Включение света в туалете

TP0JIJIb › Блог › Датчик присутствия для туалета.

Несколько лет назад заинтересовался вопросом: «Как сделать автоматику включения света в туалете?». Причем, чтобы если зашел и сидишь без движения, свет не выключался в неподходящий момент.
Родилась некоторая идея, после блуждания по гуглу: взять датчик движения, и прибавить к нему датчик открытия/закрытия двери. Что в итоге даст необходимый функционал (когда дверь закрыта, и хоть раз сработал датчик движения, свет не будет выключаться, пока дверь снова не откроется)

В общем, приобрел датчик движения TDM ДДС-01, дверной геркон с магнитом от сигнализации и приступил к работе.

Опишу уже конечный вариант. На днях реле (китайское HRW-124LM) приказало долго жить после 2х лет работы, и я его полностью выкинул вместе с платой и поставил реле на симисторе (как раз валялось из какой-то поделки собранное на макетке)

Переделка:
Выкинул плату реле.

Программу для мк как изначально написал, так и не переделывал.
Алгоритм работы такой:
При открытой двери, если датчик движения (ДД) сработал, то свет включается на 15 сек.
Если сработал датчик двери (ДВ), закрыто или открыто, свет включается на 5 сек, ДД блокируется на 0.5сек.
Если сработал ДД при закрытой двери, свет включается на постоянку, пока снова не сработает ДВ.
(Если сеть была обесточена, а потом подали напряжения, в момент инициализации мк, свет включается на секунд 10)

Включение света в туалете

Дельта принтеры крайне требовательны к точности изготовления комплектующих (геометрия рамы, длины диагоналей, люфтам соединения диагоналей, эффектора и кареток) и всей геометрии принтера. Так же, если концевые выключатели (EndStop) расположены на разной высоте (или разный момент срабатывания в случае контактных концевиков), то высота по каждой из осей оказывается разная и мы получаем наклонную плоскость не совпадающая с плоскостью рабочего столика(стекла). Данные неточности могут быть исправлены либо механически (путем регулировки концевых выключателей по высоте), либо программно. Мы используем программный способ калибровки.
Далее будут рассмотрены основные настройки дельта принтера.
Для управления и настройки принтера мы используем программу Pronterface.
Калибровка принтера делится на три этапа:

1 Этап. Корректируем плоскость по трем точкам

Выставление в одну плоскость трех точек — A, B, C (расположенных рядом с тремя направляющими). По сути необходимо уточнить высоту от плоскости до концевых выключателей для каждой из осей.
Большинство (если не все) платы для управления трехмерным принтером (В нашем случае RAMPS 1.4) работают в декартовой системе координат, другими словами есть привод на оси: X, Y, Z.
В дельта принтере необходимо перейти от декартовых координат к полярным. Поэтому условимся, что подключенные к двигателям X, Y, Z соответствует осям A, B, C.(Против часовой стрелки начиная с любого двигателя, в нашем случае смотря на логотип слева — X-A, справа Y-B, дальний Z-C) Далее при слайсинге, печати и управлении принтером в ручном режиме, мы будем оперировать классической декартовой системой координат, электроника принтера сама будет пересчитывать данные в нужную ей систему. Это условность нам необходима для понятия принципа работы и непосредственной калибровки принтера.

Точки, по которым мы будем производить калибровку назовем аналогично (A, B, C) и позиция этих точек равна A= X-52 Y-30; B= X+52 Y-30; C= X0 Y60.

Алгоритм настройки:

1. Подключаемся к принтеру. (В случае “крагозяб” в командной строке, необходимо сменить скорость COM порта. В нашем случае с 115200 на 250000 и переподключится)
   
   После чего мы увидим все настройки принтера.
   
2. Обнуляем высоты осей X, Y, Z командой M666 x0 y0 z0.
   И сохраняем изменения командой M500. После каждого изменения настроек необходимо нажать home (или команда g28), для того что бы принтер знал откуда брать отсчет.
3. Калибровка принтера производится “на горячую”, то есть должен быть включен подогрев стола (если имеется) и нагрев печатающей головки (HotEnd’а) (Стол 60град., сопло 185 град.) Так же нам понадобится щуп, желательно металлический, известных размеров. Для этих задач вполне подойдет шестигранный ключ (самый большой, в нашем случае 8мм, он предоставляется в комплекте с принтерами Prizm Pro и Prizm Mini)
4. Опускаем печатающую головку на высоту (условно) 9мм (от стола, так, что бы сопло еле касалось нашего щупа, т.к. высота пока что не точно выставлена.) Команда: G1 Z9.
5. Теперь приступаем непосредственно к настройке наших трех точек.
   Для удобства можно вместо g- команд создать в Pronterface четыре кнопки, для перемещения печатающей головки в точки A, B, C, 0-ноль.

2 Этап. Исправляем линзу

После того как мы выставили три точки в одну плоскость необходимо произвести коррекцию высоты центральной точки. Из за особенности механики дельты при перемещении печатающей головки между крайними точками в центре она может пройти либо ниже либо выше нашей плоскости, тем самым мы получаем не плоскость а линзу, либо вогнутую либо выпуклую.

Корректируется этот параметр т.н. дельта радиусом, который подбирается экспериментально.

Калибровка:

1. Отправляем головку на высоту щупа в любую из трех точек стола. Например G1 Z9 X-52 Y-30
2. Сравниваем высоту центральной точки и высоту точек A,B,C. (Если высота точек A, B, C разная, необходимо вернутся к предыдущей калибровки.)
3. Если высота центральной точки больше остальных, то линза выпуклая и необходимо увеличить значение дельта радиуса. Увеличивать или уменьшать желательно с шагом +-0,2мм, при необходимости уменьшить или увеличить шаг в зависимости от характера и величины искривления (подбирается экспериментально)
4. Команды:
   G666 R67,7
   M500
   G28
5. Подгоняем дельта радиус пока наша плоскость не выровняется

3 Этап. Находим истинную высоту от сопла до столика

Третьим этапом мы подгоняем высоту печати (от сопла до нижней плоскости — столика) Так как мы считали, что общая высота заведомо не правильная, необходимо ее откорректировать, после всех настроек высот осей. Можно пойти двумя путями решения данной проблемы:
1 Способ:
Подогнав вручную наше сопло под щуп, так что бы оно свободно под ним проходило, но при этом не было ощутимого люфта,

• Командой M114 выводим на экран значение фактической высоты нашего HotEnd’а
• Командой M666 L получаем полное значение высоты (Параметр H)
• После чего вычитаем из полной высоты фактическую высоту.
• Получившееся значение вычитаем из высоты щупа.

Таким образом мы получаем величину недохода сопла до нижней плоскости, которое необходимо прибавить к полному значению высоты и и записать в память принтера командами:
G666 H 235.2
M500
G28

2 Способ:
Второй способ прост как валенок. С “потолка”, “на глаз” прибавляем значение высоты (после каждого изменение не забываем “уходить” в home), добиваясь необходимого значения высоты, но есть шанс переборщить со значениями и ваше сопло с хрустом шмякнется об стекло.

Как сделать авто калибровку для вашего принтера и что при этом авто калибрует принтер вы узнаете из следующих статей.

Включение света в туалете

Правильный датчик для туалета.

Автор: 3711, denis3711@gmail.com
Опубликовано 09.09.2016
Создано при помощи КотоРед.

Всем здравствуйте!
Коту валерьянки и долголетия, остальным схемы 🙂

В интернете имеется достаточно много схем автоматизации включения-выключения света в туалете. Кто-то устанавливает концевики на дверь, кто-то пытается прикошачить датчики движения и объема, встречались даже советы акустические датчики вешать. Все схемы, с которыми я встречался, имеют недостатки различной степени тяжести. Датчик движения требует движения, а иначе выключается, да и после выхода из помещения свет будет работать еще некоторое время. Концевые датчики предполагают неприкрытую дверь, что может быть чревато неприятными запахами. Меня заняться этой темой жизнь заставила. Жили мы в те давние времена в хрущевке , в которой, по странной причуде строителей, выключатель туалета находился не у туалета, а в прихожей, у входной двери. Так как кухня была маленькая, холодильник, естественно, стоял в прихожей. Ну а выключатель, по закону бутерброда, оказался над холодильником. Даже нам — взрослым людям, было неудобно каждый раз до него тянуться, ну а ребенку вообще не светило до него достать. Можно было бы перенести выключатель, но это же неправильный путь, слишком короткий. После достаточно долгих мучений была рождена гениальная схема на микроконтроллере ATTINY15, ИК датчике TSOP и ИК диоде. В прошивке контроллера было реализовано все, что я только смог придумать. Свет включался, выключался плавно, был реализован ночной режим с пониженной яркостью ну и др. ненужные вещи, которые тогда казались очень нужными. Сам датчик присутствия работал идеально, каплей дегтя оказался ночной режим, который нужно было включать — выключать вручную. Через некоторое время включать и выключать его надоело. Периодически ворочались мысли, что надо как-то этот процесс автоматизировать, но дальше размышлений дело не шло. Звоночек прозвенел примерно полгода назад, когда я наткнулся на модуль ESP8266. Вот оно, выход в интернет и синхронизация с NTP сервером для получения времени! Поначалу были сомнения, насколько надежно будет работать это китайское чудо. Могу ответственно заявить — работает как часы 🙂

Ну а теперь к делу. Датчик построен по принципу углового отражателя для ИК луча. Попытаюсь изобразить в виде комикса.

Сразу видны плюсы схемы: свет включается сразу, как только начинает открываться дверь и выключается, как только человек выйдет и дверь будет закрыта. Впрочем, для тех, кто забывает закрывать двери, предусмотрен таймер выключения света, время принудительного выключения задается в настройках. Включение-выключение света происходит плавно, скорость диммирования задается в настройках. Время включения-выключения и яркость ночного режима так же задается в настройках. По заданному алгоритму устройство синхронизирует внутренние часы через интернет. В настройках можно установить NTP сервер, часовой пояс и логин пароль для подключения к точке доступа. Настройка устройства производятся по Wi-Fi из браузера с компьютера или телефона. Вот так выглядит вэб интерфейс настроек:

Теперь обратимся к принципиальной схеме:
Первая часть схемы это DC-DC понижающий преобразователь на небезызвестной микросхеме mc34063. Собрано всё по схеме из даташита, останавливаться на схемотехнике нет смысла, в интернете всё расписано до мелочей. Готовые наборы деталей удобно выпаивать из старых Ethernet свитчеров и роутеров. Они в большинстве сделаны именно на этих микросхемах.

Так как у меня в туалете уже имеется блок питания на 12V, я остановился именно на таком варианте. Эта часть схемы может быть заменена на любой блок питания или стабилизатор с напряжением 3,3V и выходным током не менее 250-300ma. В обычном режиме модуль потребляет немного 15-20 ma, но в момент соединения с точкой доступа потребеление возрастает примерно до 200ma.
Вторая часть, собстно , сам модуль ESP8266 (в моем случае модель ESP-12E) с необходимой обвязкой и ИК датчиком. Ик датчик куплен в Китае, модель VS1838B. Работает хорошо, чувствительности хватает. Можно применять различные TSOP с любым частотным диапазоном. В конфигурации можно выставить частоту от 30-56кГц. При установке датчиков, отличных от VS1838B, проверяйте распиновку. Еще стоит обратить внимание на напряжение питания датчика. Не все смогут работать от 3,3V. Так же не ленимся устанавливать фильтр по питанию (R11, С4). Датчики очень чувствительны к помехам в линии питания.

К разъему «IK_DIOD» подключается Ик диод 🙂 Абы -какой здесь не подойдет, так как от его параметров зависит чувствительность (а значит и максимальное расстояние от ИК диода до ИК приемника). Нужен диод с длиной волны 940нм, и прямым током не менее 50ма. При указанном на схеме резисторе R9 на диод подается ток 37ма. Угол луча должен быть как можно уже. У меня работает диод «L-34F3C». Так как порт модуля ESP8266 требуемый ток выдать не может, добавляем транзистор Q1. Подойдет любой NPN с током не менее 100ma. Резисторы R10, R12, R13 установлены для защиты портов модуля от замыкания. Остальные резисторы нужны для корректной работы модуля ESP8266, без них модуль не работает. Разъем «Serial» для заливки прошивки и для общения с модулем через терминал. Подключение через USB-TTL преобразователь с поддержкой логических уровней 3,3V. Вся процедура очень неплохо описана вот здесь: https://esp8266.ru/esp8266-podkluchenie-obnovlenie-proshivki/
Разъем «OUT» это выход для управления светильником. В настройках предусмотрено два режима. Линейный ШИМ и экспоненциальный (для светодиодных лент). В моем случае работает линейный режим вот с таким диммером: https://radiokot.ru/circuit/power/converter/61/
Для подключения диодной ленты понадоится драйвер. См. схему ниже:

Частота ШИМ в обоих режимах примерно 1кГц.
Теперь немного про программную часть. Прошивка написана в среде Ардуино. У меня установлена актуальная на тот момент версия «1.6.8». Как прикошачить ESP8266 к ардуино описано вот здесь: https://geektimes.ru/post/271754/
Никаких сторонних библиотек в проекте не используется. Открываем в Arduino IDE файл «ik_sensor.ino» и дальше всё в ваших руках. На этапе придумывания программы я набросал для себя блок-схему. Программа получилась сложней и разветвлённей, но общие принципы понятны.

Конструкция:
Схема и печатная плата нарисованы в EAGLE версия 7.6.0 (на официальном сайте доступна freeware версия). Скачать схемы и прошивку можно в конце статьи, а сейчас фотографии. Лучше ж один раз увидеть… 🙂

И еще немного видео:

Сборка и настройка:
Сначала необходимо спаять первую часть схемы с (DC-DC понижающий преобразователь). Если выходное напряжение отличается от 3.3V, подбираем резисторы R4, R5. После этого можно смело припаивать остальные элементы конструкции. Программирование модуля ESP8266 производим на полностью собранном устройстве. Ик диод желательно поместить в непрозрачную трубку. Меньше будет сифонить боковым светом и меньше получится световое пятно. Возможно плату ИК приемника придется дополнительно обложить с боков толстым картоном. Инфракрасный свет очень коварен и просвечивает многие, с виду не прозрачные, пластики. После установки нужно поймать углы ИК диода и приемника так, чтобы отраженный луч попадал точно на приемник при закрытой двери. Возможно потребуется подобрать резистор R9. От него зависит яркость ИК диода и соответственно максимальное расстояние от датчика до двери. При указанном номинале у меня это расстояние составляет 1,4 метра. При меньшем расстоянии номинал резистора необходимо увеличить.
Заливка прошивки производится при установленной перемычке между контактами 2 и 3 на разъеме «Mode». Перемычку нужно устанавливать при отключенном питании. При включении питания стартует bootloader и модуль ждет прошивку. После успешной прошивки питание отключается и перемычка убирается. Для входа в режим настройки необходимо замкнуть перемычкой или кнопкой контакты 1, 2 разъема «Mode». Лучше, если питание модуля в этот момент будет отключено. Можно замкнуть и при включенном модуле, но он не всегда корректно работает и может зависнуть. В случае успешного старта появляется точка доступа с именем «IK_Sensor». Настройку можно производить с любого компьютера или телефона с Wi-Fi на борту. Точка доступа открытая, пароль оставляем пустым. После подключения набираем в браузере адрес: 192.168.10.1/config.htm

Ну, и напоследок, о возможности дальнейшего развития датчика. Первое, что приходит на ум, собирать статистику посещения заведения. Информацию можно отсылать в базу данных, на локальный или интернет-сервер. Можно прикрутить дополнительные датчики (температура, влажность и т.д.) или организовать управление вентилятором. Для счастливых обладателей счетчиков воды с дистанционным считыванием можно организовать подсчет и передачу потребленных литров в базу данных. Еще можно использовать датчик в качестве элемента охранной системы. Если никого дома нет, то и свет включаться не должен. Предупреждающие сообщения можно отсылать на почту или в Telegram. Наверняка многие придумают еще множество необходимых плюшек. Ресурсов у модуля осталось еще много (память занята примерно на 25%). Исходный код программы прилагается. Если имеется опыт программирования микроконтроллеров, освоить ESP8266 будет не тяжело. Для меня это был первый опыт работы с данным модулем и первый вход в Ардуино. Всё получилось, дорогу осилит идущий.

Как работает датчик присутствия для включения света

Датчики присутствия как один из элементов системы автоматизации пользуются огромной популярностью. Они позволяют сделать жизнь человека комфортной, а также значительно уменьшить затраты на электрическую энергию. Во многих странах такие датчики представляют собой неотъемлемую часть помещения, что обусловлено удобством их установки и применения. Не менее приятным моментом можно считать возможность как беспрепятственно приобрести такое устройство в специализированном магазине, так и соорудить его своими руками.

Наиболее востребованными устройствами, позволяющими автоматически управлять освещением, являются датчики присутствия для включения света и датчики движения. При установке осветительного прибора данные устройства устанавливаются в его цепь. Как только перемещающийся объект оказывается в радиусе их воздействия, эти приборы включают освещение за счет автоматической подачи сигнала. Если объект остановился или покинул радиус воздействия, осветительный прибор через некоторое время прекращает свою работу.

Датчик присутствия в отличие от датчика движения имеет в основе своей работы сенсор и функционирует благодаря эффекту Доплера, который заключается в динамике длины и частоты волны. Данная динамика улавливается сенсором, который, в свою очередь, направляет ее на устройство с целью включения света или звука. При этом на подачу сигнала не влияют дальнейшее движение или неподвижность объекта, в качестве которого могут выступать люди и крупные звери. Датчик присутствия имеет в своей конструкции антенну и генератор. В случае, если сигнал отсутствует, прибор находится в спящем режиме.

Вы сможете платить за свет на 30-50% меньше в зависимости от того, какими именно электроприборами Вы пользуетесь.

Классификация

Существуют различные критерии для группировки датчиков присутствия. К одному из них относится способ регистрации перемещения, в соответствии с которым устройства разделяются на:

• датчики звука;
• приборы, работающие за счет ультразвука;
• датчики, функционирующие при помощи микроволн;
• модели, принцип работы которых основан на инфракрасном излучении;
• приборы со смешанным принципом работы (комбинированные).

Устройства, определяющие присутствие объекта с помощью звука, работают автоматически. Достаточно хлопка (т. е. не более 50 дБ) для срабатывания такого прибора. Настроить датчик звука можно при помощи кнопок, расположенных на его корпусе, одна из которых отвечает за громкость хлопка, а вторая – за продолжительность периода включения.

Выключение такого прибора возможно не только автоматически, но и при помощи того же хлопка. Как правило, это устройство имеет ограниченную зону реагирования, что лишает удобства его эксплуатацию. Датчики звука с высокой чувствительностью, в свою очередь, реагируют даже на незначительные шорохи. С одной стороны, это можно считать достоинством, так как руки не всегда могут быть свободны для совершения хлопков, а с другой – недостатком, вызванным частыми ложными срабатываниями.

Ультразвуковой прибор состоит из генератора шумовых сигналов и приемника. Как правило, такой датчик присутствия нечасто используется при организации освещения. Микроволновое оборудование в своей основе имеет генератор излучений высокой частоты и приемник отраженных сигналов. Эксплуатируется такой прибор, в основном, в качестве сигнализации, реже — в осветительных приборах. И ультразвуковой, и микроволновой датчики присутствия функционируют за счет эффекта Доплера. Отличаются они только по типу излучений.

Инфракрасное устройство осуществляет свою деятельность благодаря маленьким линзам, являющимися составными частями главной линзы, а также за счет дополнительных электронных элементов. Когда человек попадает в радиус действия датчика, линзы способствуют определению сигнала посредством их сосредоточения на фотоэлементе и плоскости объекта.Во время перемещения человека инфракрасное воздействие на фотоэлемент прекращается, и сигнал исчезает. В случае, если человек переходит в радиус воздействия другой линзы, то теперь уже она оказывает воздействие на фотоэлемент. И так далее, пока человек не покинет зону функционирования устройства.

Приборы с комбинированным принципом работы отличаются тем, что способны уменьшить количество ложных срабатываний. Это обусловлено строением их корпуса, который содержит в себе две системы для регистрации перемещения. Освещение может включиться только в том случае, если приходят в действие оба детектора. Зачастую инфракрасные и микроволновые методы применяют совместно.

Помимо вышеуказанных устройств, можно выделить следующие виды датчиков присутствия:

В зависимости от метода управления прибором:

• автоматические модели;
• устройство, чье выключение осуществляется в принудительном порядке;
• устройства, позволяющие контролировать радиус воздействия;
• датчики, функционирующие с помощью ПДУ.

При использовании датчика автоматического включения света оно происходит в случае, если обнаружено перемещение объектов, а выключение – когда объект исчезает. При использовании такого датчика присутствия существует вероятность того, что осветительный прибор может выключиться, даже если человек находится в помещении, просто перестал двигаться. Во избежание данного факта применяется включатель, позволяющий контролировать освещение в принудительном порядке.

В зависимости от способа установки:

• встроенные;
• накладные;
• влагостойкие (применяются как внутри, так и снаружи здания).

Встраиваемые приборы фиксируются при помощи специального отверстия. Накладные модели устанавливаются на стену или потолок дюбелями или саморезами. Уличные устройства имеют высокую степень защиты датчика от внешних условий и повреждений.

Также датчики присутствия различаются по мощности (от 1000 до 2000 Ватт), дальности реагирования (от 8 до 20 метров), радиусу воздействия (от 45о до 360о), разновидности нагрузки (в зависимости от типа используемых ламп: люминесцентных, ламп накаливания или галогенных) и варианту подключения (проходные, контроль которых осуществляется из нескольких точек; и непроходные – контролируются из одной точки).

Область применения

Датчик присутствия является весьма универсальным изобретением, к сферам эксплуатации которого можно отнести:

1. Жилые помещения. Данный прибор зачастую используется в такой системе как «умный дом», позволяя осуществлять контроль над расходами электрической энергии.
2. Охранные системы.
3. Робототехника.
4. Разнообразные производственные процессы.
5. Системы видеонаблюдения.
6. Для контроля над расходом электрической энергии.

Кроме того, датчики присутствия имеют широкое распространение в таких общественных местах как административные и офисные здания, школы, институты, детские сады, гостиницы, спортивные залы, торговые помещения, туалеты и т. д.

Данное устройство также имеет дополнительный функционал. Некоторые датчики способны регулировать деятельность осветительных приборов, исходя из уровня освещения, что позволяет контролировать естественную освещенность. Другие приборы обладают возможностью осуществлять диммирование, т. е. управлять уровнем света в помещении. Для обеспечения аварийного освещения, а также при использовании в ночное время суток приборы снижают яркость света при задержке отключения.

Стоит отметить, что данное устройство крайне эффективно при организации охранной системы. Так, например, в качестве сигнализации используется такая разновидность прибора, как датчик объема. Он реагирует абсолютно на все движения в пространстве, даже самые незначительные. Однако стоимость некоторых датчиков присутствия весьма высока, что подталкивает некоторых к самостоятельному изготовлению такого прибора.

Применение в туалете

Стоит выделить применение датчика для обнаружения присутствия человека в таком помещении как туалет. Это обусловлено, прежде всего, тем, что выключатель устанавливается зачастую вне пространства данной комнаты. Также использование здесь данного прибора обеспечит не только удобство и комфорт, но и значительно снизит затраты электрической энергии, так как исчезнет риск оставить свет после себя включенным.

Для туалета наиболее подходящим вариантом является инфракрасный датчик для определения перемещения. К основным преимуществам такого устройства можно отнести достаточно небольшие размеры, возможность точных настроек, вменяемую стоимость и абсолютную безопасность для окружающих.

Устройство собственного производства

На просторах Интернета можно найти разнообразные методы для сборки датчика присутствия. Главным элементом для его изготовления является схема датчика, которая может быть представлена следующим образом:

1. Подстроечный резистор.
2. Питающий элемент, в качестве которого может выступить блок питания.
3. Реле.
4. Транзистор и фотоэлемент.

Все необходимые детали можно приобрести в специализированном магазине. Однако собранный прибор по частям собственными руками обойдется гораздо дороже, чем готовое изделие (только реле имеет стоимость примерно 300 р.). Таким образом, целесообразнее купить датчик движения, стоимость его будет варьироваться в пределах 450 руб., чем потратить на его изготовление в два раза больше денежных средств и собственных усилий.

Датчики, позволяющие определить наличие присутствия объекта в пространстве, являются весьма выгодным вложением. Обеспечивая комфорт и безопасность, они также позволяют своим владельцам снизить затраты денежных средств на электроэнергию. Срок окупаемости данного прибора обычно не превышает двух с половиной лет. Кроме того, такое устройство выведет ваше помещение на новый этап обустройства и сделает его более современным.