Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 10
1 Обзорная часть 12
1.1 Требования к освещенности 12
1.2 Системы управления освещением 13
1.3 Механизм автоматизированного освещения 17
1.4 Аналоги 19
2 Проектирование структурной схемы 22
3 Расчетная часть 25
3.1 Расчет параметров освещения 25
3.2 Расчет электрической принципиальной схемы 27
3.2.1 Выбор микроконтроллера 27
3.2.2 Микросхема связи с персональным компьютером 29
3.2.3 Выбор элементов управления индикации и часов реального времени 30
3.2.4 Выбор датчиков и буферов I2C 34
3.2.5 Детектор нулевого сетевого напряжения 36
3.2.6 Схема управления нагрузкой 39
3.2.7 Выбор источников питания для устройства 40
4 Разработка управляющей программы верхнего уровня 42
5 Разработка программы микроконтроллера 45
5.1 Среда разработки Atmel Studio 7 45
5.2 Алгоритмы программных процедур 48
Заключение 51
Список использованных источников 52
Приложение А(обязательное) Листинг программного обеспечения микро контроллера 55
Выдержка из текста
Освещение в помещениях, и тем более в школьных учреждениях, является достаточно важным вопросом. Здесь стоит рассматривать два аспекта: обеспечение требуемого уровня освещенности и затраты на электроэнергию.
Существуют вполне определенные, установленные на государственном уровне стандарты и нормативы освещенности, указанные в документе СП 52.13330.2011 (СНиП 23-05-95) «Естественное и искусственное освещение» [1]. Введение таких стандартов, прежде всего, направлено на уменьшение влияния уровня освещенности на зрение.
К сожалению, согласно статистике [2] в России практически все школьные классы не соответствуют стандартам и требованиям освещенности, вследствие чего около 25% школьников имеют дефекты зрения, которые в том числе связаны и с неправильным освещением.
Еще одной проблемой является то, что с каждым годом происходит удорожание всех энергоресурсов, а это приводит к увеличению стоимости электроэнергии. Кроме того, ужесточаются наказания за несвоевременную оплату или просрочку услуг [3].
Когда дело касается бюджетных организаций, обычно имеющих строго ограниченное финансирование, то повышение тарифов на электроэнергию приводит к существенным затратам на услуги ЖКХ. К сожалению, большинство реформ и законопроектов, проводимых правительством, никак не направлены на улучшение качественного оснащения школ, а часть финансирования перекладывается на плечи родителей.
Фактически большинство школ в России имеют устаревшие осветительные установки, не отвечающие современным требованиям.
Стоит отметить также тот факт, что существует множество проектов по повышению энергоэффективности школ, таких как [4].
Но одной из самых эффективных мер является грамотное регулирование осветительных систем, что позволяет экономить около 25%, а в некоторых случаях и до 70% электроэнергии [5].
Установка только лишь энергосберегающих ламп не позволит значительно увеличить экономию электроэнергию из-за слишком большой стоимости этих ламп. Несложными расчетами можно доказать, что так называемые энергосберегающие лампы на самом деле не приносят практически никакой экономии [6].
Установка автоматических выключателей и датчиков присутствия так же не решает поставленную проблему полностью, поскольку такие системы фактически выполняют только функции включения и выключения, а не регулирования освещенности.
Самым эффективным способом на сегодняшний день считается установка автоматизированных систем управления освещенностью (в том числе в составе интеллектуальных комплексных систем, таких как «умный дом»).
В данной работе рассмотрим вопрос проектирования недорогой и эффективной системы управления освещенностью для школьного здания.
Цель работы – создание максимально экономичной, и эффективной системы управления освещением, соответствующей современным стандартам.
Список использованной литературы
1 Свод правил СП 52.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 23-05-95) «Естественное и искусственное освещение» / Минстрой России. – М. : ГП «Информрекламиздат». – 2011. – 75 с.
2 Шевченко, А.С Энергоэффективное освещение в школах – путь к сохранению здоровья учащихся / А.С. Шевченко. – журн. Освещение. – № 6 (19), ноябрь-декабрь 2011 г.
3 Федеральный закон №307 от 03.11.2015 года «О внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ в связи с укреплением платежной дисциплины потребителей энергетических ресурсов».
4 Учебно-исследовательский проект энергосбережение в школе / [Электронный источник] : материал сайта «Вопросы Интернет Образования». – Режим доступа : http://vio.uchim.info/Vio_109/cd_site/articles/kormilceva.pdf
5 Освещение школ. Освещение школьного класса / [Электронный источник] : материал сайта компании ООО «ЛИСТ Инжиниринг». – Режим доступа : http://list-eng.ru/uslugi/osveshchenie-shkol-osveshchenie-shkolnogo-klassa/
6 А правда, что энергосберегающая лампа сберегает? / [Электронный источник] : материал сайта «fishki.net». – Режим доступа : http://fishki.net/1233234-a-pravda-chto-jenergosberegajuwaja-lampa-sberegaet.html
7 Михаил, Гладштейн Интеллектуальные системы автоматического управления электрическим освещением / [Электронный источник] : материал сайта «Время электроники». – Режим доступа : http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2195/doc/43212/
8 Максим, Береснев Автоматизированная система управления освещением / [Электронный источник] : материал сайта компании «ARMAN». – Режим доступа : http://arman-engineering.ru/info_center/articles/870
9 Системы автоматического управления освещением зданий / [Электронный источник] : материал сайта «Школа для электрика». – Режим доступа : http://electricalschool.info/main/lighting/409-sistemy-avtomaticheskogo-upravlenija.html
10 Екатерина, Самкова Обзор протоколов управления освещением / [Электронный источник] : матерал сайта «Время электроники». – Режим доступа : http://www.russianelectronics.ru/developer-r/review/2195/doc/58067/
11 Управление освещением учебного заведения (школа, ВУЗ) при помощи контроллера К2000Т. Энергосбережение в школе, ВУЗе / [Электронный источник] : материал сайта компании «Intelar». – Режим доступа : http://intelar.ru/primeri/5
12 Устройство управления освещением 4-х канальное на PIC12F629 / [Электронный источник] : материал сайта «Сайт-ПАЯЛЬНИК». – Режим доступа : http://cxem.net/house/1-302.php
13 Губа, Александр Цифровые датчики освещенности MAX44007 и MAX44009 компании Maxim [Текст] / А. Губа // Электронные компоненты. — 2011.- №6. — C. 73-76.
14 Новые буферные микросхемы с нулевым смещением PCA9525, PCA9605 компании NXP для I2C / [Электронный источник] : материал сайта компании «MT System электронные компоненты». – Режим доступа : http://www.procontent.ru/release/7395.html
15 Черных, А.А. Фазовый регулятор мощности с микроконтроллерным управлением / А. А. Черных ; науч. рук. И. А. Тутов // Современные техника и технологии : сборник трудов XX международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 14-18 апреля 2014 г. : в 3 т. — Томск : Изд-во ТПУ, 2014. – Т. 2. – С. 275-276.
16 Технический лист данных ATmega128-16AU / [Электронный источник] : материал сайта компании «Atmel». – Режим доступа : http://www.atmel.com/images/doc2467.pdf
17 Технический лист данных CP2102 / [Электронный источник] : материал сайта компании «SparkFun Electronics». – Режим доступа : https://www.sparkfun.com/datasheets/IC/cp2102.pdf
18 Документация на жидкокристаллический индикатор MT-16S2D-2YLG / [Электронный источник] : материал сайта компании "МЭЛТ". – Режим доступа : http://www.melt.com.ru/docs/MT-16S2D.pdf
19 Технический лист данных DS1307 / [Электронный источник] : материал сайта компании «Maxim Integrated». – Режим доступа : http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS1307.pdf
20 Технический лист данных MOC3023 / [Электронный источник] : материал сайта компании «Texas Instruments». – Режим доступа : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/moc3022.pdf
21 Китаев, Ю.В. Основы программирования микроконтроллеров ATMega128 и 68hc908. Учебное пособие / Ю.В. Китаев. – СПб: СПбГУ ИТМО. –2007. – 107 с.