sterownik oświetlenia z licznikiem osób.pdf

Sterownik oświetlenia z licznikiem osób

P R O J E K T Y

Sterownik oświetlenia

z licznikiem osób

AVT−863

W†artykule przedstawiamy

opis konstrukcji sterownika

oúwietlenia, ktÛry zlicza osoby

wchodz¹ce do

lub†wychodz¹ce

z†pomieszczenia

i†automatycznie zapala lub

gasi w†nim úwiat³o.

Proponujemy do wykonania

sterownik w jednej z†dwÛch

wersji - w jednej na

wyúwietlaczu jest wskazywana

liczba osÛb znajduj¹cych siÍ

aktualnie w†obs³ugiwanym

przez sterownik

pomieszczeniu.

Sterownik przedstawiony w†ar-

tykule pozwala zautomatyzowaÊ

w³¹czanie i wy³¹czanie oúwietle-

nia w†dowolnym pomieszczeniu,

co z†jednej strony u³atwia i†uprzy-

jemnia jego eksploatacjÍ, a†z†dru-

giej - pozwala oszczÍdziÊ nieco

cennej energii.

Program steruj¹cy prac¹ mikro-

kontrolera powsta³ w†oparciu

o†znany naszym Czytelnikom gra-

ficzny kompilator ST6-Realizer.

Na p³ycie CD-EP4/2000 oraz w†In-

ternecie dostÍpne s¹ ürÛd³owe

wersje dwÛch programÛw przygo-

towanych z†myúl¹ o†prezentowa-

nym sterowniku.

jedynymi moøliwymi do zastoso-

wania aktywnymi czujnikami

podczerwieni. Zamiast nich moø-

na wykorzystaÊ dowolne inne

bariery z†wyjúciami przekaüniko-

wymi lub OC.

Na g³Ûwnej p³ytce sterownika

znajduje siÍ mikrokontroler, syg-

nalizator akustyczny, przekaünik

PK1 za³¹czaj¹cy obwody oúwiet-

leniowe, diody LED sygnalizuj¹ce

jego stan pracy oraz zasilacz,

ktÛry dostarcza niezbÍdnych na-

piÍÊ do funkcjonowania ca³ego

systemu. Sygnalizator akustyczny

wykonano przy uøyciu popularnej

kostki NE555 pracuj¹cej jako ge-

nerator astabilny.

Maksymalny pr¹d pobierany

przez ca³y uk³ad wynosi oko³o

40mA. Zasilacz jest oparty na

standardowym stabilizatorze sca-

lonym typu 7805. WartoúÊ pr¹du

pobieranego przez uk³ad zaleøy

w†g³Ûwnej mierze od uøytego prze-

kaünika, nadajnika podczerwieni

oraz wyúwietlacza LED.

G³Ûwnym zadaniem mikrokon-

trolera zastosowanego w†sterowni-

ku jest liczenie osÛb wchodz¹cych

i†wychodz¹cych. Jednoczeúnie od-

bywa siÍ sterowanie oúwietleniem

Opis uk³adu

Sterownik sk³ada siÍ z†piÍciu

(lub szeúciu - w†zaleønoúci od

wybranej opcji) podstawowych

blokÛw ( rys. 1 ):

- odbiornika podczerwieni,

- nadajnika podczerwieni,

- bloku sterowania,

- wyúwietlacza (opcjonalnie),

- zasilacza,

- sygnalizatora akustycznego.

Modu³y odbiornika i†nadajnika

podczerwieni, zastosowane w†eg-

zemplarzu modelowym, nie s¹

Elektronika Praktyczna 4/2000

Sterownik oświetlenia z licznikiem osób

Opcjonalnie

przekaünik. Uøyty w†modelu prze-

kaünik moøe prze³¹czaÊ pr¹dy

o†wartoúci do 8A. Jeøeli uk³ad ma

prze³¹czaÊ tak duøe pr¹dy, to

úcieøki na p³ytce drukowanej po-

winny byÊ odpowiednio szerokie

oraz naleøy zastosowaÊ z³¹cza

zaciskowe na odpowiedni pr¹d.

Innym rozwi¹zaniem przy duøych

pr¹dach lub napiÍciach jest ste-

rowanie poúrednie, ktÛre polega

na tym, øe przekaünik na p³ytce

drukowanej o†niewielkiej obci¹-

øalnoúci stykÛw steruje przekaü-

nikiem ze stykami o†wiÍkszej ob-

ci¹øalnoúci.

Przycisk P1 ON/OFF spe³nia

rolÍ programowo obs³ugiwanego

w³¹cznika, ktÛry wprowadza pro-

cesor w stan normalnej pracy lub

j¹ blokuje. Przycisk P2 odpowiada

za zerowanie programowego licz-

nika osÛb.

Po w³¹czeniu zasilania na

wyprowadzeniu RESET proceso-

ra znajduje siÍ stan niski, ktÛry

umoøliwia inicjacjÍ pracy mikro-

kontrolera, czyli wykonanie re-

startu. Odpowiedzialny jest za to

obwÛd z³oøony z†rezystora R5

i†kondensatora C5 pod³¹czony do

wejúcia RESET procesora. Po

restarcie mikrokontroler przecho-

dzi w†stan czuwania (w prost-

szej wersji dioda D7 miga krÛt-

kimi impulsami). Naleøy wtedy

przycisn¹Ê przycisk ON/OFF, co

jest sygna³em rozpoczÍcia pracy

uk³adu.

LED D1 D2

SYGNALIZATOR

AKUSTYCZNY

PIEZO

+12V

ODBIORNIK

PODCZERWIENI

LICZNIK WEJŒÆ

Mikroprocesor

ST62T10/20

lub

opcjonalnie

ST62T15/25

Opcjonalnie

wskaŸnik LED

ODBIORNIK

PODCZERWIENI

LICZNIK WYJŒÆ.

PK1

NADAJNIK

PODCZERWIENI

RESET

LICZNIKA

Rys. 1. Schemat blokowy włącznika.

w†pomieszczeniu oraz alarmowa-

nie, jeøeli zostanie w nim prze-

kroczona ustalona liczba osÛb.

Schematy ideowe sterownikÛw

w†obydwu wersjach s¹ przedsta-

wione na rys. 2 i† 3 . Na rys. 2

przedstawiono schemat uk³adu

z†wykorzystaniem mikrokontrolera

ST6215/25 oraz wyúwietlacza sied-

miosegmentowego LED ze wspÛl-

n¹ katod¹. Na rys. 3†przedstawio-

no schemat uk³adu w†wersji

oszczÍdniejszej, wykonanej przy

uøyciu mikrokontrolera ST62T10/

20. W†tym przypadku sygnalizacja

pracy uk³adu jest moøliwa dziÍki

trzem diodom LED D5, D6, D7.

Podstawowe rÛønice pomiÍdzy

obydwoma uk³adami, poza typem

zastosowanego procesora oraz syg-

nalizacji optycznej, to po³¹czenia

poszczegÛlnych blokÛw z†portami

mikrokontrolera.

Wyúwietlacz siedmiosegmento-

wy jest do³¹czony do wyprowa-

dzeÒ PA0..PA6 procesora

ST62T15/25, skonfigurowanych ja-

ko wyjúcia push-pull . Diody LED

D5..D7 s¹ natomiast do³¹czone do

wyprowadzeÒ PA0..PA2 mikrokon-

trolera ST62T10/20 skonfigurowa-

nych takøe jako wyjúcia push-

pull .

Odbiornik podczerwieni zlicza-

j¹c osoby wchodz¹ce pod³¹czono

do wyprowadzenia 8†(PC5/PB7)

procesora. Wyprowadzenie to jest

skonfigurowane jako

wejúcie no pull up .

Odbiornik podczer-

wieni zliczaj¹cy oso-

by wychodz¹ce pod-

³¹czono do wypro-

wadzenia 9 (PC4/

PB6) mikrokontrole-

ra.

wieni zrealizowano poprzez por-

ty PB0 i†PB5 (wyjúcia push-

pull ). Uk³ad US2 generuje ci¹g

impulsÛw prostok¹tnych w†mo-

mencie pojawienia siÍ stanu wy-

sokiego na wejúciu reset 4 time-

ra US2. Prac¹ generatora steruje

procesor dla obydwu wersji po-

przez wyjúcie PB6 ( push-pull ).

W†obydwu wersjach sterowni-

ka wyjúcia PB4 mikrokontrolerÛw

steruj¹ prac¹ tranzystora T1, ktÛry

wprowadzony w†stan przewodze-

nia powoduje za³¹czenie przekaü-

nika PK1. Wyjúcia PB4 s¹ skon-

figurowane jako wyjúcie push-

pull . Przekaünik PK1 typu RM94P-

12-S jest elementem wykonaw-

czym, za³¹czaj¹cym oúwietlenie

w†pomieszczeniu, do ktÛrego

wchodzimy. DoúÊ waønym para-

metrem jest maksymalny pr¹d,

jaki bÍdzie prze³¹czany przez

Sterowanie na-

dajnikiem podczer-

Rys. 2. Schemat elektryczny włącznika z licznikiem liczby osób.

Elektronika Praktyczna 4/2000

Sterownik oświetlenia z licznikiem osób

Rys. 3. Schemat elektryczny sterownika w prostszej wersji.

W†uk³adach obydwu wersji na

wyjúciu PB2 (PB5) pojawi¹ siÍ

impulsy, ktÛre poprzez rezystor

R6 steruj¹ tranzystorem T4.

W†efekcie diody nadawcze D1

i†D2 úwiec¹ úwiat³em impulso-

wym. Diody s¹ zasilane poprzez

rezystor R8 z†linii zasilaj¹cej

+12V. Sygna³ impulsowy steruj¹cy

prac¹ tranzystora ma niewielk¹

czÍstotliwoúÊ (ok. 50Hz). Zmienne

natÍøenie promieniowania pod-

czerwonego oúwietla dwie rÛwno-

legle po³¹czone pary diod odbior-

czych (D3, D4 i†D9, D10), ktÛre

polaryzuj¹ bazy tranzystorÛw T2,

T3. RÛwnoleg³e po³¹czenie diod

odbiorczych ma na celu zwiÍksze-

nie k¹ta odbioru promieniowania

podczerwonego z†nadajnika oraz

zwiÍkszenie czu³oúci odbiornika.

Gdy diody odbiorcze s¹ oúwiet-

lone, na wyjúciu odbiornika po-

jawia siÍ napiÍcie - stan wysoki

- ktÛre jest podawane na wejúcie

mikrokontrolera. Przerwanie ob-

wodu bariery podczerwieni powo-

duje pojawienie siÍ stanu niskiego

na wejúciu mikrokontrolera, co

odbierane jest jako informacja

o†pojawieniu siÍ osoby.

Jeøeli najpierw zostanie prze-

rwany obwÛd zliczaj¹cy osoby

wchodz¹ce, licznik zwiÍkszy swÛj

stan o†1. W†chwilÍ pÛüniej zosta-

nie przerwany obwÛd zliczaj¹cy

osoby wychodz¹ce, lecz w†tym

momencie jest on zablokowany

przez obwÛd zliczaj¹cy osoby

wchodz¹ce. Podobna sytuacja jest

przy wyjúciu z†pomieszczenia,

z†tym, øe wtedy blokowanie od-

bywa siÍ w†odwrotnym kierunku.

Dodatkowo na wejúciach zastoso-

wano programow¹ zw³okÍ czaso-

w¹ przeciwdzia³aj¹c¹ ewentual-

nym zak³Ûceniom.

Na wyjúciu PB0 (PB4) pojawi

siÍ stan wysoki wprowadzaj¹c

tranzystor T1 w†przewodzenie

i†za³¹czaj¹c úwiat³o w†pomieszcze-

niu. Na wyúwietlaczu LED (w†wer-

sji bardziej z³oøonej) pojawi siÍ

cyfra informuj¹ca o†liczbie osÛb

w†pomieszczeniu. W†podobny spo-

sÛb funkcjonuje uk³ad w prostszej

wersji sterownika.

Limit osÛb przebywaj¹cych

w†pomieszczeniu zosta³ programo-

wo ustalony na dziesiÍÊ. Przekro-

czenie limitu sygnalizowane jest

w³¹czaniem siÍ sygna³u akustycz-

nego. W†wersji z†wyúwietlaczem

pojawi¹ siÍ trzy poziome kreski,

w†wersji prostszej zgaúnie dioda

D7 OK i†zapali siÍ dioda

D6 ALARM/ZA DUZO.

Wyúwietlacz LED jest

sterowany z†PA0..PA6

poprzez rezystory

R9..R15 o†wartoúci 820

wyúwietlacz ze wspÛln¹ anod¹.

W†tym celu podczas tworzenia

programu naleøy skonfigurowaÊ

porty PA0..PA6 jako wyjúcia ty-

pu open-drain . Naleøy rÛwnieø

na listwie wyprowadzeniowej do

wyúwietlacza zamiast masy pod-

³¹czyÊ +5V do anody wyúwiet-

lacza.

Na rys. 4 znajduje siÍ schemat

zasilacza, ktÛry montowany jest

na g³Ûwnej p³ytce sterownika.

Montaø uk³adu

P³ytka drukowana sterownika

zosta³a zaprojektowana w†ten

sposÛb, øe przejúcie miÍdzy obie-

ma wersjami uk³adu polega na

wymianie procesora i†od³¹czeniu

czy teø przy³¹czeniu wyúwietla-

cza lub diod LED. Dodatkowo

naleøy zmieniÊ po³oøenie po-

szczegÛlnych zworek (wed³ug

opisu) oraz obci¹Ê dwa wypro-

wadzenia procesora ST6215/25,

ktÛre i†tak nie s¹ wykorzystane

w†sterowniku, tj. koÒcÛwki 6

(Ain/PC7) i†7 (Ain/PC7).

W†przypadku braku wy-

úwietlacza ze wspÛln¹

katod¹ moøna zastosowaÊ

Rys. 4. Schemat elektryczny zasilacza.

Elektronika Praktyczna 4/2000

Sterownik oświetlenia z licznikiem osób

Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej nadajnika IR.

wym) najlepiej umieúciÊ w†obudo-

wie plastykowej. Umieszczaj¹c ste-

rownik w†obudowie plastykowej

powinniúmy na obudowÍ wypro-

wadziÊ diody LED oraz przyciski

P1 i†P2.

Naleøy pamiÍtaÊ, øe uk³ad wy-

konawczy w†postaci przekaünika

P1 za³¹cza obwÛd bÍd¹cy pod

napiÍciem 220V, w†zwi¹zku

z†tym zalecam zachowanie szcze-

gÛlnej ostroønoúci.

Krzysztof Górski, SQ2GCL

krzysztof.gorski@ep.com.pl

Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej odbiornika IR.

Oprogramowanie sterownikÛw,

w†wersji ürÛd³owej (dla ST6-Re-

alizera) i†wynikowej, jest dostÍp-

ne na p³ycie CD-EP4/2000 w†ka-

talogu \Noty katalogowe do pro-

jektÛw\Sterownik oúwietlenia oraz

w†Internecie pod adresami:

- http://www.ep.com.pl/programy/

programy.html - programy

w†postaci wynikowej,

- http://www.ep.com.pl/ftp/

ftpot.html - programy w†postaci

ürÛd³owej.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R3, R25..R28: 1,1k

Na p³ytce drukowanej z†mikro-

kontrolerem znajduj¹ siÍ cztery

zworki ZW1..ZW4, ktÛre dostoso-

wuj¹ uk³ad do wybranej wersji.

Przy wyborze uk³adu z†wyúwiet-

laczem zworki ZW1, ZW2, ZW3

s¹ rozwarte. Natomiast zworka

ZW4 zwiera ze sob¹ wyprowadze-

nia 1, 2†i†3, 4†. W†uk³adzie z†pro-

cesorem ST62T10/20 ZW1, ZW2,

ZW3 s¹ zwarte, a†zwora ZW4

³¹czy wyprowadzenia 2 i†4. Uk³ad

po zmontowaniu wszystkich p³y-

tek i†wykonaniu po³¹czeÒ miÍdzy

nimi powinien zacz¹Ê dzia³aÊ.

Na rys. 5 i† 6 znajduj¹ siÍ

schematy montaøowe p³ytek na-

dajnika i†odbiornika podczerwie-

ni. Rozmieszczenie elementÛw na

p³ytce sterownika przedstawiono

na rys. 7 .

Przy wlutowywaniu elementÛw

naleøy zwrÛciÊ

uwagÍ na odpo-

wiednie umiesz-

czenie koÒcÛ-

wek podzespo-

³Ûw w†p³ytce. Z

p³ytki wyprowa-

dzone s¹ prze-

wodami przy-

ciski P1 i†P2

oraz przetwor-

nik piezo. Po³¹-

czenia miÍdzy

p³ytk¹ g³Ûwn¹

a†poszczegÛlny-

mi p³ytkami

najlepiej wyko-

naÊ przewodem

wieloøy³owym,

tzw. taúm¹.

Zmontowany

uk³ad (p³ytkÍ

z†mikrokontro-

lerem i†transfor-

matorem siecio-

R6, R7: 3,9k

/2W

*R9..R15: 820

R9..R11: 2,2k

R16: 100k

Ω

R18, R20: 5,1k

Ω

R21, R22: 300k

Graficzny kompilator progra-

mÛw ST6-Realizer znajduje siÍ na

p³ycie CD-EP2.

Ω

R23, R24, R32: 15k

Kondensatory

C1, C4, C6, C9, C10, C11: 220nF

C2, C3: 30pF

C5: 1

Wzory p³ytek drukowanych

znajduj¹ siÍ na wk³adce wewn¹trz

numeru, na p³ycie CD-EP4/2000

(takøe w†wersji ürÛd³owej) oraz

w†Internecie pod adresem: http:/

/www.ep.com.pl/pcb.html .

F/25V

F/16V

Półprzewodniki

D1, D2: diody nadawcze

podczerwieni (np. LD271)

D3, D4, D9, D10: odbiorniki

podczerwieni (np. BWP34)

D5, D6, D7: diody LED dowolne

D8: BAVP19

*LED: wyświetlacz wspólna katoda

T1, T4: BD135

T2, T3, T5, T7: BC548

T6, T8: BC556

US1: ST62T10/20 lub ST62T15/25*

(w zależności od wersji)

US2: 555

US3: 7805

Różne

Piezo: przetwornik piezoelektryczny

o średnicy 2cm

PK1: przekaźnik RM94P−12−S

P1, P2: przyciski jednobiegunowe

− reset

X: rezonator 8MHz

Elementy oznaczone * nie

wchodzą w skład kitu

Rys. 7. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej

sterownika.

Elektronika Praktyczna 4/2000

Ω

R2, R4, R5, R30, R31: 2,2k

R8: 220

R17: 68k

R19, R29: 3,3k

C7: 100nF

C8: 10nF

C12: 1000

C13: 470

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: