Автоматическая подсветка лестницы

Содержание

1. Оборудование для подсветки лестниц
2. Принцип работы
3. Инфракрасные датчики
4. Комбинированные
5. Виды датчиков для лестниц
6. Элементы устройства
7. Где устанавливают датчики?
8. Управление устройством
9. Преимущества систем Interactive-Home
10. Схемы,печатные платы
11. Материалы и компоненты
12. Загрузка прошивки
13. Инструкция по загрузке прошивки
14. Схема подключения подсветки лестницы
15. Параметры выбора элементов подсветки.
16. 1. Выбираем светодиодную ленту.
17. 2. Теперь нужно выбрать блок питания для светодиодной ленты нужной мощности.
18. Автоматическая подсветка ступеней лестницы
19. Настройка системы производится в следующем порядке:
20. Галерея
21. Компоненты
22. Прототип
23. Схема
24. Скетч
25. Немного про монтаж
26. Результат

Оборудование для подсветки лестниц

Подсветки лестниц подобраны наиболее оптимальные комплекты для автоматического светодиодного освещения ступеней.

Принцип работы

При появлении в зоне обнаружения человека замыкается реле (механическое или электронное), встроенное в электронную схему. Рабочие контакты реле, замыкаясь, подают питание на светильник.

При детектировании появления людей учитывают присущие им характеристики:

• Температуру тела, отличающуюся от внешнего фона.
• Перемещение в пространстве с некоторой скоростью.

По принципу выявляемой характеристики различают датчики:

• Радиоволновые;
• ультразвуковые;
• акустические;
• инфракрасные;
• комбинированные.

Инфракрасные датчики

Температура тела человека стремится к 36 ºC. Окружающие предметы нагреваются ниже (стены) или выше (стекла окон) нормальной температуры тела.

Инфракрасные датчики оборудованы линзой Френеля, разделяющей помещение на сектора.

Сигнал о температуре поверхности в каждом луче поступает на пироприемник. Он формирует общий сигнал об уровне температуры в секторах и передает его на электронную схему. Сигнал запоминается и считается эталонным. Человек, входя в зону обнаружения, меняет температуру в одном или нескольких секторах. Суммарный сигнал изменится, он будет отличаться от эталонного. Датчик формирует команду на включение освещения. Для исключения ложных срабатываний в схеме программно заложена возможность плавного изменения эталонной температуры. Это нужно в случаях постепенного нагрева пространства, например, летним днем.

Достоинства прибора:

• Отсутствие излучения в пространство. В схеме прибора нет активного передатчика, следовательно, меньше вероятности поломки.
• Линза Френеля способна создать любую по форме зону обнаружения. До 180º в горизонтальной или вертикальной плоскости. В потолочных моделях зона обнаружения составляет 360º.
• Установка дополнительной линзы, закрывающей для обзора пространство под прибором, исключает обнаружение крупных домашних животных.

Существенный недостаток – срабатывание на движение воздуха при сквозняках. Проблема устраняется правильной установкой прибора – зону обнаружения направляют в сторону противоположную форточек и обогревательных приборов.

Комбинированные

В схеме комбинированного устройства предусмотрены два принципа срабатывания одновременно. Свет зажигается при обнаружении человека двумя способами, исключая ложные включения освещения.

Разница в цене датчиков, различающихся по принципам действия, невелика и при выборе учитывают условия эксплуатации.

Виды датчиков для лестниц

Кроме принципа действия, при выборе датчика включения света учитывают:

• Форму зоны обнаружения (дальность, узкий или широкий угол обзора).
• Место установки (стена, потолок).
• Тип питания прибора – от аккумуляторов, постоянным напряжением +12 В, питание от сети 220 В.
• Мощность нагрузки, способную выдержать рабочее реле. Приборы до 60 Вт используют для светодиодных люстр и светильников.
• Диапазоны регулировки продолжительности работы до момента выключения.
• Наличие фотоэлемента. При достаточном внешнем свете датчик срабатывать не будет.

Датчики, встроенные в светильники не редкость в магазинах. Прибор подключается в сеть 220 В, не требуя дополнительных электрических соединений, его легко установить своими руками.

Элементы устройства

В конструкцию прибора входят:

• Корпус. Предназначен для защиты частей прибора от повреждения, пыли и грязи. Модели для установки на горизонтальных поверхностях позволяют встраивать прибор в подвесные потолки.
• Электронная схема. Обнаруживает присутствие человека, и производит подключение питания на лампу.
• Кронштейн крепления. Конструкция элемента осуществляет юстировку прибора в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Где устанавливают датчики?

Место установки выбирается с учетом перекрытия всех зон подходов человека к лестнице.

При сложных видах лестниц, когда конфигурация не позволяет включать свет внизу и наверху одним датчиком, устанавливают два прибора с параллельным подключением.

Управление устройством

Включение и настройку выполняют регуляторами, расположенными на корпусе, включая установку уровня освещенности, при котором датчик начнет включать свет при появлении людей.

Регулировкой чувствительности можно выбрать необходимые размеры зоны обнаружения.

Изменяемой длительностью включения устанавливают интервал времени работы светильников.

Некоторые модели позволяют принудительно включать прибор, выполняя функцию выключателя.

Вдумчивый выбор и соблюдение правил монтажа помогают избежать травм при падении со ступенек в темное время суток, уменьшить счета за электроэнергию – свет будет включаться только в нужное время.

Преимущества систем Interactive-Home

Просто

Простой монтаж в стандартные электроустановочные корпуса на рейку DIN

Безопасно

Перемещение в темноте по освещенной лестнице гораздо безопаснее

Компактно

Компактные и эстетичные датчики движения впишутся в любой интерьер

Советуем к прочтению:   Варианты лестниц на второй этаж в частном доме, когда мало места

Экономично

Светодиодные источники освещения экономичнее ламп накаливания

Удобно

Удобное подключение и простая настройка без кнопочных меню

Надежно

Гарантийные обязательства производителя и круглосуточный сервис

Эстетично

Внешний вид подсветки удовлетворит самые смелые дизайнерские задумки

Быстро

Быстрое оформление заказа и бесплатная доставка в любой регион

Схемы,печатные платы

Схема 1

Питание

Данная лента (60 led/m) кушает 400 мА на 1 метр при максимальной яркости одного цвета, т.е. в цветных режимах. Рекомендую брать БП из расчёта 0.5 А на метр ленты

Материалы и компоненты

Вам скорее всего пригодится:

Первые ссылки по возможности оставлены на одного и того же продавца, чтобы сэкономить на доставке. Остальные ссылки – резервные. Нажимайте ссылки колёсиком мыши, чтобы открыть в новом окне!
всё для пайки
аккумы, bms
arduino, модули
мультиметры
инструменты
бп и модули

Загрузка прошивки

Загружать прошивку желательно до подключения компонентов, чтобы убедиться в том, что плата рабочая. После сборки можно прошить ещё раз, плата должна спокойно прошиться. В проектах с мощными потребителями в цепи питания платы 5V (адресная светодиодная лента, сервоприводы, моторы и проч.) необходимо подать на схему внешнее питание 5V перед подключением Arduino к компьютеру, потому что USB не обеспечит нужный ток, если например лента его потребует. Это может привести к выгоранию защитного диода на плате Arduino. Гайд по скачиванию и загрузке прошивки можно найти под спойлером на следующей строчке.

Инструкция по загрузке прошивки

1. Если это ваше первое знакомство с Arduino, внимательно изучите гайд для новичков и установите необходимые для загрузки прошивки программы.

2. Скачайте архив со страницы проекта. Если вы зашли с GitHub – кликните справа вверху Clone or download, затем Download ZIP. Это тот же самый архив!

3. Извлеките архив. Содержимое папки libraries перетащите в пустое место папки с библиотеками Arduino C:/Program Files (x86)/Arduino/libraries/

4. Папку с прошивкой из firmware положите по пути без русских букв. Если в папке с прошивкой несколько файлов – это вкладки, они откроются автоматически.

5. Настройте прошивку (если нужно), выберите свою плату, процессор. Подключите Arduino к компьютеру, выберите её COM порт и нажмите загрузить.

6. При возникновении ошибок или красного текста в логе обратитесь к 5-ому пункту гайда для новичков – “Разбор ошибок загрузки и компиляции“

Схема подключения подсветки лестницы

Подготовительный этап

1. Определите местоположение установочного монтажного бокса (контроллера);
2. Определите местоположение датчиков движения. Датчики движения обязательно должны быть установлены в начале первой и последней ступеней. Расстояние по горизонтали от датчика до начала ступени около 10 см, по вертикали — около 10 — 15 см. Подробнее об установке датчиков движения читайте в статье;
3. Определите местоположение проходных выключателей (около первой и последней ступеней);
4. Проложите провода:
   • линию питания контроллера (к монтажному боксу);
   • от каждой ступени к контроллеру (например, ШВВП 2х0,5);
   • от каждого датчика движения к контроллеру (например, кабель сигнальный 6-жильный);
   • от каждого проходного выключателя к контроллеру (например, ШВВП 3х0,5).

Установка оборудования

1. Установите контроллер на DIN-рейку в монтажный бокс;
2. Установите 8-канальный модуль на DIN-рейку в монтажный бокс и соедините его с контроллером;
3. Подключите контроллер к ранее проложенным проводам согласно схеме;
4. Подключите датчик освещенности (подключается только один, там, где наиболее корректно происходит смена цикла «день-ночь»);
5. Подключите и установите датчики движения в соответствии с нумерацией выводов;
6. Подключите проходные выключатели согласно схеме;
7. Подключите блок питания;
8. Внимательно проверьте правильность подключения.

Настройка системы

• 1
• 2
• 4
• 5
• 6
• 8
• 9
• 11

1. Настройте количество ступеней переключателем «steps»;
2. Настройте режим выключения переключателем «off modes»;
3. Подайте питание 12 В на собранную систему. Об индикации питания свидетельствует индикатор красного цвета «power» (питание);
4. Для активации режима подсветки «Ночь» медленно вращайте регулятор «light sensor» (выбор порога освещенности), пока не загорится индикатор зеленого цвета «status» (статус). Одновременно должна загореться дежурная подсветка первой и последней ступеней;
5. Настройте дальность действия датчиков движения регуляторами «sensor 1» (нижний датчик) и «sensor 2» (верхний датчик). Их диапазон изменяется от 10 см до 120 см;
6. Настройте яркость свечения ступеней всей лестницы регулятором «min/max led» (минимальная/максимальная яркость светодиодных лент);
7. Настройте скорость, с которой ступени будут зажигаться, регулятором «speed on»;
8. Настройте скорость, с которой ступени будут гаснуть, регулятором «speed off»;
9. Настройте паузу до начала выключения ступеней регулятором «pause to off» (пауза до начала выключения). Диапазон изменения 0 сек — 10 сек;
10. Проверьте настроенные параметры. При необходимости повторите пункты 1 — 10;
11. Для предотвращения ложных срабатываний датчика освещенности от случайного затенения установите регулятором «on/off delay» (задержка включения) задержку активации режима «ночь». Диапазон изменения 0 сек — 30 сек.

Советуем к прочтению:   Обшивка железной лестницы деревом

Параметры выбора элементов подсветки.

1. Выбираем светодиодную ленту.

Мы в работе всегда используем ленту мощностью 4,8 Ватт на погонный метр. Этой мощности вполне достаточно, чтобы освещать лестницу. Так же лучше брать ленту с холодным белым свечением. Она хорошо подчеркивает цвета и структуру ступеней и не меняет оттенок.

2. Теперь нужно выбрать блок питания для светодиодной ленты нужной мощности.

Мощность блока питания рассчитывается просто:
Потребляемую мощность ленты 4,8 Вт/м умножаем на кол-во ступеней (кол-во метров)
Допустим, что у нас 14 ступеней на лестнице и мы использовали, условно, 14 метров ленты.

14м*4,8Вт/м=67,2 Ватта

Это наша потребляемая мощность. Но блок питания нужно выбирать исходя из запаса 20-30%

67,2+20%= 80,64 Вт.

В итоге нам будет достаточно блока питания на 80-100 Вт.
На этом расчет стандартной светодиодной подсветки лестницы можно завершить.
Теперь давайте рассмотрим более сложный вариант.

Автоматическая подсветка ступеней лестницы

Принцип работы автоматической подсветки заключается в следующем:
В начале и в конце лестницы монтируются датчики движения, которые срабатывают при приближении человека к лестнице. Подсветка каждой ступени срабатывает последовательно по мере движения по лестнице.
Мы в своей работе используем подсветку interactive home.
Она имеет возможность выполнить следующие настройки:
1. Скорость зажигания и затухания ступеней
2. Яркость подсветки
3. Задержка выключения
4. Срабатывание при определенной освещенности помещения
5. Анимацию затухания подсветки
Использование такой подсветки сделает вашу лестницу красивой! Монтаж ее сложнее, т.к. нужно прокладывать и подключать провода отдельно на каждую ступень. А, красота, требует жертв!
Схема подключения автоматической подсветки ступеней:

Мы рассмотрим монтаж подсветки на лестницу из 27 ступеней.
Порядок проведения работ:
1. Выбираем место положения монтажного ящика. Целесообразно выбрать его под лестницей в том месте, где будет проще всего прокладывать провода в любую часть лестницы. Т.к. у нас лестница П-образная, то мы выбрали место в стене над промежуточной площадкой.
2. Далее от каждой ступени прокладываем провода к монтажному ящику. В нашем случае провода  прокладывались в стене. можно проложить их между каркасом и стеной, если отделка уже завершена, пустить в каркасе, если это прямой каркас из швеллера или профильной трубы. Провода подойдут сечением 0,5 мм.

Внимание! Обязательно маркируйте провода во время прокладки. Подпишите их, или наклейте бирки, сделанные из малярного скотча. В противном случае будет очень проблематично выяснить какой конец откуда взялся.

3. Прокладываем шести жильный провод 0,5 мм в места монтажа датчиков движения около первой и последней ступени. Дальность срабатывания датчика настраивается на блоке управления.
4. Проложите провода для проходных выключателей в начале и конце лестницы.

Совет. Во время монтажа вам придется зачищать очень много концов проводов. Лучше приобрести для этого соответствующий инструмент. Вы сэкономите время и нервы!

5. Далее устанавливаем контроллер и дополнительные модули в монтажный бокс. (контроллер рассчитан на подключение 16 ступеней, дополнительный модуль еще на 8. Так как у нас 27 ступеней, то мы берем контроллер и два дополнительных модуля)

6. Подключаем наши провода в соответствующие гнезда блока управления.

Совет. Датчик освещенности встроен в датчики движения. Но подключить нужно только один- верхний или нижний датчик. Тот, где более корректно происходит фаза смены день-ночь.

7. Подводим питание. В нашем случае для питания понадобилось два блока питания по 100 Ватт.

Рекомендация. Для подключения блока питания не используйте медный одножильный провод. Только многожильный. Его легче вставить в коннекторы блока питания.

8. Уделите 5 минут и еще раз проверьте, правильно ли подключены все провода. Не напутана ли полярность, соответствует ли нумерация подключения проводов на датчиках движения и на блоке управления. Проверьте нумерацию ступеней.
9. Запускаем систему и производим настройку.
Как я писал выше, система очень тонко настраивается. Настройку лучше проводить с напарником, который сможет ходить по лестнице и заставлять срабатывать датчики.

Настройка системы производится в следующем порядке:

1. Выбираем нужное количество ступеней
2. Выбираем анимацию выключения подсветки (включается она всегда последовательно сверху вниз либо снизу вверх)
3. Настраиваем датчик освещенности, чтобы подсветка начинала работать при определенном уровне освещения
4. Настраиваем дальность срабатывания датчиков движения, чтобы просто проходя мимо лестницы не возникало ложных срабатываний.
5. Настраиваем яркость подсветки (лучше делать веером)
6. Настраиваем скорость с которой ступени будут зажигаться, гаснуть и задержку начала выключения подсветки.
Дело сделано! Можно наслаждаться высокими технологиями!)
Так же обращу внимание, что подсветкой лучше озаботиться еще перед заказом лестницы, чтобы в конструкции можно было продумать скрытую прокладку проводов и других элементов подсветки.
Советуем к прочтению:   Армирование монолитной лестницы своими руками: краткая инструкция по монтажу лестничных маршей (фото и видео)

Галерея

Компоненты

Приведу примерную стоимость всех компонентов, которые были использованы в работе. Большинство комплектующих куплены в магазинах моего города поэтому все в рублях.

Arduino Pro Mini	300 р
Ultrasonic Module HC-SR04 Distance Sensor — 2 шт	230 р
Драйвер светодиодов M5450	88 р
Регулятор напряжения L78M05CV	26 р
Фоторезистор ФР-764	16 р
Кабель-канал 20×10 мм — 10 М	100 р
Провод 2×0,12 — 100 М (с запасом для лент)	190 р
Провод 4×0,12 — 20 М (для сенсоров)	60 р
Светодиодная лента LSP0603W15 White — 17 шт по 30 см	1020 р
Мелочевка: текстолит 15×15 см, хлорное железо, сверло 0,9 мм, штыревые соединители типа PLS, разъемы на плату BLS, термоусадочная трубка, конденсаторы и резисторы	200 р
Блок питания 12В (он же корпус) от сигнализации «Парус 4»	Бесплатно

 

Прототип

Отладку прошивки для Arduino, как и все, я производил на макетной плате с использованием обычных светодиодов.

Схема

С помощью небезызвестной среды для проектирования Eagle CAD была доработана схема автора и печатная плата. Здесь я добавил регулятор напряжения на 5 В, изменил датчики с 3х контактных дорогих Ping на четырех контактные дешевые HC-SR04. Для того, что бы подсветка лестницы срабатывала только в темное время суток, в схему добавлен советский фоторезистор ФР-764 (можно использовать и другой).

Скетч

В скетче используется свободно распространяемая библиотека для работы со светодиодным драйвером M5450, а также библиотека для работы с ультразвуковым дальномером HC-SR04.
#include «lightuino3.h»
#include «Ultrasonic.h»

//Устанавливаем контакты для первого датчика
#define TRIG_PIN 12
#define ECHO_PIN 13
//Устанавливаем контакты для второго датчика
#define TRIG2_PIN 10
#define ECHO2_PIN 11
//Определяем первый датчик
Ultrasonic OurModuleUp(TRIG_PIN, ECHO_PIN);
//Определяем второй датчик
Ultrasonic OurModuleDown(TRIG2_PIN, ECHO2_PIN);
// pins 0, 1 used by Serial
const unsigned char DataPin = 6;
const unsigned char clockPin = 7;

// задержка между ступеньками
const long lightSpacing = 280;
//задержка свечения всей лестницы
const long lightHold = 10000;
//задержка выстрела сенсоров
const long pingReadDelay = 50;

// Диапазон при котором сработает сенсор
const float minBottomIn = 33.0f;
const float minTopIn = minBottomIn;

LightuinoSink sinks(clockPin, DataPin, 100, 4);

boolean bClimbStarted = false;
boolean bDescentStarted = false;

int val;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(DataPin, OUTPUT);
pinMode(clockPin, OUTPUT);
delay(1000);
sinks.set(0,0,0);
}

void loop() {
val = analogRead(0);
//Проверяем освещенность в помещении
if (val>=1020){

UltrasonicDownFire();//Выстрел нижнего датчика
if(bClimbStarted) {
bClimbStarted = false;
bDescentStarted = false;
climbLightSequence();
}
else {
// Выстрел верхнего датчика
UltrasonicUpFire();
if(bDescentStarted) {
bClimbStarted = false;
bDescentStarted = false;
descentLightSequence();
}
}
delay(pingReadDelay);
}
}

//Обработка верхнего датчика
void UltrasonicUpFire() {

if((OurModuleUp.Ranging(INC) < minTopIn) && (OurModuleUp.Ranging(INC) > 0))
{
// Serial.println(«Top sensor tripped.»);
bDescentStarted = true;
}
}

//Обработка нижнего датчика]
void UltrasonicDownFire() {

if((OurModuleDown.Ranging(INC) < minTopIn) && (OurModuleDown.Ranging(INC) > 0)) {
// Serial.println(«Bottom sensor tripped.»);
bClimbStarted = true;
}
}

void climbLightSequence(){
LedsOnDown();
}
void LedsOnDown(){
//Обнуляем
byte ledState[9];
for (int j=0;j<9;j++) {
ledState[j] = B00000000;
}
//Зажигаем
for (int k=1;k>=0;k—)
{
for (int j=8;j>=1;j—)
{
ledState[k] = (ledState[k] >> 1) + 128;
sinks.set(ledState);
delay(lightSpacing);
}
}
//Задержка
delay(lightHold);
//Гасим
for (int k=1;k>=0;k—)
{
for (int j=8;j>=1;j—)
{
ledState[k] = (ledState[k] >> 1);
sinks.set(ledState);
delay(lightSpacing);
}
}
delay(pingReadDelay);
}

void descentLightSequence(){
LedsOnUp();
}

void LedsOnUp(){
//Обнуляем
byte ledState[9];
for (int j=0;j<9;j++) {
ledState[j] = B00000000;
}
//Зажигаем
for (int k=0;k<=1;k++)
{
for (int j=0;j<9;j++)
{
ledState[k]=(ledState[k] << 1) + 1;
sinks.set(ledState);
delay(lightSpacing);
} }
delay(lightHold);
for (int k=0;k<=1;k++)
{
for (int j=0;j<9;j++)
{
ledState[k]=(ledState[k] << 1);
sinks.set(ledState);
delay(lightSpacing);
}
}
delay(pingReadDelay);
}

 

Немного про монтаж

Так как у меня самая простая деревянная лестница (без подступенной доски), крепление светодиодных лент осуществил с торца каждой ступеньки.

По всей длине проходит кабель-канал с уложенными проводами, который приклеен на жидкие гвозди. Светодиодные ленты изначально имеют клейкую сторону, они прекрасно держатся на дереве.

Сенсоры были установлены в начале каждой первой ступени вверху и внизу лестницы. В качестве крепления использовал обычные подрозетники для гипсокартона.

Из корпуса блока питания сигнализации был выброшен севший аккумулятор, в место него легко поместился наш контроллер.

Крышка на месте. Размещаем контроллер под лестничной площадкой.

Результат

На самом деле видео не отражает реальной картины. Лестница освещается намного красивее и ярче.

Скачать все необходимые файлы одним архивом
UPD! Немного доработал схему. Добавлена поддержка ШИМ и мощных светодиодных лент.

Источники

• https://interactive-home.ru/smarthome/stair-light/
• https://LampaExpert.ru/datchiki-dvizheniya/na-lestnitse
• https://alexgyver.ru/ledstairs/
• https://interactive-home.ru/smarthome/stair-light/install/
• https://steppnz.ru/info/articles/raschet-i-ustanovka-avtomaticheskoy-podsvetki-lestnitsy-svoimi-rukami/
• https://habr.com/post/142685/

Источник: akak7.ru