Définition des MPS

De acordo com referida empresa, pretende-se desenvolver um candeeiro de secre- tária, alimentado a partir da rede elétrica, cuja iluminância (ou fluxo luminoso) e a CCT são dinamicamente regulados, seja através de controlo manual do utilizador ou através de um mecanismo automático, consoante determinadas condições.

Como já foi mostrado em 4.3, a regulação da iluminância de um sistema de ilumi- nação interior permite obter poupanças energéticas consideráveis, garantindo ao mesmo tempo o conforto na realização das mais variadas tarefas. A variação da CCT permite obter uma temperatura de cor alta, adequada para tarefas laborais e uma temperatura de cor baixa apropriada para descontração, sem descartar a iluminância adequada para uma determinada CCT, como também já foi referido ao longo do capí- tulo 4. A combinação da regulação destas duas variáveis permite então oferecer duas das mais importantes características de uma luminária/sistema de iluminação – con- forto e eficiência. Como também já foi mencionado no capítulo 4, importa ainda consi- derar o espectro eletromagnético emitido pela luminária, de modo a que este permita a supressão de melatonina no período diurno e o contrário no período noturno. É ainda importante referir que, segundo a Lightenjin, tem-se recentemente verificado um au- mento da procura em iluminação junto do plano de trabalho, de acordo com estudos de mercado.

Passando agora a uma descrição mais pormenorizada das especificações do cande- eiro, este deverá ter 4 modos distintos de funcionamento, os quais combinam controlo automático com controlo manual, oferecendo a versatilidade que permite responder às exigências dos utilizadores num dado instante. Estes modos são os seguintes:

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 Modo Manual: a iluminância e a CCT são inteiramente controlados pelo utili- zador, entre um mínimo e um máximo de iluminância e de cor branca ou ama- rela, respetivamente;

 Modo Automático de Iluminância: o utilizador define um setpoint ou valor de referência dentro de uma dada gama possível para a iluminância desejada no plano de trabalho; consoante as perturbações exteriores de luz, é efetuado o controlo através do ajuste do fluxo luminoso emitido pelo candeeiro e conse- quentemente, quanto maior for a iluminância exterior, menor será o fluxo lu- minoso irradiado pelo candeeiro, o qual se poderá mesmo desligar; a tempera- tura da cor pode ser ajustada manualmente desde a cor branca até à cor ama- rela;

 Modo Automático de CCT: partindo do princípio que no período diurno é neces- sário induzir vitalidade aos utentes de espaços interiores, bem como suprimir a produção de melatonina e no período noturno deverá ser efetuado o oposto, neste modo a CCT é controlada de forma automática consoante a altura do dia, o que resulta numa baixa temperatura para o período diurno e numa alta tem- peratura para o período noturno; a iluminância emitida pelo candeeiro pode ser ajustada manualmente;

 Modo Automático: é efetuada a combinação entre os dois modos automáticos anteriores, ou seja, a iluminância é controlada através de um setpoint e a CCT é controlada consoante o instante temporal do dia; neste modo o utilizador apenas pode introduzir o setpoint pretendido.

A implementação do controlo e de todas as funcionalidades do candeeiro deverá ser efetuada de forma digital, através do recurso a um microcontrolador, que será a uni- dade principal de processamento. Este permite uma grande versatilidade na imple- mentação, pela facilidade com que é possível alterar as funcionalidades e o modo de funcionamento do candeeiro, através de alterações de firmware. A ligação de quais- quer novos componentes de hardware que utilizem protocolos de comunicação comuns, como o I2_{C ou o SPI, fica também bastante facilitada. Estas vantagens tem uma rele-}

vância ainda maior se se considerar o baixo preço dos microcontroladores atuais, o qual possibilita a sua utilização em larga escala.

A interface com o utilizador será efetuada com recurso a interruptores de toque capacitivos por uma questão de estética e funcionalidade, o que requer a utilização de

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um circuito integrado para medição do toque (o qual é realizado em elétrodos, que são pequenas superfícies condutoras, como será visto mais à frente).

Para o controlo automático de iluminância e CCT são necessários dois circuitos in- tegrados, o primeiro denominado Ambient Light Sensor (ALS), que mede a iluminân- cia ao nível do plano de trabalho e transmite estas medidas ao microcontrolador e o segundo um Real-Time Clock (RTC). Este último deverá ter a particularidade de co- mutar automaticamente a sua alimentação para uma fonte de alimentação secundá- ria, que poderá ser por exemplo uma pilha CR2032 ou um supercondensador (super-

cap), no caso de o candeeiro ser desligado da tomada ou por falha da rede elétrica, de

modo a salvaguardar as horas atuais.

As fontes de luz utilizadas deverão ser dois tipos de LEDs de alto brilho, pelas vantagens descritas na subsecção seguinte, um com uma baixa CCT e outro com uma alta CCT, de modo a permitir através do dimming (alteração da quantidade de fluxo luminoso) de cada um, obter temperaturas de cor diferentes, além de diferentes fluxos luminosos globais. O dimming será efetuado com recurso às saídas de PWM (Pulse

Width Modulation) do microcontrolador, as quais controlam um LED driver, descrito

também adiante neste capítulo.

Finalmente, ao nível de alimentação do circuito, será necessária uma fonte de ali- mentação AC-DC de 230 VAC (considerando o mercado Europeu) que alimentará todo o candeeiro, através do fornecimento de uma tensão contínua a partir da tensão alter- nada da rede e reguladores DC-DC comutados e lineares para conversão e estabiliza- ção das alimentações do controlador.

Foi ainda solicitado pela Lightenjin o estudo da viabilidade da implementação de um sensor de presença embutido no candeeiro, de modo a que este se desligasse auto- maticamente quando não fosse detetado movimento no espaço circundante.

Na figura 5.1 encontra-se o diagrama de blocos completo do controlador do cande- eiro, de acordo com as especificações descritas nos parágrafos anteriores.

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Figura 5.1 – Diagrama de Blocos completo do controlador proposto

Nas próximas subsecções do presente capítulo será exposto o princípio de funcio- namento e o estado da arte dos diversos blocos do sistema mostrados na figura 5.1, sendo apresentado na última subsecção o estudo acerca da viabilidade da implemen- tação de um sensor de presença.