.
Одним з представником датчиків присутності є датчик ARGUS 360,
який зображено на рис.4.3.

Рисунок 4.3 - Датчик ARGUS 360

Датчик присутності, на відміну від датчика руху, може забезпечити
більш точне і більш складне управління, наприклад, він може включати
кондиціонер, коли в приміщенні просто присутні люди, і включати світло,
коли освітленість недостатня, навіть під час відсутності людей, тобто коли
немає людей - залишити включеним тільки світло, а коли з'являються люди -
включити ще й кондиціонер.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
41
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Що стосується автоматизації в цілому, то датчики присутності зручні
для застосування в вестибюлях, на сходах промислових і торгових будівель, в
гардеробних. Вони також можуть бути застосовані в побуті для включення
світла в кімнатах.

Датчик температури
Датчики температури - датчики для фіксації (вимірювання)
температури. Використовуються для контролю теплових режимів роботи
електрообладнання, а також температури навколишнього середовища
На сьогоднішній день розроблена велика кількість датчиків
температури. Так як діапазон вимірювань і їх умови можуть сильно
відрізняться один від одного, розроблені різні по точності, стійкості,
швидкодії типи датчиків (і первинних перетворювачів). Якого б типу не був
температурний датчик, загальним для всіх є принцип перетворення. А саме:
вимірювана температура перетворюється в електричну величину (якраз за це
і відповідає первинний перетворювач).
Це обумовлено тим, що електричний сигнал просто передавати на
великі відстані (висока швидкість прийому-передачі), легко обробляти
(висока точність вимірів) і, нарешті, швидкодія.
Види датчиків температури, за типом дії:
− терморезистивні термодатчики;
− резистивні детектори температури;
− кремнієві резистивні датчики;
− термістори;
− напівпровідникові;
− термоелектричні (термопари);
− пірометри;
− флуоресцентні;
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
42
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
− інтерферометричні;
− акустичні;
− п'єзоелектричні.
На рис. 4.4 представлено датчик температури Siemens QAC31/101,
який можна використати в системі автоматизованого контролю рівня
освітленості.
Датчик Siemens QAC 31/101 - датчик зовнішньої температури, який
може бути використаний також і як високоточний кімнатний датчик. Його
основні характеристики:
− робочій діапазон: -50 ... + 50 ° C;
− час реакції: приблизно 20 хв;
− тип з'єднання: гвинтові із клином;
− клас захисту: ІP 65.

Рисунок 4.4 - Датчик температури Siemens QAC31/101

Датчик визначення положення об'єкта
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
43
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Залежно від конструкції і принципу дії датчики положення мають різний
діапазон спрацьовування, різну точність і розраховані на виявлення об'єктів з
різних матеріалів.
Найбільша відстань виявлення і динамічний діапазон мають
фотоелектричні датчики, і вони ж мають найкращу точність. При виборі
відповідного типу, вони можуть вирішувати практично всі завдання
виявлення, за винятком випадків роботи через непрозору перешкоду або
роботи при великому рівні паразитного засвічення. Фотоелектричні датчики
представляють собою досить складний пристрій, виготовлений із
застосуванням прецизійних технологічних процесів, тому з усіх датчиків
положення вони мають найбільшу вартість. Номенклатура фотоелектричних
датчиків надзвичайно велика, що пояснюється оптимізацією конструкції на
рішення якої конкретної задачі і неможливістю створити універсальне
рішення. До теперішнього часу випускається номенклатура фотоелектрика
практично повністю перекриває завдання, що стоять в промисловій
автоматиці і системах безпеки.
Індуктивні датчики положення мають діапазон спрацьовування від 1 до
60 мм при точності порядку 10-20% і є, в загальному випадку містять,
котушку індуктивності і схему обробки сигналу, укладених в циліндричний
або прямокутний корпус. Вони призначені для виявлення феромагнітних
об'єктів. Датчики цього типу є найбільш дешевими і масовими
представниками пристроїв виявлення присутності об'єкта і найбільш широко
застосовуються в промисловій автоматиці. Параметри датчиків, що
випускаються різними виробниками, дуже близькі і при виборі
постачальника одним з критеріїв вибору може виступати надійність і
довготривала стабільність параметрів датчика. За сукупністю цих ознак
датчики SICK мають найкращий рейтинг.
Ємнісні датчики положення мають діапазон спрацьовування від 2 до 25
мм при точності близько 20%. Їх спрацьовування відбувається при зміні
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
44
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
ємності простору перед датчиком при внесенні в цей простір об'єкта,
структура якого відрізняється від структури повітря. При цьому цей об'єкт не
обов'язково повинен бути твердим тілом. При певному налаштуванні
можливо визначення рівня заповнення неметалевої ємності через її стінку.
Датчики цього типу незамінні при роботі з сипучими та рідкими
середовищами.
Ультразвукові датчики положення мають діапазон спрацьовування від
30 мм до 8 м при точності близько 2%. Їх спрацьовування відбувається при
виявленні відображеного ультразвукового імпульсу від внесеного об'єкта.
При цьому природа об'єкта ролі не грає. Необхідно тільки, що б рівень
відбитого сигналу перевищував поріг спрацьовування датчика. Найкраще
виявляються дерев'яні та металеві гладкі поверхні, дещо гірше картон.
Складнощі виникають при наявності на поверхні об'єкту яка поглинає шару -
ворсової тканини, хутра і, на граничних дальностях, що розсіює структури
поверхні, нерівностей і канавок.
Оптичні датчики дозволяють вирішувати завдання визначення
положення, швидкості і напрямку обертання об'єктів з неферомагнітних
матеріалів (в цьому полягає їх головна відмінність від магнітних датчиків
Холла). Прикладами таких об'єктів можуть бути грошові купюри, монети або
жетони, що опускаються в щілину автомата, пластмасові диски, мітки,
картки і т.д.

Датчик руху
Датчик руху - це пристрій для отримання інформації про стан
контрольованої ним системи, що перетворює дані про зміну характеристик
досліджуваної області в сигнал, зручний для подальшого використання.
У повсякденному житті датчики руху найчастіше використовуються в:
1. Охоронних системах, сигнализациях, системах контролю доступу (в
тому числі автомобільних).
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
45
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2. Управлінні освітленням.
3. Системах розумного будинку, для управління різними пристроями
вентиляції, кондиціонування, автоматичного відкривання дверей і т.п.
Під поняттям «датчик руху» або «датчик присутності», часто
ховаються пристрої абсолютно різного принципу дії, що виконують єдину
задачу, тільки різними способами.
Для запропонованої системи можна використати датчик руху ДД 024,
який зображено на рис. 4.5.

Рисунок 4.5 - Датчик руху ДД 024

Представлений на рисунку датчик має кут огляду 360о, що дозволяє
розширити сфери застосування даного датчика.

4.2.2 Керуючий елемент
Основним блоком керуючого елементу є мікроконтролерний блок в
якому відбувається обробка інформації, що надходить з вхідних елементів
(датчиків), а також формується сигнал керування для виконавчих пристроїв.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
46
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
На сьогоднішній день існує велика кількість мікропроцесорних систем,
як закінченої (готові пристрої керування) так і відкритої архітектури,
наприклад: Raspberry Pі, Orange Pi, Arduino та ін.
Для розробленої системи можна застосувати контролер Arduino Mega
2560 R3, який представлено на рис. 4.6.
Arduino Mega 2560 R3 [] побудована на базі мікроконтролера
ATMega2560. Це остання версія плати серії Arduino Mega. Сумісна з усіма
платами розширення, розробленими для платформ Uno або Duemilanove.

Рисунок 4.6 - Зовнішній вигляд Arduino Mega 2560 R3

На платі Arduino Mega 2560 R3 встановлено мікроконтролер
ATmega2560-16AU.
У нього є 54 ліній цифрового ввода-вивода (14 з яких можуть
використовуватись для ШІМ - широтно імпульсної модуляції, 16 аналогових
входів, 4 UART (апаратных послідовних порта)), 16-тимегагерцевый кварц,
конектор USB, роз'єм живлення, роз'єм ICSP та кнопка скидання.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
47
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Плата має все потрібне для підтрими мікроконтролера; просто
підключіть її до комп'ютера USB-кабелем або подайте живлення для запуску.
В таблиці 4.1 представлено основні характеристики плати Arduino
Mega 2560 R3.
Arduino Mega може працювати від живлення через USB-кабель або від
зовнішнього джерела живлення. Джерело живлення вибирається
автоматично.
Зовнішнє живлення (не USB) може виконуватись від AC-DC-адаптера
або від батареї. Адаптер може бути поключеним круглим роз'ємом (плюс -
внутрішній контакт) до роз'єму плати . Контакти від батареї можуть бути
підключені до контактів Gnd та Vin роз'єма POWER.

Таблиця 4.1 - Основні характеристики плати Arduino Mega 2560 R3
Характеристика Параметр
Микроконтролер ATmega2560
Напруга живлення 5В
Вхідна напруга (рекомендована) 7-12В
Вхідна напруга (гранична) 6-20В
Цифровий ввод-вивід 54 лінії (14 з них = ШІМ)
Аналоговий ввод 16 ліній
Постійний струм на лініях ввода- 40мА
вивода
Постійний струм на лінії 3.3В 50мА
Flash-пам'ять 256кб, 8 кб з них зайнято
завантажувачем
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
48
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
SRAM-пам'ять 8кб
EEPROM-пам'ять 4кб
Тактова частота 16МГц

Плата може працювати від зовнішнього живлення 6...20В. Однак, якщо
зовнішня напруга 7В, вивід плати 5V може видавати менше 5В і робота плати
може бути нестабільною. При подачі більше 12В може перегріватися
регулятор напруги, що може пошкодити плату. Рекомендована напруга
живлення - 7...12В.
Контакти живлення:
• VIN. Напруга живлення плати Arduino Mega при використанні
зовнішнього джерела. Ви можете подавати напругу через цей контакт,
або (якщо живлення подається через роз'єм блока живлення) знімати
його звідти для своїх потреб.
• 5V. Регульована напруга, використовується для живлення
мікроконтролера та інших компонентів плати. Може бути отримана з
VIN завдяки регулятору на платі або від живлення по USB або іншого
регульованого джерела.
• GND. Загальний.
Arduino Mega 2560 має 256кб flash-пам'яті для збереження кода (8кб з
яких уже зайнято завантажувачем), 8кб SRAM та 4кб EEPROM (яка може
бути прочитана чи записана з використанням бібліотеки EEPROM).
Кожна з 54 цифрових ліній (портів) ввода-вивода Mega можуть бути
використані як для ввода, так і для вивода за допомогою функцій pinMode(),
digitalWrite() та digitalRead(). Вони працюють з напругою 5В (або 3,3 - в
залежності від регулятора на платі). Кожна лінія дозволяє пропускати струм
до 40мА і має внутрішній підтягуючий резистор (за замовчанням
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
49
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
відключений) номіналом 20-50кОм. Крім цього, деякі порти мають
спеціальні функції:
• Послідовна передача даних: Serial 0 (RX) і 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) і 18
(TX); Serial 2: 17 (RX) і 16 (TX); Serial 3: 15 (RX) і 14 (TX).
Використовуються для отримання (RX) і передачі (TX) послідовних
даних рівня TTL. Лінії 0 та 1 також підключені до відповідних ліній
мікросхеми ATmega8U2, яка виконує функції перетворювача рівнів
USB-to-TTL.
• Зовнішні переривання: 2 (переривання 0), 3 (переривання 1), 18
(переривання 5), 19 (переривання 4), 20 (переривання 3) і 21
(переривання 2). Ці лінії можуть бути сконфігуровані як трігери на
переривання по низькому значенню напруги, по спадаючому чи
зростаючому фронту сигналу чи по зміні сигналу. Додаткову
інформацію вказано в описі функції attachInterrupt().
• ШІМ: від 0 до 13. Представляє вихід 8-бітового ШІМ (широтно-
імпульсного модулятора) за допомогою функції analogWrite().
• SPI (послідовний інтерфейс програмування): 50 (MISO), 51 (MOSI), 52
(SCK), 53 (SS). Ці лінії підтримують зв'язок для послідовного
програмування мікросхеми. Вони виведені на роз'єм ICSP, повністю
сумісний з Uno, Nano, Duemilanove та Diecimila.
• Світлодіод: 13. Є вбудований світлодіод, підключений до цифрової
лінії 13. Коли на неї подається ВИСОКЕ значення (1), світлодіод
світиться. При подачі низького рівня (0) світлодіод погасне.
• I2C: 20 (SDA) і 21 (SCL). Підтримка протоколу I2C (TWI) при
використанні бібліотеки Wire (документацію можна переглянути на
веб-сайті Wiring). Відзначте, що ці лінії розташовано в іншому місці
ніж лінії I2C плат Duemilanove та Diecimila.
Mega має 16 аналогових входів, кожен з них має роздільну здатність 10
біт. За замовучанням діапазон вимірювання знаходиться в межах 0...5В,
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
50
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
однак існує можливість змінити верхню межу цього діапазона,
використовуючи лінію AREF та функцію analogReference().
Також на платі є ще кілька ліній:
• AREF. Опорна напруга аналогового входа. Використовується з
функцією analogReference().
• Reset (скидання). При нульовій напрузі на цій лінії мікроконтролер
буде перезвантажено. Зазвичай використовується для додавання
кнопки скидання на дочірні плати, які підключено до основної.
Arduino Mega має кільна можливостей зв'язку з комп'ютером, другою
платою Arduino чи другими мікроконтролерами. ATmega2560 має 4
апаратных UART-порта послідовної передачі даных TTL-рівня (5В).
Мікросхема перетворювача USB-UART на платі з'єднує один з них з
драйвером USB (включено в комплект ПЗ Arduino) і представляє собою
віртуальный порт для ПО на комп'ютері. Середовище розробки Arduino має
монітор послідовного порта, який дозволяє передавати й отримувати прості
текстові данні від платы Arduino. Світлодіоди RX і TX на платі будут
блимати при передачі даних.
Бібліотека SoftwareSerial дозволяє здійснити послідовний зв'язок на
любій цифровій лінії плати Mega.
ATmega2560 також підтримує шини I2C (TWI) та SPI. ПЗ Arduino
включає бібліотеку Wire для простого використання шини I2C; див.
документацію на сайті Wiring.
Arduino Mega 2560 може бути запрограмована за допомогою
середовища розробки Arduino (завантажити). При програмуванні потрібно
вибрати тип плати "Arduino Mega 2560".
Замість фізичного натискання на кнопку скидання перед
завантаженням, Arduino Mega 2560 сконструйована таким чином, який
дозволяє перезапустити її програмним способом через ПЗ на комп'ютері.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
51
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Також є зе один спосібвикористання такої можливості. Коли Arduino
Mega підключена до комп'ютера з Mac OS X або Linux, вона
перезапускається кажен раз, коли відбувається підключення до неї з
програми (через USB). В наступні півсекунди (приблизно) на платі
запускається завантажувач. Коли вона запрограмована на ігнорування даних
(напрклад, на всі крім завантаження нового кода), вона перехопить кылька
перших байтыв даних, відправлених платі після відкриття з'єднання. Якщо
програма на платі отримує дані на льоту чи інші дані при запуску,
переконайтесь що ПЗ, яке їх передає, витримує паузу в одну секунду після
відкриття з'єднання.
Arduino Mega 2560 має дорожку, яку можна перерізати для
вітключення можливості автоматичного скидання. Для зворотнього
включення автоматичного скидання плати можна спаяти разом спеціально
призначені для цього площадки. Вони відмічені "RESET-EN". Ви можете
також включати й відключати автоматичне скидання, підключаючи резистор
на 110Ом від 5В до лінії скидання.
Плата Arduino Arduino Mega 2560 має самовідновлюючийся
запобіжник, який захищає USB-порти вашого комп'ютера від коротких
замикань чи перенапруги. Хоча більшість комп'ютерів мають власний захист,
цей запобіжник додасть ще один рівень захисту. Якщо на порту USB струм
перевищить 500мА, запобіжник автоматично розірце ланцюг і залишиться в
такому стані доти, доки замикання чи перевантаження не зникнуть.
Максимальна довжина і ширина друкованої плати Arduino Mega 2560
складають 10,2 см х 5,3см, з USB-роз'ємом і роз'ємом живлення, які виходятя
за межі плати. Отвори для гвинтів дозволяють закріпити плату на повернхі
чи в корпусі. Зазначте, що відстань між цифровими лініями 7 і 8 складає
160mil (0,16 дюйма, тобто 4,06мм), а не кратна 100mil як між іншими
лініями.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
52
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Arduino Mega 2560 сконструйована сумісною з більшістю дочірніх
(shield-) плат, призначених для Uno, Diecimila або Duemilanove. Цифрові лінії
від 0 до 13 (і прилеглі AREF з GND), аналогові входи від 0 до 5, роз'єм
живлення, ICSP - знаходяться в тих-же місцях. Лінії UART (послідовного
порта) розміщено на тих-же контактах (0 і 1), як і зовнішні переривання 0 і 1
(контакти 2 і 3 відповідно). Внутрішньосхемне програмування (SPI) можливе
через роз'єм ICSP обох плат Mega і Duemilanove / Diecimila.

4.2.3 Виконавчі пристрої
При використанні багатоканальсті мікропроцесорної системи
підключення та керування виконавчими пристроями можна здійснювати як
послідовно так і паралельно.
На рис. 4.1 в якості виконавчих пристроїв представлено світильники та
світдіодні стрічки. Але можливості мікропроцесорного блоку дозволяють
додавати в систему й інші перефирійні пристрої (кондиціонери, системи
опалювання та ін.).
Як правило, світильники поділяють на два великих класи:
− світильники загального освітлення;
− світильники спрямованого типу.
Світильники загального освітлення призначені для освітлення всього
приміщення. Таке освітлення може бути рівномірним або локалізованим.
Загальне рівномірне освітлення встановлюють у цехах, де виконуються
однотипні роботи невисокої точності по усій площі приміщення при великій
щільності робочих місць. Загальне локалізоване освітлення встановлюють на
поточних лініях, при виконанні робіт, різноманітних за характером, на
певних робочих місцях, при наявності стаціонарного затемнюючого
обладнання, та якщо треба створити спрямованість світлового потоку.
Світильники спрямованого типу призначені для освітлення тільки
робочих поверхонь. Таке освітлення може бути стаціонарним (наприклад,
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
53
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
для контролю за якістю продукції на поточних лініях) та переносним (для
тимчасового збільшення освітленості окремих місць або зміни напрямку
світлового потоку при огляді, контролю параметрів, ремонті). Світильники
спрямованого освітлення повинні бути зручними у користуванні, а, головне,
безпечними при експлуатації. Категорично забороняється застосовувати
лише місцеве освітлення, оскільки воно створює значну нерівномірність
освітленості, яка підвищує втомленість зору та призводить до розладу
нервової системи.
На сьогоднішній день при проектуванні системи освітлення особливу
увагу приділяють світлодіодним стрічкам.
Світлодіодна стрічка - джерело світла, зібране на основі світлодіодів.
Являє собою гнучку друковану (монтажну) плату, на якій рівновіддалено
один від одного розташовані світлодіоди. Зазвичай ширина стрічки становить
8 або 10 мм, товщина (зі світлодіодами) 2-3 мм. При виготовленні стрічка
намотується в рулони відрізками по 5 м. Для обмеження струму через
світлодіоди електричну схему стрічки вводяться струмообмежувальні
(резистори), які також монтуються на стрічці.
Світлодіодні стрічки виробляються з використанням SMD і DIP
технологій. Цифри в позначенні означають розмір чипа кристала в десятих
частках міліметра. (SMD 3528 - розмір 3,5 мм на 2,8 мм.)
В залежності від типу світлодіодів стрічки поділяються за величиною
світлового потоку (кількістю світлодіодів) і кольором світіння. Бувають
стрічки з монохромним світінням (червоного, зеленого, синього, жовтого,
білого кольору) і кольорові (з можливістю створення практично будь-якого
відтінку, RGB). Так само як і світлодіоди з білим кольором, світлодіодні
стрічки бувають різної колірної температури - від 2700 К до 10000 К.
У конструкції кольорової стрічки використовуються кольорові
світлодіоди, які фактично являють собою розміщені в одному корпусі
світлодіоди трьох кольорів (червоний, зелений, синій), тобто цю стрічку
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
54
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
можна представити як три одинарні стрічки, що конструктивно знаходяться
на одній основі.
Переваги
• Простота монтажу. Багато стрічок мають на звороті двосторонній
скотч, що дозволяє їх легко кріпити практично на будь-які поверхні.
• Електробезпека. Завдяки низькій напрузі живлення світлодіодної
стрічки у більшості випадків не потрібно турбуватись про надійну ізоляцію
струмопровідних частин стрічки. Для роботи в агресивних умовах
випускаються стрічки у силіконовій захисній оболонці
• Невисока ціна експлуатації. По відношенню світловий
потік/вартість експлуатаційних витрат світлодіоди мають один з найвищих
показників.
• Надійність світлодіодів. У порівнянні з традиційними лампами
розжарювання і люмінесцентними лампами, світлодіоди мають більший
термін служби.
• Необмежений потенціал у збільшенні світлового потоку в
порівнянні з точковими джерелами, сумісними зі старою арматурою. Немає
небезпеки перегрівання елементів - світловий потік пропорційний довжині
стрічки.
• Можливість реалізації оригінальних дизайнерських рішень за
рахунок гнучкості та невеликої товщини світлодіодної стрічки.
• Можливість вибору бажаного колірного відтінку сцени при
використанні RGB-світлодіодних стрічок з контролерами, що дозволяють
керувати незалежно яскравістю кожного каналу.
Недоліки
• При однаковому світловому потоці, вартість світлодіодної стрічки
вище, ніж традиційних джерел світла, таких як лампа розжарювання або
люмінесцентна лампа (на 2012 рік).
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
55
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
• Необхідність блока живлення для роботи в побутовій
електромережі.
• Найгірші показники передачі кольору при використанні RGB
стрічки порівняно з білим світлодіодом. Це пов'язано з тим, що
застосовуються світлодіоди 3528/5050 мають невисокий індекс передачі
кольору на рівні 80, а деякими виробниками зовсім не нормується [4].
Таким чином невеликі розміри, значна гамма кольорів і мале
споживання електроенергії визначили широке застосування світлодіодної
стрічки. Підсвічування інтер'єра будинків і квартир (стелі, підлоги,
периметри приміщень, арок і ніш), дизайн екстер'єра (контури будівель,
фонтани, басейни, архітектурні елементи), рекламна підсвічування,
автомобільний дизайн, меблеве освітлення - все це сфери, де можна
застосовувати і використовувати світлодіодні стрічки.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
56
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
ВИСНОВКИ

Мета роботи - удосконалення системи вимкнення/ввiмкнення
освітлення в приміщенні
Для досягнення поставленої мети були вирішені наступні задачі:
1. Дослідити основні положення та визначення.
2. Провести аналіз існуючих аналогів та технічних рішень.
3. Розробити структурну схему сисмеми.
4. Провести аналіз характеристик елементної бази системи
Розроблено структурну схему автоматизованої системи управління
рівнем освітленості. В запропонованій системі містяться при основних
елементи - вхідний, керуючий, виконавчий.
До складу вхідних елементів відносяться:
− датчик освітленості;
− датчик присутності;
− датчик температури;
− датчик визначення положення об'єкта;
− датчик руху.
Керуючий елемент складається з мікроконтролерного блоку, блоку
вводу/виводу, пристрою відображення інформації.
Проведено аналіз елементів розробленої структурної системи.
Проведений аналіз елементів запропонованої структури показав, що
автоматизована система управління рівнем освітленості яка може бути
побудована проста у налагодженні та експлуатації, а також має високу
швидкість спрацьовування.

Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
57
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Автоматична система керування освітленням;
https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/37437/1/2019-095-099.pdf
2. Детектор руху
https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%
BA%D1%82%D0%BE%D1%80_%D1%80%D1%83%D1%85%D1%83
3. Застосування датчикiв освiтлення
https://5watt.ua/uk/blog/statti/zastosuvannya-datchikiv-u-osvitlenni
4. Рiзновиди датчикiв https://5watt.ua/uk/blog/statti/zastosuvannya-datchikiv-
u-osvitlenni
5. Рiзновиди Датчикiв.https://5watt.ua/uk/blog/statti/zastosuvannya-
datchikiv-u-osvitlenni Дата використання:27.05.2022
6. Світильники з датчиком звуку і автоматичні вимикачі світла
http://stroyka-gid.com.ua/kerivniztv/14786-svitilniki-z-datchikom-
zvuka.html
7. Датчик освiтленностi
https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B0%D1%82%D1%87%D0%
B8%D0%BA_%D0%BE%D1%81%D0%B2%D1%96%D1%82%D0%BB
%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%96 . Дата
використання:27.05.2022
8. Трекова система освітлення: особливості, характеристики, види,
переваги.https://hi-news.pp.ua/tehnka-tehnologyi/3389-trekova-sistema-
osvtlennya-osoblivost-harakteristiki-vidi-perevagi.html Дата
використання:27.05.2022
9. Трекова система освітлювання. https://hi-news.pp.ua/tehnka-
tehnologyi/3389-trekova-sistema-osvtlennya-osoblivost-harakteristiki-vidi-
perevagi.html Дата використання:27.05.2022
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
58
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
10. Трекова система освітлювання. https://hi-news.pp.ua/tehnka-
tehnologyi/3389-trekova-sistema-osvtlennya-osoblivost-harakteristiki-vidi-
perevagi.html Дата використання 27.05.2022
11. Системи управління. https://itw-systems.com/ua/catalog/sistemy-
upravleniya/ Дата використання:27.05.2022
12. Системи управління. https://itw-systems.com/ua/catalog/sistemy-
upravleniya/ Дата використання:27.05.2022
13. Інтелектуальна система управління внутрішнім світлодіодним
освітленням. https://www.sea.com.ua/ua/svetodiodnaya-
produktsiya/news/intelektualna-sistema-upravlinna-vnutrisnim-
svitlodiodnim-osvitlennam/ Дата використання:27.05.2022
14. Все про DALI. http://dali-light.ru/index/about_dali/0-99 . Дата
Використання:27.05.2022
15. Все про DALI. http://dali-light.ru/index/about_dali/0-99 . Дата
Використання:27.05.2022
16. Освітлення в системі «Розумний Дім»: переваги та функціонал
https://svetilnikof.com.ua/ua/blog/osveshchenie-v-sisteme-umnyi-dom-
preimushchestva-i-funktsional (27.05.2022)
17. Освітлення в системі «Розумний Дім»: переваги та функціонал
https://svetilnikof.com.ua/ua/blog/osveshchenie-v-sisteme-umnyi-dom-
preimushchestva-i-funktsional (27.05.2022)
18. Освітлення в системі «Розумний Дім»: переваги та функціонал
https://svetilnikof.com.ua/ua/blog/osveshchenie-v-sisteme-umnyi-dom-
preimushchestva-i-funktsional (27.05.2022)
19. Arduino, датчики и сети для связи устройств: Пер. с англ. – 2-е изд. –
СПб.: БХВ-Петербург, 2015. – 544 с.
20. Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехники. М.: Знак, 2006. –
952с.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
59
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
21. Айзенберг Ю.Б. Энергосбережение в освещении. – М.: Знак, 1999. –
265с.
22. Баев В.И. Практикум по электрическому освещению. – М.: Колос, 2008.
– 192 с.
23. Бриндли К. Измерительные преобразователи. Справочное пособие.
Перевод с английского Сычева Е. И. М.: «Энергоатомиздат», 1991. –
144 с
24. Быков С.В. Вводный курс лекций по системам домашней
автоматизации «Умный дом». – РД.: Электроника, 2011. – 11с.
25. Волынский В.А. и др. Электротехника /Б.А. Волынский, Е.Н. Зейн, В.Е.
Шатерников: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 2007. –
528 с., ил.
26. Глазунов В.А. Цифровые системы передачи информации — Самара:
Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2012. — 49 с.
27. Гнатек Ю.Р. Справочник по цифроан алоговым и аналогоцифровым
преобразователям: Пер. с англ./Под ред. Ю.А. Рюжина. – М.: Радио и
связь, 2002 – 378 с.
28. Гужов Н. П. Системы электроснабжения: учебное пособие для вузов /
Н. П. Гужов, В. Я. Ольховский, Д.А. Павлюченко. – Ростов н/Д:
Феникс, 2011. – 382 с.
29. Дубовой Н. Д. Автоматические многофункциональные измерительные
преобразователи. М.: «Радио и Связь», 1989. – 256 с.
30. Журнал «Современная светотехника», М.: Издат №1 (2), Ноябрь 2009.
– 38с.
31. Иванов В.И. Цифровые и аналоговые системы передачи / Иванов В.И.,
Гордиенко В.Н. [и др]. — 2-е изд. — М.: Горячая линия-Телеком, 2003.
— 232 с.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
60
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
32. Квасница М.С. Статистические модели систем передачи и отображения
информации. — Томск: Изд-во Тоского ун-т сис. упр. радиоэл., 2007.
— 95 с.
33. Козловская В. Б. Электрическое освещение: справочник / В. Б.
Козловская, В. Н. Радкевич, В. Н. Сацукевич – 2-е изд. – Минск:
Техноперспектива, 2008. – 271 с.
34. Козловская В.Б. Электрическое освещение. Мин ск: Техноперспектива,
2008. – 273с.
35. Кунгс Я.А. Автоматизация управления электрическим освещением. –
М.: Энергоатомиздат, 1989. – 112с.
36. Левшина Е.С., Новицкий В.П. Электрические измерения физических
величин, Л., 2003 – 289 с.
37. Мартюшев Ю.Ю. Практика функционирования цифрового
моделирования в радиотехнике. — М.: Горячая линия - Телеком, 2012.
— 188 с.
38. Основы промышленной электроники: Учебник для неэлектротехн.
спец. вузов /В.Г. Герасимов, О М. Князьков, А Е. Краснопольский, В.В.
Сухоруков; под ред. В.Г. Герасимова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.:
Высш. шк., 2006. – 336 с., ил.
39. Панфилов И.П. Цифровая связь / Панфилов И.П., Стеклов В.К. [и др.]
— Киев: Техніка, 1992. — 228 с.
40. Плєшков П. Г., Гарасьова Н. Ю., Коновалов І. В., Мануйлов В. Ф.
Проектування електричного освітлення промислових підприємств:
Навчальний посібник. – Кіровоград: РВЛ КНТУ, 2008. – 232 с.
41. Проекты с использованием контроллера Arduino – Санкт-Петербург:
БХВ-Петербург, 2015. – 464 с.
42. Пьянзин Д.В. Локально-централизованная система управления
освещением. – С.: На правах рукописи, 2009. – 16с.
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
61
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
43. Семенов Б. Ю. Экономичное освещение для всех [Электронный ресурс]
/ Б. Ю. Семенов – (12,5 МБ) – Москва: СОЛОН-ПРЕСС, 2010. – 224 с.
44. Суворин А. В. Современный справочник электрика / А. В. Суворин –
Ростов на Дону: Феникс, 2010. – 510 с. – 2 экз.
45. Электротехника и электроника в 3-х кн. Под ред. В.Г. Герасимова Кн.1.
Электрические и магнитные цепи. – М.: Высшая шк., 2006 г.– 421 с.
46. Электротехника и электроника в 3-х кн. Под ред. В.Г. Герасимова Кн.
2. Электромагнитные устройства и электрические машины. – М.:
Высшая шк., 2007 г – 124 с.
47. Датчики температури [Електронний ресурс]. Режим доступу
http://sutem.com.ua/3172opn.php
Лист
ЧДТУ.221834.001 ПЗ
62
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets