Подсветка лестницы на ступенях с датчиком движения

Управление устройством

Схема подключения комплектующих Ардуино (нажмите для увеличения)

Управление обычным устройством осуществляется с пульта управления. На пульте управления расположены:

• элементы индикации, показывающие включение самого устройства;
• срабатывание одного из двух датчиков движения;
• индикатор датчика сумерек.

Управление осуществляется с помощью кнопок. Правые две кнопки — это кнопки увеличения или уменьшения значения управляемого параметра. Левые две кнопки предназначены для управления яркостью света, яркостью подсветки. При одновременном нажатии левых кнопок осуществляется регулировка задержки освещения лестницы, до её выключения.

Если вы предпочли устройство Ардуино, то оно работает при помощи компьютерной программы, которую можно либо скачать на компьютер, либо напрямую подсоединить устройство к компьютеру и установить.

Возможно, Вас заинтересует статья о том, как сделать светильник своими руками.

А о выборе люстры для кухни Вы можете прочитать здесь.

При подсветке с помощью Arduino светятся верхняя и нижняя ступеньки. Они будут светиться практически всю ночь, для того чтобы человек мог ориентироваться в темноте где ступенька и идти на этот свет.

Датчик сумерек и движения подключаются к клемам. Для каждого датчика есть отдельная клема. Когда датчик сумерек заблокирован резистором, то устройство считает, что наступили сумерки.

Красота, безопасность, экономия

Автоматическая подсветка придает весьма эффектный внешний вид. К тому же повышается безопасность передвижения. В дополнение к этому есть и другие преимущества:

1. Нет необходимости в кромешной темноте нащупывать на стене выключатель.
2. Пусть и незначительно, но экономится электроэнергия. За счет автоматики система находится в экономном дежурном режиме.
3. Средствами автоматизации при монтаже подсветки, можно настроить красивые визуальные эффекты.

И не надо переживать, что это дорого и недоступно для неопытного пользователя. Весь комплект дополнительного освещения изначально очень недорог, а привнести дополнительный комфорт и пользу для жильцов может легко.

Технические характеристики

После того, как определились с тем, какой датчик движения для включения света вы будете ставить, надо подобрать его технические характеристики.

В технических характеристиках беспроводных моделей есть еще частота, на которой они работают и тип элементов питания

Угол обзора

Датчик движения для включения света может обладать различным углом обзора в горизонтальной плоскости — от 90° до 360°. Если к объекту могут подходить с любого направления, ставят датчики с радиусом 180-360° — в зависимости от его расположения. Если устройство закреплено на стене, достаточно 180°, если на столбе — уже нужно 360°. В помещениях можно использовать те, которые отслеживают движение в узком секторе.

В зависимости от места установки и требуемой зоны обнаружения выбирают радиус обзора

Если дверь одна (подсобное помещение, например), может быть достаточно узкополосного датчика. Если в помещение входить могут с двух-трех сторон, модель должна уметь видеть, как минимум, на 180°, а лучше — во все стороны. Чем шире»охват», тем лучше, но стоимость широкоугольных моделей значительно выше, так что стоит исходить из принципа разумной достаточности.

Есть также угол обзора по вертикали. В обычных недорогих моделях он составляет 15-20°, но есть модели, которые могут охватывать до 180°. Широкоугольные детекторы движения обычно ставят в охранных системах, а не в системах освещения, так как стоимость их солидная. В связи с этим, стоит правильно подбирать высоту установки прибора: чтобы «мертвая зона», в которой детектор просто ничего не видит, была не в том месте, где движение наиболее интенсивное.

Дальность действия

Тут снова-таки, стоит выбирать с учетом того, в помещении будет устанавливаться датчик движения для включения света или на улице. Для помещений радиуса действия в 5-7 метров хватит с головой.

Дальность действия выбирайте с запасом

Для улицы желательна установка более «дальнобойных». Но тут тоже смотрите: при большом радиусе охвата ложные срабатывания могут быть очень частыми. Так что слишком большая зона покрытия может быть даже недостатком.

Мощность подключаемых светильников

Каждый датчик движения для включения света рассчитан на подключение определенной нагрузки — он может пропускать через себя ток определенного номинала. Потому, при выборе, надо знать, суммарную мощность ламп, которые устройство будет подключать.

Мощность подключаемых светильников критична, если включаться будет группа фонарей или один мощный

Чтобы не переплачивать за повышенную пропускную способность датчика движения, да еще и сэкономить на счетах за электричество, используйте не лампы накаливания, а более экономичные — газоразрядные, люминесцентные или светодиодные.

Способ и место установки

Кроме явного деления на уличные и «домашние» есть еще один тип деления по месту установки датчиков движения:

• Корпусные модели. Небольшая коробочка, которая может монтироваться на кронштейне. Кронштейн закрепляться может:
  • на потолке;
  • на стене.

    Вид датчика движения по внешнему виду не определишь, можно лишь понять на потолке он устанавливается или на стене

• Встраиваемые модели для скрытой установки. Миниатюрные модели, которые могут устанавливаться в специальные углубления в незаметном месте.

Если освещение включается только для повышения комфорта, выбирают корпусные модели, так как при равных характеристиках они дешевле. Встраиваемые ставят в охранных системах. Они миниатюрные, но более дорогие.

Дополнительные функции

Некоторые детекторы движения имеют дополнительные возможности. Некоторые из них явное излишество, другие, в определенных ситуациях, могут быть полезны.

• Встроенный датчик освещенности. Если датчик движения для включения света установлен на улице или в помещении с окном, включать свет в светлое время суток нет необходимости — освещенность достаточная. В этом случае либо в цепь встраивают фотореле, либо используют детектор движения со встроенным фотореле (в одном корпусе).
• Защита от животных. Полезная функция, если есть коты, собаки. С такой функцией ложных срабатываний намного меньше. Если собака большого размера, даже эта опция не спасет. Зато с кошками и мелкими собаками она работает неплохо.

  Для многих полезной функцией будет защита от срабатывания при появлении животных

• Задержка отключения света. Есть устройства, которые выключают свет сразу после того как объект покидает из зону действия. В большинстве случаев это неудобно: свет еще нужен. Потому удобны модели с задержкой, а еще удобнее те, которые позволяют эту задержку регулировать.

Это все функции, которые могут быть полезны

Особенно обратите внимание на защиту от животных и задержку отключения. Это действительно полезные опции

Основные типы датчиков движения

Классификацией предусмотрено различие датчиков по типу применяемой в их работе длины волны. Датчики делят на:

Инфракрасные (ИК)

Чаще всего на рынке можно встретить именно эти датчики. Еще их называют пассивный инфракрасный детектор. Они не обнаруживают людей, объем, воздух и любые предметы, попадающие в поле зрения. Алгоритмы инфракрасного датчика позволяют осуществлять распознавание температуры тела, попадающего в поле его зрения. Инфракрасное излучение фокусируется на датчике особой оптической линзой, называемой линзой Френеля. Она концентрирует излучение на чувствительном полупроводниковом элементе. Температура определяемого тела должна быть выше, чем температура окружающей обстановки. Различие температур тела, попавшего в поле зрения датчика, и внешней среды способствует отклонению электрического потенциала от номинальных значений и обрабатывается чипом, установленным внутри датчика, по заранее настроенному алгоритму и инициирует запуск тревоги.

Чем больше линза в конкретно рассматриваемом устройстве, тем больше чувствительность датчика, а также шире зона его охвата. Чтобы датчик не реагировал на теплые, но статические объекты, оптическую систему делят на несколько отдельных лучей — зоны чувствительности датчика. Фиксация движения произойдет только в том случае, если подвижный объект будет пересекать последовательно более одной зоны. Передвижение с малой скоростью не всегда фиксируется датчиком.

Радиоволновые

Радиоволновой датчик движения функционирует по схожему алгоритму с ультразвуковым датчиком. Вместо звуковой частоты чип создает сверхвысокочастотное излучение, частота которого равна 2,5 ГГц. При появлении на участке распространения волны подвижного тела происходит изменение частоты и длинны волны, которое фиксируется приемником.

При этом прохождение радиоволн происходит без затруднений через не металлические конструкции. Им не мешают стены и мебель. Данный тип датчиков достаточно дорог. Их применяют для наблюдения за коммерческими крупными объектами.

Ультразвуковые (СВЧ)

В основе работы датчика движения ультразвукового типа лежит принцип звуковой локации. В них установлен специальный звуковой генератор, создающий колебания, частота которых равна от 20 до 40 Кгц. Такие звуки человек на слух не воспринимает, но, все звуковые волны, излученные источником, частично отражаются от поверхностей (часть поглощается) и возвращаются к источнику их излучения. В корпусе ультразвуковых датчиков установлен излучатель таких колебаний и микрофон, принимающий звуковой сигнал, отраженный от поверхностей. Излучатели приемника состоят из элементов пьезокерамики.

Согласно эффекту Доплера любой объект, попадающий в зону распространения потока распространения звуковых волн, искажает интерференционную картину. Когда происходит такой эффект частота отраженного от поверхности сигнала будет другой относительно излучаемой частоты — это и вызывает сработку датчика.

Комбинированные

Достаточно дорогие. Применяются во избежание ложных тревог. В один корпус производители устанавливают ИК и радиоволновой датчик. Такое решение ценится за высокую помехоустойчивость и надежность. При таком решении достигается минимальное количество ложных срабатываний.

Детекторы движения встроенные в камеры наблюдения (программные)

Датчик движения, установленный в камерах видеонаблюдения, никогда не заменит полноценную работу классических датчиков движения. Обнаружение движения происходит камерой на программном уровне. Видеокамера анализирует поток входящей информации, например, каждый пятый кадр и сопоставляет их. При резком изменении картинки камера понимает, что произошло движение. Такая реализация имеет место на существование, но даст больше ложных срабатываний, так как фиксацию движения камера может поймать даже при резком снижении уровня освещенности (выключение света). Настройки в камере поддаются корректировке, но это лишь частично исправляет ситуацию. Существует возможность выделения зон кадра, поиск движения в которых фиксироваться не будет. Это помогает лишь при попадании подвижного объекта в поле зрения кадра.

Типы лестниц и подходящее для них освещение

Освещение лестницы в частном доме выполняется с таким расчетом, чтобы конструктивные элементы изделия отлично просматривались, но не происходило ослепление человека направленным светом. Вид подсветки зависит от типа лестничного пролета.

Винтовые

Особенность винтовых конструкций заключается в применении округлых ступенек. Такая конфигурация лучше всего обыгрывается светодиодной лентой. Традиционно винтовые лестницы имеют небольшие размеры, поэтому для размещения подсветки используют ограждения и боковую стену.

Деревянные и металлические

Выполнение светодиодной подсветки лестницы возможно, если у ступеней нет подступенков, так как трубка со светодиодами устанавливается изнутри, направляя поток света на расположенную ниже ступеньку. Если подступенки оборудованы, то размещают точечные светильники или верхнее освещение.

Лестницы с прозрачными ступенями

Прозрачные ступени изготавливают из усиленного стекла или акрила. Для освещения маршей такого типа на торцах ступенек устанавливают рассеивающий экран, который позволяет создать эффект полного освещения ступеньки. Если поручни выполнены из акрила, следует направить поток света на торец, что позволяет достичь эффекта внутреннего свечения.

Лестницы из бетона

Подсветка лестницы светодиодной лентой в этом случае невозможна. Наиболее оптимальным вариантом освещения бетонных лестниц является боковая подсветка на стене на уровне 40-50 см от поверхности ступеней, также можно использовать вариант с освещением люстрой (при достаточной высоте пролета).

Рассчитываем материалы

Любую выбранную схему можно адаптировать и усовершенствовать. Например, если вы поставите разноцветные диодные источники для лестницы, от этого общий вид подсветки преобразится. Еще одно интересное решение – поставить датчики на каждую ступеньку. В этом случае они будут загораться поочередно по мере вашего перемещения. Однако это решение требует немалых материальных затрат.

Сначала рассчитайте длину и мощность светодиодной ленты. Оптимальное значение мощности – 4,8 ватта в погонном метре с 60 светодиодами типа SMD 3528. Данного значения достаточно для приятного и качественного освещения всей длины лестницы. Лучше использовать источник света с холодным белым оттенком свечения – он выгодно подчеркивает красоту ступеней в темное время суток. Однако выбор цвета – это дело вкуса.

Длину ленты рассчитывайте с учетом количества и размеров ступеней на лестнице.

На следующем этапе расчета определяется требуемая мощность блока питания. Для этого необходимо умножить потребляемую мощность одного погонного метра ленты на требуемое количество метров. Если необходимо использовать 10 метров ленты для подсветки, нужно 4,8 умножить на 10, получится 48 ватт – это мощность, которую потребляет вся длина ленты.

Мы определили потребляемую мощность. Однако блок питания должен иметь запас около 20–25 процентов. Поэтому добавляем к 48 ваттам еще 25 процентов, получится 60 ватт. Таким образом, требуемая мощность блока питания составит 60–80 ватт. На этом расчет подсветки заканчивается.

Характеристики осветительных приборов

Осветительные приборы состоят из источника света (лампы того или иного класса) и специальной арматуры, перераспределяющей световые потоки. Кроме того, в них предусмотрены крепления особой конструкции, защищающие лампы от механических деформаций, и имеются подводящие напряжение проводники.

Согласно общепринятой классификации все приборы, подходящие для освещения лестниц, делятся на три основных класса:

• обычные светильники;
• прожекторы;
• светодиодные ленты.

Первые две позиции – изделия, предназначенные для зональной установки на ступеньках лестниц и создающие концентрированный световой поток. В отличие от них светодиодные ленты монтируются в виде линейных элементов подсветки, обеспечивающих распределенную картину освещения.

Основные характеристики используемых светильников и светодиодных ламп:

• характер распределения световых пятен (кривые силы света КСС);
• коэффициент распределения потоков;
• коэффициент полезного действия или КПД свечения.

Под последним параметром понимается отношение светового потока в зоне освещения к тому же показателю вблизи источника света.

В соответствии с кривыми распределения КСС все известные осветительные приборы делятся на несколько типов:

• сконцентрированные в определенной зоне;
• глубокого (дальнего) освещения;
• косинусной формы;
• с широким и узким захватом;
• с равномерным распределением световых потоков.

Подготовка к установке

Если нет готового комплекта для освещения ступеней лестницы, необходимо продумать схему освещения самостоятельно. Это совершенно не трудно. В наш век Интернета можно найти практически всё по этой теме.

Если вы уже определились, где будут размещены все необходимые элементы, лучше всего набросать на чистом листе бумаги небольшой чертеж с элементами подключения с местами их установки непосредственно на лестнице. Так вы получите более наглядное представление о будущем результате вашего проекта.

Зная исходные размеры помещения, габаритов лестницы и лестничных маршей, нетрудно рассчитать как метраж светодиодной ленты, так и количество датчиков, которые будут работать в будущей системе освещения.

В интернете часто встречается схема освещения подобного типа:

Такая схема вполне работоспособна, если использовать обычную и недорогую ленту из светодиодов. Хотя есть в ней и существенный минус. Необходима установка специального контроллера на каждый отрезок ленты. Вот сколько ступенек — столько и отрезков светодиодных полос. Для каждой полосы нужен свой вывод и все провода объединяются вместе. Поэтому уже на выходе контроллера получается внушительная косичка проводов.

Но наиболее интересные эффекты дает адресная RGB светодиодная полоса. Кроме упрощения схемы мы получим цветовое оформление ступеней с разнообразными цветовыми эффектами.

Если кто-то не знает, мы поясним. Адресная светодиодная полоса дает возможность управления отдельно впаянным светодиодом. И каждый светодиод в ленте способен выдать около 16 миллионов разнообразных оттенков!

Более упрощенно схему проекта “подсветка лестницы на ступенях с датчиком движения” можно представить в таком варианте:

Теперь о деталях.

Световые ленты адресного типа имеют строгонаправленность и подключаются к пину DI.

Как видно из примера, все отдельно нарезанные полосы ленты соединяются через D0 c DI.

Мы рекомендуем для освещения небольших лестничных маршей применять ленту на чипах ws2811.

Ленты такого типа могут быть запитаны от источника в 12 В. Каждые три светодиода, в этой ленте, управляются своим чипом, который выдает определенный свет на 3-и светодиода, за которые он отвечает.

Мы советуем купить рулон ленты (или столько сколько нужно по вашим расчетам) на китайской торговой площадке Алиэкспресс. В качестве вы не потеряете, а вот в цене определенно выиграете. Почему-то в наших торговых сетях аналогичные ленты стоят на порядки дороже, чем в Китае.

На момент написания статьи пятиметровую катушку ленты с плотностью в шестьдесят диодов можно было приобрести всего за 700 рублей.

Более плотное расположение светодиодов тоже есть в продаже, и стоит дороже. Но для лестничного оформления покупать такую ленту не имеет смысла, так как 60 светодиодов на метр — оптимальный параметр для подсветки ступеней.

Теперь надо поговорить еще об одном параметре.

В продаже есть ленты с разными степенями влагозащиты — IP:

• IP30 без защиты;
• IP65 — лента с силиконовым покрытием;
• IP67 — герметичная лента в силиконовом кожухе.

Покупать для комнатных лестниц IP67 особого смысла не имеет, а подсветка ступеней лестницы от IP30 или IP65 — это на усмотрение владельца. Нам кажется, что отдать предпочтение IP65 было бы разумней. Всё-таки иногда ступени нужно мыть?

Здесь же на Али экспресс можно найти ленту bright. Она будет стоить на порядок дороже, но зато вы выиграете в силе светового потока — свет будет значительно ярче.

Тут же на Али необходимо подобрать микроконтроллер для управления лентой

Рекомендуем обратить внимание на подобные устройства на платформе Arduino Nano

Принцип работы автоматической подсветки

Чем хороша такая автоподсветка, так это своей самостоятельностью. Она сама определит, когда и на сколько времени включить свет. За счет того что в схему входят датчики движения, они среагируют на появление человека и включат освещение или всей лестницы сразу или каждой ступени по отдельности. Лучше в цепи предусмотреть два датчика движения — вначале и в конце лестничного пролета. Так система определит, что после прохождения человека свет можно отключить. Также в обязательном порядке цепь питания дополняется контроллерами, которые можно запрограммировать на разные условия срабатывания. Дополнительно установленный датчик включения света при наступлении темноты будет разрешать работу датчиков движения и исключать включение подсветки, если уровень освещения в помещении достаточно высокий.

На тот случай если лестницы в доме очень длинные и в них несколько пролетов, можно предусмотреть установку дополнительных датчиков. Так даже интереснее. Схему включения можно усложнить:

• Включать не все ступени, а несколько — группами;
• Или по одной ступени по маршруту движения человека.

Освещение лестницы: что важно знать

Если в загородном доме больше одного этажа, то обязательно понадобится установка лестничных пролетов. Обычно монтаж происходит там, где отсутствует естественное освещение. Чтобы освещение было максимальным, часто монтируют дополнительную подсветку. Если она выполнена правильно, освещение лестницы как в помещении, так и на улице, решает множество проблем.

Подсветка обеспечивает лестницу должным освещением, что способствует безопасному передвижению в темноте.

То же самое можно сказать и о подсветке ступеней в кинотеатрах – это эффективно в связи с тем, что позволяет обезопасить передвижение посетителей в полутьме, когда уже начался сеанс (опоздавшие зрители – не редкость). Но и красивый элемент декора в данном случае также никто не отменял.

Чем длиннее лестничный марш, тем больше требуется света.

Точечная подсветка лестницы, схема с пояснением

Вас порадует это дизайнерское решение.

• Во-первых, с помощью небольших светильников вы получаете сильнейший направленный луч света, имеющий сектор освещения порядка 30 градусов. В итоге, вы получаете равномерное распределение света.
• Во-вторых, за счет разных типов (поворотные и неповоротные), форм (круглые, квадратные, ромбовидные и др.), источников освещения (галогенные лампы, люминесцентные и т.д.), герметичности и вездесущности (их встраивают в стены, в ступени и пр.) можно создать функциональное произведение искусства.
• В-третьих, они, долговечные и недорогие, потребляют немного электроэнергии.

И сам монтаж таких светильников в стену несложен, а поэтому специальная подготовка не нужна, достаточно простой схемы.

Сначала выберите, где лучше устроить этот вид подсветки:

• напротив ступени;
• через какой-то промежуток в стене;
• вмонтировав в подступенок по одной лампе в центре или по две по обе стороны.

Затем действуйте согласно схеме, помня о том, что выключатель, как правило, размещают внизу и вверху лестницы.

Полезное видео

Несмотря на то, что подсвечивание лестницы является простым творческим процессом, он таки требует взвешенности. Ведь ваша жизнь и жизнь домашних станет комфортнее только в том случае, если вы обеспечите правильное освещение этой конструкции.

Назначение ручек регулировки параметров

На корпусе датчика движения имеются ручки для регулировки его параметров. В зависимости от модели и его назначения, ручек бывает от двух до четырех. Рядом с ручками обычно нанесено буквенное обозначение вида регулировки, картинка назначения регулировки и направление вращения ручки для изменения настройки. Поэтому, прежде, чем устанавливать датчик движения, нужно, разобраться на какой параметр и как влияет каждая из ручек и в какое положение их надо установить для оптимальной работы в конкретных условиях.

Прежде, чем приступить к поиску места для установки датчика движения, целесообразно отрегулировать его параметры на столе и нанести пометки маркером, чтобы в реальных условиях было легче. При слабой освещенности заводская маркировка плохо видна.

Наименование и обозначение параметра датчика движения
Обозначение	Наименование параметра	Функция	Примечание
LUX	Освещенность	Регулирует уровень освещенности, при которой срабатывает датчик движения	от 5 до 10000 Люкс
TIME	Время	Продолжительность включения таймера	от 5 до 420 секунд
SENS	Чувствительность	Регулирует дальность действия	до 12м
MIC	Микрофон	Регулирует уровень шума, при которой срабатывает датчик движения	30-90 db

Регулятор освещенности LUX позволяет установить порог освещенности, выше которой датчик движения не будет реагировать на перемещение. Зачем включать свет в светлое время суток, если и так хорошо видно. Изначально нужно установить на максимум.

Регулятор времени таймера TIME датчика движения. Это время, в течение которого будет гореть свет после срабатывания датчика движения. Изначально устанавливается на минимальное время включения. Надо заметить, что если после срабатывания датчика движения человек продолжает двигаться в зоне обнаружения, то таймер перезапускается, и отсчет времени до выключения датчика движения будет начинаться с момента прекращения движения человека. Например, если Вы установили время таймера 10 секунд, а человек передвигался, или махал руками в зоне обнаружения в течении 10 минут, то свет все это время будет включенным.

Регулятор чувствительности SENS редко устанавливается на датчиках движения, так как в нем практической необходимости. Он бывает, нужен, если требуется часть помещения не контролировать, и то это всегда можно сделать за счет настройки положения датчика движения при установке. Изначально нужно установить на максимум.

Регулятор чувствительности микрофона MIC присутствует очень редко, так как в быту не востребован и имеет низкую помехоустойчивость. Шум проезжающего грузовика или детский крик в подъезде дома может вызвать срабатывание датчика движения. Но для выполнения функции охраны при правильной регулировке может послужить прекрасным средством защиты, так как зона обнаружения будет практически не ограниченной. Изначально нужно установить на минимум.

Теперь, когда подготовительная работа проведена и все регуляторы выставлены в нужные положения, можно приступать к определению места установки датчика движения. Для этого можно временно закрепить датчик на стремянке или доске, и размещая датчик движения в предполагаемых местах установки методом пробы найти лучшее. Как я уже писал выше, часто мигающий светодиод покажет о срабатывании.

Датчик движения для освещения удобно подключить к электропроводке в двух местах, в распределительной коробке или непосредственно в месте подключения люстры к проводам, выходящих из потолка или стены. Поэтому перед поиском места установки датчика движения нужно определить, в каком месте проще выполнить его подключение. Разобраться с проводами в распределительной коробке, особенно в давно построенных домах, сложно даже профессиональному электрику, да и коробки часто заклеены обоями или находятся под штукатуркой. Наиболее просто разобраться с подключением к люстре или настенному светильнику.

После определения места установки датчика движения можно приступать к его креплению на стене и монтажу электропроводки.

Внимание! Перед подключением датчика движения к электропроводке, для исключения поражения электрическим током, необходимо ее обесточить. Для этого следует выключить соответствующий автоматический выключатель в распределительном щитке и проверить надежность отключения с помощью индикатора фазы