[1]Полезная модель относится к энергосберегающим системам освещения и может быть использовано для автоматизированного управления системой сельскохозяйственного освещения.
[2]В настоящее время существует проблема разработки устройства для интеллектуального освещения различного целевого назначения на базе модульной программно-аппаратной платформы, включающих подсистемы, компоненты и программное обеспечение, способствующего бесперебойному и эффективному функционированию освещения теплиц, требующих постоянного управления и контроля соответствующего архитектурного решения. Устройство должно обеспечивать функции управления и контроля работы светильников по расписанию.
[3]Из уровня техники известен блок автоматизированного управления освещением с возможностью адресного управления каждым светильником, содержащий программируемый GSM-модуль, использующий его как основной канал связи и основной логический модуль, имеющий каналы мониторинга состояния питающего оборудования, включающий влаго- и пылезащитный корпуса с двумя встроенными интерфейсами RS485, основной и резервной SIM-картами и раздельными платами логики и ввода-вывода (RU 175522 U1, опуб. 07.12.2017, G05B 11/32).
[4]Известен вычислительно-интерфейсный модуль, содержащий микропроцессор с технологическим интерфейсом JTAG, двумя контроллерами шины PCI Express, соединитель мезонина, выполненный как ХМС соединитель, общесистемный соединитель модуля, выполненный как VPX соединитель, контроллер интерфейса USB 2.0, четыре динамических ОЗУ SDRAM, два датчика температуры, память идентификации EEPROM, два РПЗУ программ и начальной загрузки NOR Flash, РПЗУ данных пользователя NAND Flash, два канала мультипротокольных приемопередатчиков RS232, управляемых по интерфейсам UART 2, 3 микропроцессора, три канала приемопередатчиков Ethernet, генераторы тактовых серий, блок управления вводом-выводом разовых команд, супервизор напряжений питания и источники вторичных напряжений питания, ПЛИС с технологическим интерфейсом JTAG для встроенного контроля модуля и два ЭЗУ NVRAM для хранения результатов контроля, драйвер сигналов MLVDS, третий канал мультипротокольных приемопередатчиков RS232/RS485, узел входных предохранителей, при этом блок управления вводом-выводом разовых команд под управлением ПЛИС выполняет функциональный контроль выходных разовых команд, включая сигнал ИСПРАВНОСТЬ, а также тестовый контроль электрических цепей входных разовых команд, буфер для системных сигналов NVMRO, SYS_CON и SYSRESET (RU 195789 U1, опуб. 07.02.2020 G06F 15/78).
[5]Недостатком данных устройств является ограниченный функционал в части осуществления процессов обработки и передачи сигналов.
[6]Наиболее близким техническим решением к заявленному устройству является многофункциональный IoT-контроллер, содержащий встроенные в корпус и электрически связанные между собой микропроцессор с программной реализацией часов реального времени, энергонезависимую память, модем c антенной, интерфейс RS-485 с клеммами, дискретные входы, реле управления внешними объектами, выходы управления внешними объектами, светодиодную индикацию, контроллер заряда, аккумуляторную батарею, стабилизатор питания, разъем питания, в схему которого внедрена GNSS-антенна (RU 213607 U1, опуб. 19.09.2022, G06F 1/16).
[7]Недостатком данных технических решений является невозможность подключения приборов учета, а также отсутствие резервных каналов связи, что не позволяет применять их на территориально отдаленных участках, что приводит к отсутствию контроля и управления таким блоком.
[8]Задачей заявленной полезной модели является разработка блока управления с системой исполнительных устройств, обеспечивающего функции управления, контроля и диагностики работы сельскохозяйственных светильников.
[9]Технический результат заявленной полезной модели заключается в разработке устройства управления светодиодными драйверами, обеспечивающего функции управления, контроля и диагностики работы сельскохозяйственных светильников.
[10]Технический результат достигается тем, что устройство управления освещением, содержит корпус, в котором расположена объединительная печатная плата с микроконтроллером и связанные с ним трансивер RS485 с интерфейсом UART, преобразователи питания и индикаторы LED1 и LED2. При этом управляющий выход микроконтроллера для трансивера RS485 оптоизолирован, интерфейс UART для трансивера RS485 подключен к высокоскоростным оптронам 6N137, мостовые драйверы UCC27424D запитаны через NPN-транзисторы. Элементы устройства запитываются по разветвленной системе питания через преобразователь 5-3.3 В.
[11]В частном случае выполнения в корпусе установлены разъемы для подачи питания на блок управления освещением, для подключения линии DMX/RDM и выходы 0-10 В для каналов красного, зеленого и синего света.
[12]Заявленное устройство поясняется блок-схемой, изображенной на фиг. 1.
[13]Заявленное устройство управления может быть выполнено в пластиковом корпусе.
[14]Для присоединения проводов и организации разъемного электрического соединения используются разъемные клеммники, что обеспечивает удобный монтаж, простой демонтаж и замену блока. Питание блока управления освещением осуществляется напряжением питания постоянного тока 24 В ±10% через преобразователь питания. Конструктивные элементы устройства запитываются по разветвленной системе питания, которая принимает напряжения питания 24 В ±10% по входу. И распределяется следующим образом. 24-5 В для питания микроконтроллера, драйвера ШИМ-каналов со стороны микроконтроллера, опторазвязка со стороны. Дополнительно 24-5 В для питания трансивера RS485 и опторазвязки порта RS485. И 24-10 В для вывода ШИМ-сигнала 0-10 В через драйверы
[15]Микроконтроллер запитан через преобразователь 5-3.3 В и реализует логику работы устройства. Связь с трансивером RS485 осуществляется по интерфейсу UART через опторазвязку. Управляющий выход микроконтроллера для переключения направления RS485 также оптоизолирован. Управление драйверами каналов осуществляется с помощью сигнала ШИМ, исходящего от микроконтроллера. Индикаторы LED1 и LED2 выдают статус устройства.
[16]Интерфейс UART для RS485 и управляющий сигнал подключены к высокоскоростным оптронам 6N137. Передающие линии от микроконтроллера (передача и переключение направления) подключены к излучателям в оптронах, излучатели которых запитаны от 3.3 В. Приемники излучения таких оптронов запитаны от 5 В дополнительного преобразователя для RS485.
[17]Так как диапазон питающих напряжений приемников оптронов 6N137 лежит в пределах 4.5-5.5 В, по принимающей линии приемник оптрона запитан от 5 В основного источника питания, подключение принимающей линии к микроконтроллеру осуществляется через согласующий резистор в 330 Ом между выводом МК и приемником излучения. Излучатель такого оптрона запитан от 5 В дополнительного источника питания.
[18]Для выдачи уровней освещения 0-10 В на внешние драйверы светильников используются мостовые драйверы UCC27424D, которые запитаны от источника питания 24-10 В. Управление их состояниями осуществляется путем выдачи ШИМ-сигнала с МК через NPN-транзисторы.
[19]Устройство работает следующим образом. Устройство получает посылку DXM/RDM по линии RS485 переменной длины до 512 байт.Затем идет обработка посылки: если нулевой байт имеет значение 0, то это - посылка DMX, а если 0xCC - то это - RDM-посылка. Посылка DMX (Digital MultipleXing) содержит состояния ШИМ для всех устройств, находящихся на линии, без обратной связи, однако каждое из устройств на линии RS485 берет несколько значений каналов, начиная с наперед заданного стартового адреса. Значения состояний лежат в пределах 0…255. ШИМ-выходы выдают напряжение 0-10 В пропорционально заданному значению канала DMX, тем самым давая возможность задавать интенсивность на светодиодном светильнике на отдельно взятом канале через его драйвер.
[20]Для обратной связи с устройством используется протокол RDM (Remote Device Management). Данный протокол дает возможность обнаружить устройства на линии RS485, получить подробную информацию, включить/отключить визуальное обозначение, менять стартовый адрес DMX и ярлык устройства, при том делать это удаленно, без необходимости физического взаимодействия с устройством. Обнаружение устройств на линии RS485 сводится к бинарному поиску UID ведущим. Вначале отправляется запрос UNMUTE, разрешающий устройствам откликаться на DISCOVERY-запросы. Затем, поочередно отправляется DISCOVERY на нижнюю и верхнюю ветку UID. Если отклика не было на ветке, она при поиске отбрасывается. Если отклик получился зашумленным, то ответ распознается как коллизия, что говорит о наличии на ветке нескольких устройств. Затем происходит последовательное сужение веток и отправка DISCOVERY-запросов, пока ответ от обнаруженного устройства не будет четким, либо пока никаких ответов не будет. В случае получения четкого ответа от устройства на него отправляется MUTE-запрос, запрещающий устройству откликаться на DISCOVERY-запросы, а UID запоминается ведущим, и процесс поиска начинается заново. [ANSI E1.20]. Визуальное обозначение устройства и светильника, к которому оно подключено, проявляется миганием светильника по запросу IDENTIFY.
