Automatisierung der Treppenhausbeleuchtung

Einer der wichtigsten Faktoren für den Komfort der Bewohner von Mehrfamilienhäusern ist die hochwertige Beleuchtung am Eingang. Gleichzeitig machen die Kosten für die Beleuchtung der Eingänge einen erheblichen Teil der allgemeinen Hauskosten aus. Treppenhäuser werden häufig von herkömmlichen Glühlampen beleuchtet, die auch bei Tageslicht funktionieren, und das Problem der Energieüberschreitung wird durch banales Verdrehen einiger von ihnen gelöst.

Dies wirft die Frage auf, ob die Beleuchtung von Treppenhäusern auf andere, wirtschaftlichere und technologischere Weise organisiert werden kann. Dieses Problem hat mich interessiert, weil ich es jeden Tag erlebe und einen Weg finden möchte, es am Beispiel meines Eingangs zu lösen.

Zweck: Schaffung eines Beleuchtungsautomatisierungsgeräts für Treppenhäuser von Mehrfamilienhäusern.

Aufgaben:

1. Sich mit den Hauptproblemen der Organisation der Beleuchtung der Eingänge von Wohngebäuden vertraut machen.
2. Machen Sie sich mit den vorhandenen Technologien zur Beleuchtung der Eingänge von Wohngebäuden vertraut und wählen Sie das wirtschaftlichste Gerätekonzept, das den Anforderungen der Herstellbarkeit entspricht.
3. Entwicklung und Herstellung eines Automatisierungsgeräts zur Beleuchtung von Treppenhäusern, mit dem die Ziele der Energieeinsparung verwirklicht werden.

Untersuchungsgegenstand: Beleuchtung von Treppenhäusern von Mehrfamilienhäusern.

Forschungsgegenstand: Gründe für die irrationale Nutzung elektrischer Energie zur Beleuchtung der Eingänge von Mehrfamilienhäusern.

Probleme der Organisation der Beleuchtung von Eingängen von Wohngebäuden

Jeder Eingang eines Wohngebäudes gemäß den Anforderungen der Hygienestandards muss mit künstlicher Beleuchtung ausgestattet sein. (Abschnitt 3.2.2 von SanPin 2.1.1 / 2.1.1.1278-03). In der Regel wird eine solche Beleuchtung mit Glühlampen organisiert, die von einem Standardschalter an der Wand gesteuert werden. Glühlampen sind im Vergleich zu modernen Leuchtstofflampen und LED-Lampen eine hoffnungslose und unwirtschaftliche Quelle für künstliches Licht. Die Situation wird durch eine ineffektive Lichtsteuerung verschärft, die normalerweise von den Bewohnern selbst durchgeführt wird. Die Beleuchtung wird auf der Landung mit dem Einsetzen der Dunkelheit eingeschaltet und mit dem Einsetzen des Tageslichts (leider nicht immer) ausgeschaltet. Infolgedessen tritt ein unangemessener Energieverbrauch auf. Das Problem kann durch den Einsatz moderner, wirtschaftlicher Lichtquellen sowie durch die Automatisierung der Steuerung der Treppenhausbeleuchtung gelöst werden.

Suchen Sie nach dem Konzept des zukünftigen Geräts

Eine Vorrichtung zur Automatisierung der Treppenbeleuchtung kann auf verschiedene Arten hergestellt werden, sowohl unter dem Gesichtspunkt der Schaltung als auch unter dem Gesichtspunkt der physikalischen Ausführungsform des Endprodukts. Schematisch kann das Gerät sowohl auf diskreten Komponenten als auch unter Verwendung digitaler integrierter Schaltkreise, einschließlich Mikrocontroller, sowie vorgefertigter Module implementiert werden.

Das Erscheinungsbild des fertigen Geräts kann in Form eines fertigen Geräts erfolgen, das nicht nur das Automatisierungsgerät selbst, sondern auch ein darin integriertes Beleuchtungsgerät enthält. Eine andere Ausführungsform sieht aus wie eine Vorrichtung, die anstelle eines Standardschalters angebracht ist, oder eine Vorrichtung, die in unmittelbarer Nähe einer Beleuchtungsvorrichtung an der Decke angebracht ist.

Auf dem Markt gibt es hauptsächlich Modelle in Form einer fertigen Lampe, die die Standardleuchte ersetzt. Dies erfordert die Demontage des letzteren und dementsprechend die Installation eines neuen. Die auf dem Markt befindlichen Muster sind mit einem Bewegungssensor (Präsenz) ausgestattet, um die Beleuchtung nur dann einzuschalten, wenn sich eine Person auf der Landung befindet, sowie mit einem Fotosensor, so dass die Beleuchtung nur bei schlechten Lichtverhältnissen eingeschaltet wird, was bei Verwendung solcher Automatisierungswerkzeuge Energieeinsparungen gewährleistet.

In diesem Fall kann der Bewegungssensor (Anwesenheit) nach drei Haupttechnologien ausgeführt werden:

1. Infrarotsensor mit Fresnellinse.
2. Akustischer Sensor.
3. Doppler-Mikrowellensensor.

Aus technologischer Sicht am vielversprechendsten sehe ich eine versierte Idee:
Das Erscheinungsbild des Geräts sollte in Form einer fertigen Lampe ausgewählt werden, die ein Automatisierungsgerät und ein Beleuchtungsgerät umfasst. Diese Wahl wird durch die Tatsache bestimmt, dass: Die Version des Geräts, die in Form eines Blocks anstelle eines Standardschalters hergestellt wurde, mir aufgrund von Problemen im Zusammenhang mit der Stromversorgung des Geräts schwierig zu implementieren scheint. Tatsache ist, dass, da der Schalter im offenen Stromkreis der Stromversorgung des Beleuchtungsgeräts installiert ist, nur ein Pol des Versorgungsnetzes dafür geeignet ist, was nicht ausreicht, um die Stromversorgung des Geräts zu organisieren, und das Verlegen des zweiten Pols des Versorgungsnetzes zum Schalter nicht immer und technologisch nicht möglich ist . Die Option eines fertigen Geräts in Form einer Einheit, die trotz geringerer Kosten neben einem Standardbeleuchtungsgerät montiert ist, erscheint mir aufgrund der Komplexität seiner Installation bei versteckter Verkabelung nicht rational.

Ich sehe die rationalste Technologie zur Erkennung der Anwesenheit einer Person als Mikrowellensensor basierend auf dem Doppler-Effekt. Aus einer Reihe von Gründen: Der Mikrowellensensor stellt im Gegensatz zum Infrarot keine Anforderungen an den Installationsort und kann Bewegungen durch Hindernisse erfassen, die ihn blockieren. Außerdem erfordert ein Mikrowellensensor im Gegensatz zu einem akustischen Sensor keine zusätzlichen Manipulationen (Klatschen). Darüber hinaus werden auf dem Markt für elektronische Komponenten vorgefertigte Module von Mikrowellen-Bewegungssensoren in Kombination mit einem Lichtsensor vorgestellt, deren Kosten aufgrund der Massenproduktion in China gering sind.

Aus dem Vorstehenden folgt, dass es aus Sicht der Schaltung am rationalsten ist, eine Vorrichtung unter Verwendung eines vorgefertigten Moduls eines Mikrowellenbewegungssensors in Kombination mit einem Umgebungslichtsensor zu implementieren.

Ultimative Idee

Die letzte Idee ist, das fertige serielle Modul des Mikrowellenbewegungssensors basierend auf dem Doppler-Effekt RCWL-0516 zu verwenden:



Der Sensor basiert auf dem Doppler-Effekt - einer Änderung der Frequenz der reflektierten Welle aufgrund der Bewegung der reflektierenden Oberfläche. Das Modul verfügt standardmäßig über die Fähigkeit, einen Fotowiderstand anzuschließen, um die Steuerung des Modulbetriebs abhängig vom Licht zu organisieren. Die Ansprechschwelle des Lichtsensors wird durch Auswahl eines Widerstands, des Montageorts, der auf der Modulplatine angegeben ist, eingestellt. Auf der Modulplatine befindet sich auch ein Platz für die Installation eines Kondensators, der für die Bestimmung des Zeitraums verantwortlich ist, in dem die Lampe nach dem Auslösen des Bewegungssensors eingeschaltet wird. Das Funktionsprinzip der fertigen Vorrichtung lautet daher wie folgt: Wenn im Betriebsbereich des Sensors eine Bewegung erfasst wird und unter Bedingungen unzureichender Beleuchtung die Beleuchtung für einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet wird, der ausreicht, um die Treppe zu überwinden.

Technische Eigenschaften des Moduls:

• Versorgungsspannung 4-28 V Gleichstrom
• Stromverbrauch: Bis zu 3 mA
• Erfassungsbereich: bis zu 9 m
• Sendeleistung: Bis zu 30 mW
• Betriebstemperaturbereich: -40- + 100 C.
• Abmessungen: 17,3 x 35,9 mm
• Gewicht: 4 gr.

Der Sensor hat 5 Pins:

• OUT-Sensorausgang (bei Bewegung auf logisch 1 gesetzt) ​​maximale Last 100 mA
• VIN-Eingangsspannungsversorgung + 4-28V
• GND-Stromeingang (-)
• 3V3 Stabilisatorausgang 3,3V
• CDS Work Enable Input
• CDS-Pins auf der gegenüberliegenden Seite des Moduls zum Anschließen eines Fotowiderstands.

Angesichts der Tatsache, dass das Modul mit einer niedrigen Gleichspannung betrieben wird, benötigt es eine Stromversorgung. Die einfachste Option zum Implementieren eines Netzteils, da das Modul eine geringe Strommenge verbraucht, ist in diesem Fall die Verwendung eines transformatorlosen Netzteils, da es das einfachste ist und eine geringe Größe und geringe Kosten aufweist. Aufgrund der Tatsache, dass das Gerät die Hochspannungslast steuert, benötigen Sie außerdem die entsprechende Aktuatorschaltung. Wie der vom leistungsstarken Feldeffekttransistor IRF740 ausgewählte, wurde die Wahl durch die Entsprechung seiner elektrischen Parameter mit den erforderlichen sowie durch den geringen Widerstand des offenen Kanals des Transistors bestimmt, wodurch eine geringe Verlustleistung des Transistors sichergestellt wird und dementsprechend keine Verwendung eines Strahlers erforderlich ist, was sich positiv auf die Kosten und die Gesamtabmessungen auswirkt Geräte. Das ungefähre Gesamtdiagramm des Geräts lautet wie folgt:

Abb. 1


Die Dioden D1-D4 bilden eine Gleichrichterbrücke, deren pulsierende Spannung dem durch die Elemente R1, D5, C1 gebildeten parametrischen Stabilisator zugeführt wird. Die vom Kondensator C1 gefilterte Spannung von 12 Volt (die Zenerdiode D5 ist für diese Spannung ausgelegt) wird vom Ausgang des Stabilisators den Leistungseingängen des Moduls zugeführt. Da der Stromverbrauch des Moduls nicht groß ist, wird am Widerstand R5 eine unbedeutende Leistung freigesetzt. In dem Moment, in dem der Sensor ausgelöst wird, erscheint am Modulausgang eine logische Einheitsspannung, die dem Gate des Transistors Q1 zugeführt wird, was zu dessen Öffnen und Schalten der Last führt.

Die Last des Geräts ist eine LED-Lampe mit einer Leistung von bis zu 10 Watt.

In dieser Schaltung wird es von einem pulsierenden Strom angetrieben, dessen Richtung konstant ist, der jedoch seine Leistung in keiner Weise beeinträchtigt.

Als Gehäuse für das fertige Gerät wird eine vorgefertigte Kunststofflampe verwendet, die für die Verwendung moderner LED-Lampen ausgelegt ist. Das Polymermaterial des Lampengehäuses gewährleistet die Sicherheit des Geräts aufgrund der Verwendung eines transformatorlosen Netzteils.

Die Kosten des Produkts übersteigen nicht die Kosten industrieller Produkte, übertreffen sie jedoch gleichzeitig in ihren technischen Eigenschaften, was die Machbarkeit der Herstellung dieses Geräts mit Ihren eigenen Händen belegt.

Selbstbeobachtung der geleisteten Arbeit

Während der Arbeit an dem Projekt habe ich alle mir gestellten Aufgaben gelöst, um das Problem der Beleuchtung der Eingänge von Mehrfamilienhäusern zu lösen. Ich habe auch zufällig etwas über die vorhandenen Bewegungserkennungstechnologien, ihre Unterschiede, Vor- und Nachteile gelernt. Ich habe gelernt, einen parametrischen Stabilisator zu berechnen. Ich habe das Funktionsprinzip und die Besonderheiten von Feldeffekttransistoren mit induziertem Kanal kennengelernt.