Valonohjausjärjestelmä

Abstract

Tässä opinnäytetyössä käsitellään valonohjausjärjestelmän toteutusta. Opinnäytetyön tarkoituksena oli toteuttaa järjestelmä, joka ohjaa tietokonepöydän taustavalaistusta, joka toimii myös pääasiallisena valaistuksena. Valaistus on toteutettu käyttämällä neljää LED-nauhaa. Näistä jokaista voidaan ohjata erikseen tai yhdessä kaukosäätimellä sekä tietokone- ja Android-sovelluksella. Lisäksi liiketunnistin voi ohjata valaistuksen päälle, kun se havaitsee liikettä ja tila on tarpeeksi hämärä. Samoin valot sammutetaan, kun tila on valoisa.

Järjestelmä toteutettiin käyttämällä Arduino-alustaa ja siihen liitettäviä moduuleja, joiden kautta Arduino saa ledien ohjauskäskyt. Arduino kommunikoi tietokone- ja Android-sovellusten kanssa Ethernet-verkon yli käyttäen TCP- ja UDP-yhteyksiä. Kaukosäädin käyttää ohjaukseen infrapunayhteyttä ja liiketunnistin komentaa Arduinoa käyttämällä RF-taajuuksia.

Arduino ohjaa LED-nauhoja transistorivahvistimien avulla ja jokaiselle LED-nauhalle on oma vahvistin. Arduino on kytketty LAN-verkkoon Wi-Fi-moduulilla, joka on liitetty Arduinon sarjaporttiin. Tietokonesovellus on toteutettu Processing-kielellä, joka on hyvin samankaltainen Arduinon käyttämän kielen kanssa. Sovelluksen avulla voidaan le-dien ohjaamisen lisäksi säätää Arduinon asetuksia, mm sen kuuntelemaa UDP-portia ja hämäräkytkimen herkkyyttä.

Android-sovellus sisältää pääohjelman lisäksi Widget-pienoisohjelman, jolla ledit saa nopeasti päälle tai pois päältä. Pääohjelmalla ledejä voidaan ohjata lisäksi yksitellen ja niiden kirkkautta säätää, joka tapahtuu Seekbar-luokasta muokatulla pystysuuntaisella säätimellä. Ohjelma toimii 3G- ja Wi-fi-yhteydellä, sillä se käyttää aktiivisen verkko-adapterin mukaista IP-osoitetta.

Järjestelmän käyttöönotossa toiminnassa ilmenneet puutteet, kuten UDP-pakettien katoaminen, pyrittiin korjaamaan. Järjestelmään tullaan todennäköisesti tulevaisuudessa lisäämään uusia ominaisuuksia, jotka liittyvät muuhun kuin ledien ohjaukseen.

In this bachelor’s thesis is shown how to make a light control system which the user can command in several ways. The purpose was to make a system that can control background lights behind a computer table. The lightning was accomplished by using four LED strips. Every one of these strips can be controlled separate or they all can be controlled together by using computer software or Android application. Also if movement is detected and it is dark enough a motion detector can switch on the lights. Likewise the lights are again turned off when it is bright enough.

The system uses Arduino platform and different kind of modules connected to it. TCP and UDP connections are used by computer and Android applications to pass LED control information over Ethernet to Arduino. Remote control uses infrared and motion sensor uses radio frequency as a medium of transmission to control the lights.

Arduino uses transistor amplifiers to controls the LED strips and each strip has its own amplifier. Arduino connects to a LAN network via a Wi-Fi adapter which is connected to Arduino’s virtual serial port. The computer software is written in Processing language which is very similar to language Arduino is using. In addition to control the LED strips the program can be used to change Arduino’s settings like the port for incoming connections and the sensitivity of a light detector.

The Android application consists of a widget and a main program. Widget can be used to quickly turn on and off the LEDs and the main program is used for more control. With the main program LEDs can be controlled separately and their brightness can be tuned with a vertical slider that is based on a Seekbar class. The IP address application uses is based on which network adapter is active.

Some system related issues like UDP packet loss were patched during system testing phase. New features that are unrelated to the LED control are likely to be added to the system in future.