Resumen: Este diseño de referencia se explica cómo diseñar un controlador de iluminación inteligente que detecta y mide el nivel de luz ambiental con un sensor de luz ambiental (ALS). Equipado con un reloj de tiempo real (RTC), el regulador también sabe cuándo dar vuelta encendido o apagado de iluminación a las horas especificadas. El sistema presentado en este documento se puede utilizar para controlar todas las luminarias que están conectados a la red de suministro operadas. Software del controlador también se proporciona en formato hexadecimal.
Añadir cerebros digitales de una luminaria básico
La iluminación exterior se suele activar o desactivar de forma manual con una mecánica del interruptor . Supongamos, sin embargo, que usted no quiere para iluminar un área durante toda la noche. En ese caso, sería ventajoso para controlar la iluminación con más precisión por lo que puede cambiar automáticamente la iluminación de encendido / apagado en un tiempo prescrito.
Un controlador puede detectar la luz ambiente, encender las luces cuando oscurece, el seguimiento de un intervalo de tiempo, y automáticamente apaga las luces a una hora determinada. Por la mañana, el proceso puede revertirse. Si el nivel de luz ambiental es inferior a un umbral preestablecido lux en un tiempo predeterminado, el sistema se enciende la luz. Se apaga la luz cuando el ambiente se pone lo suficientemente brillante como para superar el umbral mismo lux.
No es difícil diseñar un controlador de iluminación inteligente que detecta y mide el nivel de luz ambiental con un sensor de luz ambiental (ALS). Equipado con un reloj de tiempo real ( RTC ), el controlador también sabe cuándo dar vuelta encendido o apagado de iluminación a las horas especificadas. El sistema que aquí se presenta se puede utilizar para controlar todas las luminarias que son operados red eléctrica. El controlador de lux a nivel de umbral es totalmente programable en un solo lux pasos. software del controlador se proporciona en formato hexadecimal .
Componentes del Sistema Integral
El controlador de iluminación en este diseño tiene que medir el nivel de luz ambiental, lo que se hace con una licencia previa. Hay dos tipos diferentes de productos de ELA en el mercado hoy en día: una salida al voltaje analógico proporcional al nivel de luz ambiental, y el otro da la salida en formato digital. Este sistema utiliza el ALS con la salida digital.
El controlador necesita saber la hora exacta, por lo que un reloj de tiempo real (RTC) se utiliza. Para anticiparse a la pérdida de energía posible, la información del tiempo necesario respaldo de batería .
Un interfaz de usuario que se necesita para establecer el tiempo y otros parámetros. La interfaz de usuario aquí consiste en dos displays de 7 segmentos LED y un pulsador. Con sólo pulsar un botón resumen, el sistema muestra los parámetros de tiempo y de otra índole. Con una pulsación larga, el tiempo y los parámetros se pueden ajustar.
El sistema dispone de un interruptor automático / manual para permitir el cambio de la luz o desactivar de forma manual.
La alimentación del sistema proviene de la red eléctrica. La electricidad a la luminaria está encendido / apagado a través de un relé . La parte digital del sistema está aislado de suministro de la red.
El diagrama de bloques del sistema se muestra en la Figura 1 .
Figura 1. Iluminación controlador del sistema.
La figura 2 ilustra además el sistema de cableado a la tensión de suministro de la red y para luminaria (s).
Figura 2. Sistema de cableado a la tensión de suministro de la red y para luminaria (s).
Cuando el sistema se utiliza en modo manual, el interruptor automático / manual se debe cambiar a manual. En el modo manual, el relé está continuamente encendido y las luminarias se activa / desactiva mediante un interruptor de pared estándar.
Cuando el interruptor automático / manual está en modo automático, el interruptor de pared estándar de la luz debe estar encendida para que el controlador puede funcionar. Si el interruptor de pared que no está encendido, el controlador no se puede cambiar las luminarias en el.
Un sistema puede contener varias luminarias.
Descripción del sistema
El esquema del sistema se muestra en la Figura 3 .
La imagen más detallada (PDF, 230KB) Figura 3. Sistema esquemática.
Selección de los componentes esenciales
La tensión de red se transforma en 9 V AC ( RMS ) . Sólo un carril de voltaje (3,3 V) se utiliza en este sistema, de modo de conversión de energía es fácil y sencillo. El transformador de tensión en el lado secundario está regulada a 3.3V utilizando el MAX16910 LDO . Este LDO fue elegida porque tiene una protección incorporada contra cortocircuitos y térmica. El fusible F1 es un 500mA PTC Polyswitch ®, utilizado para protección adicional.
El microcontrolador es el sistema de Microchip ® PIC18LF4520 funcionando a una frecuencia de reloj de 8MHz. El reloj del microcontrolador es el MAX7375 , un oscilador de silicio muy pequeña (SC-70), elegido porque tiene una excelentetemperatura coeficiente y muy poca fluctuación .
El RTC es el DS1340C . Este reloj tiene un oscilador integrado por lo que consume de ultra-bajo consumo de energía cuando el suministro proviene de una energía de reserva de origen . El DS1340C está interconectado con un I ² C bus.También tiene un cargador de goteo integrado. Por lo tanto, si una batería recargable o condensador se utiliza como fuente de energía de reserva, que siempre está totalmente cargada por el DS1340C.
La fuente de energía de reserva, BT1, es una memoria que almacena 0.47mF condensador. En el caso de una pérdida de potencia, BT1 se alimentan de energía a la RTC DS1340C. Cuando esto RTC se suministra desde una fuente de respaldo, que consume sólo 1uA (máx) de corriente. Con el condensador 0.47mF y con una tensión en el condensador de 3,3 V, el RTC se mantendrá la información de tiempo de aproximadamente 36 horas. Si el tiempo de copia de seguridad debe ser mayor que, el condensador de almacenamiento de memoria puede ser sustituido con dos series-conectado pilas AA. Esto alargará el tiempo de funcionamiento de 36 horas hasta varios meses. Nótese, sin embargo, que ahora el DS1340C incorporado en carga lenta tiene que ser desactivado por escrito al registro 0x00h 08h del DS1340C de.
La interfaz de usuario es muy sencillo: un botón y dos displays de 7 segmentos LED. Las pantallas son impulsados por el MAX6958 controlador de pantalla LED y están interconectados con el I ² C, así como el ALS y RTC.
La esclerosis lateral amiotrófica ( Figura 4 ) no está montado en un circuito impreso del controlador, pero el interior del chasis de la luminaria. El sensor se conecta a la placa con un 4-hilos del cable utilizando el conector J1. Esta es la esclerosis lateral amiotrófica MAX44009 , elegido porque viene en un diseño ultra-pequeño (2mm x 2mm), paquete de UTDFN de 6 pines que se adapta fácilmente en el interior del chasis de la luminaria ( Figura 5 ).
Figura 4. Esquema de los MAX44009 ELA.
Figura 5. Sensor de luz ambiental PCB (foto a la izquierda) está montado en el interior del chasis de la luminaria (pequeño punto negro visible en la parte inferior del chasis). Foto cortesía de la luminaria de Marko Kannisto.
Otros parámetros generales de diseño
El suministro de luminaria está controlada por un relé con transistor T1, debido a una tensión de relé bobina 12V. El conector J2 se utiliza para programar y depurar el microcontrolador. Hay también 4 indicadores LED: el poder de (V_ON); funcionamiento del sistema (OK), y la hora (HR) o minutos (MIN) que se muestran en las pantallas de 7 segmentos con DS1 y DS2.
Colocación de la ELA
La colocación del sensor es fundamental para el buen funcionamiento. Un pequeño orificio en el chasis de la luminaria y se sella con cinta adhesiva transparente. PCB La ALS está colocado en el centro del agujero de modo que el sensor "ve" y mide el nivel de luz ambiental. El PCB del sensor está conectado al chasis luminaria con pegamento caliente.
La colocación de los ALS deben ser considerados cuidadosamente. Si el sensor "ve" la luz de la propia luminaria, no se puede medir el nivel de luz ambiental correcta en la mañana. Esto puede causar la luminaria encenderá y apagará de forma continua.
En la noche, sin embargo, este posicionamiento ELA no es un problema ya que la luz se apaga en función del tiempo, no se basa en el nivel de luz ambiental.
Por último, es casi imposible colocar el ALS en las que no detectan ninguna luz de la propia luminaria. Por esta razón, la luminaria umbral de desconexión lux en la mañana se ajusta automáticamente a más de 8 lux en el software. Esta compensación sólo se asegura de que el interruptor de la luminaria de encendido / apagado que sucede en aproximadamente el mismo nivel de luz ambiental. Esto no elimina la posibilidad de la luminaria intermitente.
Sistema de tarjetas de circuito impreso (PCB)
Las capas PCB del controlador de la parte superior-lateral e inferior de lado se muestran en las Figuras 6 a 8 .
Figura 6. PCB del controlador de colocación de la pieza.
Figura 7. PCB del controlador de la parte superior del lado de la capa.
Figura 8. PCB del controlador de la parte inferior del lado de la capa.
La ALS MAX44009 está montado en su propio circuito impreso. Su colocación parte PCB, las capas superior e inferior del lado lateral, se muestran en las Figuras 9 y 10 .
Figura 9. ELA PCB superior lado de la capa.
Figura 10. ELA PCB inferior del lado de la capa.
El ALS está conectado al PCB del controlador con el conector J1.
Listas de sistema de la Parte
El PCB controlador y ALS listas de piezas de PCB se muestran en la Tabla 1 y Tabla 2 .
Tabla 1. PCB del controlador de la lista de la Parte
Nombre de la pieza
Valor
Paquete
Descripción
BR1
B40S
B40S SMD
Rectificador en puente
BT1
Condensador de 47mF
Pitch = 5,5 mm
Memoria condensador de copia de seguridad
C1
1nF/50V
0805
Condensador
C2
2.2nF/400V ~ X1
Pitch = 10mm
X-condensador
C3
10nF/50V
0805
Condensador
C4-C8
100nF/50V
0805
Condensador
C9-C11
10uF/50V
0805
Condensador
C12
100uF/25V
Pitch = 2,54 mm
Condensador electrolítico, 6 mm de diámetro
D1
10BQ100
SMB
Schottky diodo de 1A/100V
D2
El LED verde
0805
LED
DS1-DS2
SC39-11SRWA
10 x 13 mm
Cátodo común, display de 7 segmentos
F1
RXEF050
Pitch = 5 mm
500mA PTC, Polyswitch
HR
El LED verde
0805
Diodo emisor de luz
J1
22-23-2041
Paso de 2,54 mm
Molex ® de 4 pines de cabecera
J2
520258-3
6-pin modular
Amplificador modular conector
J3-J6
6,3 mm
Abiko conector
PCB a través de hoyos pestaña del conector
K1
G8P-1A4P-12V
JT1A-PCB
OMRON ® bobina de relé de 12V voltage/30A
MIN
El LED verde
0805
LED
Aceptar
El LED verde
0805
LED
R1-R4
330R
0805
Resistor
R5
2k2
0805
Resistor
R6-R7
4k7
0805
Resistor
R8-R11
10k
0805
Resistor
SET
B3F-1000
6mm x 6mm
PCB a través de hoyos interruptor táctil
T1
BC817
SOT-23
Transistor NPN
TR1
BVEI 305 2879
EI30-1
230VAC de 9VAC transformador
U1
MAX16910CASA8 / V +
SO-8
Maxim lineal regulador de voltaje
U2
DS1340C-33 #
SO16L
Maxim RTC
U3
MAX7375AXR805 +
SC70
Maxim 8MHz oscilador de silicio
U4
MAX6958AAEE +
TSSOP16
Maxim LED de 7 segmentos del conductor
U5
PIC18LF4520-I/PT
TQFP44
Microchip microcontrolador
Tabla 2. ELA PCB Lista de la Parte
Nombre de la pieza
Valor
Paquete
Descripción
C1
100nF/50V
0603
Condensador
U1
MAX44009EDT +
UTFDN-6
Maxim ELA
Uso del sistema
El sistema se muestra montado en un recinto en la Figura 11 .
Figura 11. Sistema montado en el recinto. Foto cortesía de Marko Kannisto.
Usando el sistema es bastante simple. Con el botón SET, el usuario puede definir estos parámetros en el siguiente orden:
- Hora y los minutos
- La luz ambiental lux a nivel de umbral (por defecto es de 2 lux)
- Luz tiempo de apagado en la noche
- A su vez, el tiempo de luz de la mañana
El turn on / off veces en la noche ya la mañana siguiente no tiene que ser ajustado. Si no se establece, a continuación, la luminaria se enciende cuando la luz ambiental atraviesa el preset lux a nivel de umbral en la oscuridad, sino que se apaga cuando la luz ambiente se eleva por encima de ese umbral. En este modo, la información de tiempo desde el RTC no está procesado.
Información de los programas se puede leer pulsando el botón SET durante menos de 1 segundo. El sistema le mostrará la hora, los minutos, el umbral de temperatura ambiente a nivel de lux, tiempo de luz apagado, y la luz a su vez-en el tiempo, en ese orden.
Si un usuario quiere cambiar los parámetros programados o quiere ajustar la hora, a continuación, pulse el botón SET durante más de 2s. Parámetros entonces se puede establecer una a la vez en el mismo orden que el anterior. Cuando un parámetro se va a programar, pulse el botón SET más de 2 segundos por lo que el parámetro puede ser registrado. El mismo procedimiento se lleva a cabo para todos los parámetros.
Cuando todos los parámetros están programados, el sistema les mostrará uno a la vez que el usuario pueda verificar que todo se almacena correctamente.
Diagrama de bloques del software
El diagrama de bloques de software se muestra en la Figura 12 .
Figura 12. Software diagrama de bloques.
El diagrama de flujo para el software es complejo. El software está haciendo numerosas decisiones basadas en la hora del día (por la tarde / mañana) y los parámetros programados. Esas decisiones se revisan aproximadamente cada 5 segundos.
El umbral de lux que se almacena debe ser cruzado cinco veces seguidas con intervalos de 5 segundos para encender la luz encendida o apagada. O actualizados, el umbral se debe cruzar por aproximadamente 25 segundos para encender la luz encendida o apagada.
Resumen
Con los modernos semiconductores de tecnología, no es difícil diseñar un controlador que mide el nivel de luz ambiental y controla la iluminación de una manera preestablecida. Esta nota de aplicación explica cómo diseñar un controlador de iluminación inteligente que cambia la luz de encendido / apagado basado en la luz ambiental y la información del tiempo.Este sistema puede utilizarse para controlar todas las luminarias que son alimentados por la red de suministro operado.
Molex es una marca registrada de Molex Incorporated. OMRON es una marca registrada de Omron Corporation.PolySwitch es una marca registrada de Tyco Electronics Corporation.
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Por:
Philip Simpson, Director de Aplicaciones
Marko Kannisto, Field Applications Engineer
20 de abril 2012
Hola, necesito un control de luminarios que se prendan 15,20, 30 segundos y se apaguen y lueg se repita y asi sucesivamente, ustedes pueden ayudarme??
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