inteligentny sterownik oświetlenia

InteligentnyP R O J E K T Y
sterownik oświetlenia
Inteligentny sterownik
oświetlenia
kit AVT-445
Po raz pierwszy
w projekcie publikowanym
Dziełem firmy Texas Instru- Jak na przyzwyczajenia elektro-
w EP si�gn�liśmy po bardzo
ments jest cała seria układ�w nik�w, element wygląda troch�
praktyczne czujniki światła
scalonych przeznaczonych do za- nietypowo. Standardowej wielkości
produkowane przez firm�
stosowa� optoelektronicznych. obudowa DIP8 jest bowiem wyko-
Texas Instruments. Dzi�ki
W skład rodziny wchodzą r�łnego nana z przezroczystego materiału,
zastosowaniu w urządzeniu typu konwertery nat�łenia światła dzi�ki czemu mołna zobaczyĘ jego
na łatwo mierzalne wielkości elek- wewn�trzną struktur�, składającą
układu TSL220
tryczne. Są to zar�wno konwer- si� z dułej krzemowej płytki foto-
i mikrokontrolera z rodziny
tery światło-napi�cie, światło-cz�s- diody i małej struktury z pozostałą
MCS-51, jego mołliwości są
totliwośĘ, jak i r�łnej wielkości cz�ścią układu. WidaĘ takłe wyra�-
bardzo dułe, a budowa
optosensory w kształcie linijek, nie, dlaczego standardowe układy
bardzo prosta.
z szeregowo rozmieszczonymi, mi- scalone są takie dułe: najwi�cej
niaturowymi fotodiodami. miejsca w obudowie zajmują
Element oznaczony symbolem wyprowadzenia układu.
TSL220 przetwarza nat�łenie Na rys. 1 pokazana została
światła, w zakresie widzialnym uproszczona struktura wewn�t-
i bliskiej podczerwieni, na wy- rzna TSL220. Składa si� on z
jściowy sygnał prostokątny fotodiody, wzmacniacza operacyj-
o cz�stotliwości proprocjonalnej nego pracującego w układzie in-
do nat�łenia światła. Układ mołe tegratora, obw�du histerezy i ge-
słułyĘ jako prosty i wygodny kon- neratora monostabilnego impul-
werter dla systemu procesorowe- s�w wyjściowych. Układ zasilany
go. Aby procesor m�gł wsp�łpra- jest napi�ciem o wartości od 4V
cowaĘ z popularnymi elementami do 10V.
typu fotodioda, fototranzystor czy Na rys. 2, 3 i 4 pokazane
fotoopornik, w układzie trzeba zostały najwałniejsze charakterys-
jeszcze zastosowaĘ przetwornik
sygnału analogowego na postaĘ
cyfrową. W przypadku TSL220
nie ma takiej konieczności. Pro-
cesor od razu
uzyska infor-
macj� o nat�łe-
niu padającego
na fotoelement
światła, po-
przez zliczanie
impuls�w wy-
j ś c i o wy c h
w jednostce czasu
lub poprzez pomiar
okresu sygnału pros-
Rys. 2. Zależność pomiędzy
tokątnego generowa-
natężeniem oświetlenia
nego przez czujnik.
Rys. 1. Schemat blokowy układu TSL220. i częstotliwością wyjściową.
Elektronika Praktyczna 6/98
55
Inteligentny sterownik oświetlenia
tyki elementu podawane przez
producenta. Wynikają z nich dwa
wnioski:
- Cz�stotliwośĘ impuls�w wyjścio-
wych zaleły od pojemności do-
łączonego do układu zewn�trz-
nego kondensatora oraz od na-
t�łenia światła. Przy silniejszym
oświetleniu cz�stotliwośĘ impul-
s�w si� zwi�ksza, a zalełnośĘ ta
jest liniowa w szerokim zakresie
nat�łenia światła.
- Fotodioda �widzi� w znacznie
szerszym zakresie widma nił
oko ludzkie. Oznacza to, łe
układ b�dzie sygnalizował wi�k-
sze nat�łenie światła nił mołe
to wynikaĘ z subiektywnych do-
zna� człowieka.
Opisany układ mołna wyko-
rzystaĘ rozmaicie, m. in. w inte-
ligentnym sterowniku reagującym
na zmian� oświetlenia. Określenie
�inteligentny� jest nieco na wy-
rost, układ mołna jednak nauczyĘ
określonej reakcji, w zalełności
od nat�łenia padającego na foto-
element światła.
Jełeli steruje si� tylko jednym
urządzeniem, np. lampą, kt�ra ma
Rys. 3. Zależność pomiędzy
pojemnością Cx i częstotliwością
wyjściową.
Rys. 4. Czułość widmowa
przetwornika TSL220. Rys. 5. Schemat elektryczny układu.
Elektronika Praktyczna 6/98
56
Inteligentny sterownik oświetlenia
si� automatycznie włączaĘ, gdy Na początku układ trzeba nau- zastosowaĘ programowanie z dys-
zrobi si� ciemno, sprawa nie jest czyĘ, jak ma reagowaĘ w określo- kryminacją czasową warunku.
skomplikowana. Najłatwiej ułyĘ nych sytuacjach, czyli po prostu M�wiąc inaczej, chodzi o ponow-
do realizacji takiego zadania fo- zaprogramowaĘ. Wprowadzenie ne sprawdzenie poziomu oświet-
todiod� i komparator, kt�ry po- sterownika w tryb programowania lenia po pewnym czasie i zmian�
przez urządzenia wykonawcze b�- nast�puje w�wczas, gdy po włą- ustawie� wyjśĘ sterujących tylko
dzie włączał i wyłączał lamp�. czeniu zasilania złącze gniazda wtedy, gdy oświetlenie np. trwa-
Sprawa si� jednak komplikuje, JP2-4 pozostanie niepodłączone. le si� zmniejsza. Taki spos�b
jełeli trzeba sterowaĘ kilkoma Od tego momentu procesor obser- programowania jest mołliwy wte-
urządzeniami, kt�re mają si� włą- wuje stan linii JP2-1. Jełeli do dy, gdy w czasie naciskania kla-
czaĘ i wyłączaĘ przy kilku r�ł- tego wyprowadzenia podłączymy wisza zapisu dołączonego do JP2-
nych poziomach oświetlenia. Np. przycisk i naciskając go zewrzemy 1 wyjście 2 tego złącza b�dzie
wraz z zapadającym zmierzchem wyprowadzenie z masą, dla pro- zwarte do masy. Rozpocz�te zo-
powinna automatycznie włączyĘ cesora b�dzie to sygnałem rozpo- stanie odliczanie czasu ał do
si� lampa nad stołem, gdy zrobi cz�cia programowania kolejnego momentu, kiedy klawisz zapisu
si� jeszcze ciemniej powinno za- warunku. naciśni�ty zostanie ponownie.
paliĘ si� światło nad akwarium, Najpierw odczytywany jest W tym momencie do pami�ci
a z nadejściem nocy oba �r�dła okres impuls�w generowanych EEPROM zapisane zostaną para-
mają si� wyłączyĘ, a zapali si� przez przetwornik. Dla poprawie- metry oświetlenia, stan wyjśĘ
łagodne boczne oświetlenie. Opi- nia stabilności wskaza�, odczyt sterujących jakie mają zostaĘ
sywany sterownik mołna zapro- przeprowadzany jest 4 razy, a wy- ustawione przy danym oświetle-
gramowaĘ do obsługi sekwencji nik uśredniany. Nast�pnie proce- niu, a takłe czas, po kt�rym
takich sytuacji. sor bada stan wyprowadze� na nastąpiĘ ma powt�rna kontrola
Schemat urządzenia pokazuje gnie�dzie JP3, a wszystkie odczy- poziomu oświetlenia. Opr�cz te-
rys. 5. Jak widaĘ jest ono bardzo tane parametry zapami�tuje w pa- go zapami�tany zostanie para-
proste w budowie, gdył składa si� mi�ci EEPROM. Zapis do EEP- metr, kt�ry informuje procesor,
tylko z procesora, konwertera ROM sygnalizowany jest zapale- czy podczas powt�rnej kontroli
TSL220 i pami�ci EEPROM do niem na 2s diody LED dołączonej oświetlenia jego intensywnośĘ ma
zapami�tania sekwencji działa�, do JP4. Od tej chwili, w czasie rosnąĘ, czy teł maleĘ w stosunku
kt�re ma wykonaĘ sterownik. Kon- normalnej pracy, ilekroĘ poziom do pierwszego pomiaru. Decyduje
werter pełni oczywiście rol� �oka� oświetlenia b�dzie zbliłony do o tym poziom linii JP2-3 badany
dostarczającego procesorowi infor- zapami�tanego, procesor ustawi w czasie pierwszego naciśni�cia
macji o panujących warunkach stan wyjśĘ gniazda JP3 tak, jak klawisza zapisu, gdy aktywna jest
oświetlenia. W zalełności od sy- został tego nauczony w trybie pro- opcja programowania z dyskrymi-
tuacji, procesor mołe niezalełnie gramowania. Np. jełeli w czasie nacją czasu. Jełeli JP2-3 b�dzie
sterowaĘ 5 wyjściami dołączony- pracy, przy określonym poziomie zwarty z masą, sterownik w try-
mi do JP3. Wyjścia te, poprzez oświetlenia wszystkie wyjścia JP3, bie pracy zmieni stan wyjśĘ
układy pośredniczące, mogą włą- z wyjątkiem 1, mają znale�Ę si� sterujących tylko wtedy, jeśli
czaĘ i wyłączaĘ urządzenia ze- w stanie niskim, naleły podczas oświetlenie b�dzie si� zmniej-
wn�trzne. Działaniem procesora programowania wymusiĘ na nich szaĘ, sytuacja odwrotna nastąpi
sterują wejścia jego port�w P1.4..7 taki stan. Najłatwiej to zrobiĘ w przypadku pozostawienia JP2-
połączone z gniazdem JP2. Dołą- odłączając na czas programowania 3 na poziomie wysokim. Czas
czona do JP4 dioda LED swoim układy wykonawcze, a w to miej- określający okienko dyskrymina-
świeceniem b�dzie sygnalizowaĘ sce do JP3 dołączając 5 przełącz- cji mołe mieĘ wartośĘ od 2 s do
stan pracy sterownika. nik�w, kt�re zalełnie od sytuacji ponad 8 minut. W trybie progra-
zewrą dane wyprowadzenie z ma- mowania, gdy odliczany jest czas,
WYKAZ ELEMENTÓW
są lub pozostawią je w stanie dioda LED b�dzie migotaĘ.
Rezystory wysokim. Sterownik potrafi zapami�taĘ
Opr�cz prostego powiązania maksymalnie 32 warunki i zwią-
R1, R2: 3k&!
wartości oświetlenia ze stanem zane z nimi ustawienia wyjśĘ ste-
R3: 220&!
wyjśĘ sterujących, istnieje takłe rujących. Jełeli po włączeniu za-
Kondensatory
drugi tryb programowania. Wyob- silania wyprowadzenie JP2-3 b�-
C1, C2: 47pF
ra�my sobie sytuacj�, gdy sterow- dzie na poziomie wysokim, w cza-
C3, C4: 4,7�F/16V
nik ma włączaĘ oświetlenie nad sie programowania kolejne warun-
C5: 47�F/10V
wejściem do budynku, gdy zrobi ki b�dą dopisywane do juł zapa-
C6: 100nF
si� ciemniej. Jednak na poziom mi�tanych w pami�ci EEPROM.
C7: 10nF
naturalnego oświetlenia ma Zwarcie do masy tego wyprowa-
Półprzewodniki
wpływ nie tylko pora dnia ale dzenia podczas włączenia zasila-
U1: 89C2051 zaprogramowany
i zjawiska kr�tkotrwałe, np. nia spowoduje wykasowanie juł
U2: 24C08
chmury. Nie byłoby dobrze gdyby zapami�tanych warunk�w i pro-
U3: 78L05
światło zapalało si� zawsze, gdy gramowanie od początku.
U4: TSL220
sło�ce zostanie na chwil� przy- Sterownik wchodzi w tryb pra-
Różne
słoni�te przez przesuwającą si� cy, jełeli w czasie włączania za-
X1: 12MHz
chmur�. Aby tego uniknąĘ naleły silania wyprowadzenie JP2-4 ozna-
Elektronika Praktyczna 6/98
57
Inteligentny sterownik oświetlenia
Montał sterow- W układzie mołna takłe zasto-
nika sprowadza si� sowaĘ kwarc o mniejszej cz�stot-
do wlutowania liwości, jednak nie mniejszej nił
element�w do płyt- 6MHz. Wszystkie podane w tekś-
ki drukowanej. cie czasy ulegną wtedy proporcjo-
Układy scalone po- nalnie wydłułeniu.
winny mieĘ pod- Dla wygody montału, układ
stawki. Ze wzgl�- konwertera wraz z fragmentem
du na spos�b pro- płytki drukowanej mołna zamon-
Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce
gramowania, wy- towaĘ pod kątem lub w innym
drukowanej.
prowadzenia steru- miejscu obudowy nił reszta ukła-
czone na schemacie napisem PRO- jące JP3 powinny byĘ połączone du. W tym celu naleły przeciąĘ
GRAMOWANIE pozostanie zwarte z układami wykonawczymi przy płytk� drukowaną wzdłuł linii
do masy. Od tego momentu ste- pomocy rozłączanego złącza. Wy- zaznaczonych na jej g�rnej stronie
rownik cyklicznie co 2s mierzy prowadzenia procesora 89C2051 i trzema przewodami połączyĘ od-
nat�łenie światła padającego na ułytego do budowy sterownika, powiadające sobie otwory na oby-
przetwornik. Nast�pnie otrzymany w stanie niskim potrafią przyjąĘ dwu cz�ściach.
wynik por�wnywany jest z wszys- prąd do 20mA i mogą sterowaĘ Jełeli po uruchomieniu ukła-
tkimi aktualnie zapisanymi w pa- diodami LED, transoptorem lub du w trybie pracy, w podstawce
mi�ci warunkami. Uaktywniany małym przeka�nikiem. Jednak łącz- nie b�dzie EEPROM-u, b�dzie on
jest stan port�w związany z tym ny prąd dla wszystkich wyprowa- uszkodzony lub nie b�dą w nim
warunkiem, kt�ry jest najbliłszy dze� znajdujących si� w stanie zapisane ładne warunki, ciągłe
odczytanej ostatnio wartości niskim nie mołe przekroczyĘ świecenie diody zasygnalizuje
oświetlenia. W przypadku, gdy 80mA. Jełeli kondensator C7 b�- błąd. Takłe w trybie programo-
z warunkiem związana jest dys- dzie miał wartośĘ proponowaną na wania sygnalizowany jest błąd
kryminacja czasowa, odliczana jest schemacie (10nF), czas trwania jełeli z powodu uszkodzenia EEP-
zapami�tana w pami�ci liczba se- impuls�w na wyjściu przetwornika ROM-u zapami�tanie warunk�w
kund i ponownie przeprowadzane b�dzie wynosił ok. 3�s. Okres b�dzie niemołliwe lub jeśli ułyt-
jest por�wnanie, czy aktualne b�dzie oczywiście zalełny od in- kownik b�dzie pr�bował zapro-
oświetlenie jest mniejsze, czy teł tensywności oświetlenia. Dla kon- gramowaĘ wi�kszą nił 32 liczb�
wi�ksze od wartości zapisanej wertera przysłoni�tego jest on dłuł- warunk�w.
w pami�ci. Jełeli wynik por�wna- szy od 200ms, zaś przy zbliłeniu Ryszard Szymaniak, AVT
nia wypada pomyślnie, stan wyjśĘ fotoelementu do zapalonej łar�wki
zostaje zmieniony. 75W okres zmniejsza si� do 10�s.
Elektronika Praktyczna 6/98
58

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
inteligentny sterownik oswietlenia w samochodzie
Sterownik oswietlenia kabiny samochodu
Inteligentny budynek Oswietlenie
Sterownik oświetlenia z licznikiem osob
Uniwersalny sterownik oświetlenia dyskotekowego
sterownik oświetlenia awarejnego
Sterowanie oświetleniem
AVT2678 Inteligentny sterownik wentylatora komputerowego
automatyczny sterownik oświetlenia
2002 04 Automatyczny sterownik oświetlenia
ćw 4b Sterowanie oświetleniem
Sterownik oświetlenia

więcej podobnych podstron