П’єзодатчик як елемент управління світлом для створення дизайну дитячого приміщення

Abstract

Мета роботи – обґрунтування та створення автоматичного керування освітленням в інтерактивних кімнатах за допомогою п’єзоелектричних перетворювачів. Запровадження подібної технології дасть змогу значно знизити енерговитрати при функціонуванні подібних приміщень. Приєднання додаткових технологічних рішень, що базуються на використанні люмінофорних покриттів та ультрафіолетового освітлення дасть можливість створити повний комплекс інноваційних методів взаємодії дитини в соціальному просторі. Поєднання п’єзодатчиків із такими дизайнерськими елементами, як "жива" плитка в якості пускового механізму створить потрібний зв'язок між фізичною активністю дитини та регуляцією світла. Сучасний рівень розвитку та повна безпечність таких матеріалів, як люмінофори в поєднанні з точковими спеціально розробленими джерелами світла нададуть можливість створити додаткове освітлення та поле для фантазії дитини. Через те, що основна увага при освітленні дитячих приміщень має бути спрямована на безпечне перебування дитини, застосування джерел світла під напівпрозорою підлогою дасть змогу вирішити питання безпеки з низьким рівнем енерговитрат. Експериментальне дослідження методик довело доцільність використання запропонованих елементів для будь-якого інтерактивного дитячого приміщення. Низька собівартість, як обладнання, та енергоефективність усіх використаних технологій є значною перевагою даного проєкту над іншими розробками з великим застосуванням цифрових гаджетів. Можливість створення світла різного спектрального складу та колірної температури аналізується через використання кольорових світлофільтрів та особливих джерел світла. Представлені в даній роботі технології та методики вперше будуть використовуватися для створення інтерактивної діяльності дитини. Окремо кожне технологічне рішення застосовувалося індивідуально. Даний проєкт комбінує окремі розробки для створення єдиного інтерактивного та світлового простору. Низький рівень споживання електроенергії досягається через використання спеціально розрахованих п’єзоелементів. Заміна стандартного стельового освітлення на нижнє (підлогове) дає змогу досягти потрібної освітленості за допомогою світильників меншої потужності. Останнім часом доведено, що диджиталізація має негативний вплив на емоційний стан дитини та єдиним рішенням її заміни є перемикання уваги дитини до інших більш фізично активних дій. Запропоновані в роботі рішення дадуть можливість залучити її в групових тренінгах. Водночас, електроспоживання для отримання подібних кімнат буде набагато нижче, ніж інших, нині існуючих. Простота устаткування та можливість варіації під час експлуатації приміщень роблять її доступною для створення в будь-якому закладі освіти, медицини, спорту тощо.

Цель работы – обоснование и создание автоматического управления освещением в интерактивных комнатах с помощью пьезоэлектрических преобразователей. Введение подобной технологии позволит значительно снизить энергозатраты при функционировании подобных помещений. Присоединение дополнительных технологических решений, базирующихся на использовании люминофорных покрытиях и ультрафиолетового освещения позволит создать полный комплекс инновационных методов взаимодействия ребенка в социальном пространстве. Сочетание пьезодатчиков с такими дизайнерскими элементами, как "живая" плитка, в качестве пускового механизма создаст нужную связь между физической активностью ребенка и регуляцией света. Современный уровень развития и полная безопасность таких материалов, как люминофоры в сочетании с точечными специально разработанными источниками света дадут возможность создать дополнительное освещение и поле для фантазии ребенка. Поскольку, основное внимание при освещении детских помещений должно быть направлено на безопасное пребывание ребенка, применение источников света под полупрозрачным полом позволит решить вопросы безопасности с низким уровнем энергозатрат. Экспериментальное исследование методик доказало целесообразность использования предложенных элементов для любого интерактивного детского помещения. Низкая себестоимость как оборудования и энергоэффективность всех использованных технологий является значительным преимуществом данного проекта над другими разработками с большим применением цифровых гаджетов. Возможность создания света различного спектрального состава и цветовой температуры анализируется путем использования цветных светофильтров и особых источников света. Представленные в данной работе технологии и методики впервые будут использоваться для создания интерактивной деятельности ребенка. Отдельно каждое технологическое решение применялось индивидуально. Данный проект комбинирует отдельные разработки для создания единого интерактивного и светового пространства. Низкий уровень потребления электроэнергии достигается путем использования специально рассчитанных пьезоэлементов. Замена стандартного потолочного освещения на нижнее (напольное) позволяет добиться нужной освещенности с помощью светильников меньшей мощности. В последнее время доказано, что диджитализация оказывает негативное влияние на эмоциональное состояние ребенка и единственным решением его замены является переключение внимания ребенка к другим более физически активным действиям. Предложенные в работе решения позволят вовлечь ее в групповые тренинги. При этом, электропотребление для получения подобных комнат будет намного ниже, чем остальных ныне существующих. Простота оборудования и возможность вариации во время эксплуатации помещений делают ее доступной для создания в любом учреждении образования, медицины, спорта и т.п.

Substantiation and creation of automatic lighting control in interactive rooms using piezoelectric converters. The introduction of this technology will significantly reduce energy consumption during the operation of such premises. The addition of further technological solutions based on the use of phosphor coatings and ultraviolet lighting will create a full range of innovative methods of child interaction in the social space. The combination of piezo sensors with design elements such as "live" tiles as a trigger mechanism will create the necessary connection between the physical activity of the child and the regulation of light. The modern level of development and complete safety of materials such as phosphors in combination with specially designed point light sources will make it possible to create additional lighting and a field for the imagination of the child. Since the main attention when lighting children's rooms should be directed to the safe stay of the child, the use of light sources under a translucent floor will solve safety issues with a low level of energy consumption. An experimental study of the methods has proven the feasibility of using the proposed elements for any interactive children's room. The low cost of both equipment and the energy efficiency of all the technologies used is a significant advantage of this project over other developments with a large use of digital gadgets. The ability of create light of different spectral composition and color temperature is analyzed by using color filters and special light sources. The technologies and techniques presented in this work will be used for the first time to create interactive activities for a child. Separately, each technological solution was applied individually. This project combines separate developments to create a single interactive and light space. A low level of electricity consumption is achieved by using specially designed piezoelectric elements. Replacing standard ceiling lighting with lower (floor) lighting allows you to achieve the desired illumination using luminaires of lower power. Recently, it has been proven that digitalization has a negative impact on the emotional state of the child and the only solution to replace it is to switch the child's attention to other more physically active actions. The proposed solutions in the work will allow their to be involved in group trainings. At the same time, the power consumption for obtaining such rooms will be much lower than the rest of the existing ones. The simplicity of the equipment and the possibility of variation during the operation of the premises make it available for creation in any institution of education, medicine, sports, etc.