12 марта 2014 в 09:47

Моя реализация автоматического включения света в туалете (и без Arduino)

• DIY или Сделай сам

Всем привет!
На Хабре появляются и появляются статьи о реализации Умного дома. Самой главной проблемой (ну или только для меня) получается включение/выключение света в санузле. Вроде и вещь не хитрая - а сколько есть вариантов. Прочитав статьи, в том числе, и , я подумал «А ведь все могло быть проще».

Этот червячок точил меня около полугода. И вот, когда стало свободнее с работой, я созрел.
Скажу, что и программированием, и радиоконструированием я люблю заняться еще со школы. Микроконтроллеры подарили настоящую радость - все и сразу. А Arduino тут нет не потому, что я его ненавижу он для этой задачи избыточен, или потому, что хочу быть не как все, просто я до него еще не добрался (или он до меня).
Вернемся к нашим баранам (ну или к нашему свету, или к нашему туалету). Лично для меня нарисовать в голове ТЗ (да-да, нарисовать, это когда еще даже сформулировать не можешь, не то, что на бумагу записать) гораздо сложнее, чем его потом реализовать. После недель раздумий вот что примерно у меня получилось:

• свет должен включаться когда я открываю дверь (захожу например);
• свет должен включаться когда я закрываю дверь (зашел в санузел с открытой дверью и закрыл за собой);
• свет должен включаться когда я захожу не трогая дверь (заглянул руки помыть);
• автовыключение света через определенное время;
• свет не должен выключаться когда я внутри и даже не шевелюсь.

Вроде как все логично и просто, но ни в одной из встреченных статей я не нашел красивого решения. Самое простое - это датчик движения. Он включает свет когда кто-то есть и выключает через некоторое время. Для моих целей ему не хватает в пару лишь геркона - следить, открыта дверь или закрыта.
Не понимаю, почему до сих пор производители до этого не дошли. Или дошли, а не дошло до меня?
Алгоритм прост:

• если сработал датчик движения - включить свет;
• если изменилось состояние геркона (дверь открылась/закрылась) - включить свет;
• если сработал датчик движения при закрытой двери (геркон замкнут) - не выключать свет пока дверь не откроют;
• ну и выключить свет через какое-то время.

Вот теперь ТЗ понятно, мне необходимы:

• датчик движения;
• геркон;
• МК для управления этим бардаком.

Был куплен самый дешевый ДД (инфракрасный), какой-то геркон, ATTiny2313.

Разбираем датчик движения, видим внутри:


плата управления с инфракрасным приемником и зеркалом посередине и:


БП и реле. Мне повезло, в ДД есть все, что нужно: реле, транзистор для согласования, остальная обвязка (даже диод). При срабатывании датчика выдается сигнал TTL, достаточно его перехватить, а сигнал с моего МК передать вместо него.
В ISIS нарисовал схему (если делать, то красиво)

Схема

в BASCOM-AVR написал программулину:

Код

$regfile = «attiny2313.dat»
$crystal = 4000000
$hwstack = 40
$swstack = 16
$framesize = 32

Config Porta = Output
Config Portb = Output
Config Portd = Output
Config Portd.2 = Input
Config Portd.3 = Input
Config Int0 = Rising
Config Int1 = Change
Enable Interrupts
Enable Int0
Enable Int1
Config Debounce = 300
On Int0 Dd
On Int1 Gerkon
Dim Timecount As Integer
Dim Timelock As Bit

Timecount = 0
Timelock = 0
Portb.0 = 0
Portb.1 = 0

Do
If Timecount < 200 Then
Portb.0 = 1
Else
Portb.0 = 0
End If
If Timelock = 0 Then
Timecount = Timecount + 1
End If
If Timecount > 250 Then
Timecount = 250
End If
Waitms 100
Loop

Dd:
Disable Interrupts
Timecount = 0
If Pind.3 = 1 Then
Timelock = 1
End If
Enable Interrupts
Return

Gerkon:
Disable Interrupts
Timecount = 0
If Pind.4 = 0 Then
Timelock = 0
End If
Enable Interrupts
Return

Сделал эмуляцию, вроде как все работает (после отладки, конечно). Собрал макет и проверил (собирать такие макетки не так сложно, главное начать):


Режем в ДД дороги и подключаем согласно воспаленному воображению принципиальной схеме:


Проверил - заработало. Автоматическое отключение примерно через 1 мин 20 сек (не почему-то, просто сразу так получилось, а меня устроило), остальная работа согласно заранее придуманной логике.
Тут сделаю отступление. Дело в том, что я паяю с тех времен, когда в ходу были транзисторы МП39 и МП42. Спаяно и написано было немало. Когда разработанная мною схема (а тем более программа) начинает работать с первого раза - я чувствую дискомфорт, так редко это со мной бывает. На тестирование была убита пара часов, багов не нашел, продолжало работать.
Собрал в рабочий вариант (ЛУТ не пригодился):

При помощи скотча и чьей-то матери все это заизолировал и закрепил в корпусе. В итоге полученный экземпляр внешне не отличается от исходного, не изменилась даже схема подключения (разве что добавилась пара проводов для геркона):

Главное - после каждого шага проверять работоспособность, плавали - знаем.
Монтаж и прочие банальности упущу.
Жена восприняла без энтузиазма и назвала «херней» (ерунда, еще оценит - а куда ей деваться).
Бюджет:
- ДД - 250 р. (дешевле не нашел),
- геркон - 38 р.,
- ATTiny2313 - 140 р. (цена конская, но ведь хотелось еще вчера).

За конструктивную критику заранее спасибо.

Отдых в доме за городом становится комфортным и приносит удовольствие лишь тогда, когда задачи по содержанию дома и участка сведены к минимуму. Зачастую хозяева вынуждены заниматься поливом посадок, контролировать обеспечение вентиляции и отопления дома, включать освещение участка и т.д. Конечно, такой "отдых" был волне стандартен для наших бабушек и дедушек, но сегодня совсем другие времена и стандарты жизни, которые все чаще исключают превращение пребывания за городом в труд, который отнимает много сил и времени.

Этот столь необходимый функционал сегодня можно вполне делегировать, при этом не нанятым работникам, а современному многофункциональному модульному электрооборудованию, позволяющему выполнить все процессы на загородном участке в автоматическом режиме, т.е. без участия человека. Его установка происходит быстро и легко в уже существующие системы снабжения электроэнергией и, таким образом, отпадает необходимость в проведении сложных ремонтных работ.

Процессов может быть много, но в этой статье мы остановимся на автоматическом включении с наступлением темноты уличного освещения .

Несмотря на то что существует много простых способов включения уличного освещения, трудно поспорить с тем, что гораздо удобнее, когда освещение включается и выключается вообще без участия человека, т.е. в автоматическом режиме .

Современное модульное оборудование позволяет не только программировать на своевременное включение оборудование, но также создавать разные комбинации световых зон (скажем, в одно время будет включаться подсветка нескольких газонов, чуть позже - светильники на оставшихся газонах и около въезда).

Вопрос с включением освещения в автоматическом режиме становится особенно актуальным в осенние и зимние месяцы, когда солнце заходит очень рано и владельцы загородной недвижимости вынуждены возвращаться домой по темноте.

На рынке в настоящее время представлено множество устройств, которые позволяют решить задачу включения освещения в автоматическом режиме . Так, если необходимо с наступлением темноты зажигать уличные светильники, то лучше всего использовать сумеречные реле (фотореле) . Вечером, если уровень освещенности понизится ниже определённого уровня, то реле сработает и произойдет включение освещения.

Светильники, которые устанавливают в целях безопасности около калиток, ворот гаража или входа в дом, можно подключить через датчик движения . Для этих целей чаще всего используется , обнаруживающий присутствие и перемещение человека в зоне его действия. При установке датчиков движения нужно выбрать правильное его месторасположение с учетом его чувствительности.

Для решения важной задачи управления уличным освещением можно остановить свой выбор и на астрономическом реле .

Чтобы организовать освещение у входа в дом или подъезда к участку, можно остановить свой выбор на реле времени с функцией задержкой на отключение . Управляется такое устройство от кнопочного выключателя и отключает через установленное время нагрузку (светильники во дворе или в саду).

Устанавливается время задержки включения нагрузки на лицевой панели реле, а регулироваться может в зависимости от устройства. В некоторых реле времени (таймерах) можно запрограммировать не только временные интервалы включения и отключения наружного освещения, но и распределить их по дням недели.

Очень интересные и полезные эффекты можно получить комбинируя различные типы устройств для управления освещением. Так, например, датчик движения можно подключить вместе с таймером. Благодаря этому, можно сделать так, чтобы по таймеру автоматически включались 2 лампочки по 20 Вт, а при приближении человека срабатывал датчик движения и при этом включались 2 лампочки по 100 Вт.

Огромное количество возможностей для управления наружным освещением можно получить используя оборудование для построения систем домашней автоматизации ( , и т.п.). Современные технологии и помогут вам создать наиболее комфортные и удобные схемы управления наружным освещением, подходящего вам уровня стоимости и сложности.

Все перечисленные в статье приборы - фотореле, таймеры, датчики движения могут быть интегрированы в одну систему, которой можно управлять с помощью пульта дистанционного управления или полностью автоматически. Подробнее о возможностях управления уличным освещением и прожекторами с использованием системы бытовой автоматизации Х10 будет рассказано в следующих статьях.

Добавить сайт в закладки

Система автоматического включения и выключения освещения

В настоящее время на рынке есть готовые схемы включения и отключения освещения, и даже с датчиками движения. Во многих домах на лестничных площадках можно увидеть, как эти схемы работают. Попробовать сделать что-то похожее можно и своими руками.

Автоматическое освещение набирает популярность в настоящее время. Его главный плюс в том, что теперь не нужно беспокоиться о том, выключил ли ты свет дома или же нет.

Рассмотрим устройство фотовыключателя, предназначенного для включения освещения и отключения, в зависимости от времени суток (т. е. естественного освещения). Схема автомати­ческого выключателя приведена на рис. 1. Датчиком фотовы­ключателя является фотосопротив­ление Ф, в качестве измеритель­ной схемы применена мостовая схема. Датчик, реагирующий на величину наружного освещения, расположен в одном из плеч из­мерительного моста АГ последова­тельно с полупроводниковым вентилем 1ВП. В другое плечо БГ включена обмотка нейтрального реле 2Р, плечи ВБ и АВ образу­ются постоянными сопротивления­ми R 1 и R 2 . Замыкающие контакты реле 2Р включены в цепь управ­ления лампами освещения ЛО.

Измерительная диагональ со­стоит из сопротивления R 3 , после­довательно с которым соединены обмотка поляризованного реле 1P и газоразрядная лампа МН, па­раллельно лампе МН и реле 1Р подключен конденсатор С. Реле IP снабжено перекидным контак­том, замыкающим ту или другую цепь (зажимы 1 и2) в зависимости от направления тока в его обмотке.

Рисунок 1. Схема автоматического выключателя.

Питание моста осуществляется через вентиль 2ВП и через вер­шины измерительного моста Г и В. Газоразрядная лампа МН - это неоновая лампа, в баллоне которой под небольшим давлением (порядка десятка миллимет­ров ртутного столба) находится газ неон. Неоновая лампа не имеет накаливаемого катода, а снабжена двумя электродами (в виде пластинок, цилиндров или проволочек). Если напряжение на лампе ниже определенного значения, называемого напряжением зажига­ния, то ток через лампу не проходит. При напряжении, равном напряжению зажигания, возникает ионизация и через лампу про­ходит ток. Неоновую лампу всегда включают через некоторое сопротивление, ограничивающее ток.

Схема работает следующим образом. Если на улице светло (освещенность выше 10 лк ), то ток в измерительной диагонали идет от точки Б к точке А, а поляризованное реле1 P включено таким образом, что его перекидной контакт замкнут на зажим 1. Реле 2Р отключено (ток, проходящий через его обмотку, недостаточен для срабатывания реле); контакты реле разомкнуты, а следовательно, осветительные лампыЛО отключены.

Ток в измерительной диагонали идет от точки Б к точке А пото­му, что потенциал точки Б выше потенциала точки А, это вытекает из того, что потеря напряжения на плече АВ больше потери напря­жения на плече ВБ (что, в свою очередь, объясняется соответствую­щим подбором сопротивлений R 1 и R 2); к тому же подключены сопротивления к одному и тому же зажиму цепи. Следует иметь в виду, что ток в измерительной диагонали проходит не непре­рывно, а импульсами, скачками. Постепенно конденсатор С заря­жается и напряжение на нем возрастает; когда напряжение на обкладках конденсатора становится равным напряжению зажига­ния газоразрядной лампы МН, лампа зажигается и пропускает через обмотку реле 1P ток. Таким образом, благодаря наличию газоразрядной лампы в цепи реле будет срабатывать более четко и надежно при определенном значении напряжения (равном напря­жению зажигания газоразрядной лампы).

Упрощает управление светом, возможность регулировки настроек с помощью любого гаджета, который всегда рядом с вами.

Когда освещенность уменьшается, электрическое сопротивле­ние фотоэлемента возрастает; благодаря этому ток в плече АВ уменьшается и соответственно уменьшается и падение напряжения. Поскольку падение напряжения в плече БВ остается постоянным, падение напряжения в плече АВ может стать настолько малым, что потенциал в точке А станет большим потенциала в точке Б, и ток переменит свое направление и потечет от А к Б. Это про­изойдет тогда, когда естественное освещение к вечеру уменьшится и станет меньше 10лк. По мере уменьшения освещенности ток в измерительной диагонали будет возрастать, напряжение на кон­денсаторе С увеличивается и при его значении, равном напряже­нию зажигания лампы МН, конденсатор разрядится через лампу и поляризованное реле 1P в обратном направлении; реле перебросит свой контакт на зажим2 (этим схема измерительного моста нару­шается). При этом катушка нейтрального реле 2Р окажется при­соединенной к полному напряжению сети переменного тока 220 В. Реле 2Р сработает и замыканием своего контакта включит освети­тельные лампыЛО. Таким образом с наступлением вечерних суме­рек автоматически включается электрическое освещение.

При наступлении утра повышается освещенность, и фотовыклю­чатель должен отключить электрическое освещение. Проследим, как это происходит. С увеличением освещенности уменьшается электрическое сопротивление фотоэлемента Ф, в связи с чем уве­личивается постоянный ток, проходящий по этому плечу (АГ). По измерительной диагонали А Б будет проходить постоянный (вернее, пульсирующий) ток по следующей цепи: фаза Л 2 - зажим 2 - Б - А - 1ВП - Ф - Г - фаза Л 1 , кроме того, по этой же диагонали будет проходить переменный ток, образующий сле­дующую цепь: фаза Л 2 - зажим 2 - Б - А - В - R 4 - фаза Л 1 .

Пока освещенность мала, разность потенциалов между точками Б и А недостаточна для зажигания лампы МН и, как следствие, для срабатывания поляризованного реле 1P. По мере увеличения освещенности (выше 10 лк) потенциал в точке А, как это уже было объяснено выше, окажется меньше потенциала в точке Б; ток изменит свое направление на обратное, а конденсатор С разрядит­ся на лампу МН и реле 1Р от точки Б к точке А; реле сработает и перебросит свой контакт на зажим 1. При этом катушка реле 2Р окажется отключенной от полного напряжения сети 220 В и срабо­тает на отключение своего контакта; электрическое освещение будет выключено.

На многих современных автомобилях автоматическое включение фар, также называемое “евросвет”, давно стало нормой. В странах, где законодательство обязывает автовладельцев ездить со включенным ближним светом фар (а в их числе и Россия), эта функция очень удобна, и ряд владельцев автомобилей, лишенных данной функции, задумываются о ее внедрении.

Плюсы автоматического включения фар

• Устраняется фактор забывчивости водителя (в любом случае фары на движущемся автомобиле будут включены, нельзя и забыть их выключить).
• При резком изменении освещенности, например, при въезде в тоннель, автомобиль будет освещать дорогу сразу, без задержек на время реакции водителя.

Возможные варианты работы автоматического включения света фар

• Включение/выключение синхронно с зажиганием . Этот способ наиболее прост, однако имеет определенный минус: при необходимости стоянки со включенным зажиганием аккумулятор автомобиля можно легко разрядить.
• Автоматическое включение фар при запуске двигателя автомобиля. Такой вариант можно назвать оптимальным.

Самостоятельное подключение евросвета

В зависимости от конструкции автомобиля, решение может быть различным, перечислим наиболее характерные моменты:

Важные моменты

В первую очередь, трезво оцените свои умения и опыт, особенно, если речь заходит о ситуации, описанной в третьем пункте предыдущего подраздела. Лучше расстаться с определенной суммой денег за квалифицированную работу автоэлектрика, чем упорно пытаться обойтись своими силами и нажить себе лишние проблемы.

Все вмешательства в электроцепи лучше производить внутри салона, чтобы защитить точки врезки в штатную проводку от влияния окружающей среды. Грамотно выполненная и заизолированная скрутка, вопреки расхожему мнению, не только не уступает пайке в качестве соединения, но и превосходит ее по стойкости к вибрации. Примененное Вами дополнительное реле должно обязательно быть жестко закреплено .

Цепи питания силовых контактов дублирующего реле и его управляющей обмотки в обязательном порядке должны защищаться предохранителями . Это можно гарантировать подключением реле после блока предохранителей.

Ветви проводки не должны иметь натяг при любом ее возможном перемещении, а в местах перегиба ее возле металлических частей кузова обязательным является применение изолирующей поливинилхлоридной трубки (тюбинга).

Часто можно услышать, что того же результата можно добиться без применения дополнительных реле, вставив перемычку в нужное место монтажного блока автомобиля. Нужно крайне скептически относиться к подобным советам, так как зачастую их авторы не имеют никакой квалификации автоэлектрика и выполнение их рекомендаций может привести к печальным последствиям, например, если в реальности эта перемычка приведет к включению фар в обход предохранителя.

Итог

В большинстве случаев внедрение “скандинавского света” на автомобиль не является большой трудностью и может быть выполнено самостоятельно. Важно помнить, что, как и любое вмешательство в электропроводку автомобиля, эта работа требует большой аккуратности и внимания к мелочам, и только в этом случае завершится полным успехом.