ČES
Vedou Konzu
SKÉ VY
KATE
ucí diplom ultanti :
YSOK FA
EDRA T
mové prác
É UČE AKULT
TECHNI
Intelig
DIPLOM Tomá
ce : doc Hyn Ing.
ENÍ TE TA ST
ICKÝCH
gentní s
MOVÁ áš Dobro
c. Ing. Boh nek Medř
. arch. Le
2017
ECHNI AVEB
H ZAŘÍZ
svítidlo
PRÁCE ovolný
humír Ga řický, Art enka Maie
ICKÉ V BNÍ
ZENÍ BU
o
E
arlík, CSc temide
erová, Ph
V PRA
UDOV
c.
h.D.
AZE
Prohlašuji, že jsem svoji diplomovou práci vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a podkladů.
V Praze, dne 19.5.2017 podpis:
Poděkování
Za vstřícnost, ochotu, důvěru a svobodu při hledání vlastní cesty děkuji vedoucímu mé diplomové práce panu Doc. Ing. Bohumíru Garlíkovi CSc. Dále děkuji rodině za podporu během celého studia, bez které by tato práce nevznikla. Děkuji panu Hynku Medřickému za pomoc při měření a konzultaci experimentální části diplomové práce. Ing. arch. Lence Maierové, Ph.D.
děkuji za inspiraci a přítelkyni za pomoc a trpělivost.
Anotace
Diplomová práce se zabývá návrhem, sestavením a otestováním nového inteligentního svítidla ve formě stolní lampy, která dokáže měnit jas a barvy tak, aby se světelné spektrum blížilo přirozenému osvětlení. Inteligence lampy je promítnuta ve vlastním automatickém řízení světelného spektra během dne s ohledem na zdraví uživatelů.
Klíčová slova
Svítidlo, řízení jasu, biodynamické osvětlení, LED, riziko modrého světla, měření spekter
Annotation
The diploma thesis deals with the design, assembling and testing of a new intelligent light in a form of a table lamp that can change brightness and colours in order to approach the natural lighting.
The intelligence of the lamp is displayed by the fact that its light spectrum control during the day is automatized with regard to users health.
Keywords
Light, brightness control, biodynamic lighting, LED, blue – light risk, measurement of spectra
6
Obsah
1 Úvod ... 10
2 Teoretická část ... 11
2.1 Viditelné spektrum ... 11
2.2 Historie osvětlení ... 11
2.3 Zdroje světla ... 13
2.4 Blue-light risk ... 15
2.5 Zdravé osvětlení ... 15
2.6 Biodynamické osvětlení ... 16
2.7 Světelné parametry ... 16
2.7.1 Světelný tok... 16
2.7.2 Teplota chromatičnosti ... 17
2.7.3 Podání barev ... 18
2.8 Denní osvětlení ... 19
3 Praktická část ... 21
3.1 Návrh řešení ... 21
3.2 Pracovní lampa ... 22
3.3 Inteligentní stolní lampa – vlastnosti ... 23
3.4 Hardware ... 23
3.4.1 Arduino ... 26
3.4.2 Tlačítka... 27
3.4.3 Řízení jasu LED pásků ... 29
3.5 Uživatelská konzola ... 33
3.5.1 Software ... 36
3.5.2 Uživatelské prostředí... 36
4 Experimentální část ... 38
4.1 Měření ... 38
4.1.1 Porovnání přirozeného a umělého světla lampy ... 38
7
4.1.2 LCD display ... 40
4.2 Hodnocení uživatelů ... 41
5 Závěr ... 45
Zdroje: ... 46
8
Seznam obrázků
Obrázek 1 – Elektromagnetické spektrum s výřezem viditelného světla [2] ... 11
Obrázek 2 – Změřené elektromagnetické spektrum ohně [3] ... 12
Obrázek 3 – Změřené elektromagnetické spektrum žárovky [3] ... 13
Obrázek 4 – Spektrum LED pásku teplá bílá (vlastní foto) ... 14
Obrázek 5 – Barevná škála chromatičnosti [6] ... 17
Obrázek 6 – Inteligentní svítidlo (vlastní foto) ... 21
Obrázek 7 – fotka z výroby stínidla (vlastní foto) ... 22
Obrázek 8 – stínidlo po prvním nanesení barvy (vlastní foto) ... 23
Obrázek 9 – Signál za mosfetem (vlastní foto) ... 24
Obrázek 10 – PWM signál z arduina (vlastní foto) ... 25
Obrázek 11 – skica zapojení jednotlivých prvků lampy (vlastní schéma) ... 26
Obrázek 12 – Arduino Nano [9] ... 27
Obrázek 13 – Schéma zapojení tlačítek (vlastní schéma) ... 28
Obrázek 14 – Provedení obvodu pro tlačítka (vlastní foto) ... 29
Obrázek 15 – schéma řízení jasu LED pásků (vlastní schéma) ... 30
Obrázek 16 – rozmístění součástek a trasy spojů na desce plošného spoje (vlastní schéma) ... 31
Obrázek 17 – napájené komponenty řízení jasu LED pásku na desce plošného spoje (vlastní foto) ... 32
Obrázek 18 – Deska obvodu pro řízení jasu LED pásků, pohled zezdola (vlastní foto) ... 32
Obrázek 19 – fotka z výroby stínidla (vlastní foto) ... 33
Obrázek 20 – Přední část konzoly pro ovládání inteligentního svítidla (vlastní foto) ... 34
Obrázek 21 – Levá boční část konzoly pro ovládání inteligentního svítidla (vlastní foto) ... 34
9
Obrázek 22 – Pravá boční část konzoly pro ovládání inteligentního svítidla
(vlastní foto) ... 35
Obrázek 23 – Vnitřní část uživatelské konzoly (vlastní foto) ... 35
Obrázek 24 – základní obrazovka uživatelského rozhraní při volbě automatického nastavování spektra (vlastní foto) ... 36
Obrázek 25 – základní obrazovka uživatelského rozhraní při volbě manuálníního nastavování spektra (vlastní foto) ... 36
Obrázek 26 – pravá stránka uživatelského rozhraní (vlastní foto) ... 37
Obrázek 27 – nastavování času v uživatelském rozhraní (vlastní foto) ... 37
Obrázek 28 (vlevo) – venkovní světelné spektrum v poledne [3] ... 38
Obrázek 29 (vpravo) – Spektrum inteligentního svítidla odpovídajícího stejné denní hodině (vlastní foto) ... 38
Obrázek 30 (vlevo) – venkovní světelné spektrum 45minut před západem slunce [3] ... 39
Obrázek 31 (vpravo) – Spektrum inteligentního svítidla odpovídajícího stejné denní hodině (vlastní foto) ... 39
Obrázek 32 (vlevo) – venkovní světelné spektrum při západu slunce [3] ... 39
Obrázek 33 (vpravo) – Spektrum inteligentního svítidla odpovídajícího stejné denní hodině (vlastní foto) ... 40
Obrázek 34 – Běžné barvy LCD displeje (vlastní foto) ... 40
Obrázek 35 – Barvy LCD displeje po přelepení oranžovou fólií (vlastní foto) .. 40
Obrázek 36 (vlevo) – Původní světelné spektrum LCD display ... 41
Obrázek 37 (vpravo) – Nové světelné spektrum LCD dipleje s potlačením modré složky světelného spektra ... 41
Přílohy
Příloha 1 – Uživatelská hodnocení Příloha 2 – Zdrojový kód
10
1 Úvod
Dlouhodobě se věnuji problematice vnitřního prostředí budov. Světlo je jedno z jeho základních parametrů, přesto je kvalita osvětlení ve vnitřním prostředí měřena na základě fotometrických veličin. Požadavky jsou uvedené ve stavebních, hygienických a dalších předpisech, které zatím nereflektují nové zdroje světla a jejich specifické vlastnosti ve vztahu k lidskému zdraví.
V aktuální situaci vidím jistou podobnost s navrhováním energeticky efektivních budov v souvislosti s větráním a koncentracemi oxidu uhličitého. Jak se zvyšovali požadavky na kvalitu obálky budov z pohledu tepelných ztrát, tak se zvyšovali požadavky na větrání, abychom se zbavili primárně vysoké koncentrace CO2 a dalších škodlivin ve vnitřním prostředí, které se dříve vyvětraly například infiltrací. Se světelnými zdroji je to podobné. Chceme energeticky efektivní zdroje světla, ale teprve nedávno bylo odpovězeno na některé otázky vlivu LED osvětlení na zdraví člověka.
Nyní je čas zajistit taková opatření, aby nebyl dopad energeticky efektivních zdrojů světla negativní, co se lidského zdraví týče. Technologicky bylo na tento problém odpovězeno formou biodynamického osvětlení. Rychle vznikají aplikace na úpravu vyzařovaného světlo z monitorů, či obrazovek tabletů nebo smartphonů, které jdou v této problematice vpřed. Věřím, že je třeba se problému kvalitního osvětlení postavit čelem, tak jako při řešení otázky větrání, a poskytnout lidem kvalitní, energeticky efektivní a hlavně zdravé osvětlení vnitřních prostor.
Diplomová práce byla pojata jako praktické sestavení takového svítidla, které demonstruje, že není složité se problematice vlivu LED osvětlení postavit a navrhovat taková svítidla, která se chovají k lidskému zdraví šetrněji, než běžná řešení.
2
2
oz lid
ba Ja če
2
dl ne
Teore
.1 Vidite Část značujeme j dské oko. [1
O
Jedno arvami a od ako základn ervenou.
.2 Histo Už na louhé vlno enarušovala
etická čá
elné spek spektra ele jako viditeln 1]
brázek 1 – E
otlivé barvy dpovídají ji ní barvy o
orie osvět aši předci v ové délky
a přirozené s
ást
ktrum ektromagnet
né světlo. T
Elektromag
y vyskytujíc im dané int označujeme
tlení v dobách jes
vyzařované střídání dne
tického zář Tato část sp
gnetické spe
cí se ve sv tervaly vlno fialovou,
skynních lid é ohněm v e a noci.
11
ření o vlno ektra odpov
ektrum s výř
větelném sp ových délek modrou, z
dí používali viz. obráze
ových délká vídá rozsahu
řezem vidite
pektru nazý k elektroma zelenou, žlu
i k osvětlen ek 2 ani
ách 380 až u, na které j
elného světla
ýváme spek agnetického utou, oranž
ní po setmě intenzita o
ž 750nm je citlivé
a [2]
ktrálními o záření.
žovou a
ění oheň, osvětlení
lu te de
ne ak je př
ak sm za žá na zj po
Středo uceren či vo ehdejší zdroj enní rytmus
Teprv ezávislým n ktivní. Svíti elikož se jed řevážně oran
Na za ktivitu pracu měny. Edis avedením e árovkou a ažloutlým s istíme, že odobají spek
Obráz
ověk přines oskových a je světla vy s.
ve s příchod na denním iplyn, petro dnalo o hoře nžovou a če ačátku 20.
ujících do p sonův vyná
elektřiny i společně světlem přip
v klasický ktru ohně.
zek 2 – Změř
sl nepatrnou lojových sv yzařovaly sp
dem průmy osvětlení a lejové lamp ení plamene ervenou bar století se pozdních ve ález na kon do běžnýc odstartova pomíná barv ých žárovká
ěřené elektro
u změnu v o vící. Lidé v pektrum pod
yslové revol tím se mu py i svíce n e. Spektráln rvu. Modrá objevilo n ečerních ho nci 19. sto ch domácn ali masivní vy ohně, a ách převlád
12
omagnetické
osvětlení, a však trávili dobné ohni,
luce a objev u i prodlouž nicméně stá ní složení sv složka byla nové, umělé odin, dokonc oletí, žárov ností. Elekt změnu v dokonce př dají dlouhé
é spektrum
to díky přín většinu čas které také
vem svítipl žila doba, p le vydávaly větla bylo pl a zanedbatel é osvětlení ce byly zav vka, se roz rická síť š v osvětlován ři změření s
vlnové dé
ohně [3]
nosu různýc su při práci
nenarušova
lynu, se člo po kterou m
y vyhovujíc lynulé a obs lná.
í, které zaj vedeny 24 h zmohl práv šla ruku v ní. Žárovk spektrálního élky, které
ch lamp, venku a alo jejich
ověk stal může být cí světlo, sahovalo
išťovalo hodinové vě až se ruce se ka svým o složení se také
ús m vý ne ná sp os Př
2
ha vý
ta př Ph
V roc spory v bud měnit za zá ýrazně přek ekvalitní zd áhražek žár pektra a zá světlení od ředpokládá
.3 Zdroj Mezi alogenové ýbojky, vys
Světe aké označov
ředevším dí hilips jsou n
Obrázek
ce 2009 přiš dovách. Žár ářivky, halo
kračují úči droje osvět rovky stoup ároveň umo teplé bílé, se však, že
je světla základní z žárovky, s okotlaké rtu lné diody, vané elektro
íky jejich úč nové světeln
k 3 – Změře
el zákaz pro rovky, tehdy ogenové žá
nnost klasi tlení měli pá každým ožňují uživ která je blíz
uživatel má
zdroje světl sodíkové v uťové výboj označované oluminiscen
činnosti a ži né instalace
ené elektrom
odeje klasic y nejpoužív árovky neb
ických wo velmi nízk m rokem a
vateli zvoli zká žárovce á znalosti tý
a patří oby výbojky, li
jky, halogen é zkratkou nční diody s
ivotnosti. P e nyní prová
13
magnetické
ckých žárov vanějšího zd
o osvětlení lframových ký index p často dosa t si teplotu e, až po bar ýkající se pr
yčejné žárov neární a k nidové výbo LED z angl se v posledn odle pana J áděny takřka
spektrum žá
vek v návazn droje světla
í pomocí L h žárovek.
podání bare ahují spojit
u chromati rvu napodo roblematiky
vky s wolfr kompaktní ojky a světe lického Lig ní době těší Jakuba Wittl
a pouze z L
árovky [3]
nosti na ene se začaly p LED zdroj
Přestože z ev, kvalita tého či nes ičnosti, ted obující denn y osvětlení.
framovým v zářivky, i elné diody.
ght Emitting í největší po tlicha ze spo LED zdrojů.
ergetické postupně ů, které zpočátku nových spojitého dy barvu ní světlo.
[4]
vláknem, indukční
g Diode, opularitě olečnosti
se na zp
al lu te
Světe e velmi čast a modrou působem, pr
Na ob le zůstala v uminoforu je eplota chrom
elná dioda j to se využív
diodu. Lu rotože výraz
Obrá
brázku 4 vý výrazná slož e určena vě matičnosti.
je polovodič vají bílé LE
uminofor zně rozšiřuj
ázek 4 – Spe
ýše je zřete žka původn tšina vlastn
čová součá ED, které se
ovlivňuje je spektrum
ektrum LED
elně patrné, ní modré b ností LED d
14
stku obsahu e vyrábějí n výstupní s m.
D pásku teplá
jak lumino arvy diody diody, jako n
ující PN pře nanesením l
světelné sp
á bílá (vlast
ofor posunu . Složením například in
echod. V ap luminoforu
pektrum z
tní foto)
ul spektrum m a také mn ndex podání
plikacích obvykle zásadním
m, přitom nožstvím í barev a
15 2.4 Blue‐light risk
Modré světlo má definovanou vlnovou délku v rozmezí 450 až 495 nm a je součástí viditelného spektra. V dnešním prostředí se s ním setkáváme čím dál častěji a to především v souvislosti s novými technologiemi. S modrým světlem se běžně setkáváme například u smartphonů, obrazovek počítačů, televizorů, především však u světelných LED diod. [5]
Modré světlo má velký vliv na zdraví. Expozice modrému světlu zvyšuje energii, bdělost a náladu lidí. Při přirozeném denním světle modrá složka spektra po východu slunce pomalu přibývá a před západem slunce zase z přirozeného světleného spektra mizí. Delší vystavení světlu o vlnové délce modré barvy narušuje cirkadiánní rytmus, tedy vnitřní hodiny, a může způsobit různé zdravotní účinky, jako změny produkce melatoninu, včetně narušení spánku. [17]
Velký skok v ochraně před modrým světlem ve večerních a nočních hodinách přišel teprve nedávno, kdy výrobci začali navrhovat nabízet software, který omezí tuto vlnovou délku. Jedná se například o aplikaci f.lux, redshift či twilight. Všechny zmíněné aplikace nabízejí nejen změnu jasu, ale i úpravu vyzařovaného spektra, kterou omezí množství modré složky. [18],
2.5 Zdravé osvětlení
Aktuální snahy vyspělých zemí, co se snižování dopadu člověka na životní prostředí týče, nás tlačí k používání efektivnějšího osvětlení, jako jsou LED zdroje, které bohužel mohou při špatném návrhu poškozovat zdraví uživatelů. Ukončit aktuální snahu o snižování energetické náročnosti s ohledem na zdraví není nutné, postačí se při návrhu osvětlení držet několika základních principů, jako je snižování modré složky světla večer a ideálně ji na noc úplně odstranit. Pro zajištění dostatečného osvětlení v noci postačí posunout spektrum směrem do červené složky, která má nejmenší vliv na posun cirkadiánního rytmu a na snížení produkce melatoninu. Systémy, které řídí osvětlení a mění spektrum tak, aby napodobovalo venkovní přirozené světlo, jsou označovány jako biodynamické osvětlení. [17]
16 2.6 Biodynamické osvětlení
Poznatky v souvislosti s cirkadiánními čidly přinesly otázku, jaký vliv má světlo na lidské zdraví. Světlo nám neumožňuje pouze přijímat informace z okolního prostředí, ale řídí i biologické pochody v těle. Tak se začalo pohlížet na osvětlení i z pohledu řízení denního cyklu člověka.
Biodynamické soustavy osvětlení se ve vnitřních prostorech používají k napodobení denního osvětlení. Během dne se mění jak intenzita, tak barevné a dokonce i směrové vlastnosti světla, tak jako u světla přirozeného, denního.
Charakteristika těchto změn je naprogramována v řídícím systému osvětlení, nemusí se měnit pouze podle denní hodiny, ale i podle ročního období. [19]
Bohužel se biodynamické osvětlení zatím využívá pouze ve velmi malé míře, přestože technologie jsou už několik let dostupné. Nejčastěji se s využitím biodynamického osvětlení setkáme při osvětlování bezokenních prostor.
2.7 Světelné parametry
2.7.1 Světelný tok
Světelný tok Φ je světelně technická veličina, která odpovídá zářivému toku a vyjadřuje schopnost zářivého toku způsobit zrakový počitek, tedy vjem. Světelný tok Φ monochromatického záření o vlnové délce λ, kde zářivý tok je Φe se určí ze vztahu [1]:
Φ λ K λ ∙ Φ λ ∙ V λ ∙ Φ λ [ lm ] 1
Φ(λ) je světelný tok monochromatického záření vlnové délky λ [ lm ] K(λ) je světelný účinek monochromatického záření [ lm∙W-1 ]
Km je maximum světelné účinnosti záření K(λ) [ lm∙W-1 ] V(λ) je poměrná světelná účinnost [ - ]
Φe(λ) je zářivý tok [ W ]
Veličina V(λ) je poměrná světelná účinnost monochromatického záření definovaná následujícím vztahem:
2.
ba
st
va tó
60 80 12 19 23 27 30 34
Veliči
.7.2 Teplo Pokud arvy anebo
Teplo ejnou chrom
Na ob azba mezi o ónu světla.
Vybra 00 K: červe 00 K: solárn 200 K: žhav 900 K: svíč 300 K: ztlu 700 K: žáro 000 K: stud 400 K: halo
inu K(λ) mů
ota chrom d nebudeme
k vystižení ota chromat matičnost, ja brázku 5 níž
objektivním
ané příklady ená dioda
ní teplome vé uhlíky
ka
mená žárov ovka, Slunce diové osvět ogenová žá
ůžeme vyjá
matičnosti e brát v úva
barevných tičnosti Tc ako uvažov že je znázor m popisem p
Obrázek 5
y barevných
t
vka
e při výcho tlení árovka
[
ádřit ze vztah
∙ [ l
ahu světeln vlastností s je rovna t vané záření.
rněna barevn pomocí tep
– Barevná
h teplot různ
odu a západ
17 -]
hu 2:
lm∙W-1]
ný tok, tedy světla použí
teplotě čern Jednotkou j ná škála chr loty chrom
škála chrom
ných světeln
du
y jas zdroje t teplotu chr ného zářiče je kelvin [ K romatičnost atičnosti a
matičnosti [
ných zdrojů
e, můžeme hromatičnos
e, jehož zá K ].
ti, ze které j vjemem ba
[6]
ů [6]:
2
3
k popisu ti.
áření má
je patrná arevného
18 4200 K: zářivka
5000 K: obvyklé denní světlo
5500 K: fotografické blesky, výbojky 6000 K: jasné polední světlo
6500 K: standardizované denní světlo 7000 K: lehce zamračená obloha
8000 K: oblačno, mlhavo, když mraky zabarvují světlo do modra, světlo blesků při bouřce
10 000 K: silně zamračená obloha nebo jen modré nebe bez Slunce 12 000 K: modrá obloha v zenitu, světlo svářecího elektrického oblouku 14 000 K: světlo UV trubic v soláriu
20 000 K: světlo sterilizační UV-C lampy
2.7.3 Podání barev
Vjem vnímané barvy je podmíněn spektrálním složením zdrojů světla, spektrálním činitelem odrazu či prostupu daným předmětem, který pozorujeme. Avšak vjem barvy je ovlivněn i zrakem podle citlivosti k jednotlivým barvám i podle stavu adaptace zraku podle převládajícího druhu osvětlení zorného pole.
Vliv spektrálního složení světla zdrojů na vjem barvy osvětlených předmětů charakterizuje podání barev. K ocenění jakosti podání barev se využívá index podání barev, který udává stupeň shodnosti vjemu barvy předmětů osvětlených uvažovaným zdrojem a barvy týchž předmětů osvětlených smluvním zdrojem světla za stanovených podmínek pozorování. Metoda je založena na číselném rozdílu vjemu barvy vybraného souboru osmi až čtrnácti barevných vzorků při postupném osvětlování osvětlení uvažovaným a smluvním zdrojem. Výpočtem se stanovuje všeobecný index podání barev Ra. Případně je možné pro podrobnější rozbor využít stanovení speciálního indexu podání barev R1, R2 atd. pro každý barevný vzorek zvlášť.
Indexu podání barev Ra nabývá hodnot v rozmezí od 0 do 100. Kdy při Ra = 100 jsou barvy vnímány nejvěrněji a naopak při hodnota Ra = 0 se barvy nerozlišují vůbec (například ve světle nízkotlakých sodíkových výbojek s monochromatickým žlutým světlem). V současnosti se ve většině interiérů i pracovních prostorách požaduje Ra > 80 (podle ČSN EN 12464). [13]
19 2.8 Denní osvětlení
Optimální denní osvětlení má poskytovat dostatečnou intenzitu, směr osvětlení, nezkreslené vnímání barev a v neposlední řadě má zajistit světelné podmínky a světelnou intenzitu pro různé využití obytné místnosti v měnícím se čase. Projektanti bytových domů proto musí využívat přímé i nepřímé sluneční záření v interiéru stavby a mají být dobře seznámeni s jeho vlastnostmi, vlivem na člověka a vytvářet takové podmínky, v nichž může člověk příjemně bydlet. Výzkumy dokazují, že je nezbytné uživatelům interiérů poskytnout dostatečně široké světelné spektrum zajišťující stimulující a příjemné prostředí [10].
Denní osvětlení je popisováno veličinou D [ % ], která se nazývá činitel denní osvětlenosti. Činitel denní osvětlenosti je poměr osvětlenosti dané roviny v interiéru v kontrolovaném místě a současné horizontální exteriérové osvětlenosti na nezastíněné rovině.
D ∙ 100 [ % ] 4
E je osvětlenost roviny v posuzovaném místě [ lx ] EH je horizontální exteriérová osvětlenost [ lx ]
Obloha se považuje za plošný zdroj světla.
Požadavky na úroveň denního osvětlení v obytných budovách zní:
V obytných místnostech s bočním osvětlením musí být ve dvou kontrolních bodech v polovině hloubky místnosti, vzdálených 1 m od vnitřních povrchů bočních stěn hodnota činitele denní osvětlenosti nejméně 0,7 % nejdále 3m od okna a průměrná hodnota z obou těchto bodů nejméně 0,9 %. Jsou-li okna ve dvou stýkajících se stěnách, postačí, je-li tento požadavek splněn alespoň u jedné z obou dvojic těchto kontrolních bodů." [11]
Z výše zmíněného je patrné, že v interiérech je běžné a dovolené dosahovat velmi malých hodnot denního osvětlení. Stačí, aby se venku zamračila obloha, a uživatelé jsou již nuceni si přisvítit umělým zdrojem světla. To je důvod, proč je nutné postupně přecházet na zdroje světla, které dynamicky mění spektrum tak, aby kopírovalo venkovní podmínky. Člověk žil miliony let v prostoru s výrazně vyšším
20
denním osvětlením, které se dynamicky měnilo – pod širým nebem. Civilizace se dostala během velmi krátké doby do bodu, kdy lidé většinu času tráví uvnitř budov a často je hlavním zdrojem světla právě zdroj umělý. Bylo by velmi obtížně změnit lidské chování s ohledem na zdravotní přínosy venkovního přirozeného světla, zato využívat v budovách zdroje světla, které alespoň zčásti přirozený zdroj světla napodobují je jen otázka vyšší ceny celkových pořizovacích nákladů, přitom zdravotní přínos je k nezaplacení. [7]
3
Je čá
3
dy čl de ve př sv sv pr
Prakt
V pra ednotlivé čá ásti.
.1 Návrh Hlavn ynamicky m lověka a z emonstraci elikosti a j řestavěna a vítidla zůst větelnými z ro ovládání
tická čás
aktické část ásti jsou roz
h řešení ním cílem p
měnit spek zároveň př těchto prin ednoducho a upravena tane pouze
droji a difu uživatelem
st
Obrázek 6
ti šlo o ná zepsány níž
práce je na ktrum tak,
řibližně od ncipů posta sti byla vy tak, aby s kloubové uzorem. Dal , ve které je
6 – Inteligen
ávrh a sam že. Na obráz
avrhnout, zk aby přede dpovídalo p ačí malé sv ybrána vari splňovala p rameno a lší novou čá e zároveň uk
21
ntní svítidlo
motnou rea zku 6 je fo
konstruovat evším nena přirozeném vítidlo. Vzh ianta praco požadované a úchyt. N ásti bude už kryt celý říd
(vlastní foto
alizaci intel tka výsledk
t a otestova arušovalo c u venkovn hledem k c
vní stolní parametry, ové bude živatelská k dicí systém
to)
ligentního ku snažení s
at svítidlo cirkadiánní nímu spekt cenové dost lampy, kte , tedy z pů stínidlo s n konzole s ro
svítidla.
svítidla.
se v této
schopné rytmus tru. Pro tupnosti, erá bude ůvodního několika ozhraním
3
vy no st LE st
ve st na
.2 Praco Cílem ybráno ram osiče zdrojů
ínidla k tom ED pásků, ínidla je po Jedno elmi nepříje
ínidla bylo a obrázcích
ovní lamp m je polohov meno a úchy
ů světla. Ja mu byla přiz
zároveň d zinkovaný p otlivé diody
emné. Pro použito jak 7 a 8 níže.
O pa
vatelná a ot yt pracovní ako zdroje s způsobena t dostatečně o plech, který
LED pásku eliminaci to ko difuzor
Obrázek 7 –
točná pracov ní lampy TE světla byly
tak, aby po odvádělo te ý zajišťuje d u tvoří efekt ohoto jevu matné sklo
– fotka z výr
22
vní lampa.
ERTIAL [8 použity 3 oskytovala d
eplo produk dostatečný o
t mnoha stín se využíva . Konstrukc
roby stínidla
K dodržení 8]. Stínidlo
různé LED dostatek pro
kované LE odvod tepla.
nů, které jso ají difuzory
ce stínidla j
a (vlastní fo
í těchto krit o mělo plni D pásky, ko ostoru pro p ED pásky.
.
ou pro pozo y, v případě
je zdokume
oto)
érií bylo it funkci nstrukce přilepení Materiál
orovatele ě nového entovaná
3
vy ne tý
la sy po ce
3
.3 Inteli Dosud ypadat. Nej ebo počítač ýče, takže na
Pojetí ampu, která ystému lamp
otřeby jinak elého svítidl
.4 Hardw Hardw
Obráze
igentní st d není žádn častěji se p em. Bohuže apříklad sys í inteligentn á si sama u
py, pokud s k, k čemuž la i na úrovn
ware ware sestává
Arduino N LCD mod Real Tim Potenciom Mosfet N
ek 8 – stínid
tolní lam ná obecně ojem použí el zatím nen stém od Phi ní stolní lam upravuje sp
si to uživate slouží man ni jednotliv
á z následuj Nano dul 20x4 s r me Clock DS metr 1KΩ N – kanál 12
dlo po prvn
mpa – vlas přijatá def ívá ve spoje
ní ani spole ilips není ko mpy v kont ektrum pod el přeje. Po nuální ovlád vých LED p
jících součá
rozhraním I S1307 s bate
2N10L
23
ím nanesen
stnosti finice, jak b
ení s propoj ečná řeč, co ompatibilní textu diplom dle denní d
kud ne, mů dání. Intenz ásků.
ástí:
2C
erií CR2032
í barvy (vla
by mělo int itelností s m o se vývoje
se systémem mové práce doby dané h ůže si lampu
zita se dá r
2
astní foto)
nteligentní o mobilním te
týče a kom m Osram.
e označuje hodinami v u nastavit p regulovat na
osvětlení elefonem munikace
takovou v řídícím odle své a úrovni
A se
Ovlád Arduino ovlá e mosfet ote
Budič mo Kondenzá Schottky Světelné Přepínače Tlačítka Odpory rů
dání LED p ádá střídu P evíral rychle
osfetu TC14 átory 100nF
1N5822 zdroje – LE e
ůzných veli
pásků je re PWM při fre
eji. Samotný
Obrázek 9 413N F
ED pásky 12
ikostí
ealizováno ekvenci 976 ý mosfet po
9 – Signál za
24 2V
změnou stř 6,6 Hz. Sign otom otevírá
a mosfetem
řídy pulzní nál jde do b á a zavírá ob
(vlastní foto
šířkové m budiče mosf
bvod LED p
o)
modulace.
fetu, aby pásků.
kd
Pro le de jsou obsa
O epší názorn aženy všech
Obrázek 10 – nost zapojen hny kompon
– PWM sign ní jednotliv nenty systém
25
nál z arduin vých prvků
mu a způsob
na (vlastní f je na obráz b jejich přip
foto) zku XX níž pojení.
že skica,
3.
už m
O
.4.1 Ardu Ardui živatelsky mikrokontrol
Obrázek 11
uino ino je ote
jednoduché lerech ATm
– skica zap
evřená (op ém hardwa mega od firm
pojení jedno
en source) are a soft my Atmel. P
26
otlivých prvk
) elektroni tware. Tato
První předst
ků lampy (v
cká platfo o platform tavení ardu
vlastní schém
orma, založ ma je založ uina proběhl
ma)
žená na žena na lo v roce
20 Cu A
pr kl
U 14 js
3.
od
005 v Itálii uartielles p Arduino se v Oficiá rojekt, tak i lonů.
V dip USB konekto
4 digitálních ou 4,32 x 1
.4.2 Tlačí Obvo dporový děl
i. Pojmeno po významn elmi rychle álních desek i mimo hlav
plomové prá orem, čipem
h a 8 analo ,82cm.[9]
ítka
d tlačítek b lič napětí.
ování ardui né historické e rozšířilo do k arduina z vní linii pro
Obr
áci byla pou m ATmega3 gových vstu
byl vzhledem
ino vybrali é postavě m o celého svě zatím vznik ojektu vznik
rázek 12 – A
užita deska 328, frekven
upů/výstupů
m k potřebě
27
i zakladate města Ivrea ěta a získalo klo 14. Pon
klo spoustu
Arduino Na
arduino na nce je 16MH
ů, SPI kone
ě úspory pi
elé Massim v Itálii, kd o na popula něvadž se je
neoficiální
ano [9]
no. Zařízen Hza a pamě ektor a rozh
nů na ardui
mo Banzi a de projekt v aritě.
edná o open ích typů de
ní je vybave ětí 32kB. D hraní I2C. R
uinu realizov
a David vzniknul.
n-source sek, tzv.
eno mini Deska má Rozměry
ván jako
po zá
A re
T M Le U D R Se
Tento ouze na jed ákona:
R U I
V tab AnalogRead.
ezistorů, kte
lačítka Oz Menu
eft Up Down Right
elect
R
Obrá
o obvod um dnom analog
je elektric je napětí je proud [
bulce číslo . V tabulce erý je 0,25W
značení R (O
R1 3
R2 6
R3 1
R4 2
R5 3
R6 5
Rgnd 1 Ta
ázek 13 – S
možňuje jedn govém vstu
R
cký odpor [ [ V ] [ A ]
1 jsou vy e je vypoč W.
Ohm) Analo
33 83
68 70
100 61
200 43
330 32
510 23
150
bulka 1 – V
Schéma zapo
noznačně u upu arduina
U ∙ I Ω Ω ]
ypočtené ho čten i výk
ogRead R 39.3
04.6 14.4 38.9 20.0 32.7
Výpočet para
28
ojení tlačíte
určit, které t . Odporový
]
odnoty pro kon pro ko
(Ohm) 183 218 250 350 480 660 ametrů pro
k (vlastní sc
tlačítko byl ý dělič se ch
čtení na a ontrolu ma
I (mA) 27.32 22.94 20.00 14.29 10.42 7.58 zapojení tla
chéma)
lo sepnuto p hová podle
arduinu ve aximálního
U (V) 4.10 3.44 3.00 2.14 1.56 1.14 ačítek
při čtení ohmova
5
sloupci výkonu
P (W) 0.112 0.079 0.060 0.031 0.016 0.009
3.
pr m z a
.4.3 Řízen Pro p rotékající p modulace. N
arduina na samotné pro
Obrá
ní jasu LED práci byly p proud, pro Níže je navrh
12V PWM ovedení obv
zek 14 – Pr
D pásků použity 12V
to bylo v hnuté schém
(obrázek 1 vodu pro říz
rovedení ob
V LED pás využito var ma obvodu 15), rozmíst zení jasu LE
29
vodu pro tla
sky s vestav rianty regu
řízení, kter tění na desc ED pásků (o
ačítka (vlas
věnými odp ulace pomo ré převádí P ce plošného
obrázek 17 a
stní foto)
pory, které ocí pulzní PWM signá o spoje (obrá
a 18).
regulují šířkové ál na 5V ázek 16)
Obrázeek 15 – schééma řízení j
30
asu LED páásků (vlastnní schéma)
O
Obrázek 16 –– rozmístěníí součástek (vlastní sch
31
a trasy spoj héma)
jů na descee plošného spspoje
Obr
Obrá
rázek 17 – n
ázek 18 – D
napájené kom s
eska obvodu
mponenty ř spoje (vlastn
du pro řízení foto)
32
řízení jasu L ní foto)
í jasu LED p
LED pásku n
pásků, pohl
na desce plo
led zezdola
ošného
(vlastní
3 pr
zn re tla
.5 Uživa Při ná ro jednotliv
Předn naků. Dva p ežimu nasta
ačítek pro k
atelská ko ávrhu uživa
é prvky sch
O ní část konz přepínače p avení spektr komunikaci
onzola atelské konz hované uvni
Obrázek 19 – zoly nabízí pro rozsvíce ra. Knoflík p
s přístrojem
zoly šlo pře itř a pochop
– fotka z vý í LCD disp ení lampy a potenciome m, především
33
devším o je pitelné ovlád
ýroby stínidl play na kte a přepínání etru pro nas m z důvodu
ednoduchos dání.
la (vlastní fo erém je mo í manuálníh stavení inten
nastavení č
st, dostatek
foto)
ožné zobraz ho a autom
nzity svítid času.
prostoru
zit 20x4 matického dla a šest
ko
je
Obr
Levá onektor 2,1x
Ob
Pravá ednotlivých
rázek 20 – P
boční část x5,5m pro p
brázek 21 –
á boční čá LED pásků
Přední část k
t konzoly s připojení ste
– Levá bočn
ást obsahuj ů v případě m
konzoly pro foto) sestává z př ejnosměrnéh
ní část konzo (vlastní f je tři kno manuálního
34
o ovládání in
řepínače pr ho napájení
oly pro ovlá foto)
oflíky poten o režimu nas
nteligentníh
ro rozsvícen í 12V.
ádání intelig
nciometru stavování sp
ho svítidla (
ení LCD di
gentního sví
pro regula pektra.
(vlastní
ispleje a
ítidla
aci jasu
Ob
Na ob
brázek 22 –
brázku 23 ní
Obráz
Pravá bočn
íže je celá s
zek 23 – Vn
ní část konz (vlastní f sestava kom
itřní část už
35
zoly pro ovlá foto)
mponentů sv
živatelské ko
ádání intelig
ítidla uvnitř
onzoly (vlas
igentního sv
ř konzoly.
stní foto)
vítidla
3.
A Po
3.
.5.1 Softw Softw Arduino IDE oužité kniho
.5.2 Uživa
Obráz ware ware pro ar
E. Celý kód ovny:
Wire.h LiquidCry RTClib.h atelské pro
Obrázek 2 auto
zek 25 – zák
rduinu byl d sestává ze
ystal_I2C.h h
ostředí
24 – základ omatického n
kladní obraz nastavov
programov e 740 řádků
h
dní obrazovk nastavován
azovka uživa vání spektra
36
ván v jazyk ů a je přilo
ka uživatels í spektra (v
atelského ro a (vlastní fo
ku C ve vý ožen na kon
kého rozhra vlastní foto)
ozhraní při v oto)
ývojovém p nci práce v
aní při volb
volbě manu
prostředí v příloze.
ě
álníního
Obrázek
Obrázek 27
26 – pravá
7 – nastavov
á stránka už
vání času v
37
živatelského
uživatelské
rozhraní (v
ém rozhraní
vlastní foto)
í (vlastní fot )
to)
4
sv př kt
4
na 4.
zá zá
4 Exper
Exper větelných sp
řirozeným s teří hodnoti
.1 Měře Měřen a adrese Sáz
.1.1 Poro Porov ápadem slu ápadu slunc
Obr
rimentá
rimentální č pekter svíti světelným s
li tuto lamp
ní
ní spekter l zavská 32, 1
ovnání přir vnávalo se v unce a při z
e.
Obrázek rázek 29 (vp
ální část
část byla roz dla v jedno spektrem. V pu, jako by š
lampy prob 120 00 Prah
rozeného a ve třech sním
západu slun
k 28 (vlevo) pravo) – Sp denn
zdělena do otlivých den Ve druhém
šlo o produk
bíhalo v pro ha 2.
a umělého mcích podle nce. Ranní
) – venkovní pektrum inte
ní hodině (v
38
dvou úseků nních hodin úseku byla kt k prodeji
dejně Artem
o světla lam e denní dob
světelná s
í světelné sp eligentního s vlastní foto)
ů. V prvním nách v poro a lampa zap
.
mide pana H
mpy
by v poledne spektra jsou
pektrum v p svítidla odp
m úseku šlo o ovnání s ven půjčena uživ
Hynka Med
e, asi 45 mi u podobná
poledne [3]
povídajícího
o měření nkovním vatelům,
dřického
inut před těm při
o stejné
Obrá
Obr
O
ázek 30 (vle
rázek 31 (vp
Obrázek 32
vo) – venko
pravo) – Sp denn
(vlevo) – ve
ovní světelné [3]
pektrum inte ní hodině (v
enkovní svě 39
é spektrum
eligentního s vlastní foto)
ětelné spektr
45minut pře
svítidla odp
rum při záp
řed západem povídajícího
padu slunce
m slunce
o stejné
[3]
sp om ne 4.
sn př zř
Obr
Z obr pektrum em mezení mod ejvíce podob
.1.2 LCD d LCD nahu potlačo
řelepená pře řetelný.
Obr
rázek 33 (vp
ázků 28 až mitované inte dré složky bá venkovn
display display pou ování modr es display z
Ob
rázek 35 – B
pravo) – Sp denn
33 porovn eligentním s
světla ve v nímu během
užitý pro in é složky bar zajišťuje odb
rázek 34 – B
Barvy LCD
pektrum inte ní hodině (v
návající svět svítidlem je večerních a m poledne.
nteligentní s arvy světelné bourání mo
Běžné barvy
displeje po
40
eligentního s vlastní foto)
telné spektr e patrné, že
a nočních h
svítidlo má ého spektra odré složky,
y LCD disp
o přelepení o
svítidla odp
rum ve ven bylo dosaže hodinách. S
modrou ba a večer a v n přesto je p
leje (vlastní
oranžovou f
povídajícího
nkovním pro eno vytyčen Spektrum la
arvu, což ro noci. Oranžo přes ní LCD
í foto)
fólií (vlastn
o stejné
ostředí a ného cíle ampy se
ozporuje ová fólie D display
í foto)
4
in fo
Obrá
.2 Hodn Vzhle nteligentní ormulářem h
Samo
1 2 3 4
5 6 7
Obráze ázek 37 (vpr
nocení už edem k čas svítidlo ot hodnocení p otné hodnoc
. Co se Vá 2. Setkal js
. Jaké změ 4. Pokud b pravděpo 5. Co by zvý 6. Jaký byl 7. Pokud by
byste ho
ek 36 (vlevo) ravo) – Nov
slož
živatelů ové náročn testovat na produktu, by
ení produkt
ám na novém te se již s po ěny by podl by byl již odobnost, že ýšilo Váš př Váš celkov by byl dnes
ostatním?
o) – Původn
vé světelné s žky světelné
nosti na za a pár dní yly zpracov tu sestávalo
ém inteligen odobným p le Vás nejví ž dnes pro
e o něj bud řípadný záj vý dojem z p tento nový
41
í světelné sp spektrum LC
ho spektra
apůjčení lam doma a vány 2 hodn o z následují
ntním svítid roduktem?
íce zlepšily odukt k d dete mít záje jem o produ použití intel ý produkt d
pektrum LC CD dipleje s
mpy, prosto vrátit spol nocení.
ících sedmi
dle líbí nejví
tento nový p dispozici, ja
em?
ukt?
ligentního s dostupný na
CD display s potlačením
or pro uživ lečně s vyp
otázek:
íce?
produkt?
ak velká
svítidla?
a trhu, dop
m modré
vatele si plněným
by byla
poručil/a
42
Pro hodnocení byl poptán marketingový specialista, Ing. Vojtěch Rýdl, který odpovídal na dotazník následovně:
1. Co se Vám na novém inteligentním svítidle líbí nejvíce?
Aktuální poptávka na trhu. Inteligentní domácnosti zažívají boom a rychlý růst, vzhledem k jejich ceně si je však nemůže dovolit každý.
Přenesení „inteligence“ pouze na jednu součást systému (svítidle) tak znamená zajímavý kompromis a alternativu k podobným produktům.
2. Setkal jste se již s podobným produktem?
V odvětví, ve kterém pracuji, jsou inteligentní domácnosti v poslední době opravdu často skloňované. Jsou to však komplexní systémy, myslím, že pouze s inteligentním svítidlem jsem se ještě nesekal.
(V poslední aktualizaci Windows 10 přidal Microsoft možnost automatické úpravy barev displeje podle západu slunce – i to ukazuje, jak je produkt aktuální.)
3. Jaké změny by podle Vás nejvíce zlepšily tento nový produkt?
Automatická úprava času západu a východu slunce – pokud dobře chápu princip produktu, aktuálně funguje tak, že má nastaven pouze konstantní čas západu a východu.
V průběhu roku se však čas západu a východu slunce liší až o několik hodin.
4. Pokud by byl již dnes produkt k dispozici, jak velká by byla pravděpodobnost, že o něj budete mít zájem?
Velká.
5. Co by zvýšilo Váš případný zájem o produkt?
Možnost customizace designu – aby se hodil jak do kanceláře, tak do ložnice / obývacího pokoje.
6. Jaký byl Váš celkový dojem z použití inteligentního svítidla?
Velmi kladný. Jelikož pracuji často dlouho do noci, byl jsem až překvapený, že i s barvou mírně do červena jsem mohl vykonávat veškerou práci.
43
7. Pokud by byl dnes tento nový produkt dostupný na trhu, doporučil/a byste ho ostatním?
Určitě, zejména kolegům z mého oboru. Ze všech výše uvedených důvodů.
Druhé hodnocení vyplnila studentka pedagogické fakulty Univerzity Karlovy, slečna Marie Šimková:
1. Co se Vám na novém inteligentním svítidle líbí nejvíce?
Svítidlo má příjemné barvy, které mění automaticky během dne tak, aby nebyl lidský biorytmus přetěžován. Věřím, že taková lampa by mohla pomoci všem uživatelům s nabouraným biorytmem a potížemi spánku. Jako budoucí pedagog ocením hlavně to, že by žáci nemuseli mít při používání této lampy potíže s usínáním a vstáváním, a tudíž by se mohli daleko lépe soustředit na výuku.
2. Setkal jste se již s podobným produktem?
Setkala jsem se pouze se světly, u nichž musí sám uživatel měnit intenzitu jasu a barvy podle jeho potřeb a denní doby.
3. Jaké změny by podle Vás nejvíce zlepšily tento nový produkt?
Určitě se dá ještě zapracovat na designu produktu, stejně tak jako na velikosti jeho ovládacího panelu.
4. Pokud by byl již dnes produkt k dispozici, jak velká by byla pravděpodobnost, že o něj budete mít zájem?
Velká
5. Co by zvýšilo Váš případný zájem o produkt?
Možnost koupi různých variant velikosti lampičky i panelu a také modernější design panelu.
6. Jaký byl Váš celkový dojem z použití inteligentního svítidla?
Příjemný pocit, když lampička sama měnila barvu do červena spolu se zapadajícím sluncem.
44
7. Pokud by byl dnes tento nový produkt dostupný na trhu, doporučil/a byste ho ostatním?
Zcela jistě.
Originály vyplněných hodnocení jsou na konci práce v příloze.
45
5 Závěr
Práce naplňuje zadané cíle. Vznikla inteligentní lampička, která reguluje jas tří různě barevných LED pásků v závislosti na čase a tak mění vyzařované světelné spektrum. Omezováním modré barvy a proměnnou intenzitou splňuje zdravotní požadavky, které byly v práci popsány.
Práce byla především časově náročná, proto zbylo jen několik dní pro hodnocení uživatelů. Časové prodlevy vznikaly především při nákupu součástek. Během práce byly odzkoušeny 4 varianty stínidla a postupně 5 různých řešení regulace jasu, až byly vybrány varianty s nejlepšími parametry. Další prodlevou bylo čekání na měření spekter, bez kterých by práce postrádala smysl, a nebylo by možné naladit světelné profily podle času.
Během posledních 3 měsíců jsem udělal maximum, abych naplnil zadání práce, což se podařilo. Přesto vidím, jak je problematika sestavování svítidla komplexní. Je třeba kombinovat znalosti z fyziky, biologie, psychologie, elektrotechniky, stavebních, výtvarných a energetických oborů. V každé části tvorby je prostor pro vědecké bádání a hledání souvislostí. V práci jsem pro zjednodušení volil například přibližné spektrum podle denní doby, přitom jenom naladění spektra a výběr nejlepších LED zdrojů, tak aby napodobovaly slunce přesněji, vydá na vědeckou práci.
Problematika zdravého osvětlení a inteligentního řízení mě velmi zaujala, studium oboru Inteligentní budovy na ČVUT mi velmi rozšířilo obzory a jsem za to vděčný. Těším se na vývoj v této oblasti a budu se dál tématu osvětlení věnovat.
46
Zdroje:
[1] HABEL, Jiři, Karel DVOŘAČEK, Vladimir DVOŘAČEK a Petr ŽAK. Světlo a osvětlovani. Praha: FCC Public, 2013, 624 s. ISBN 978-80-86534-21-3.
[2] Fluorochromy. LABGuide [online]. [cit. 2017-04-05]. Dostupné z:
http://labguide.cz/fluorochromy/
[3] MEDŘICKÝ, hynek. SPEKTRÁLNÍ MĚŘENÍ [online]. [cit. 2017-04-18].
Dostupné z: http://www.luxvitaest.cz/
[4] Maierová, L.: Světelné prostředí v budovách, nevizuální vnímání světla a interindividuální rozdíly, disertační práce ČVUT Praha 2015
[5] Y. Kuse, K. Ogawa, K. Tsuruma, M. Shimazawa, H. Hara, Damage of
photoreceptor-derived cells in culture induced by light emitting diode-derived blue light, Scientific Reports, 4 (2014) 5223.
[6] Barevná teplota. OEHLING [online]. [cit. 2017-04-10]. Dostupné z:
https://www.oehling.cz/barevna-teplota
[7] Dobrovolný, T.: Projekt dvojdomu s přístavbou skleníku: fakulta Stavební, bakalářská práce ČVUT Praha 2015
[8] TERTIAL. Ikea [online]. [cit. 2017-04-28]. Dostupné z:
http://www.ikea.com/cz/cs/catalog/products/70355455/
[9] Arduino Nano. Alza.cz [online]. [cit. 2017-05-02]. Dostupné z:
https://www.alza.cz/arduino-nano-v3-0-d569054.htm
[10] TZB - INFO. 2007. Denní osvětlení a proslunění bytových domů [online]. [cit.
2017-05-10]. Dostupné z: http://www.tzb-info.cz/3945-denni-osvetleni-a- prosluneni-bytovych-domu
[11] Denní osvětlení budov [online]. [cit. 2017-05-10]. Dostupné z:
http://www.ctislav.wz.cz/vyuka/03_Podklad_osvetleni_PJE1.pdf
[12] ČSN 73 4301. Obytné budovy. 2004. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví.
[13] ČSN EN 12464-1. Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – Část 1: – Vnitřní pracovní prostory. 2004. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví.
[14] FLUX SOFTWARE LLC. F.lux: software to make your life better [online]. [cit.
2017-05-01]. Dostupné z: https://justgetflux.com/
[15] Twilight. URBANDROID TEAM. Android Apps on Google Play [online] [cit.
2017-05-01]. Dostupné z:
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.urbandroid.lux
[16] ŽÁK, Petr. Biodynamické systémy osvětlení. Světlo, č. 2, 2005 [cit. 2014-3-14].
Dostupné též z: http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=34942 [17] HARVARD HEALTH LETTER. Blue light has a dark side: Exposure to blue
light at night, emitted by electronics and energy-efficient lightbulbs, harmful to your health. [online]. 2015 [cit. 2017-04-29]. Dostupné z:
http://www.health.harvard.edu/staying-healthy/blue-light-has-a-dark-side
[18] STEFFENSEN, Jon Lund. Redshift. Jonls devblog [online]. [2014] [cit. 2017-05- 01].Dostupné z: http://jonls.dk/redshift/
[19] FUKSA, Antonin. Světlo a biologicke hodiny. Světlo, č. 6, 2010. s. 56-58. ISSN 1212-0812. [cit. 2017-05-12]. Dostupné z:
http://www.odbornecasopisy.cz/pdfclick.php?id=42567
49 Příloha 2 – Zdrojový kód
////////////////////////////LCD////////////////////////////
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#define I2C_ADDR 0x27
#define Rs_pin 0
#define Rw_pin 1
#define En_pin 2
#define BACKLIGHT_PIN 3
#define D4_pin 4
#define D5_pin 5
#define D6_pin 6
#define D7_pin 7
LiquidCrystal_I2C lcd(I2C_ADDR,En_pin,Rw_pin,Rs_pin,D4_pin,D5_pin,D6_pin,D7_pin);
////////////////////////////////////////////////////////////
////////////////////////////Time////////////////////////////
#include <RTClib.h>
RTC_DS1307 RTC;
DateTime now;
////////////////////////////////////////////////////////////
////////////////////////////PINS + INTEGERS = connections ////////////////////////////
int sensorPinRed = A1; // select the input pin for the potentiometer int sensorPinUmber = A2; // select the input pin for the potentiometer int sensorPinWhite = A3; // select the input pin for the potentiometer int ledPinRed = 9; // select the pin for the LED
int ledPinWhite = 11; // select the pin for the LED int ledPinUmber = 6; // select the pin for the LED
int sensorValueRed = 0; // variable to store the value coming from the sensor int sensorValueUmber = 0; // variable to store the value coming from the sensor int sensorValueWhite = 0; // variable to store the value coming from the sensor int intensityValue = 0; // variable to store the value coming from the sensor int togglePIN = 7; // PIN for button auto/manual
50
int toggle; // select manual/automatic program for the LED int intensityPin = A6; // select the input pin for the potentiometer int i; // multiplier for intensity
////////////////////////////////////////////////////////////
////////////////////////////INTEGERS = menu ////////////////////////////
int pageNumber = 1;
int optionLevel = 0;
int cursorPosition = 0;
int x = 200; //Button delay in ms
int percentRed;
int percentUmber;
int percentWhite;
////////////////////////////////////////////////////////////
////////////////////////////INTEGERS = Timesetting ////////////////////////////
int lastDay = 0;
int lastMonth = 0;
int lastYear = 0;
int lastHour = 0;
int lastMinute = 0;
int setYear = 2017;
int setMonth = 0;
int setDay = 0;
int setHour = 0;
int setMinute = 0;
////////////////////////////////////////////////////////////
////////////////////////////New symbols and buttons ////////////////////////////
byte up[8]{B00100, B01110, B11111, B00000, B00000,
51
B00000, B00000, B00000};
byte down[8]{B10000, B11000, B11100, B11110, B11110, B11100, B11000, B10000};
byte left[8]{B00001, B00011, B00111, B01111, B01111, B00111, B00011, B00001};
byte right[8]{B10000, B11000, B11100, B11110, B11110, B11100, B11000, B10000};
#define btnRIGHT 0
#define btnPLUS 1
#define btnMINUS 2
#define btnLEFT 3
#define btnSELECT 4
52
#define btnMENU 5
#define btnNONE 6
int adc_key_in = 0;
////////////////////////////////////////////////////////////
void setup() {
// declare the ledPin as an OUTPUT:
pinMode(ledPinRed, OUTPUT);
pinMode(ledPinWhite, OUTPUT);
pinMode(ledPinUmber, OUTPUT);
pinMode(togglePIN, INPUT);
Serial.begin(9600);
////////////////////////////LCD////////////////////////////
lcd.begin(20,4); // initialize the lcd lcd.setBacklightPin(BACKLIGHT_PIN,POSITIVE);
lcd.setBacklight(HIGH);
Wire.begin();
RTC.begin();
lcd.createChar(3, up);
lcd.createChar(4, down);
lcd.createChar(5, right);
lcd.createChar(6, left);
///////////////////////////////////////////////////////////
}
void loop() {
now = RTC.now();
button_loop(); //check for button pushed
if(pageNumber == 1 && optionLevel == 0 && toggle == 1){
mainPageAuto();
53
}
if(pageNumber == 1 && optionLevel == 0 && toggle == 0){
mainPageManual();
}
if(pageNumber == 2 && optionLevel == 0){
rightPage();
}
if(pageNumber == 2 && optionLevel == 1){
SetTimeDate();
}
toggle = digitalRead(togglePIN);
sensorValueRed = analogRead(sensorPinRed)/4*i/100;
sensorValueWhite = analogRead(sensorPinWhite)/4*i/100;
sensorValueUmber = analogRead(sensorPinUmber)/4*i/100;
intensityValue = analogRead(intensityPin);
if (intensityValue > 1000){
i = 100;
}
if (intensityValue < 1000){
i = (intensityValue/10);
}
Serial.print("; button: ");
Serial.print(toggle);
Serial.print(" Red: ");
Serial.print(ledPinRed);
Serial.print("; White:");
Serial.print(ledPinWhite);
Serial.print("; Umber:");
Serial.print(ledPinUmber);
Serial.print("; button:");
Serial.print(adc_key_in);
Serial.print("; intensity:");
Serial.println(i);
if (toggle == 1) { //auto spectrum mode
