Проект №4 «Переменный светильник»

Бывает так, что источник света надо не только включать или выключать, но и регулировать интенсивность его свечения. Например, когда вы пользуетесь светильником дома.

Днем в помещении много света из окон, поэтому светильник должен светить менее ярко. А вечером, напротив, света мало или нет совсем и яркость светильника нужна больше, чтобы осветить локальное место. А если ложитесь спать, светильник должен превратиться в ночник с тусклым свечением, чтобы не мешать сну.

Соответственно, источник освещения можно оснастить регулятором, с помощью которого выбирать наиболее комфортный для данного времени суток уровень освещения.

 

 

Конструкция устройства для проекта 

Для реализации проекта светильника с переменной освещенностью потребуются те же детали, что и ранее. Нужен контроллер, модуль с кнопкой и модуль фонаря, играющего роль источника света.

В целях упрощения выполнения проекта и для большей наглядности давайте представим, что фонарь, ранее установленный над дверью дома, - это и есть внутренний светильник, яркостью которого нам надо управлять. Кнопка рядом с дверью пусть будет той кнопкой, которая меняет яркость светильника. Если же поместить фонарь внутрь модели дома, то его будет не очень хорошо видно, и работа устройства окажется не наглядной. Впрочем, если у вас будет желание сделать именно так, то можно самостоятельно перемонтировать туда модуль фонаря.

Исходя из этого соображения, собирать ничего не придется. Потребуется только отключить модули индикаторов, которые в данном проекте не нужны, и загрузить в контроллер программу, посредством которой можно менять уровень освещения в зависимости от нажатия на кнопку.
 

Алгоритм работы устройства

Количество света, излучаемое электрическим источником, как правило зависит от уровня напряжения на нем. Модуль «Фонарь» построен на светодиодах, которые также подчиняются данному правилу.

Однако, контроллер Вертор Классик, основанный на платформе Ардуино, не наделен возможностью задавать разные уровни напряжения на своих выходных контактах. Он может выдавать либо 5 вольт, либо 0 вольт. Но он может имитировать разные напряжения в этом диапазоне с помощью широко известной в кругах электронщиков технологии широтно-импульсной модуляции (сокращенно ШИМ).

Суть ШИМ состоит в том, что контроллер подает на подключенный к нему модуль не постоянное и непрерывное напряжение, а импульсы напряжения. Проще говоря, он часто включает и выключает напряжение. При этом частота включений-выключений (их количество за 1 секунду) остается постоянной, но промежутки времени между каждым включением и выключением могут быть разными. Это влияет на то, как подключенный к такому питанию модуль «воспринимает» данное напряжение. Если импульсы короткие, то среднее напряжение мало. Если продолжительность импульса больше, то и напряжение в среднем больше. 

Указанный принцип можно выразить формулой:

где Uп - напряжение питания (высота импульса на графике), tu - длительность импульса (его ширина на графике), T - период повторения импульсов.

А проиллюстрировать этот принцип можно примерами графиков сигналов с ШИМ.

 

Таким образом, задавая программно подаваемые на фонарь импульсы в программе контроллера, можно управлять яркостью свечения светодиодов модуля.

Что касается общего алгоритма работы переменного светильника, то он состоит в том, что с помощью кнопки переключаются 5 разных режима работы светильника с разными параметрами ШИМ: яркость 0%, 25%, 50%, 75%, 100%. Вначале при каждом нажатии кнопки яркость увеличивается на 25%. При достижении 100% яркость будет уменьшаться на 25% при каждом нажатии кнопки.

Реализуется такое управление с помощью введения еще одного параметра-флага. Он отвечает за увеличение яркости. Если включен (активен), то яркость увеличивается при очередном нажатии на кнопку. Если выключен (не активен), то яркость уменьшается при нажатии.

 

Сборка устройства

Как было сказано выше, фактически никакой сборки в данном проекте нет, поскольку снова используются ранее установленные на каркас модули. Наоборот, потребуется отключить лишние кабели, идущие к индикаторам, которые использовались в проекте №3.

Целью проекта №4 является прежде всего знакомство с ШИМ на практике для того, чтобы впоследствии знать о такой возможности и применять при необходимости в других проектах.

 

1. Отключение индикаторов из предыдущего проекта
 

 

2.  Загрузка в контроллер программы

 

Программу (скетч) для загрузки из среды программирования «Студия Эвольвектор», или из Arduino IDE, реализующую указанный в начале проекта алгоритм, можно найти на прилагаемом к конструктору DVD-диску или скачать со страницы проекта на сайта «Академии Эвольвектор»: academy.evolvector.ru/umdom_osn_proekt4_peresvet

Принципы составления программы описаны в соответствующем методическом пособии.
 

 

Проверка устройства в работе
 

После загрузки программы нажимайте на кнопку и следите за тем, как изменяется яркость свечения источника света.

 

Написать отзыв

Ваше Имя:


Ваш отзыв: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо           Хорошо

Введите код, указанный на картинке: