Конференция_Нгуен_Минь_Дык 01.04x

СИСТЕМА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
СВЕТОДИОДНЫМ ОСВЕЩЕНИЕМ
Нгуен Минь Дык
Научный руководитель: Юрченко А.В. , д.т.н., профессор
Институт неразрушающего контроля
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
1.Введение
Энергетический менеджмент осуществляется на основе двух взаимосвязанных
сфер деятельности: организации учета, контроля и диагностики потребления,
планировании и реализации энергосберегающих мероприятий. Так как целью создания
такой системы управления является повышение энергетической эффективности,
надежности и качества освещения на основе централизованного автоматического и
оперативно-диспетчерского управления режимами светодиодного освещения.
Фотодиоды давно и достаточно успешно используются в системах автоматического
освещения. Они применяются как для приема сигнала (свет), так и в качестве недорогих
бесконтактных датчиков. Главными задачами работы является получение входного
сигнала на определенной частоте, обработки и управления освещения с помощью
микроконтроллера.
2.Принципиальная схема подключения
В составе системы (рис.1) входят фотодиод, усилитель, фильтр низких частот
(ФНЧ), делитель и микроконтроллер.
Сигнал
(Свет)
Управленный
Сигнал
Фотодиод
Усилитель
ФНЧ
Делитель
МК
Рис.1
3.Структурная схема подключения
А) Подключение фотодиода
На рис.2 приведена простая схема подключения фотодиода к операционному
усилителю (ОУ) _ схема преобразования малого тока фотодиода в напряжение.
К
Ethernet
(Сеть)
+5В
R1
C2
Объект
Л
R3
BeagleBone
B
A
R4
ОУ
C1
R2
C3
R5
R1,R2 = 1 МОм
С1,С2,С3 = 0,1 мкФ
R3 = 100 Ом
R4 = 10 кОм
R5 = 5,6 кОм
Рис.2
Падающий свет вызывает фототок. Ток почти не течет в инвертирующий вход,
так как выходное напряжение ОУ определяется как:
U А  I  R1
Регулируем полученную частоту с помощью резистора R3 и C3 по формуле:
1
f ср 
2R3C3
В моей работе, мы выбираем R3 = 100 Ом и C3 = 0,1мкФ для получения ФНЧ с
частотой среза 16 кГц.
Максимальное значение напряжения аналогового сигнала при подавлении входа
микроконтроллера является 1,8 В. Так как используем делитель с R4 = 10 кОм и R5 = 5,6
кОм.
В качестве фотодиода и операционного усилителя, мы используем SD5421-002
PIN-фотодиод и AD820ANZ.
Б) Микроконтроллер (миникомпьютер BeagleBone)
Микроконтроллер нужен для того, чтобы оцифровывать сигналы и автоматически
управлять освещения.
В моей работе используется миникомпьютер BeagleBone. Плата с
микропроцессором Sitara АМ3359 — Это ARM Cortex-A8 (armv7a) от Texas Instruments.
Работает на частоте до 720MHz. На плате установлен USB-хаб, через который к миниUSB подключены FTDI (отладка по JTAG и виртуальный COM-порт) и USB-device. Так
же выведен USB host. ОЗУ — 256MB DDR2. Установлен разъём для карты MicroSD, с
которой грузится Linux. Есть Ethernet. На два 46-пиновых PLD разъема по со
стандартным шагом 2.54 мм выведено 2x I2C, 5x UART, I2S,SPI,CAN, 66x GPIO (3.3V),
7x АЦП. Питание от mini-USB или внешнего источника. Размер платы 90×55 мм.
Рис 3.Структура платы BeagleBone
Схема пиновых разьема BeagleBone показана на рис.4:
Рис 4. Схема пиновых разьема Expansion A(P9) и B (P8)
В) Среда разработки
Этот проект я сделал на Cloud9 IDE (Javascript). Такая среда программирования
имеет свои библиотеки при обновлении BeagleBone с программным обеспечением.
По сравнению с другой платой, процесс программирования BeagleBone может
выполнять через Ethernet (сеть) после установления IP-адрес. Это значит можно садиться
на любом месте работы с Интернетом и дистанционно работать.
Окно работы приведено на рис.5:
Рис.5
4.Заключения
В процесс работы, проект нормально работает. Преимуществами являются
простота подключения, дешёвая стоимость и помехозащищенность. Среда
программирования очень компактна и быстродействие.
Список использованной литературы
1. Филипп С. Д. ХОББС, Усилители для фотодиодов на операционных усилителях.
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 2 2009.
2. Getting Started with BeagleBone – режим доступа: http://beagleboard.org
3. Другие ресурсы в Интернете.