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日照時間を測ることによって、水晶不使用・時刻合わせ不必要なのに一年を通じてほぼ同じ時間に自動消灯する、明暗検知機能付きの玄関灯
Last-modified: 2009-12-18 (金) 23:48:03
(2009-7-26)本ページの成果をそっくりそのまま使って新しいものを作りました。このEEスイッチ改造のページの方が本ページより簡単に書いてあるので最初に見るページとしてお薦めです。内容的には9割以上の方にこっちのページを先にご覧頂きたいと思います。本ページのものと外見は違いますが、プログラムは共通だし、回路も殆ど同じです。 初出 2006-9-10
最終更新 2009-8-8
製作時期 2005-11、改造2009-4,7
本ページのタイトルでは一応「玄関灯」と銘打っていますが、本ページの回路とマイコンプログラムは屋外照明全般に適用できるものです。私自身もこのページで別の種類の照明に適用しています。
マイコン追加、簡易電源への変更、スイッチ追加と3度の改造を経た現状 時計に従って夜のある定まった時間に自動消灯する論理は簡単ですが、それを実現するには狂わない時計もしくは時々の時刻合わせが必要になり、様々な面であまりよろしくありません。そこで日々、日照時間を測定し、それに従って点灯している時間を自動調整する機能を持つことによって、時刻合わせも水晶発振子も必要としない安くてメンテナンスフリーの機構を実現しました。 具体的には、自動点灯にも使用する明暗検知センサーで日照時間を測定します。測定した日照時間が約9時間から約16時間の間の場合にそれに応じて自動点灯後の点灯している時間を調節してほぼ定まった時間に消灯するように動作します。日照時間は天候や地域によって違いがあるので本州での冬至の時期のものよりある程度は短い日照時間まで対応していますし、夏至の時期のものよりある程度は長い日照時間にまで対応しています。日照時間が対応範囲外の場合の点灯している時間はデフォルトの時間(私が設定している時間は4時間)となります。 このような仕様の装置は、明暗検知センサーを製造するメーカーならどこでも思いつくものだと思いますが、メーカーが商品とするには様々な問題があります。仕様を実現するにはマイコンが必要になります。マイコンが動作する為には5V以下の直流電源が必要になるので100V交流からの変換装置が必要になります。するとそのコストと耐久性が問題になってきます。また直流電源を得たならあと僅かな追加コストで電波時計モジュールを導入することもできるので日照時間を頼りにする仕様は商品として実現するには中途半端だと言うこともできるでしょう。それからこのような仕様には下で示したような制限も付いてきます。全購入者にそれを理解してもらうのは困難かもしれません。点灯している時間をユーザがカスタマイズする為のインターフェースを設けようとするとさらにコストアップしてしまいます。従ってこのような(中途半端な)仕様の装置は今のところ自作ならではというところでしょう。しかしどこかのメーカーさんに販売して欲しいものです。全国・全世界の単純な明暗センサーが付けられ、スイッチが常時入れっぱなしの照明で費やされる電力の無駄は相当な量に上るでしょう。省エネが叫ばれる今の時代、玄関灯だけではなく門柱灯等、家の外回りの照明全般に取り付けることが一般化してもいいと思います。(防犯の為に街灯を点けたままにしましょうという動きもありますが...)
[2009年の改造前の説明] どうせ作るなら赤外線センサ方式がより便利なのでしょうが、当時丁度、本機向きの部品が余っていましたので製作した次第です。 回路図(当初の)BSch3V形式(zip圧縮) (2009-4-12追記)すみません。実際には100kΩの抵抗は付けていませんでした。 回路図(2009-4のPIC追加に続き2009-7のスイッチ追加後)こちらの回路図の方が最初からPIC使用を前提で作ったのでよりシンプルになっていてお薦めです。 BSch3V形式(zip圧縮) ICソケットからPIC12F683を取り外し、代わりに5番ピンと6番ピンを直結すると改造前の回路と同等になります。 ソースプログラム(asm)はほぼそのままこのような構造になっています。 初期化 分周用変数を初期化 便宜上ここで前回のセンサー値を明と記録(明暗どちらでもいい) 便宜上ここで前回の(論理的な)明暗を明と記録 便宜上ここで今回の(論理的な)明暗を明と記録 リレーをOFF 日の出を検知したフラグをNO 割り込みルーチン(タイマにより定期的に呼び出し)の始まり スイッチが押されたときの処理 (スイッチが押されていて且つ前回の明暗が暗で且つ 点灯カウンタが設定値以下の場合、残り点灯時間を 設定値まで延長する=消灯時に一定時間だけ再点灯する) 分周処理(つまりX回に一度しか以降の処理をおこなわない) 今回の(論理的な)明暗・決定ルーチンを呼び出し 前回が明の場合、 今回は明の場合、 日の出を検知したフラグがYESの場合、 日照時間カウンタをインクリメント 割り込みルーチンの最後へ 日の出を検知したフラグがNOの場合、 何もしない。 割り込みルーチンの最後へ 今回は暗の場合、 点灯可能時間決定ルーチンの呼び出し (日照時間の計測カウントに従って、点灯可能時間を決定する) 点灯カウンタを初期化 リレーをON 割り込みルーチンの最後へ 前回が暗の場合、 今回は明の場合、 日の出を検知したフラグをYES(既にYESでも) 日照時間カウンタを初期化 リレーをOFF(既にOFFでも) 割り込みルーチンの最後へ 今回は暗の場合、 リレーが既にONの場合、 点灯カウンタをデクリメント 点灯カウンタが0になった場合、 リレーをOFF 割り込みルーチンの最後へ リレーが既にOFFの場合、 何もしない 割り込みルーチンの最後へ 割り込みルーチンの最後 今回の(論理的な)明暗を前回の(論理的な)明暗にコピー 割り込みルーチンの終わり 点灯可能時間決定ルーチン まず点灯可能時間にデフォルトの時間を設定 次に日照時間カウンタに従い点灯時間を決定 return 今回の論理的な明暗・決定ルーチン (2度続けて同じ値を検知した場合のみ有効とみなすルーチン) return MPASM形式 (2009-6-9記) ヒステリシス特性(2009-8-8記)初期の状態に関する既述です。 もちろん、それはトランジスタの正の温度特性がもたらす大きなヒステリシス特性のお陰です。 センサ感度明暗センサ・ユニットを自作することのメリットは感度を好みに設定できることです。 実際には使わなかったのですが、基板には感度調整用に抵抗を増減するためのスペースをあらかじめ設けてあります。 温度変化を考慮していない回路ですが、特に季節によって動作に違いは感じていません。 電子回路の電源に(携帯の充電器の)スイッチング式ACアダプタを使用していることについて(2009-8-8記)初期の状態に関する既述です。 このページ (2009-6-9追記)現在は上記リンクの内容に近い方式の電源を作成して交換済みです。 ご要望、ご意見、質問を下のフォームにどうぞ
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