Автомат управления освещением на ATMEGA8

Автор: IRFC
Опубликовано 01.10.2020
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2020!"

В настоящее время почти все люди пользуются электроприборами. Искусственное освещение является неотъемлемой частью жизни человека. В России на него тратится почти 12% электроэнергии. В древности для дополнительного освещения люди использовали свечи и лучины. В настоящее время для искусственного освещения используются лампы накаливания и энергосберегающие лампы. Лампы накаливания потребляют больше электроэнергии, чем энергосберегающие, но некоторые виды ламп, потребляющие много электроэнергии, светят ярко и могут использоваться для освещения улиц и других крупных объектов. А энергосберегающие лампы потребляют меньше электроэнергии, могут использоваться для освещения небольших помещений, но они не могут освещать крупные объекты.

Нетрудно подсчитать, сколько электричества потребляет обычная лампа накаливания мощностью 100 ватт, которая горит в подъезде непрерывно в течение 1 года.
100 ватт * 24 часа * 365 дней в году = 876 000 ватт * час = 876 киловатт-часов
При этом стоимость одного киловатт-часа электроэнергии составляет примерно 5.73 рублей. Таким образом, стоимость потребленного за год электричества составит
876 кВт*ч * 5.73 руб/кВт*ч = 5000 рублей.
Также можно представить шлюз водохранилища, который должен пропускать корабли и днем и ночью. Для ночного освещения такого объекта нужна сотня мощных прожекторов, каждый из которых потребляет 2 киловатта. В этом случае стоимость потребленного электричества может быть в тысячи раз больше.
Чтобы сэкономить, можно нанять работника, который будет включать освещение ночью, когда корабль проходит через шлюз и выключать освещение днём. Но если он уходит в отпуск, таких работников должно быть несколько. Также необходимо им платить деньги каждый месяц, поэтому экономия уменьшается.
Аналогичная ситуация возникает на любом крупном объекте, где есть осветительное или иное оборудование, которое следует автоматически включать и выключать, когда наступает день или ночь, приходит человек, проезжает машина, либо происходит какое-либо событие.

У меня возникла похожая проблема и для ее решения было разработано это устройство. Основано оно на микроконтроллере Atmega8 из-за его дешевизны, распространенности и большого количества информации по написанию программ для него.

Ниже приведены технические характеристики получившегося устройства:

Напряжение питания: 5V(Постоянное)
Ток потребления:
⦁ Дежурный режим 0,03A
⦁ Режим активной коммутации 0,1 А
Максимальная коммутируемая мощность: 1500 Вт
Габаритные размеры: 30*100*135 мм
Масса прибора: 170 г
Тип датчика - освещенности: фоторезистивный
- входа в помещение: герконовый или датчик движения
Интервал времени включения освещения: 1 – 90с

Вот принципиальная электрическая схема прибора:

Фотодатчик реализован по следующему принципу. Сигнал с фоторезистора VD1 идет на резистивный делитель R12,R13. Номиналы резисторов подобраны так, что при использовании данного фоторезистора, в темноте на 25 контакте микроконтроллера будет логическая 1, а при свете – логический 0. В программе считываются показания фоторезистора и датчика присутствия (например датчика движения), и в соответствии с таблицей истинности программа определяет – нужно ли включать свет. Свет будет включен только при комбинации 1-0. В качестве фоторезистора используется СФ2-5.

За включение света отвечает блок реле K1, VT3, VD3. VD3 – защитный диод. Задержка перед выключением света настраивается энкодером (EN1) .
Настроенная задержка выводится на два семисегментных индикаторах VD1,VD2 которые управляются через транзисторы VT1, VT2.

Устройство состоит из двух печатных плат - основной платы и платы индикаторов. Печатнае платы устройства сделаны методом ЛУТ, топология разведена в программе sprint-layout.

Вот фотографии получившегося устройства:

И устройства с датчиками:

Датчики подключаются к устройству по коаксиальному кабелю. Для устойчивости к внешним условиям и аккуратности они убраны в термоусадку.

Программа для микроконтроллера написана в программе atmel studio 5.0 на языке программирования СИ.

Спасибо за внимание, разводка печатных плат, схема, исходный код и прошивка находятся в архиве.

Файлы:
архив проекта

Все вопросы в Форум.