ТЕХНІЧНІ АСПЕКТИ РОЗРОБКИ ВБУДОВАНОГО ПРИСТРОЮ «РОЗУМНОГО ОСВІТЛЕННЯ» НА ОСНОВІ МІКРОКОНТРОЛЕРА MSP430

DOI:10.25140/2411-5363-2017-2(8)-151-161

Автор:

Єршов Роман Дмитрович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Савенко Олександр Васильович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Карпенко Максим Володимирович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Лимаренко Євгеній Юрійович, Чернігівський національний технологічний університет (вул. Шевченка, 95, м. Чернігів, 14027, Україна)

Мозговий Іван Владиславович , Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", м. Київ, Україна

Мова статті: українська

Анотація:

Актуальність теми дослідженняОсвітлення споживає 17,5 % всього об’єму виробленої на Землі електроенергії. В деяких регіонах рівень споживання доходить до 50 %. Вдосконалення елементної бази та алгоритмів автономного керування освітленням дозволяє скоротити споживання більше, ніж вдвічі (до 60 %).

Постановка проблеми. Існуючі на сьогодні пристрої «розумного освітлення» або поставляються у вигляді централізованої системи з закритими керуючими протоколами та потужним обчислювачем, або активно використовують існуючу комунікаційну мережу, яка не завжди передбачає розширення.

Аналіз останніх досліджень і публікаційРозглянуто централізовані та децентралізовані рішення, в яких детектування людини в приміщенні виконується за допомогою існуючої мережі пристроїв бездротового обміну даними (ZigBee), відеоспостереження, мікрофонів звукового діапазону. Особлива увага – на способи технічної реалізації апаратної та програмної частин, а також, технології та алгоритми, які при цьому використовувалися: вейвлет-перетворення, розпізнавання образів та регуляторів некласичної структури.

Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Досі не розглянутий клас децентралізованих пристроїв «розумного освітлення», які вбудовуються в освітлювальний пристрій, а також використовують спосіб визначення присутності людини на основі властивих її діяльності шумів звукового спектру.

Постановка завданняСпроектувати дешевий та компактний пристрій «розумного освітлення», який може вбудовуватися локально в кожному приміщенні чи навіть його ділянці. Кожний окремий пристрій повинен мати якомога меншу споживану потужність та мінімальний набір датчиків.

Викладення основного матеріалуДля попереднього підсилення та фільтрації звукового сигналу розраховано аналоговий смуговий фільтр на основі ОП з однополярним живленням. Експериментально отримані АЧХ спектрів шумів, властивих людській діяльності, з урахуванням виконаної класифікації видів діяльності людини. На основі отаманих АЧХ виконувались налаштування фільтру. Поєднано існуючі інструменти для розробки ПЗ таким чином, що дозволяють розробляти та компілювати проект під будь-якою ОС, не використовуючи при цьому закритого та платного ПЗ.

Висновки відповідно до статтіВиконано виділення критеріїв для порівняння децентралізованих пристроїв «розумного освітлення». Запропоновано структуру пристрою, який є дешевою та масштабованою, та такою, що легко модифікується, альтернативою вже існуючим зразкам. По критерію собівартості сенсорної частини пристрій випереджає аналогічні існуючі.

Ключові слова:

розумне освітлення, балансування освітленості, детектування присутності людини, децентралізоване керування, наднизьке енергоспоживання, мікрофон, вільне програмне забезпечення

Список використаних джерел:

1. Michael Ziegler et. al. (2013). “Lighting the cities-accelerating the deployment of innovative lighting in European cities,” European Commission Report 0048. European Union.

2. L. Wang, W. Hu, and T. Tan (2003). “Recent developments in human motion analysis,” in Pattern recognition36 (3), pp. 585–601.

3. S.Y. Chun, C.S. Lee, and J.S. Jang (2015). “Real-time smart lighting control using human motion tracking from depth camera,” in Journal of Real-Time Image Processing, 10(4), pp. 805–820.

4. M.A.E.L. Mowad, A. Fathy, and A. Hafez (2014). “Smart home automated control system using android application and microcontroller,” International Journal of Scientific & Engineering Research, 5(5), pp. 935–939.

5. Sina Afshari, et al. (2012). “An adaptive smart lighting system,” Proceedings of the Fourth ACM Workshop on Embedded Sensing Systems for Energy-Efficiency in Buildings. ACM.

6. Y.K. Tan, T.P. Huynh, and Z. Wang (2013). “Smart personal sensor network control for energy saving in DC grid powered LED lighting system,” IEEE Transactions on smart grid, 4(2), pp. 669–676.

7. M.T. Koroglu and K.M. Passino (2014). “Illumination balancing algorithm for smart lights,” IEEE Transactions on Control Systems Technology, 22 (2), pp. 557–567.

8. K. Quennesson, E. Ioup and C.L. Isbell (2006). “Wavelet Statistics for Human Motion Classification,” In AAAI.

9. B. Mrazovac, M.Z. Bjelica, D. Kukolj, B.M. Todorovic and D. Samardzija (2012). “A human detection method for residential smart energy systems based on ZigBee RSSI changes,” IEEE Transactions on Consumer Electronics, 58(3).

10. Bonnie Baker (2005). “A Baker's Dozen: Real analog solutions for digital designers,” Elsevier.

11. P. Horowitz and W. Hill (1989). “The art of electronics,” Cambridge: Cambridge university press.

12. U. Tietze, C. Schenk and E. Gamm (2015). “Electronic circuits: handbook for design and application,” Springer.

13. Minimalist GNU for Windows [Electronic resource], URL: http://www.mingw.org/wiki/msys

14. GCC − Open Source Compiler for MSP430 Microcontrollers [Electronic resource]. URL : http://www.ti.com/tool/msp430-gcc-opensource.

15. MSP430 LaunchPad Value Line Development kit [Electronic resource]. URL : http://www.ti.com/tool/msp-exp430g2.

Завантажити