"Радиосистема управления освещением"
Целью данного курсового проекта является построение сети, осуществляющей дистанционное управление/мониторинг светодиодных светильников по радиоканалу. Подразумевается, что есть некоторое помещение (к примеру, выставочный зал), в котором используется светодиодное освещение и характеристиками этого освещения можно дистанционно управлять с некоторого пульта. То есть, имеется единственный пользователь системы – оператор, который управляет освещением. По команде с пульта управления должны осуществляться:
  • Включение/выключение светильников
  • Установка дежурного освещения
  • Плавная регулировка яркости любого светильника или группы светильников

В обратном направлении, от светодиодной панели по терминалам к модулю управления по запросу должны передаваться: 

  • Температура излучающей панели 
  • Температура источника питания 
  • Ток потребления лампы    
Из этого можно сделать вывод, что связь в системе – двунаправленная, то есть в одном направлении мы посылаем в сущности команду, а обратно получаем телеметрию. Сообщение от пульта управления может быть широковещательным, то есть адресовано всем активным лампам, либо может относиться к конкретному терминалу или произвольному.

Основные требования к системе:

  • Максимальное количество светильников в сети: до 50
  • Радиус зоны обслуживания: 75 м
  • Тип управления яркостью светильника: аналоговый, ШИМ
  • Вероятность ошибки на бит Pb: 10-4  

Повторюсь, что систему освещения будем рассматривать на примере выставочного зала картинной галереи. Поэтому к системе можно предъявить некоторые требования: важно, чтобы все объекты выставки были достаточно освещены в часы работы галереи, и чтобы освещение было возможно отключить на время, когда галерея закрыта для посетителей. Так же должна быть возможность сделать освещение конкретного светильника или группы светильников более ярким или же приглушенным, чтобы обеспечить комфортный просмотр конкретного экспоната.
Исходя из радиуса зоны обслуживания можно сделать вывод о площади освещаемой территории. если мы представим помещение зала в виде квадрата, то его диагональ совпадёт с радиусом зоны обслуживания, отсюда площадь зала будет равна 2812,5 квадратным метрам.

Архитектуру решения поставленной задачи создания данной системы можно описать подобным образом:

Рисунок 1. Архитектура решения.            

Где пункт управления АРМ – автоматизированное рабочее место, которое включает в себя часть аппаратной реализации и часть программной реализации. ПК, на котором имеется приложение, которое в доступной форме для оператора предоставляет возможность управления всеми объектами. Объектами являются светодиодные светильники, в нашем случае 50 штук, поделенные на группы. Каждая группа подсвечивает конкретный экспонат. Конфигурирование светильников в группы создается с помощью программного обеспечения пользователя. Пользователь выбирает в приложении светильники и образует их в группы. В прямом направлении, как уже говорилось ранее, от командного пункта идут команды управления освещением на светильники, в обратном направлении поступает телеметрия по запросу от приложения. Эти данные очень важны, так как светодиодное освещение очень чувствительно к перегреву, поэтому существует риск пожара.


Функциональный состав сетевых объектов

Рисунок 2. Обобщенная функциональная схема терминала и выделенного узла сети

Сетевой объект – светильник. Функциональный узел – светодиодная панель. Блок питания фактически управляет освещением, то есть, подает питание на эту светодиодную панель. Этим источником питания мы и должны управлять.

Светильник состоит из блока питания панели и терминала. В составе терминала есть микроконтроллер. Микроконтроллер – программно управляемое устройство, в котором есть своя микропрограмма, которая управляет источником питания. У микроконтроллера в нашем случае есть три порта. Первый предназначен для формирования ШИМ-сигнала (широтно-импульсная модуляция - это способ кодирования аналогового сигнала путём изменения ширины (длительности) прямоугольных импульсов несущей), для управления блоком питания. Два других порта - для получения с блока питания телеметрии, например, по второму порту считываем температуру, по третьему – ток. Микропрограмма содержится в программном модуле и управляет световым режимом. Модуль получает извне команду, разбирает ее, понимает что нужно сделать и формирует соответствующий ШИМ-сигнал. Также в микроконтроллере есть буфер - запоминающее устройство, которое хранит информацию о разных световых сценариях – динамике изменения светового объекта. Например, можно дать команду: запустить N-ый сценарий, что значительно упрощает работу оператора. В состав терминала включена небольшая антенна, а рядом с антенной радиомодуль, с помощью которого мы получаем радиосимволы по каналу связи связи, преобразуем эти символы в биты и вводим в контроллер. Контроллер с этими битами осуществляет желаемую нами программу. Фактически это сетевое окончание.


  1.  А.В. Бакке. «Лекции по курсу ССПО»
  2. http://radiolay.ru/
  3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Широтно-импульсная_модуляция