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Mit Sensorik zum intelligenten Licht

IoT des Lichts

8. Mai 2017, 12:26 Uhr | Von Kevin Jensen

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Steuern: aktiv mit den Daten umgehen

Die traditionelle Leuchten-Industrie bevorzugte Standardprodukte, die wie im Setzkasten ausgesucht und zu einem fertigen Produkt zusammengebaut werden können. Das Know-how und die Expertise wurden durch Design, Intelligenz und Leistung bewertet. Mit den stetig wachsenden Anforderungen, IoT in die Leuchten zu implementieren, stellen sich auch Ingenieure neue Fragen: Welche Bauteile lassen sich mühelos implementieren, ohne dass zuvor umfangreiche Kenntnisse von Farbmetrik, Regelungstechnik oder gar Optik erforderlich sind? Schließlich muss Fachwissen erst durch Wissensaufbau oder gezielte Forschung angeeignet werden.

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Intelligente und integrierende Sensorlösungen helfen an dieser Stelle weiter und übernehmen manche Aufgabe selbstständig, wie CCT-Steuerung, Farbregelung und Helligkeitsmanagement (Bild 3). So kann dynamisch eine Tageslichtregelung über mehrere Leuchten hinweg umgesetzt werden. Oder auch eine Helligkeitsanpassung (Lux) basierend auf dem durch das Fenster einfallenden Licht. Auch Human Centric Lighting oder Energieeffizienz-Projekte können innerhalb kürzester Zeit umgesetzt werden.

Zusätzlich sind die aufgezeigten Lösungen flexibel, sodass Anwender ihr eigenes Wissen kreativ auch nutzen können: Das Licht nach den eigenen Wünschen dimmen und dennoch auf aktuelle Messdaten zurückgreifen ist somit kein Problem.

Es gibt die Option, mit dem integrierten Pulsweitenmodulations-Ausgang des Smart Lighting Manager von 0 bis 10 V direkten Einfluss auf die Ausgabewerte vorzunehmen. Noch „smarter“ wird es, wenn das Dimmen oder Regeln mittels einer kalibrierten Feedback-Schleife automatisch erfolgt. Sollen alle Leuchten im Raum mit 5000 K in Funktion sein, erkennt der integrierte Sensor die aktuellen Werte und passt sie dynamisch an, egal ob unterschiedliche LEDs verwendet wurden oder Alterungserscheinungen die Farbtemperatur verändern. Solange die LEDs in Kombination aus Warmweiß und Kaltweiß die Farbtemperatur noch erreichen können, sorgt der Sensor für eine entsprechende CCT-Anpassung. Was ist aber, wenn ein eigener Mikrocontroller implementiert wurde und das Wissen selbst genutzt werden soll? Dazu gibt es den Smart Light Director. Er ermöglicht es über eine direkte I²C-Schnittstelle, die entsprechenden farbmetrischen Werte direkt an einen eigenen Controller zu schicken. Die dynamische Ansteuerung z.B. über Dali (Digital Addressable Lighting Interface) kann vom Hersteller selbst übernommen werden.

Mit Daten clever umgehen

Der Lichtmarkt kämpft mit einem großen Problem: dem Preisdruck. Billiganbieter bringen immer schneller neue Lösungen auf den Markt und machen sich nur wenig Gedanken um Qualtitätsanforderungen. Vernetzte und intelligente Systeme schaffen nicht nur Alleinstellungsmerkmale, sondern können mit gezieltem Wissen und Partnern neue Märkte öffnen und Kontinuität fördern.

Die lokalen Eigenschaften von Detektion und Steuerung können mittels Netzwerk direkt an die Cloud übertragen werden. Somit kann das Problem der Vernetzung von Leuchten direkt angegangen und gelöst werden. Bild 4 zeigt, wie schnell man sich via der integrierten UART-Schnittstelle über BLE, WiFi oder Zigbee an typische Eingabegeräte ankoppeln kann. Einfache AT-Befehle erleichtern die Kommunikation zwischen den Geräten und sorgen mit normiertem Code dafür, dass die Verbindung innerhalb kürzester Zeit aufgebaut wird. Komplexe Stacks und Protokolle von typischen Wireless-Komponenten wie Bluetooth (BLE/Smart), WiFi und Zigbee sowie kabelgebundenes Ethernet sind enthalten.

Referenzcodes können genutzt werden, um die komplexe Kommunikationsbrücke zwischen Licht und Netzwerk auf ein leichtes Niveau zu bringen. Über die UART-Schnittstelle wird es auch künftig möglich sein, Dali zu nutzen oder auch das klassische RS-485. Referenzdesigns zeigen außerdem, wie schnell mittels Android-Mobilgeräten oder iPhone typische Kommandos wie Set_Lux_Target, Read_Lux_Level, oder Set_Luminaire_Output_Level übertragen werden können. Selbst die Implementierung einer grafischen Schnittstelle ist möglich.

Die Brücke des physischen Raums und der digitalen Welt hin zu einer IoT-Lichtlösung wird so mit nur wenigen Handgriffen realisiert. Prototypen können innerhalb von wenigen Stunden mittels Smart Light Integration Kit (SLIK) aufgebaut werden.

Out of the Box

Erst wenn man „Out of the Box“ denkt, kann einem ein Licht aufgehen. Der Lichtgestalter der Zukunft wird sich zwischen Preis, Leistung und Funktion entscheiden können. Die Frage, die sich stellt, ist aber, wie man sich gegenüber der Konkurrenz abheben kann. Cloud-Lösungen mit digitalem Mehrwert schaffen hier Abhilfe. Neu hinzugewonnene Daten können aktiv genutzt werden. Doch auch Gewohnheiten ändern sich. Neue Apps entstehen und Bedürfnisse wandeln sich stetig. Nur wer aktiv darauf reagieren kann, schafft sich einen wahren Kundenvorteil.

Der Autor:

Kevin Jensen
ist ein Sensor- und Lichtexperte mit internationaler Erfahrug in Management, Sensorik, Elektrotechnik, Marktexpansionsstrategien, Internationalisierung und Marketing. Jensen machte in den USA seinen Master of General Management und in Deutschland den Bachelor mit Fokus auf Elektrotechnik und Software-Entwicklung.

kevin.jensen@ams.com