Mikrocontroller So lässt sich das Licht im Smart Home steuern

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Licht im Smart Home ist mehr als nur ein- und ausschalten. Es lässt sich dimmen, die Farbtemperatur ist veränderbar oder man kann ganze vordefinierte Stimmungen einstellen. Wir stellen eine Hardware-Plattform vor.

Dank des Wachstums bei der Home- und der Gebäudeautomation und auch der Einzug der IoT-Technik befeuern die Halbleiterhersteller, hoch integrierte Plattformen zur Verfügung zu stellen. Alles mit dem Ziel, intelligente und vernetzte Systeme anzubieten. Dank der Kombination mehrerer hochintegrierter ICs auf einer Plattform entstehen Module, die dem neuesten Entwicklungsstand entsprechen und hochskalierbar sind. Außerdem lassen sich die Systeme in einem gewissen Grad auf die Bedürfnisse der Kunden anpassen. Im folgenden Text stellen wir eine Plattform vor, mit der die Beleuchtung in einem Gebäude gesteuert werden kann.

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Bisher wird das Licht in einem Gebäude durch getrennte mechanische Schalter gesteuert, die manuell bedient werden. Anders bei einem automatischen System: Hier kann die gesamte Beleuchtungshardware in der Wohnung und auch außerhalb in der näheren Umgebung von einem zentralen Anschlusspunkt gesteuert und kontrolliert werden. Vorteil für den Anwender ist die komfortable Bedienung. Dabei erhöht sich auch die Sicherheit und der Energieverbrauch für das Gebäude lässt sich senken. Das Licht lässt sich zentral dimmen, schalten oder auch in der Farbe verändern.

Kurz: Licht passt sich der Umgebung und den Menschen an. Bedient werden solche automatisierten Lösungen beispielsweise über ein Touch-Display innerhalb der Wohnung oder auch ferngesteuert von außerhalb über die installierte, drahtlose Kommunikationsinfrastruktur über Smartphone oder Tablet-PC. Lichter lassen sich ein- oder ausschalten, auch wenn die Bewohner nicht mehr im Haus sind.

Verschiedene Beleuchtungsprofile lassen sich speichern

Es lassen sich unterschiedliche Beleuchtungsprofile erstellen und speichern, die sich bei Bedarf schnell abrufen lassen. Potenzielle Einbrecher lassen sich beispielsweise durch ein vorher definiertes Lichtszenario abschrecken. In allen Räumen sind intelligente Lichtschalter installiert. Diese können automatisch bei Dunkelheit eine stromsparende Hintergrundbeleuchtung einschalten, damit die Bewohner die Schalter im Dunkeln nicht suchen müssen.

Das Bild 1 zeigt ein einfach zu implementierendes System, das genau für den beschriebenen Zweck entwickelt worden ist. Es bietet eine bequeme und einfache Möglichkeit, mit der sich die Beleuchtung im Alltag steuern lässt. Das System besteht aus einer Kombination aus einer Mikrocontroller-Einheit, einem Hochleistungs-Grafikcontroller-IC sowie den entsprechenden Schnittstellen für die Kommunikation nach außen. Ausgestattet ist das System über ein Tochdisplay, welches beispielsweise an der Wand montiert werden kann. Damit haben die Bewohner Zugriff auf die grafische Benutzeroberfläche. Das Bedienfeld wiederrum hat eine Verbindung über die SPI-Schnittstelle mit dem Mikrocontroller und über diesem zum Netzwerk des Hauses. Möglich ist auch, das Beleuchtungssystem über das Smartphone oder WIFI direkt an das Netzwerk anzubinden.

Die grafische Benutzeroberfläche entscheidet

Über das grafische Benutzerinterface können die Bewohner bestimmte Leuchten in allen Räumen einzeln auswählen und die Leuchten entsprechend der gewünschten Helligkeit und Lichtfarbe zu steuern. Das kann beispielsweise ein helles und tageslicht-weiß in der Küche oder eine indirekte Beleuchtung in warm-weiß im Wohnzimmer sein. Das Layout der grafischen Benutzeroberfläche lässt sich zudem auf die Smartphone-App spiegeln. Damit muss sich der Benutzer nicht an verschiedene Oberflächen gewöhnen und bedient das System unabhängig davon, ob er sich im oder außerhalb des Hauses befindet. Dank der grafischen Darstellung des Raumplans kann der Anwender einfach und übersichtlich für bestimmte Räume spezifische Beleuchtungsszenarien zuweisen.

Die Leuchten in dem System lassen sich für bestimmte Umgebungslichtzustände programmieren. Dazu stehen unterschiedliche, vordefinierte Stimmungseinstellungen bereit. Darüber hinaus gibt es mehr als ausreichende Timer-Funktionen, um die Lichter zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Tagesverlaufes Ein- und Auszuschalten. Zudem ist es möglich, die Energieverbrauchsdaten zu erfassen und auszuwerten und so den Energiebedarf des Gebäudes zu reduzieren.

Das Ganze ist ein breit skalierbares und sehr flexibles System. Kommen zusätzliche, intelligente LED-Beleuchtungsmittel zum Einsatz, dann ist es möglich, über die integrierte Elektronik für die drahtlose Steuerung, die Leuchten zu erkennen und als neuen Netzwerkknoten im Heim-Netzwerk einzubinden. Das fest montierte Bedienfeld im Gebäude und das Smartphone-Interface sollten beide parallel im System mit eingebunden werden, um von überall einen kontinuierlichen Zugriff auf die Funktionen des Beleuchtungssystems zu gewährleisten. Hat nur das Smartphone-Mobilteil den Zugriff auf das Leuchtensystem, kann es vorkommen, dass dieses von einem Benutzer mit nach draußen genommen wird die verbleibenden Personen im Haus keine Kontrolle mehr über das System haben. Im ungünstigsten Fall haben die Bewohner keinen Zugriff mehr auf auf ihr Leuchtensystem.

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