واحدة من أهم العوامل في راحة سكان المباني السكنية هي الإضاءة عالية الجودة عند المدخل. في الوقت نفسه ، فإن تكاليف إضاءة المداخل تمثل حصة كبيرة من نفقات المنزل العامة. في كثير من الأحيان ، تتم إضاءة السلالم بواسطة مصابيح ساطعة عادية تعمل ، بما في ذلك خلال ساعات النهار ، ويتم حل مشكلة الاستهلاك المفرط للطاقة عن طريق التواء العادي لبعضها.
هذا يثير مسألة إمكانية تنظيم إنارة السلالم بطريقة أخرى أكثر اقتصادية وتكنولوجية. هذه المشكلة اهتمت بي لأنني واجهتها كل يوم وأرغب في إيجاد طريقة لحلها بمثال المدخل.
الغرض: إنشاء جهاز أتمتة الإضاءة لسلالم المباني السكنية.
الأهداف:
- للتعرف على المشاكل الرئيسية لتنظيم الإضاءة لمداخل المباني السكنية
- للتعرف على التقنيات الحالية لإضاءة مداخل المباني السكنية ، واختيار مفهوم الجهاز الأكثر قابلية للتطبيق اقتصاديًا والذي يلبي متطلبات قابلية التصنيع.
- لتصميم وتصنيع جهاز الأتمتة لسلالم الإضاءة التي تحقق أهداف توفير الطاقة.
موضوع الدراسة: إضاءة سلالم للمباني السكنية.
موضوع البحث: أسباب الاستخدام غير الرشيد للطاقة الكهربائية لإلقاء الضوء على مداخل المباني السكنية.
مشاكل تنظيم الإضاءة لمداخل المباني السكنية
يجب أن يكون أي مدخل للمبنى السكني وفقًا لمتطلبات المعايير الصحية مزودًا بإضاءة صناعية. (البند 3.2.2 من SanPin 2.1.1 / 2.1.1.1278-03). وكقاعدة عامة ، يتم تنظيم هذه الإضاءة باستخدام المصابيح المتوهجة التي يتم التحكم فيها بواسطة مفتاح قياسي موجود على الحائط. المصابيح المتوهجة هي مصدر ميؤوس منه وغير اقتصادي للإضاءة الصناعية مقارنة بمصابيح الفلورسنت ومصابيح LED الحديثة. يتفاقم الوضع بسبب التحكم غير الفعال في الإضاءة ، والذي يتم تنفيذه عادةً بواسطة السكان أنفسهم. تضيء الإضاءة عند الهبوط مع ظهور الظلام وتطفئ (لسوء الحظ ، ليس دائمًا) مع بداية النهار. نتيجة لذلك ، يحدث استهلاك غير معقول للطاقة. يمكن حل المشكلة عن طريق استخدام مصادر الإضاءة الحديثة والاقتصادية ، وكذلك عن طريق أتمتة التحكم في إضاءة الدرج.
ابحث عن مفهوم الجهاز المستقبلي
يمكن تصنيع جهاز لأتمتة إضاءة الدرج بطرق مختلفة ، من وجهة نظر الدوائر ومن وجهة نظر التجسيد المادي للمنتج النهائي. بشكل تخطيطي ، يمكن تنفيذ الجهاز على كل من المكونات المنفصلة ، وباستخدام الدوائر الرقمية المتكاملة ، بما في ذلك ميكروكنترولر ، وكذلك الوحدات الجاهزة.
يمكن إجراء مظهر الجهاز النهائي في شكل جهاز نهائي لا يشمل فقط جهاز التشغيل الآلي نفسه ، ولكن أيضًا جهاز إضاءة ، يتم دمجه مع الجهاز. يبدو نموذج آخر وكأنه جهاز مركب بدلاً من مفتاح قياسي ، أو جهاز مركب في المنطقة المجاورة مباشرة لجهاز إضاءة ، على السقف.
يوجد في السوق بشكل أساسي طرز مصنوعة على شكل مصباح نهائي ، والذي يحل محل تركيبات الإضاءة القياسية. الأمر الذي يتطلب تفكيك الأخير ، وبالتالي ، تركيب واحد جديد. تم تجهيز العينات الموجودة في السوق بمستشعر للحركة (الوجود) من أجل تشغيل الإضاءة فقط عندما يكون الشخص عند الهبوط ، وكذلك مستشعر الصور ، بحيث يتم تشغيل الإضاءة فقط في الإضاءة المنخفضة ، مما يضمن توفير الطاقة عند استخدام أدوات التشغيل الآلي هذه.
في هذه الحالة ، يمكن إجراء مستشعر الحركة (الوجود) وفقًا لتقنيات ثلاث رئيسية:
- جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء مع عدسة فريسنل.
- جهاز استشعار صوتي
- استشعار الميكروويف دوبلر.
الأكثر واعدة من الناحية التكنولوجية ، أرى فكرة جيدة:
يجب تحديد مظهر الجهاز في شكل مصباح نهائي ، والذي يتضمن جهاز أتمتة وجهاز إضاءة. هذا الخيار تمليه حقيقة أن: إصدار الجهاز المصنوع على شكل كتلة مثبتة بدلاً من مفتاح قياسي يبدو أنه يصعب علي تنفيذه بسبب المشاكل المرتبطة بقوة الجهاز. الحقيقة هي أنه بما أن المفتاح مثبت في الدائرة المفتوحة لإمدادات الطاقة بجهاز الإضاءة ، فإن قطب واحد فقط من شبكة الإمداد مناسب له ، وهو ما لا يكفي لتنظيم إمداد الطاقة للجهاز ، ووضع القطب الثاني من شبكة الإمداد بالمفتاح غير ممكن دائمًا ، وليس تقنيًا . لا يبدو إصدار الجهاز النهائي في شكل وحدة مثبتة بجانب جهاز إضاءة قياسي ، على الرغم من تكلفته المنخفضة ، منطقيًا بالنسبة لي بسبب تعقيد تثبيته في وجود أسلاك مخفية.
أرى التكنولوجيا الأكثر عقلانية للكشف عن وجود شخص ما باعتباره مستشعر الميكروويف استنادًا إلى تأثير دوبلر. لعدة أسباب: جهاز استشعار الميكروويف ، بخلاف الأشعة تحت الحمراء ، لا يفرض متطلبات على موقع التثبيت وهو قادر على اكتشاف الحركة من خلال العقبات التي تمنعه. أيضًا ، لا يتطلب مستشعر الميكروويف أن يقوم أي شخص بمعالجة إضافية (التصفيق) ، على عكس المستشعر الصوتي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقديم وحدات جاهزة من مستشعرات حركة الموجات الصغرية جنبًا إلى جنب مع مستشعر الضوء في سوق المكونات الإلكترونية ، حيث تكون كلفتها منخفضة بسبب الإنتاج الضخم في الصين.
ويترتب على ما تقدم أنه من وجهة نظر الدوائر الكهربائية ، من المنطقي بدرجة أكبر تنفيذ جهاز باستخدام وحدة نمطية جاهزة لمستشعر لحركة الميكروويف مقترن بمستشعر الإضاءة المحيطة.
الفكرة النهائية
الفكرة الأخيرة هي استخدام الوحدة النمطية التسلسلية لمستشعر حركة الميكروويف استنادًا إلى تأثير دوبلر RCWL-0516:
يعتمد المستشعر على تأثير دوبلر - وهو تغيير في وتيرة الموجة المنعكسة بسبب حركة السطح العاكس. تتمتع الوحدة بالقدرة القياسية على توصيل مقاوم للضوء لتنظيم التحكم في تشغيل الوحدة بالاعتماد على الضوء. يتم تعيين عتبة استجابة مستشعر الضوء عن طريق اختيار المقاوم ، وموقع التركيب ، والتي يتم توفيرها على لوحة وحدة. هناك أيضًا مكان على لوحة الوحدة النمطية لتركيب مكثف مسؤول عن تحديد الفترة الزمنية التي سيتم خلالها تشغيل المصباح بعد تشغيل مستشعر الحركة. وبالتالي ، سيكون مبدأ تشغيل الجهاز النهائي كما يلي: عندما يتم الكشف عن الحركة في منطقة تشغيل المستشعر ، وفي ظل ظروف الإضاءة غير الكافية ، سيتم تشغيل الإضاءة لفترة معينة من الوقت تكفي للتغلب على رحلة السلالم.
الخصائص التقنية للوحدة:
- امدادات التيار الكهربائي 4-28 فولت من التيار المباشر
- استهلاك الطاقة: ما يصل إلى 3 مللي أمبير
- نطاق الكشف: يصل إلى 9 م
- نقل الطاقة: ما يصل إلى 30 ميغاواط
- نطاق درجة حرارة التشغيل: -40- + 100 C
- الأبعاد: 17.3 × 35.9 مم
- الوزن: 4 غرام
جهاز استشعار لديه 5 دبابيس:
- خرج المستشعر (مضبوط على المنطق 1 إذا كان هناك حركة) الحمولة القصوى 100 مللي أمبير
- VIN المدخلات الجهد العرض + 4-28v
- مدخلات الطاقة GND (-)
- 3V3 استقرار الناتج 3.3v
- تعمل CDS على تمكين الإدخال
- دبابيس CDS على الجانب الآخر من الوحدة لتوصيل مقاومة ضوئية.
نظرًا لحقيقة أن الوحدة مدعومة بجهد منخفض DC ، فإنها ستحتاج إلى مصدر طاقة. إن أبسط خيار لتنفيذ مورد طاقة ، بالنظر إلى أن الوحدة تستهلك كمية صغيرة من التيار ، في هذه الحالة سيكون استخدام مصدر طاقة محول ، لأنه هو أبسط ولديه حجم صغير وتكلفة. أيضًا ، نظرًا لحقيقة أن الجهاز سيتحكم في الحمل ذي الجهد العالي ، ستحتاج إلى دائرة المشغل المناسبة. بما أنه المختار ، وهو ترانزستور تأثير المجال القوي IRF740 ، فقد تم اختيار هذا الاختيار من خلال مراسلة المعلمات الكهربائية الخاصة به مع المتطلبات المطلوبة ، فضلاً عن المقاومة المنخفضة للقناة المفتوحة من الترانزستور ، والتي ستوفر تبديدًا منخفضًا للطاقة على الترانزستور ، وبالتالي ، لن تكون هناك حاجة إلى استخدام المبرد ، مما سيؤثر بشكل إيجابي على التكلفة والأبعاد الكلية الجهاز. الرسم التخطيطي الكلي للجهاز على النحو التالي:
الشكل 1
تشكل الثنائيات D1-D4 جسرًا مقومًا ، يتم توفير الجهد النبضي منه إلى مثبت حدودي يتكون من العناصر R1 ، D5 ، C1. يتم تغذية الجهد من 12 فولت التي تمت تصفيتها بواسطة مكثف C1 (تم تصميم ديود زينر D5 لهذا الجهد) من إخراج المثبت إلى مدخلات الطاقة في الوحدة. نظرًا لأن الاستهلاك الحالي للوحدة ليس كبيرًا ، يتم تحرير طاقة ضئيلة على المقاوم R5. في اللحظة التي يتم فيها تشغيل المستشعر ، يظهر جهد وحدة منطقي في خرج الوحدة ، والذي يتم توفيره لبوابة الترانزستور Q1 ، مما يؤدي إلى فتح وتحويل الحمل.
حمل الجهاز هو مصباح LED مع طاقة تصل إلى 10 واط.
في هذه الدائرة ، يتم تشغيله بواسطة تيار نابض ثابت في الاتجاه ، ومع ذلك ، لا يؤثر على أدائه بأي شكل من الأشكال.
سيتم استخدام مصباح بلاستيكي جاهز مصمم لاستخدام مصابيح LED الحديثة كغطاء للجهاز النهائي ، فإن مادة البوليمر في غطاء المصباح ستضمن سلامة الجهاز ، بسبب استخدام مصدر طاقة محولات فيه.
لا تتجاوز تكلفة المنتج تكلفة المنتجات الصناعية ، ولكن في الوقت نفسه تتفوق عليها في الخصائص التقنية ، مما يثبت جدوى جعل هذا الجهاز بيديك.
تأمل العمل المنجز
في سياق العمل في المشروع ، قمت بحل جميع المهام المحددة لنفسي لحل مشكلة إضاءة مداخل المباني السكنية. لقد تعرفت أيضًا على تقنيات اكتشاف الحركة الحالية ، واختلافاتها ، ومزاياها وعيوبها. تعلمت لحساب استقرار حدودي. تعرفت على مبدأ التشغيل والميزات المميزة لترانزستورات التأثير الميداني بقناة مستحثة.