Розроблення модуля керування освітленням для системи "Розумний будинок" на базі платформи ESP8266

Abstract

Робота присвячена розробленню та дослідженню апаратно-програмного модуля керування освітленням у складі системи типу «Розумний будинок» із використанням мікроконтролерної платформи ESP8266. Основна функція пристрою полягає в забезпеченні безпровідного керування освітлювальними приладами через Wi-Fi-з’єднання, що дає змогу дистанційно вмикати, вимикати або регулювати освітлення в межах локальної мережі. Актуальність обраної теми зумовлена зростанням попиту на інтелектуальні енергоефективні системи автоматизації побуту, які підвищують рівень комфорту користувачів, дозволяють знизити витрати електроенергії та є гнучкими для розширення й інтеграції [1, 2]. У вступі обґрунтовано доцільність розроблення модуля керування освітленням у контексті розвитку систем «розумного дому», сформульовано мету, завдання та об’єкт дослідження. У першому розділі проаналізовано загальну структуру, функціональні особливості та сучасні тенденції розвитку smart-систем, зокрема аспекти побудови систем керування та взаємодії між окремими підсистемами. У другому розділі наведено огляд сучасних систем освітлення в інтелектуальних середовищах, класифікацію типів джерел світла, а також розглянуто методи їх програмного та апаратного керування [1–4]. Третій розділ присвячено безпосередньому процесу розроблення модуля керування освітленням на основі платформи ESP8266. Представлено структурну та функціональну схему пристрою, обґрунтовано вибір основних вузлів, зокрема модуля ESP8266, виконавчих реле та схем підключення до джерел освітлення. Окрему увагу приділено моделюванню пристрою в програмному середовищі, написанню прошивки та конфігуруванню параметрів роботи контролера. У четвертому розділі проаналізовано шкідливі та небезпечні фактори, які виникають під час експлуатації комп’ютерної техніки, розглянуто вимоги до організації освітлення в приміщеннях із ПК, а також заходи щодо електробезпеки та пожежної безпеки. Об’єкт дослідження – системи автоматизованого керування освітленням. Предмет дослідження – модуль керування освітленням на базі платформи ESP8266 та його технічні характеристики. Мета дослідження – розроблення апаратно-програмного модуля керування освітленням для «розумного будинку», який забезпечує безпровідне керування навантаженням через Wi-Fi та має можливість інтеграції до локальної мережі або хмарного сервісу. Результати дослідження – реалізований функціональний макет модуля освітлення, що підтримує до чотирьох незалежних каналів керування при потужності до 30 Вт на канал, з можливістю віддаленого керування через вебінтерфейс або мобільний застосунок. Проведено експериментальну перевірку працездатності пристрою в реальних умовах.Fi, автоматизація, інтелектуальна система.

The work is dedicated to the development and investigation of a hardware- software lighting control module as part of a smart home system, using the ESP8266 microcontroller platform. The main function of the device is to provide wireless control of lighting fixtures via a Wi-Fi connection, enabling remote switching and regulation of lighting within a local network. The relevance of the chosen topic is determined by the growing demand for intelligent, energy-efficient home automation systems, which enhance user comfort, reduce electricity consumption, and are flexible for expansion and integration [1, 2]. The introduction substantiates the feasibility of developing a lighting control module in the context of the advancement of smart home technologies, and formulates the goal, objectives, and object of the research. The first chapter provides an analysis of the general structure, functional features, and current trends in the development of smart systems, with particular attention to control architecture and subsystem interaction. The second chapter offers a review of modern lighting systems in intelligent environments, a classification of lighting sources, and an overview of both software and hardware control methods [1–4]. The third chapter is devoted to the practical development of a lighting control module based on the ESP8266 platform. It presents the structural and functional scheme of the device and justifies the selection of key components, including the ESP8266 module, control relays, and connection schemes for lighting devices. Special attention is given to system modeling, firmware development, and configuration of controller parameters. The fourth chapter analyzes hazardous and harmful factors that may arise during the operation of computer equipment. It also discusses lighting standards for rooms with PCs, along with measures to ensure electrical and fire safety. Object of the study – automated lighting control systems. Subject of the study – a lighting control module based on the ESP8266 platform and its technical characteristics. Purpose of the study – to develop a hardware-software lighting control module for a smart home system that enables wireless load control via Wi-Fi and can be integrated into a local network or cloud service. Research results – a functional prototype of the lighting control module was implemented, supporting up to four independent control channels with a maximum power output of 30 W per channel, and featuring remote control capability via a web interface or mobile application. Experimental testing confirmed the operability of the device under real-world conditions.