L'un des facteurs les plus importants dans le confort des résidents des immeubles à appartements est un éclairage de haute qualité à l'entrée. Dans le même temps, les coûts d'éclairage des entrées représentent une part importante des dépenses générales de la maison. Souvent, les cages d'escalier sont éclairées par des ampoules à incandescence conventionnelles qui fonctionnent, y compris pendant les heures de clarté, et le problème des dépassements d'énergie est résolu par une torsion banale de certaines d'entre elles.
Cela pose la question de la possibilité d'organiser l'éclairage des cages d'escalier d'une autre manière, plus économique et technologique. Ce problème m'a intéressé car je le rencontre tous les jours et aimerais trouver un moyen de le résoudre par l'exemple de mon entrée.
Objectif: créer un dispositif d'éclairage automatisé pour les cages d'escalier d'immeubles à appartements.
Tâches:
- Se familiariser avec les principaux problèmes d'organisation de l'éclairage des entrées d'immeubles résidentiels.
- Se familiariser avec les technologies existantes pour l'éclairage des entrées des bâtiments résidentiels, et choisir le concept d'appareil le plus économiquement viable répondant aux exigences de fabricabilité.
- Concevoir et fabriquer un dispositif d'automatisation pour l'éclairage des cages d'escalier qui réalisent les objectifs d'économie d'énergie.
Objet d'étude: Éclairage des escaliers d'immeubles à appartements.
Sujet de recherche: Raisons de l'utilisation irrationnelle de l'énergie électrique pour éclairer les entrées des immeubles à appartements.
Problèmes d'organisation de l'éclairage des entrées des bâtiments résidentiels
Toute entrée d'un immeuble résidentiel conforme aux exigences des normes sanitaires doit être équipée d'un éclairage artificiel. (Article 3.2.2 de SanPin 2.1.1 / 2.1.1.1278-03). En règle générale, cet éclairage est organisé à l'aide de lampes à incandescence contrôlées par un interrupteur standard situé sur le mur. Les lampes à incandescence sont une source d'éclairage artificiel désespérée et non économique par rapport aux lampes fluorescentes et LED modernes. La situation est exacerbée par une commande d'éclairage inefficace, qui est généralement effectuée par les résidents eux-mêmes. L'éclairage s'allume sur le palier avec le début de l'obscurité et s'éteint (malheureusement, pas toujours) avec le début de la lumière du jour. En conséquence, une consommation d'énergie déraisonnable se produit. Le problème peut être résolu par l'utilisation de sources lumineuses modernes et économiques, ainsi que par l'automatisation du contrôle de l'éclairage des cages d'escalier.
Rechercher le concept du futur appareil
Un dispositif pour automatiser l'éclairage des escaliers peut être fabriqué de différentes manières, à la fois du point de vue des circuits et du point de vue de la réalisation physique du produit final. Schématiquement, le dispositif peut être mis en œuvre à la fois sur des composants discrets et en utilisant des circuits intégrés numériques, y compris des microcontrôleurs, ainsi que des modules standard.
L'apparence du dispositif fini peut être réalisée sous la forme d'un dispositif fini qui comprend non seulement le dispositif d'automatisation lui-même, mais également un dispositif d'éclairage, étant intégré à celui-ci. Un autre mode de réalisation ressemble à un appareil monté à la place d'un interrupteur standard, ou à un appareil monté à proximité immédiate d'un appareil d'éclairage, au plafond.
Sur le marché, il existe principalement des modèles fabriqués sous la forme d'une lampe finie, qui remplace le luminaire standard. Ce qui nécessite le démontage de ce dernier et, par conséquent, l'installation d'un nouveau. Les échantillons sur le marché sont équipés d'un capteur de mouvement (présence) afin d'allumer l'éclairage uniquement lorsqu'une personne est sur le palier, ainsi que d'un capteur photo, de sorte que l'éclairage ne s'allume que par faible luminosité, ce qui garantit des économies d'énergie lors de l'utilisation de tels outils d'automatisation.
Dans ce cas, le détecteur de mouvement (présence) peut être réalisé selon trois technologies principales:
- Capteur infrarouge avec lentille de Fresnel.
- Capteur acoustique.
- Capteur micro-ondes Doppler.
Le plus prometteur d'un point de vue technologique, je vois une idée bien versée:
L'apparence de l'appareil doit être choisie sous la forme d'une lampe finie, qui comprend un appareil d'automatisation et un appareil d'éclairage. Ce choix est dicté par le fait que: la version de l'appareil réalisée sous la forme d'un bloc monté à la place d'un interrupteur standard me semble difficile à mettre en œuvre en raison de problèmes liés à la puissance de l'appareil. Le fait est que puisque l'interrupteur est installé en circuit ouvert de l'alimentation électrique du dispositif d'éclairage, un seul pôle du réseau d'alimentation lui convient, ce qui ne suffit pas pour organiser l'alimentation électrique de l'appareil, et la pose du deuxième pôle du réseau d'alimentation au commutateur n'est pas toujours possible, et pas technologiquement . La variante du dispositif fini sous la forme d'un bloc monté à côté d'un dispositif d'éclairage standard, malgré son moindre coût, ne me semble pas rationnelle en raison de la complexité de son installation en présence de câblage caché.
Je vois la technologie la plus rationnelle pour détecter la présence d'une personne en tant que capteur hyperfréquence basée sur l'effet Doppler. Pour plusieurs raisons: le capteur hyperfréquence, contrairement à l'infrarouge, n'impose pas d'exigences sur le site d'installation et est capable de détecter les mouvements à travers des obstacles qui le bloquent. En outre, un capteur à micro-ondes ne nécessite aucune personne pour effectuer des manipulations supplémentaires (applaudissements), contrairement à un capteur acoustique. De plus, des modules prêts à l'emploi de capteurs de mouvement hyperfréquences combinés à un capteur de lumière sont présentés sur le marché des composants électroniques, dont le coût, en raison de la production de masse en Chine, est faible.
De ce qui précède, il s'ensuit que du point de vue des circuits, il est plus rationnel de mettre en œuvre un dispositif utilisant un module prêt à l'emploi d'un capteur de mouvement à micro-ondes combiné avec un capteur de lumière ambiante.
Idée ultime
L'idée finale est d'utiliser le module série fini du capteur de mouvement à micro-ondes basé sur l'effet Doppler RCWL-0516:
Le capteur est basé sur l'effet Doppler - un changement de la fréquence de l'onde réfléchie due au mouvement de la surface réfléchissante. Le module a la capacité standard de connecter une photorésistance pour organiser le contrôle de fonctionnement du module en fonction de la lumière. Le seuil de réponse du capteur de lumière est défini en sélectionnant une résistance, l'emplacement de montage, qui est prévue sur la carte du module. Il y a également un endroit sur la carte du module pour installer un condensateur chargé de déterminer la période de temps pendant laquelle la lampe sera allumée après le déclenchement du capteur de mouvement. Ainsi, le principe de fonctionnement de l'appareil fini sera le suivant: lorsqu'un mouvement est détecté dans la zone de fonctionnement du capteur, et dans des conditions d'éclairage insuffisant, l'éclairage s'allumera pendant un certain laps de temps suffisant pour vaincre le vol des escaliers.
Caractéristiques techniques du module:
- Tension d'alimentation 4-28 v d'un courant continu
- Consommation électrique: jusqu'à 3 mA
- Portée de détection: jusqu'à 9 m
- Puissance de transmission: jusqu'à 30 mW
- Plage de température de fonctionnement: -40- + 100 C
- Dimensions: 17,3 x 35,9 mm
- Poids: 4 gr.
Le capteur a 5 broches:
- Sortie capteur OUT (réglée sur la logique 1 en cas de mouvement) charge maximale 100 mA
- Alimentation en tension d'entrée VIN + 4-28v
- Entrée d'alimentation GND (-)
- Sortie stabilisateur 3V3 3,3v
- CDS work enable input
- Broches CDS sur le côté opposé du module pour connecter une photorésistance.
Etant donné que le module est alimenté par une faible tension continue, il aura besoin d'une alimentation. L'option la plus simple pour mettre en œuvre une alimentation, étant donné que le module consomme une petite quantité de courant, dans ce cas sera l'utilisation d'une alimentation sans transformateur, car elle est la plus simple et a une petite taille et un faible coût. De plus, étant donné que l'appareil contrôlera la charge haute tension, vous aurez besoin du circuit d'actionneur approprié. Comme celui sélectionné par le puissant transistor à effet de champ IRF740, le choix a été dicté par la correspondance de ses paramètres électriques avec les exigences, ainsi que par la faible résistance du canal ouvert du transistor, ce qui garantira une faible puissance dissipée sur le transistor et, par conséquent, il n'est pas nécessaire d'utiliser un radiateur, ce qui affectera positivement le coût et les dimensions globales appareils. Le diagramme approximatif total de l'appareil est le suivant:
Fig.1
Les diodes D1-D4 forment un pont redresseur dont la tension de pulsation est fournie au stabilisateur paramétrique formé par les éléments R1, D5, C1. La tension de 12 volts filtrée par le condensateur C1 (la diode Zener D5 est conçue pour cette tension) est envoyée de la sortie du stabilisateur aux entrées d'alimentation du module. La consommation de courant du module n'étant pas importante, une puissance insignifiante est libérée sur la résistance R5. Au moment où le capteur est déclenché, une tension d'unité logique apparaît à la sortie du module, qui est fournie à la grille du transistor Q1, ce qui conduit à son ouverture et à sa commutation de la charge.
La charge de l'appareil est une lampe LED d'une puissance allant jusqu'à 10 watts.
Dans ce circuit, il est alimenté par un courant pulsé qui est constant dans la direction, ce qui, cependant, n'affecte en rien ses performances.
Une lampe en plastique prête à l'emploi conçue pour l'utilisation de lampes LED modernes sera utilisée comme boîtier de l'appareil fini, le matériau polymère du boîtier de la lampe garantira la sécurité de l'appareil, grâce à l'utilisation d'une alimentation sans transformateur.
Le coût du produit ne dépasse pas le coût des produits industriels, mais en même temps le surpasse en termes de caractéristiques techniques, ce qui prouve la faisabilité de fabriquer cet appareil de vos propres mains.
Introspection du travail effectué
Au cours du travail sur le projet, j'ai résolu toutes les tâches qui m'étaient fixées pour résoudre le problème d'éclairage des entrées d'immeubles d'habitation. J'ai également découvert les technologies de détection de mouvement existantes, leurs différences, leurs avantages et leurs inconvénients. Appris à calculer un stabilisateur paramétrique. J'ai pris connaissance du principe de fonctionnement et des particularités des transistors à effet de champ à canal induit.