Умный светильник

Актуальность

Недостаток или неправильное распределение света снижает производительность труда, вызывает утомление глаз, провоцирует заболевания зрения, повышает уровень травматизма. Чтобы создать подходящие условия для пользователей, необходимо выполнить требования к освещению помещений и рабочих мест. На рабочих объектах любого назначения используются три вида освещения — естественное, искусственное (электрическое) и совмещённое (комбинация солнечного и электрического света). Для каждого вида предусмотрены нормативы. В нашем случае используется искусственное освещение.

По конструктивным особенностям рабочее освещение делится на общее (равномерное, локализованное) и комбинированное. При выборе учитывается характер зрительных работ, которые классифицируются по разрядам (в соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» и СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение»). Для каждого из восьми разрядов определены размеры объекта различения и расстояния от глаз работающего до объектов различения. Например, 1-й предполагает работу с мелкими объектами до 0,15 мм, а 8-й – общий надзор за производством.

В соответствии с требованиями к освещению рабочих мест для объектов VI–VIII разрядов допускается использовать только равномерный рабочий свет, для остальных необходимо освещение локализованного или комбинированного типа.

Локализованное общее освещение повышает интенсивность света, так как лампы приближены к рабочим местам. Эти осветительные системы актуальны там, где требуются работы средней и малой точности (IV и V разряды).

Комбинированное освещение включает в себя общие и местные светильники, которые усиливают освещённость рабочей зоны. Дополнительная локальная подсветка обязательна при характере зрительных работ от наивысшей до высокой точности (I–III разряды). При комбинации местных и общих светильников минимальная нормативная доля последних – 10%. Одно лишь местное освещение запрещено, так как создаёт тени и утомляет глаза.

Цель

Создать устройство, способное автоматически изменять яркость и теплоту света в зависимости от яркости света за окном и включающее в себя ручную настройку.

Задачи

1. Изучить требования к освещению рабочих мест.
2. Научиться работать с фоторезисторами и адресной светодиодной лентой.
3. Составить схему устройства и посчитать компоненты.
4. Написать программу для устройства.
5. Протестировать схему и программу в Tinkercad.
6. Собрать устройство на макетной плате и запрограммировать его.
7. Собрать конечный макет.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Плата Arduino Uno
• Адресная светодиодная лента
• Кнопки
• Светодиоды, фоторезистор
• Потенциометр, резисторы
• Набор соединительных проводов

Описание

Предлагаемая вашему вниманию работа «Умный светильник» была посвящена устройству, автоматически изменяющему яркость и теплоту света в зависимости от освещённости за окном: плата Arduino считывала показания с фоторезистора каждые несколько секунд, и в зависимости от этих показаний менялись яркость и теплота свечения.

Авторы снабдили устройство также функцией ручной настройки. При нажатии на кнопку загорался светодиод, говорящий о том, что устройство перешло в режим ручной настройки и у пользователя есть возможность самостоятельно установить яркость и теплоту света светильника. При повторном нажатии на кнопку устройство возвращалось в автоматический режим и светодиод гас.

Результаты работы/выводы

Был разработан, изготовлен и испытан макет лампы, подстраивающейся под окружающее освещение.

Устройство действует по разработанному алгоритму: сначала идёт обработка режима кнопки. Здесь используются несколько переменных типа boolean.

После старта устройство работает в режиме считывания показаний фоторезистора. Светодиод-оповеститель выключен. При нажатии на кнопку устройство переходит в режим ручной настройки и светодиод загорается.

Перспективы использования результатов работы

Макет позволяет настроить освещение рабочего места в зависимости от яркости света в помещении.  В дальнейшем мы планируем добавить в проект различные эффекты, а также переместить плату в другой корпус.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РТУ МИРЭА

Мнение автора

«Увлечение Arduino у меня появилось уже давно. С большим увлечением я работал над проектом «Умный светильник» от этапа планирования до сборки и реализации.

Спасибо организаторам и школе за возможность представить свой проект на Открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего». Планирую участвовать в конференции на следующий год с новым проектом»