WO2020154787A1

WO2020154787A1 - Sistema e método de controle de iluminação e método de calibração de dispositivo de iluminação dimerizável

Info

Publication number: WO2020154787A1
Application number: PCT/BR2020/050021
Authority: WO
Inventors: Vinicius MARCHINI; Douglas DAL'BELLO; Fabricio da Silva STEIN; Henrique de Carvalho MENGATTO
Original assignee: Swell Importação E Comércio Produtos De Iluminação S.A.
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2020-08-06

Abstract

SISTEMA E MÉTODO DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO E MÉTODO DE CALIBRAÇÃO DE DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO DIMERIZÁVEL A presente invenção pertence ao campo da iluminação e automação residencial e trata de um sistema de controle de iluminação dotado de ferramentas de controle e automação personalizáveis que compreende pelo menos um dispositivo de controle com meios de conexão sem fio intermediando a conexão entre ao menos um dispositivo luminoso e a rede elétrica; e pelo menos um controlador para usuário conectado a uma rede sem fio, conectável ao dispositivo de controle. Refere-se também a um método de controle de sistema de iluminação com etapas de verificação dos parâmetros de iluminação definidos pelo usuário, informando modificações de parâmetro ao servidor, repassando ao dispositivo de controle de iluminação e sincronizando as informações de iluminação com os acessórios de controle conectados e/ou com permissão de controle do referido dispositivo de controle de iluminação.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO E MÉTODO DE CALIB RAÇÃO DE DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO DIMERIZÁVEL

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção pertence ao campo da iluminação e automação residencial e refere-se a um sistema de controle de iluminação, dotado de ferramentas de controle e automação obtidas por meio de características de hardware e software personalizáveis de acordo com as preferências do usuário.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Sistemas de controle de iluminação de ambientes são, em sua maior parte, definidos por interruptores e/ou potenciômetros instalados no ambiente que se deseja controlar a iluminação. Entretanto, existem algumas soluções de controle à distância do acionamento e controle da iluminação de ambientes, podendo ser por meio de controles infravermelho ou mesmo por smartphones ou tablets.

Tais controles, apesar de terem o acionamento definido de modo totalmente distinto entre si, guardam semelhança pelo fato de ofertarem ao usuário o mesmo tipo de controle (liga, desliga, altera intensidade luminosa ou cor de um dispositivo luminoso, tal como uma lâmpada ou qualquer outro equivalente), diferenciando-se entre eles somente pela comodidade oferecida pelo controle remoto.

Em vista desta limitação do estado da técnica, existe a necessidade de prover um sistema que ofereça maior autonomia, facilidade de uso e comodidades ao usuário, no sentido de prover uma experiência otimizada e com menos trabalho e interações com o sistema, para obter efeitos de iluminação de ambiente desejados.

Outro problema existe na limitação física quanto a instalação de sistemas de iluminação, nas situações em que o usuário aciona os circuitos de iluminação por meio de um interruptor. Nestes casos, se o usuário desejar alterar os pontos de iluminação que serão acionados por um determinado interruptor, é mandatório a realização de obras para passagem de nova fiação ou rearranjo da atual.

Assim, o presente estado da técnica carece de um sistema de controle de iluminação que confira elevado grau de personalização e automação de sistemas de iluminação, para acionamento in loco ou remotamente e, ainda, que seja capaz de realizar rotinas automaticamente com base em parâmetros pré-determinados ou auto ajustáveis em função de determinados parâmetros. OBJETIVOS E DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Portanto, um objetivo da presente invenção é prover um sistema de iluminação dotado de uma placa controladora capaz de controlar qualquer tipo de dispositivo luminoso dimerizável ou não (de diversos padrões, incluindo, mas não limitado a, relês, TRIAC e MOSFET, leading edge ou trailing edge) e que tal placa controladora seja alojável em uma caixa de embutir padrão, incluindo mas não limitado a formatos 4x2, 4x4 e diferentes dimensões para uso em forro de gesso, tomada ou outras aplicações. Para dispositivos luminosos não dimerizáveis, o usuário pode indicar esta característica técnica ao sistema, para que seu acionamento seja somente do tipo liga-desliga.

É um outro objeto da presente invenção prover um interruptor com função de acionamento personalizável, de modo que possa ser programado e reprogramado pelo usuário para realizar o acionamento de qualquer dispositivo comunicável com a placa de comunicação do interruptor, podendo o referido interruptor ser acionado por função touch.

É um outro objetivo da presente invenção prover um sistema e método de controle de sistema de iluminação capaz de permitir o controle de componentes diversos que são projetados para serem dimerizáveis, bem como a predefinição de estágios de dimerização e estágios de incremento luminoso e acendimento e desligamento.

É um outro objetivo da presente invenção prover um sistema e método de controle capaz de permitir a criação e controle de acionamento de cenas (grupos de dispositivos luminosos que devem ser acionadas conjuntamente).

É um outro objetivo da presente invenção prover um sistema e método de controle capaz de controlar diferentes ambientes de um mesmo endereço e de diferentes endereços.

É um outro objetivo da presente invenção prover um sistema e método de controle de iluminação com níveis de permissão de acesso, para que cada usuário tenha liberdade para acionar um determinado grupo de dispositivos luminosos, cenas ou ambientes, mediante aprovação de um administrador.

É um outro objetivo da presente invenção, prover um sistema e método de controle automático de iluminação de um determinado ambiente, com base em parâmetros previamente definidos pelo usuário ou dados de geolocalização do ambiente ou usuário ou de qualquer outra condição predeterminada ou, ainda, o acionamento programável durante períodos de ausência do usuário e integração com sistemas de vigilância.

É um outro objetivo da presente invenção prover um sistema e método de controle que seja capaz de controlar ou estimar o consumo de energia e, a partir destas informações, gerar estatísticas de consumo.

É outro objetivo dessa invenção, prover troca de dados de forma rápida e segura, através da conexão do dispositivo ligado à internet com uma nuvem.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

Inicialmente, cumpre destacar que o sistema de controle de iluminação da presente invenção destina-se a um sistema composto por placa controladora comunicável via rede sem fio, em especial, mas não limitado, ao protocolo Wi-Fi, com dispositivos eletrónicos como smartphones, tablets e smartwatches, atuando como controlador para o usuário. Tal dispositivo sendo capaz de conectar-se a uma rede sem fio e intermediando a conexão entre ao menos um dispositivo luminoso e a rede elétrica.

A referida placa controladora de circuito impresso (PCB) que seja capaz de alojar-se em caixas de embutir padrão, em especial do tipo 4x2 mas não limitando- se somente a este formato. Deste modo, sua instalação é dada de forma simples e sem a necessidade de extensas adaptações em residências que compreendam um sistema de controle de iluminação convencional, ou seja, operado por meio de interruptores padrão.

Ainda a referida placa controladora é capaz de se comunicar com qualquer dispositivo eletrónico controlável, tais como: lâmpadas incandescentes; lâmpadas fosforescentes, lâmpadas LED, luminárias integradas LED, fitas e drivers LED, entre outros possíveis formatos e tecnologias. A referida placa é compatível com produtos dimerizáveis em qualquer padrão, em especial“RELÊ, TRIAC e MOSFET, leading e trailing edge".

Em uma realização da presente invenção, o interruptor a ser alojado na caixa de embutir compreende um interruptor com conexão física e dois interruptores de circuitos virtuais (programáveis), possibilitando obter até três controles através de uma única placa controladora. Obviamente, mais ou menos controles podem ser empregados mantendo o mesmo conceito de funcionamento.

No arranjo acima, a placa de controle do interruptor é dotada de comunicação sem fio, preferivelmente Wi-Fi, possibilitando ao usuário parear os dois interruptores programáveis para acionar qualquer dispositivo de controle comunicável dentro do raio de alcance da rede. Neste caso, o usuário pode optar por alterar qual circuito será acionado por um determinado interruptor virtual, sem a necessidade de realizar obras como a passagem de nova fiação ou rearranjo da fiação atualmente instalada.

O referido dispositivo controlado de forma virtual consiste em um equipamento eletrónico que dotado de meios de conexão com o interruptor através de uma rede sem fio, intermédia a conexão entre ao menos um dispositivo luminoso ou equipamento de iluminação e a rede elétrica.

O circuito com conexão física ligado ao interruptor é controlado diretamente pelo dispositivo do produto, sendo assim não depende de internet e nem mesmo do funcionamento da rede Wi-Fi. Já os dois interruptores de circuitos virtuais podem ser controlados diretamente pelo roteador do local e toda a informação é atualizada na conta do usuário na nuvem para que todos os dispositivos de controle estejam sempre atualizados.

Esta realização se mostra particularmente vantajosa para uso em ambientes de hospitalidade como residências e hotéis, no qual o usuário pode configurar quais dispositivos luminosos ou grupos de dispositivos luminosos cada botão do interruptor de cabeceira irá acionar, por exemplo, conferindo maior comodidade e autonomia ao usuário.

Esta realização também permite o acionamento de funções como cenas através de um gesto realizado na interface física.

O referido circuito digital tem, ainda, como vantagem o fato de poder definir uma função de que um determinado circuito seja acionado como parte de um grupo, ou seja, seu acionamento segue o acionamento dos demais dispositivos contidos neste grupo. Neste caso, o usuário pode definir quais circuitos compõem o grupo e definir o nome do grupo. Esta solução é particularmente vantajosa pois permite o acionamento de uma pluralidade de circuitos a partir do acionamento de um único comando sem que isso acarrete em sobrecarregamento de um circuito elétrico, uma vez que cada circuito será acionado independentemente e simultaneamente a partir da fonte de energia, estando interconectados somente por meios virtuais. Ademais, permite ainda a fácil visualização e acionamento individual de cada circuito pertencente ao grupo.

Os referidos dispositivos controlados são dotados, ao menos, de circuito integrado composto por placa de controle de potência para possibilitar o acionamento e/ou dimerização do dispositivo luminoso ao qual o mesmo é conectado, além de meios de conexão sem fio, em especial um adaptador Wi-Fi. Tais dispositivos podem ser montados de diversas maneiras, tais como: alojados sob gesso de forração de teto; suspensos/colados/pregados em parede ou teto; ou conectados em plugues de tomadas.

Outra forma de acionamento do sistema de iluminação da presente invenção se dá por meio de dispositivos eletrónicos como como smartphones, tablets e smartwatches, por meio de aplicativos, por exemplo, definindo o controlador para o usuário.

O acionamento por meio de aplicativo possibilita realizar uma pluralidade de funções, como o controle remotamente do acionamento ou controle de ambientes onde o referido dispositivo eletrónico se encontra (por exemplo, por meio de conexão dentro da mesma rede Wi-Fi dos controladores dos dispositivos de iluminação ou por controle por voz, por meio de assistentes remotos como Google Assistente, Amazon Alexa ou equivalentes), ou fora do local, por meio de conexão via internet.

Como exemplo, pode-se realizar o controle também por meio de AppIeWatch®, através de comandos similares aos utilizados nos smartphones, como seleção de local, acionamento e cenas, controle e dimerização de dispositivos, dentre outros, mas adaptados a interface otimizada do smartwatch. Em um exemplo não limitativo de realização da invenção, o controle via AppIeWatch® compreende o menu secundário sendo acessado via “force touch” para acessar os diferentes locais passíveis de controle, e realizado controles de iluminação por meio de toques na tela do próprio dispositivo ou por meio de acionamento de seu scroll, mantendo a experiencia do usuário focada e funcional.

No tocante ao controle via aplicativo, é possível, ainda, definir a criação de cenas, que consistem em grupos de circuitos a serem acionados para cada ocasião pré- determinada pelo usuário, bem como a intensidade luminosa de cada um desses circuitos.

Para a dimerização dos dispositivos luminosos, o sistema da presente invenção tem como vantagem o fato de permitir otimização da faixa de dimerização dos dispositivos luminosos conectadas ao sistema, por meio de um sistema de calibração inicial após a instalação do produto. Tais parâmetros servem como padrão para todas as vezes que o referido dispositivo luminoso for acionado e dimerizada e conferem maior precisão de dimerização na experiência de uso.

Mais especificamente, quando um dispositivo é sincronizado com o aplicativo como sendo um dos dispositivos a serem controlados, é realizado um procedimento de calibração que consiste em controlar a potência que chega até o dispositivo luminoso, partindo de um valor baixo (por exemplo, 1 % da potência da rede) e o usuário é convidado pelo aplicativo a informar quando ocorrer o acendimento do dispositivo luminoso para, assim, ter definida a potência mínima necessária para acender o dispositivo luminoso no menor nível de luminosidade possível.

Uma vez detectado o início do acendimento, incrementos de aumento de potência são realizados (por exemplo, de 10% em 10% da potência da rede) e, a cada incremento, o usuário é perguntado pelo aplicativo se ocorreu alguma alteração visual perceptível na intensidade luminosa do dispositivo luminoso. A cada resposta positiva, o sistema define um estágio de dimerização e passa a realizar novos incrementos para definir novos estágios de dimerização, até que se atinja a luminosidade máxima.

Quando se atinge a luminosidade máxima, é realizado um procedimento análogo ao primeiro estágio, mas agora de decréscimo de potência, convidando o usuário a responder quando ocorrer o desligamento do dispositivo. Este procedimento é passível de melhorias de acordo com a evolução da tecnologia para melhorar a experiência de dimerização.

Outra vantagem da presente invenção reside no fato de permitir ao usuário limitar manualmente o valor máximo de luminosidade que cada dispositivo deve emitir quando acionado via comando físico ou virtual.

Da mesma forma, permite definição de nível de intensidade luminosa quando o dispositivo é energizado. Essa função é particularmente útil para garantir o conforto e ou segurança quando ocorre uma queda e retorno posterior de energia elétrica.

Uma vez determinados todos os dispositivos conectados ao sistema, o usuário é capaz de criar cenários de sua preferência, indicando qual dispositivo deve acender, em qual intensidade e, até mesmo, qual deve ser a velocidade de transição de uma cena para outra, ou de dimerização de um determinado dispositivo.

Os cenários e ambientes controlados pelo aplicativo podem ser restritos a um único usuário ou compartilhados com mais de um usuário, mediante autorização do administrador.

À luz das realizações acima, as aplicações do sistema de iluminação são diversas, podendo incluir, por exemplo, a definição de temporizadores para a criação de alarmes, ou a definição de iluminações pré-programadas por dispositivo ou cenário para determinados horários do dia ou recorrência de comportamento.

Os cenários podem ser definidos e nomeados de acordo com situações específicas cotidianas, nas quais o usuário tem preferências de iluminação específica (por exemplo: filme; jantar romântico; festa; etc). Tais condições podem ser acionadas pelo próprio usuário por meio do aplicativo ou interruptor programável ou, ainda, acionados automaticamente a partir de condições obtidas pela posição ou comportamento do usuário, por exemplo: as luzes de entrada acendem quando o usuário chega em casa, sendo tal informação enviada via internet por meio do posicionamento GPS do celular do usuário ou pela sua conexão na rede do ambiente/casa; ou o cenário de filmes é acionado automaticamente quando o usuário acessa algum serviço de vídeo por streaming.

Ainda, outra função inteligente que o sistema pode realizar é a variação da intensidade luminosa ou acionamento de determinadas cenas nos ambientes controlados a depender de condições externas como o horário do dia, combinado com o CEP e/ou localização GPS e orientação solar do ambiente/casa, por exemplo para operar de acordo com o ciclo circadiano, ou de acordo com as condições climáticas externas, por meio de sistemas de previsão do tempo ou sensores externos. Com base nestas informações e dados de utilização do espaço indicados pelo usuário, permite o ajuste dinâmico e automático da intensidade e/ou temperatura/cor de luz para a melhor experiência do usuário.

Neste ponto, uma possível variação conta com a incorporação de uma placa diretamente em lâmpadas LED, luminárias integradas LED ou controladores de fitas LED para permitir, também, o controle de temperatura da cor branca (de temperaturas entre 2000K a 6500K, por exemplo) e cor (RGB). Esse recurso proporciona uma experiência completa de luz, ao variar estes dois parâmetros para criação de ciclo circadiano completo, que depende de intensidade e temperatura de cor.

Deste modo, o usuário tem a possibilidade de definir se quer somente o brilho circadiano ou também a cor circadiana. Em uma realização, a referida placa utiliza em especial, mas não limitado, o padrão PWM de dimerização diretamente dos LEDs, ou provê a dimerização através da tensão, usando padrão“TRIAC, MOSFET, Leading Edge ou Trailing Edge”.

Outra possível aplicação, para fins de segurança, é a programação para acendimento de determinadas luzes de um ambiente, quando a casa estiver vazia, para inibir roubos ou, ainda, operação conjunta com sistema de segurança com vigilância por imagem, podendo acender uma determinada luz quando uma câmera detecta movimento ou ruídos são detectados em um determinado ambiente, por exemplo. Por fim, uma outra funcionalidade prevista pelo sistema da presente invenção consiste na possibilidade de medir ou gerar estimativas de consumo somente pelo controle de quais dispositivos ficam acionados (e sob qual intensidade), cruzando com dados de consumo padronizados do dispositivo instalado, por exemplo, permitindo a geração de gráficos com estimativas de consumo e economia de eletricidade.

No tocante à resposta instantânea da comunicação, esta ocorre como resultado de uma inteligência contida no“core” do produto que comanda a troca de informações, gerando o benefício de um controle de luz responsivo e ágil, completamente otimizado para a experiência do usuário. “Core” é um conjunto de linhas de código que formam funções no servidor, nos aplicativos e no firmware da placa de controle que gerenciam a troca de informações, sendo responsável por conectar todos os pontos da solução, como o produto em si, o acessório de controle como smartphone, por exemplo e o servidor na nuvem.

Mais especificamente, a referida inteligência contida no “core” do produto que comanda a troca de informações opera a partir da comunicação entre um acessório de controle e um dispositivo de controle de iluminação por meio de um servidor na nuvem, possibilitando que o acessório de controle e o dispositivo de controle não estejam necessariamente conectados à mesma rede e, ainda, evitando sobrecarregar a rede local.

Para controlar os parâmetros de iluminação, o acessório de controle (por exemplo, smartphone) verifica constantemente todos os parâmetros de iluminação definidos pelo usuário e, quando alguma modificação for detectada, o parâmetro modificado é prontamente enviado para o servidor, para que a informação seja repassada ao dispositivo de controle de iluminação e sincroniza as informações de iluminação com os demais acessórios de controle que eventualmente estejam conectados e/ou com permissão de controle do referido dispositivo de controle de iluminação.

Apesar da descrição das realizações particulares acima, a presente invenção pode ser utilizada em outros tipos de aplicações e pode apresentar modificações em sua forma de implementação, de modo que o escopo de proteção da invenção se limita tão somente pelo teor das reivindicações anexas, incluindo aí as possíveis variações equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 . SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, caracterizado por compreender: i. Pelo menos um dispositivo de controle dotado de meios de conexão com uma rede sem fio, intermediando a conexão entre ao menos um dispositivo luminoso e a rede elétrica; e

ii. Pelo menos um controlador para o usuário, dotado de meios de conexão com uma rede sem fio e capaz de conectar-se ao dispositivo de controle.

2. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo dispositivo de controle ser programável de acordo com os parâmetros de operação inseridos no controlador para o usuário.

3. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelos parâmetros de operação inseridos no controlador para o usuário incluir a criação e controle de acionamento conjunto de grupos de dispositivos de controle, da intensidade de iluminação de cada um dos dispositivos luminoso, velocidade de acionamento, dimerização e de transição na alteração de parâmetros de operação.

4. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela conexão entre o dispositivo de controle e o controlador para o usuário serem intermediados por um servidor na nuvem.

5. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender, ainda:

- um banco de dados para armazenamento de informações de consumo médio dos dispositivos luminosos acionados por cada dispositivo de controle, e tempos e intensidade de acionamento de cada um dos dispositivos luminosos; e

- um módulo de controle e estimativa de consumo médio de eletricidade com base nos dados armazenados no bando de dados.

6. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo controlador para o usuário ser acionado por meio de pelo menos um dos meios definidos por: aplicativo de smartphone; smartwatch; assistente remoto comandado por voz; e interruptor programável.

7. MÉTODO DE CONTROLE DE SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, sendo o sistema de controle conforme definido nas reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender as etapas de: - verificar continuamente os parâmetros de operação definidos por um usuário;

- enviar para um servidor na nuvem os valores de um parâmetro modificado, quando alguma modificação for detectada;

- enviar ao dispositivo de controle de iluminação, a partir do servidor na nuvem, a informação dos valores de parâmetro modificado;

- sincronizar as informações de iluminação contidas no servidor com demais acessórios de controle que possam estar conectados e/ou com permissão de controle do referido dispositivo de controle de iluminação.

8. MÉTODO DE CONTROLE DE SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender uma etapa de verificação de nível de permissão de usuário antes de executar uma ordem de alteração nos parâmetros de operação.

9. MÉTODO DE CONTROLE DE SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela verificação de nível de permissão ser limitada à endereços, ambientes e/ou conjunto de grupos de dispositivos luminosos pré-determinados.

10. MÉTODO DE CONTROLE DE SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender o acionamento programável de dispositivos luminosos e/ou conjunto de grupos de dispositivos luminosos com base em parâmetros previamente definidos pelo usuário; dados de geolocalização do ambiente; condições climáticas; hora do dia; ou acionamento programável durante períodos de ausência do usuário e integração com sistemas de vigilância.

1 1 . MÉTODO DE CALIBRAÇÃO DE DISPOSITIVO DIMERIZÁVEL caracterizado por compreender as etapas de:

a) detectar um dispositivo luminoso;

b) aplicar uma potência mínima inicial para acionamento do dispositivo luminoso;

c) verificar se o dispositivo luminoso acendeu;

d) repetir as etapas a) a c) até que o dispositivo luminoso acenda;

e) realizar incrementos de potência no acionamento do dispositivo luminoso até que não seja observada modificação na alteração de luminosidade, definindo estágios de intensidade luminosa de acendimento do dispositivo luminoso;

12. MÉTODO DE CALIBRAÇÃO DE DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO

DIMERIZÁVEL, de acordo com a reivindicação 11 , caracterizado por também compreender a etapa de realizar decréscimos de potência de alimentação do dispositivo luminoso até que o dispositivo luminoso apague, definindo estágios de intensidade luminosa de desligamento do dispositivo luminoso.