조도제어기:독립제어기

개요

독립으로 운영 가능한 조도 제어기를 만드는데 필요한 내용을 기술한다.

개념

Arduino를 이용하여 조도를 감지하고, LED의 밝기에 대응되는 PWM 신호를 출력한다.

Dimmer 기능이 내장된 LED Driver에서 Arduino의 PWM 신호를 받아서 LED를 알맞게 조절한다.

사용되는 환경이 습도가 높으므로, 기초적인 방수 기능을 고려한다.

재료 목록

번호	항목명	사양	필요수량	구매가격	MOQ(수량)	MOQ가격	단가	비고	Link
1	LED Bar	Green 3-LEDs, 12V 25mA, 60-LEDs/m	2m (=20EA×3-LEDs×2)	￦32,040	240EA(×3-LEDs)	￦192,240	￦801	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=10395753
2	Plastic Tube	투명 원통, 1m×12mm(OD)×8mm(ID)	2m (=2EA)	￦33,360	1EA	￦16,680	￦16,680	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=4017971
		투명 원통, 1m×12mm(OD)×8mm(ID)		￦11,300	1EA	￦7,050	￦7,050	배송비 ￦2,800	http://item.gmarket.co.kr/detailview/item.asp?goodscode=334378211
3	End-Cap	QSEC120-25/8.5-QB150	2EA	￦6,240	1EA	￦3,120	￦3,120	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=3638851
		QSEC110-14/5-01-QB200		￦3,680	1EA	￦1,840	￦1,840	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=3638850
4	열수축 케이블 부츠	12.7mm-2.29mm	2EA	￦1,528	1EA	￦764	￦764	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=3639112
5	LED Driver	12V 1.8A 21.6W, 2in1 Dim	1EA	￦28,100	1EA	￦28,100	￦28,100	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=7581075
6	PWM Level Converter	3.3V-to-12V	1EA	￦979	1EA	￦979	￦979	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=9372429
7	Arduino (IIC, PWM, UART)	Arduino UNO WiFi	1EA	￦6,600	1EA	￦6,600	￦6,600	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=8107698
		Arduino Leonardo		￦8,690	1EA	￦8,690	￦8,690	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=8107744
8	Power for Arduino	9V 1A	1EA	￦5,340	1EA	￦5,340	￦5,340	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=2685220
9	조도 센서	0~65Klx, 3V~5V	1EA	￦3,190	1EA	￦3,190	￦3,190	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=3217894
		0~167Klx, 5V		￦16,610	1EA	￦16,610	￦16,610	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=4310126
10	RS485	UART-to-RS485 with Isolation	1EA	￦13,204	1EA	￦13,204	￦13,204	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=10348199
11	data cable	Cat.5e utp	2m	￦208	300m	￦31,100	￦104	-	https://www.coupang.com/vp/products/169628587
12	Power cable	VCTF 0.75㎟ 2C	4m	￦1,600	100m	￦40,000	￦400	-	https://www.11st.co.kr/products/1158998065
13	data wire	Jumper cable 10cm M/F	20Pin	￦990	40Pin	￦1,980	￦1,980	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=7488202
14	Power Plug	무접지 220V 2A 이상	1EA	￦362	20EA	￦7,240	￦362	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=1144820
15	Power Concent	2구 220V 5A 이상	1EA	￦1,190	10EA	￦11,900	￦1,190	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=7638235
16	Main Case	200㎜(W)×150㎜(H)×150㎜(D) 이상	1EA	￦5,214	1EA	￦5,214	￦5,214	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=7496667
17	Sensor Case	투명, 40㎜(W)×20㎜(H)×20㎜(D) 이상	1EA	￦2,979	1EA	￦2,979	￦2,979	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=118286
18	케이블 그랜드	3~6㎜	4EA	￦820	10EA	￦2,050	￦205	-	https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=117096

• 기타 : 전원 연결 선 필요. (설치 장소에 따라 길이 달라짐)
• 1 Set 재료비 : ￦200,000(양산) / ￦400,000(샘플) ￦141,384(양산) / ￦390,684(샘플) : 납땜 등 누락되었음. (개발비용 포함)

결선도

• 전체 결선도

• 주소 설정

  Arduino-UNO 내부의 'Address-Circuit'은 RS485를 사용하지 않는 경우에는 아무것도 연결하지 않는다.

  D2/D3 pin은 Scan line으로, D4/D5/D6/D7은 Data line으로 사용한다. 1N4148 (최대 8개)를 이용하여 각 Board별로 회로를 구성하여 사용한다.

동작 로직

1. 내부 변수 기본값 설정/복원
   • EEPROM 값으로 주요 변수 복원 (조도 기본값은 225㏓이고, ±25㏓를 Hysterisys 범위로 함)
   • Digital-I/O에서 주소 값 읽음. (통신 적용시 0x01~0x7E 범위의 값을 가짐)
2. 내부 기능 정상 여부 확인
   1. 조도 센서 부착되어 있으면,

      통신으로 값 읽어오기.

      LED를 100%로 켜서, 조도센서 값 변하는지 확인.

   2. 조도 센서 없으면,

      LED를 0.5초마다 10%씩 증가시켰다가, 100%가 되면 1초간 유지하고, 다시 0.5초마다 10%씩 감소시켜서 끔.

   3. 조도 센서가 있는데, 값에 변화가 없으면, 1.5초 간격으로 LED를 0%/100% 반복 함.

      문제 없다고 판단되면, 다음 단계로 이동 함.

3. 통신 상태 확인
   • 통신 버퍼에 데이터가 수신되어 있으면, 처리 함.
   • 조도 기본값 및 오차범위가 변경된 경우, EEPROM에 기록 함.
4. 조도 센서 값 확인
   • 조도 센서는 최소 0.5초 간격으로 확인 함. 즉, 최근 확인 후 0.5초 이상 경과해야만 조도 센서 값을 갱신 함.
5. LED 상태 제어
   • 조도 센서 값을 확인한 후에만 LED 값을 변경 함.
   • 기준 상한값 이상이면 1% 감소시킴. (어둡게)
   • 기준 하한값 이하이면 1% 증가시킴. (환하게)
6. 동작 반복
   • '통신 상태 확인', '조도 센서 값 확인', 'LED 상태 제어' 루틴을 반복해서 수행 함.

통신(원격) 제어

원격지에서 RS485를 이용한 Modbus-RTU 통신으로 조명제어기를 제어/모니터링 할 수 있다.

1. 모니터링

   현재 조도 센서값, 제어 기준값(중심, 상한, 하한) 확인, 제어 출력값

2. 제어

   제어 기준값(중심, 상한, 하한) 변경, 제어 출력 강제 지정 -단, 통신 오류 등을 고려하여 한번 지정하면 10분간 유효하다-

• 모드버스 맵

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