Проекты

Многофункциональный светильник с дистанционным выбором режима работы

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1002
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Свет – это очень важная переменная в нашей жизни. Порой мы даже не задумываемся над тем, как сильно освещение влияет на наше здоровье и настроение. С течением многих поколений у человека сформировалась привычка просыпаться и ложиться спать с восходом и заходом солнца. Сейчас, в век технического прогресса, многим людям, чтобы успеть на работу или учёбу, необходимо просыпаться очень рано, в одно и то же время.

Но в зависимости от времени года солнце встаёт то раньше, то позже. И поэтому зимой часто приходится вставать с кровати в полной темноте и включать свет. Наши глаза не могут быстро адаптироваться к изменению освещения, и поэтому ещё долгое время мы будем чувствовать усталость, потерю концентрации и дискомфорт.

Задумываясь над вышеуказанными проблемами, мы решили сконструировать некое устройство, которое бы имитировало восход солнца.

Цель

Создание многофункционального настольного светильника с функциями: «будильник рассвет», многосимвольный экран с подсветкой для вывода информации, часы с указанием числа месяца и дня недели, возможность управлять и выбирать режимы дистанционно с помощью пульта или смартфона, возможность регулировки длительности включения, включение и отключение подсветки дисплея, защита от проблем, связанных с перебоями в электрической сети (данные о будильнике и о текущем времени не пропадут из-за отключения электричества).

Задачи

  1. Определить сферу применения, сценарии использования и полный функционал светильника.
  2. Составить список необходимых комплектующих.
  3. Начертить принципиальную схему устройства.
  4. Сделать макет, написать и отладить код.
  5. Сделать корпус и выполнить тестовую проверку устройства.
  6. Выявить преимущества и недостатки данной конструкции.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Микроконтроллер Arduino (UNO или MEGA)
  • ЖК-экран 16x2 (для вывода информации)
  • Часы реального времени (для хранения точного времени при отключении питания)
  • ИК-приёмник (для дистанционного управления)
  • ИК передатчик (пульт или смартфон с функцией ИК)
  • Светодиодная лента
  • Полевой транзистор с изолированным затвором (MOSFET) – необходим для управления светодиодной лентой
  • Блоки питания на 5 В и 24 В
  • Компьютер с установленным ПО: Arduino IDE, Tinkercad
  • 3D-принтер

Описание

Первый этап. Определение функций светильника, а также составление списка необходимых для проекта комплектующих, с помощью которых эти функции будут реализованы.

Второй этап. Создание принципиальной схемы в виртуальной среде разработки Tinkercad.

Третий этап. Создание макета, изготовление корпуса.

Четвёртый этап. Программирование, отладка кода и тестирование готового устройства. В ходе практических испытаний светильник показал себя очень хорошо.

Результаты работы/выводы

В результате получился очень полезный, функциональный и удобный светильник. Все изначально заложенные функции удалось реализовать.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем можно использовать RGB-светодиоды, чтобы расширить функционал, имитировать не только свет, но цвет искусственного «рассвета»;

перейти от управления по ИК на один из беспроводных протоколов передачи данных (WI-FI, Bluetooth).

Переход на протоколы Wi-Fi поможет встроить светильник в систему «Умный дом» и включать и выключать его, используя голосовой помощник.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА