Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino

в 17:35, , рубрики: arduino, diy или сделай сам, автоматика, освещение, схемотехника, умный дом, Электроника для начинающих

Добрый день уважаемые читатели, продолжая тему внедрения контроллеров Arduino, хотел бы с вами поделиться своей версией проекта автоматического освещения комнаты. Статья предусмотрена скорее для таких же как я новичков, чем для опытных радиолюбителей. Возможно, для кого-то эта статья станет основой для своих собственных проектов, ну а мне будет приятно прочитать строгую критику, ваши варианты исполнения или просто поддержку в комментариях.

Цель проекта: смонтировать два контура освещения комнаты на втором этаже дома, при условии управления в ручном и автоматическом режиме, при минимальных затратах.

Планирование

В качестве датчика движения выбор пал на пироэлектрический инфракрасный сенсор HC-SR50, в первую очередь из-за большого угла обнаружения, порядка 120 градусов. Более подробно останавливаться на нем не будем, единственное о чем следует сказать так это то, что перемычка на сенсоре установлена в положение H. В этом режиме при каждом срабатывании сенсора на выходе остается логическая единица. По количеству сенсоров всё зависит от самой комнаты, в моём случае двух вполне достаточно.
Сигнал с сенсоров будет поступать на одно из двух реле в одном модуле, которое будет включать центральный контур освещения, но в ручном режиме будем управлять двумя реле. Одно отвечает за центральный, второе за периферийный контур.
Одним из условий автоматического управления будет проверка уровня освещенности вне помещения. Осуществлять это будем с помощью сенсора на основе микросхемы LM393.
Для управления в ручном режиме соберём маленькую плату с двумя тактовыми кнопками для удобства монтажа.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 1

Перемычка JD-Vсс — Vсс убирается, если на катушку реле будет подаваться отдельное питание, как я понял делается это для гальванической развязки. Для переключения реле необходимо входы IN1 или IN2 притягивать к земле.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 2

Подготовка к монтажу

По питанию в моем распоряжение было только напряжение 220 переменного и 12 постоянного тока. Поэтому для питания самого контроллера, реле и сенсоров используется простая схема понижения напряжения до пяти вольт.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 3

Платы нарисованы в программе Sprint-Layout, довольно простые и по сути плата контроллера нужна для того чтобы удобно подключать сигналы.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 4

Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 5

Платы произведены всеми любимой технологией ЛУТ.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 6

Для защиты сенсора освещения от света со стороны комнаты, чтобы предотвратить неправильную работу алгоритма скетча, принято решение спрятать его в отрезок полипропиленовой трубки. Отверстие в торце для возможности регулировки сенсора.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 7

Составление скетча

Скетч

// Проект автоматики освещения.
// Настройка пинов.
#define Sensor_1 10 // Пин первого сенсора НС-SR501.
#define Sensor_2 11 // Пин второго сенсора НС-SR501.
#define D0 3 // Пин датчика освещенности.
int Relay[2] = {8, 9}; // Пины реле.
int Button[2] = {5, 6}; // Пины кнопок.
// Переменные.
boolean Start_Sensor = false; // Переменная отражающая факт срабатывания датчика.
boolean relayEnabled[2] = {true, true}; // Состояние реле.
boolean buttonWasUp[2] = {true, true}; // Состояние кнопок.
unsigned long previousMillis = 0; /* Переменнтая для хранения
предыдущего времени срабатывания датчика. */
unsigned long activateTime; // Переменная для хранения времени срабатывания реле.
int value = 0; // Временная переменная для таймера.
// Константы.
const int T_hold = 10000; // Время удержания реле при отсутствии движения.
const int T_motion = 200; // Время от начала фиксирования движения до срабатывания реле.

void setup()
{
// Настройка пинов и их начальное состояние.
pinMode(D0, INPUT); // Датчик освещенности - вход.
for (int i = 0; i < 2; ++i)
{
pinMode(Relay[i], OUTPUT); // Реле - выходы.
pinMode(Button[i], INPUT_PULLUP); // Кнопки - входы с подтягивающим резистором.
digitalWrite(Relay[i], relayEnabled[i]); /* Начальное состояние реле высокое,
чтобы реле включилось необходимо подать низкий сигнал или минус. */
}
}

void loop()
{
if(digitalRead(D0)) // Считываем значение с датчика освещенности "Достаточно ли темно для автоматики?"
{
Sensor_Work();
if (relayEnabled[0] == true && Start_Sensor == true)
// Если состояние 1го реле высокое (отключено) и сработал один из датчиков.
{
relayEnabled[0] = false; // Изменить состояние реле на низкое (включено).
digitalWrite(Relay[0], relayEnabled[0]); // Включить первое реле.
activateTime = millis(); // Зафиксировать время включения реле.
while((millis() - activateTime) < T_hold)
{
// Задержка.
}
relayEnabled[0] = true; // Изменить состояние реле на высокое (отключено).
digitalWrite(Relay[0], relayEnabled[0]); // Отключить реле.
}
}
// Для определения клика сначала понимаем, отпущена ли кнопка прямо сейчас.
for (int i = 0; i < 2; ++i)
{
boolean buttonIsUp = digitalRead(Button[i]);
// Если кнопка была отпущена и (&&) нажата сейчас...
if (buttonWasUp[i] && !buttonIsUp)
{
/* может это клик, а может и ложный сигнал (дребезг), возникающий в
момент замыкания размыкания пластин кнопки, поэтому даем кнопке полностью
успокоиться */
delay(10);
// И снова считываем сигнал.
buttonIsUp = digitalRead(Button[i]);
if (!buttonIsUp)
{
// Если она все еще нажата...
relayEnabled[i] = !relayEnabled[i]; // меняем состояние сигнала на противоположный.
digitalWrite(Relay[i], relayEnabled[i]); // Включаем то реле сквитированной кнопки.
}
}
// Запоминаем последнее состояние кнопки для новой итерации.
buttonWasUp[i] = buttonIsUp;
}
}

void Sensor_Work() // Процедура опроса сенсоров.
{
if (digitalRead(Sensor_1) == HIGH || digitalRead(Sensor_2) == HIGH) /* Если один из
датчиков зафиксировал движение. */
{
// Запустить таймер.
if (millis() - previousMillis > T_motion)
{
previousMillis = millis();
value++;
}
}
else
{
Start_Sensor = false; // Возвращение в исходное состояние факта срабатывания.
value = 0;
}
if(value >= 10)
{
Start_Sensor = true; // Факт срабатывания датчика.
value = 0;
}
}

Монтаж

Датчики спрятаны в небольшую пластиковую коробку.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 8

Все кабели, за исключением ответвлений к сенсорам, спрятаны в пластиковые короба.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 9

Вид смонтированного центрального щита.
Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 10

Автоматическое освещение комнаты на базе контроллера Аrduino - 11

Итог

Получившийся проект удовлетворил поставленную цель, как при работе в автоматическом режиме, например при кратковременном нахождении в комнате, так и в ручном режиме при постоянном нахождении в комнате при отсутствии движения. Во время работы автоматики не было замечено каких-либо отказов, замечаний.

Комплектация

Контроллер Arduino Pro Mini Atmega 328 5 В 16 МГц 1
Пироэлектрический инфракрасный сенсор HC-SR501 2
Сенсор освещенности на микросхеме LM393 1
Стабилизатор напряжения L7805CV 1
Конденсатор керамический 0,33 мкФ 1
Конденсатор керамический 0,1 мкФ 1
Гнездо на плату PBS 1×40 2.54 1
Переключатель SWD1-1 2
Клеммник винтовой двухконтактный 9
Стеклотекстолит 61×46 мм 1
Стеклотекстолит 40×20 мм 1
Тактовая кнопка 2
Текстолит 1
Люминесцентный светильник Camelion WL-4002, 16 Вт 12
Потолочный светильник с двумя лампами накаливания 1
Распределительная коробка 8
Кабель ПУНП 2×2.5
Кабель телефонный ШТЛП-4 0,12×7
Кабель канал (различных размеров)
Расходники (термоклей, клей Момент Кристалл, припой, канифоль, флюс ТАГС, наконечники)
Крепежные элементы (болты, гайки, саморезы, дюбеля, хомуты)

Спасибо за уделённое внимание.

Ссылки:
Автоматическая подсветка лестницы

Автор: R1on

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля