Luận án Nghiên cứu giải pháp tiết kiệm năng lượng sử dụng cắt mức biên sau điện áp và cảm biến quay đa hướng cho thiết bị chiếu sáng

h điểm không thông qua khối bắt điểm không. Tín hiệu bắt điểm không được đưa vào vi điều khiển, đồng thời tín hiệu xác định thời gian ngắt trong mỗi nửa chu kì cũng được đọc từ điện áp trên biến trở vào vi điều khiển. Từ 2 tín hiệu này vi điều khiển xuất ra tín hiệu kích cho driver của IGBT, từ đó khối cắt biên sẽ thực hiện cắt mức năng lượng chảy vào tải.
Sơ đồ khối bắt điểm không được chỉ ra trong hình 2.11. 
Hình 2.11: Khối bắt điểm không
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) là transistor có cực điều khiển cách ly là một linh kiện bán dẫn công suất 3 cực [59]. IGBT kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của transistor thường. Mặt khác IGBT cũng là phần tử điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu sẽ nhỏ. Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm lớp nối với cực thu tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa cực phát (tương tự cực cổng) với cực thu (tương tự với cực máng), mà không phải là n-n như ở MOSFET. Vì thế có thể coi IGBT tương đương với một transistor p-n-p với dòng cực nền được điều khiển bởi một MOSFET. Dưới tác dụng của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với các hạt mang điện là các điện tử được hình thành, giống như ở cấu trúc MOSFET. Các điện tử di chuyển về phía cực thu vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc giữa cực nền và cực thu ở transistor thường, tạo nên dòng ở cực thu.
Hình 2.12: Khối driver cho IGBT và khối cắt pha (gồm IGBT và cầu diode)
Mạch driver cho IGBT được chỉ ra trong hình 2.12. Trong đó cặp transistor kéo đẩy có vai trò đóng mở cho IGBT. Tín hiệu kích cho cặp transistor này được truyền từ chân xuất ra của vi điều khiển thông qua opto quang. Diode zenner và TVS diode giúp bảo vệ IGBT khỏi xung quá áp. Mỗi khi có tín hiệu ngắt ngoài đưa vào vi điều khiển từ mạch bắt điểm không, chân tín hiệu ra xuất tín hiệu mức cao kích cho driver mở IGBT, sau một khoảng thời gian nhất định (nhỏ hơn 10ms), chân tín hiệu ra xuất tín hiệu mức thấp kích cho driver đóng IGBT. Khi nào có tín hiệu ngắt ngoài thì quá trình trên lại đc lặp lại. Như vậy thời gian dòng điện chảy qua tải trong mỗi nửa chu kỳ phụ thuộc vào thời gian delay, và thời gian này được điều chỉnh bằng một chiết áp thông qua chân ADC của vi điều khiển. Khối cắt pha được chỉ ra trong hình 2.12. Do IGBT chỉ đóng ngắt được với dòng một chiều nên để IGBT hoạt động được ở cả nửa chu kỳ âm và dương ta cần cầu diode chỉnh lưu.
Lưu đồ thuật toán điều khiển của vi điều khiển Atmega16 được trình bày trong hình 2.13. Khi dòng điện xoay chiều từ nguồn 220V về 0, tín hiệu ngắt ngoài được gửi tới chân PD3. Khi đó Chân PD4 được đưa lên mức cao để kích mở IGBT và trạng thái này được giữ trong khoảng thời gian t ms, sau đó PD4 lại được đưa về mức thấp để đóng IGBT. Tín hiệu điện áp trên chân PA0 được đưa vào bộ ADC để tính ra thời gian t tương ứng muốn delay.
Hình 2.13: Lưu đồ thuật toán điều khiển của thiết bị
Kết quả thực nghiệm đo trên các thiết bị: bóng LED, bóng sợi đốt và đèn phóng điện như sau:
Mạch bắt điểm không và driver cho IGBT hoạt động tốt, được chỉ ra ở hình 2.14
Hình 2.14: Tín hiệu bắt điểm không đưa vào vi điều khiển 
Với bóng sợi đốt, khi điều chỉnh cắt biên sau giảm 100% về 0% dòng chạy qua đèn trong mỗi nửa chu kì cũng giảm theo (từ 10-0ms) đồng thời độ sáng của bóng giảm từ tối đa về 0. Đèn tắt hẳn khi chiết áp về 0% (hình 2.15)
a
 
b

c

d

e

Hình 2.15: Điện áp và dòng điện trên đèn sợi đốt khi điều chỉnh bằng cắt biên sau; a. URMS = 222V, IRMS = 188mA; b. URMS = 204V, IRMS = 181mA; c. URMS = 149V, IRMS = 155mA; d. URMS = 104V, IRMS = 129mA; e. URMS =71.8V, IRMS = 107mA
Với bóng đèn LED, khi điều chỉnh cắt biên sau giảm 100% về 0% dòng chạy qua đèn trong mỗi nửa chu kì cũng giảm theo (từ 10-0ms) đồng thời độ sáng của bóng giảm từ tối đa về 0. Đèn bị nháy khi tắt hẳn khi chiết áp về 30%. Và tắt hẳn khi về 0%. So sánh với kết quả của phương pháp cắt biên trước (được chỉ ra ở hình 2.8), ta có thể nhận thấy phương pháp cắt biên sau không tạo ra các xung dòng có biên độ lớn. Dòng điện qua đèn LED gần như không đổi chỉ có điện áp là giảm do đó dẫn đến giảm công suất. Hay nói cách khác phương pháp cắt biên sau KHÔNG làm giảm tuổi thọ của bóng đèn (hình 2.16).
a

b

c

d

e

Hình 2.16: Điện áp và dòng điện trên đèn LED khi điều chỉnh bằng cắt biên sau;
 a. URMS = 222V, IRMS = 27.5mA; b. URMS = 202V, IRMS = 26.7mA; c. URMS = 150V, IRMS = 23.9mA; d. URMS = 104V, IRMS = 20.9mA; e. URMS =70.4V, IRMS = 17.3mA
Qua kết quả trên, có thể thấy được rằng, phương pháp cắt biên sau đã loại bỏ được xung đỉnh có cường độ lớn xuất hiện trên dòng điện đi qua bóng đèn LED, so với phương pháp cắt biên trước. Đến đây có thể kết luận được việc điều chỉnh công suất bằng phương pháp cắt biên sau hoàn toàn phù hợp với đối tượng đèn LED. Tuy nhiên, như đã trình bày ở phần mục tiêu nghiên cứu bao gồm đối tượng đèn phóng điện, luận án đã thực hiện kiểm thử phương pháp cắt biên sau lên đối tượng đèn phóng điện. Kết quả kiểm thử được đưa ra như sau: 
Với bóng đèn phóng điện, khi điều chỉnh cắt biên sau giảm từ 100% thời gian có dòng chạy qua đèn cũng giảm theo, đồng thời độ sáng của bóng giảm dần từ mức tối đa đến 0. Đèn bắt đầu tắt hẳn khi chiết áp vẫn chưa về mức 0%. Ngay sau mỗi thời điểm khóa IGBT ở mỗi nửa chu kì luôn xuất hiện một xung ngược rất lớn, IGBT nóng rất nhanh và hỏng sau một thời gian ngắn sử dụng. Đồng thời nhiễu điện từ sinh ra rất lớn thậm chí phát ra cả tiếng ồn. Điều này là do thành phần cảm kháng của chấn lưu rất lớn nên ngay sau mỗi thời điểm khóa của IGBT sẽ có xung cảm ứng điện từ dội về IGBT (hình 2.17)


Hình 2.17: Điện áp trên đèn phóng điện khi điều chỉnh bằng phương pháp cắt biên sau
Dựa trên kết quả đo được, kết luận dạng tín hiệu điện áp của các loại đèn rất khác nhau. Điều này là do bản chất loại tải của các đèn này khác nhau.Tín hiệu điện áp đèn sợi đốt phản ánh sát với lý thuyết của phương pháp này do đèn này là tải thuần trở. Tín hiệu điện áp của đèn phóng điện dù có phần phản ánh lý thuyết nhưng lại xuất hiện xung ngược rất lớn dội về. Điều này là do thành phần cảm kháng của chấn lưu rất lớn nên ngay sau mỗi thời điểm khóa của IGBT sẽ có xung cảm ứng điện từ dội về IGBT. Trong khi đó, bóng LED là tải kết hợp RLC, dạng tín hiệu điện áp không phản ánh lý thuyết của phương pháp điều chỉnh mức sáng này. Dù thời gian có dòng chạy qua bóng không thay đổi khi điều chỉnh cắt biên sau nhưng thay vào đó là sự thay đổi của điện áp cực đại trong mỗi nửa chu kỳ, do đó vẫn có hiệu quả điều chỉnh mức sáng.
Từ những kết quả trên, nghiên cứu tiến hành cải tiến phương pháp điều chỉnh mức sáng dựa trên cắt mức năng lượng biên sau lên đối tượng đèn phóng điện sử dụng chấn lưu sắt từ.
Nghiên cứu cải tiến phương pháp điều chỉnh mức sáng dựa trên cắt biên sau 
Như đã trình bày ở phần 2.2, phương pháp điều chỉnh cường độ sáng dựa trên cắt mức năng lượng biên (cạnh) trước đã phổ biến trên thị trường từ lâu nhưng lại gặp một số nhược điểm như gây ra nhiễu điện từ, và giảm tuổi thọ của đèn. Các nhược điểm này có thế khắc phục nhờ phương pháp điều chỉnh mức sáng dựa trên cắt mức năng lượng biên sau và nó hoàn toàn phù hợp với các đối tượng là đèn sợi đốt và hiệu quả với đèn LED, tuy nhiên lại không phù hợp với đối tượng là đèn phóng điện (phần 2.3). Luận án đã chỉ ra giải pháp triệt tiêu xung ngược trong các giải pháp cắt mức biên sau bằng cách sử dụng mô hình biến đổi RLC từ nối tiếp sang song song đồng thời đề xuất sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung nhằm mở rộng dải điều chỉnh đối với các mạch điều chỉnh mức sáng, cho phép điều chỉnh năng lượng ánh sáng của đèn phóng điện từ mức 0 trở đi chứ không chỉ từ 30% năng lượng như phương pháp đưa ra ở phần 2.3.
Qua kết quả thu được đối với phương pháp cắt biên sau ở phần 2.3 ta thấy có sự xuất hiện của xung điện áp ngược với biên độ rất lớn, tạo nên hiện tượng “đánh thủng thác lũ” làm hỏng IGBT. Trong hình 2.17 ta thu được dạng tín hiệu sau khi IGBT đóng lại là một dao động tắt dần có tần số hài bậc cao và biên độ tắt dần. Dao động này sinh ra là do bản chất của thiết bị chiếu sáng của đèn phóng điện là một mạch RLC nối tiếp như hình 2.18 trong đó thành phần L là chấn lưu sắt từ cuộn dây, R là điện trở bóng đèn sau khi đèn đã sáng và C là thành phần dung dung kháng trong bóng đèn. Mạch tạo thành một dao động điều hòa cho dòng điện và cộng hưởng giống như mạch LC và điện trở R tải sẽ làm tắt dần dao động khi tắt IGBT.
Hình 2.18: Mạch điện đèn phóng điện sử dụng chấn lưu sắt từ
Trong mạch này các thành phần điện trở, cuộn cảm và tụ điện được mắc nối tiếp với nhau và nối vào nguồn điện áp xoay chiều.
Đối với mạch RLC mắc nối tiếp, thì 2 đại lượng quan trọng là:
	α=R2L 	(2.6) 
và 	 ω0=1LC 	(2.7)
Trong đó α gọi là tần số neper là đại lượng đặc trưng cho tốc độ tắt của dao động trong mạch nếu nguồn cấp không còn. Gọi là tần số neper vì nó có đơn vị là neper/giây (Np/s), neper là đơn vị của suy giảm. ω0 là tần số góc cộng hưởng.
Một thông số hữu ích nữa là hệ số suy giảm, ζ được định nghĩa là tỷ số của 2 đại lượng này:
	ζ=αω0 	 (2.8)
Đối với mạch RLC mắc nối tiếp, thì hệ số suy giảm như sau:
	ζ=R2CL 	 (2.9)
Giá trị của hệ số suy giảm xác định kiểu tắt dao động của mạch.
Hình 2.19: Đáp ứng tắt dần của mạch RLC nối tiếp
Để triệt tiêu dao động tắt dần này nghiên cứu đã sử dụng một tụ điện gốm mắc song song với tải đèn. Qua đó, chuyển đổi mạch điện của tải đèn từ mạch RLC nối tiếp thành một mạch RLC song song.
Hình 2.20: Mạch RLC song song (Nguồn: tác giả)
Tổng dẫn phức của mạch RLC song song là tổng độ dẫn nạp của các thành phần: 
	1Z=1ZL+1ZC+1ZR=1jωL+jωC+1R 	 (2.10)
Trong đó Z là tổng dẫn phức của mạch, ZL, Zc, ZR là cảm kháng, dung kháng và trở kháng của mạch.
Sự thay đổi từ mạch nối tiếp sang mạch song song dẫn đến trong mạch xuất hiện một trở kháng cực đại lúc cộng hưởng chứ không phải là cực tiểu, do đó mạch chống lại sự cộng hưởng.
Vấn đề thứ hai cần giải quyết là khi điều chỉnh khoảng dẫn về 4 ms thì đèn tắt, làm cho dải điều chỉnh công suất của đèn bị giới hạn (hình 2.21)
Hình 2.21: Vị trí cắt biên sau làm đèn tắt
Nguyên nhân là do biên độ điện áp quá thấp. Để tăng dải điều chỉnh công suất cho phương pháp cắt biên sau, luận án đề xuất cải tiến thuật toán cắt pha từ một lần chuyển sang nhiều lần và mức công suất điều chỉnh sẽ dựa trên phương pháp điều chế độ rộng xung PWM. Lưu đồ thuật toán được thể hiện ở hình 2.22
Hình 2.22: Lưu đồ thuật toán mới thực hiện đóng cắt 50 lần trên một nửa chu kỳ
Nghiên cứu thực hiện mô phỏng đóng cắt 10 lần với mức điều chỉnh công suất 50% trên phần mềm mô phỏng cho kết quả ở hình 2.23 dưới đây.
Hình 2.23: Kết quả dạng tín hiệu điều khiển và điện áp ra mô phỏng với tụ 100nF mắc song song với tải
Hình 2.24: Kết quả dạng tín hiệu điện áp ra trên tải đèn phóng điện
Kết quả đo đạc thực tế trên phần cứng đã cải tiến với tụ 1uF mắc song song ở đầu ra và mức công suất điều chỉnh 30% thể hiện trong hình 2.24.
Kết luận chương 2
Nghiên cứu đã chỉ rằng phương pháp điều chỉnh mức sáng dựa trên cắt mức năng lượng biên sau phù hợp với tải sợi đốt, tải đèn LED do không làm giảm tuổi thọ của bóng đèn, tuy nhiên phương pháp cắt biên sau lại không thể sử dụng được với tải đèn phóng điện.
Phương pháp điều chỉnh mức sáng sau khi cải tiến đã sử dụng được cho bóng đèn phóng điện chấn lưu sắt từ. Phương pháp này đã loại bỏ được xung điện áp ngược với biên độ rất lớn là nguyên nhân làm nóng IGBT rất nhanh và hỏng sau một thời gian ngắn sử dụng.
 Nghiên cứu cũng đã mở rộng được dải điều chỉnh cường độ ánh sáng hay công suất tiêu thụ đối với bóng đèn phóng điện bằng giải thuật điều khiển mới cho phép điều chỉnh công suất tiêu thụ của bóng đèn phóng điện từ mức năng lượng bằng 0 trở đi chứ không còn mức 30% so với các phương pháp cũ. Kết quả giải thuật đã thực hiện đúng yêu cầu của nghiên cứu đề ra khi áp dụng trên chương trình của vi điều khiển ATMEGA16. Mạch điện thực tế chạy tốt cho kết quả đo đạc giống như đã mô phỏng trên phần mềm.
Với cải tiến của nghiên cứu, thiết bị có thể áp dụng cho bất kỳ loại tải chiếu sáng nào có chứa thành phần tải cảm hay nói cách khác là phương pháp điều chỉnh công suất mới có thể sử dụng cho mọi loại bóng đèn chiếu sáng. Điều này rất có lợi trong việc điều chỉnh công suất tại đầu nguồn cho các hệ thống chiếu sáng công suất cao và có nhiều loại đèn khác nhau trong cùng hệ thống.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố tại bài báo số 1 và số 3 trong danh mục các công trình đã công bố của luận án.
Sau khi cải tiến hệ thống điều khiển ánh sáng tương thích với mọi loại bóng đèn, nghiên cứu tiếp tục đề xuất phương án cải tiến cảm biến tĩnh hiện tại đang được sử dụng ở hệ thống tiết kiệm điện dùng trong hệ thống chiếu sáng, đã được công bố ở nghiên cứu [39]. Trong thực tế, có rất nhiều trường hợp hướng cảm biến bị chặn bởi các vật cản không mong muốn. Trường hợp như vậy làm thay đổi dữ liệu đo, dẫn đến việc điều khiển độ chiếu sáng không chính xác. Chương 3 sẽ phân tích và đề xuất phương án cải tiến cảm biến.
NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN ÁNH SÁNG QUAY ĐA HƯỚNG
Như đã trình bày ở chương 1, mức độ chiếu sáng được điều khiển theo nhu cầu phụ thuộc vào sự thay đổi của giá trị cảm biến. Hệ thống tiết kiệm điện dùng trong chiếu sáng [39] sử dụng cảm biến đơn, trong nhiều trường hợp đưa ra thông tin không chính xác khi có vật cản chắn sáng, nguồn sáng không ổn định. 
Đa số các hệ thống tiết kiệm năng lượng tận dụng năng lượng ánh sáng tự nhiên thường có sơ đồ khối như sau:
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống tiết kiệm năng lượng tận dụng ánh sáng tự nhiên
Trong đó khối cảm biến thông thường được lựa chọn bởi phương án một cảm biến [60], hoặc một mạng cảm biến [61] [62] Trong phạm vi của nghiên cứu sẽ phân tích những ưu, nhược điểm của hai phương án này, từ đó nghiên cứu đưa ra giải pháp cảm biến quay đa hướng để khắc phục các nhược điểm trên.
Tổng quan về các loại cảm biến ánh sáng sử dụng trong hệ thống tiết kiệm năng lượng
Nguyên lý đo ánh sáng của thiết bị chính là việc sử dụng cảm biến ánh sáng để biến đổi các đại lượng vật lý thành đại lượng điện để thực hiện quá trình đo lường. Cảm biến ánh sáng là thiết bị quang điện có khả năng chuyển đổi năng lượng ánh sáng (dưới dạng photons, thường là ánh sáng khả kiến hoặc tia hồng ngoại) thành tín hiệu điện (dưới dạng electrons). 
Các cảm biến ánh sáng có thể chia làm hai loại: một loại tạo ra năng lượng điện khi được chiếu sáng vào, loại còn lại sẽ thay đổi các thuộc tính về điện (độ dẫn điện, điện trở,) khi được chiếu sáng vào. Trên thực tế, có một số dòng cảm biến ánh sáng như sau:
Bóng phát xạ (Photo-emissive cells): hoạt động dựa trên nguyên lý các vật liệu nhạy cảm với ánh sáng, chẳng hạn như caesium, sẽ giải phóng electrons khi bị các hạt photons mang năng lượng đủ lớn va vào. Năng lượng photons càng lớn sẽ giải phóng càng nhiều electrons. 
Tế bào quang dẫn (Photo-conductive Cells) - Các thiết bị quang này thay đổi điện trở của chúng khi bị ánh sáng chiếu vào. Hiện tượng quang dẫn là kết quả của việc ánh sáng chiếu vào vật liệu bán dẫn điều khiển dòng điện chạy qua nó. Do đó, nhiều ánh sáng hơn làm tăng dòng điện đối với một điện áp đặt vào nhất định. Vật liệu quang dẫn phổ biến nhất là Cadmium Sulphide được sử dụng trong tế bào quang điện LDR.
Tế bào quang điện (Photo-voltaic Cells)  - Các thiết bị quang điện này tạo ra suất điện động tương ứng với năng lượng ánh sáng bức xạ nhận được và có tác dụng tương tự như hiện tượng quang dẫn. Năng lượng ánh sáng rơi vào hai vật liệu bán dẫn kẹp với nhau tạo ra hiệu điện thế xấp xỉ 0,5V. Vật liệu quang điện phổ biến nhất là Selenium được sử dụng trong pin mặt trời.
Thiết bị tiếp giáp quang (Photo-junction Devices) - Các thiết bị quang điện này chủ yếu là các thiết bị bán dẫn thực sự như điốt quang hoặc điện trở quang sử dụng ánh sáng để điều khiển dòng electron và lỗ trống qua điểm nối PN của chúng. Thiết bị tiếp giáp quang được thiết kế đặc biệt cho ứng dụng máy dò và sự xuyên sáng với phản ứng quang phổ của chúng được điều chỉnh theo bước sóng của ánh sáng tới.
Phân tích một số phương án cải tiến cảm biến ánh sáng
Hiện nay, giải pháp thường thấy để cải tiến cảm biến đơn là sử dụng mạng cảm biến bao gồm nhiều cảm biến tĩnh, với mục tiêu đo đạc thông tin chính xác tại nhiều điểm trong khuôn viên chiếu sáng, từ đó tính toán và đưa ra đầu vào chính xác cho hệ thống điều khiển chiếu sáng. Bảng 3.1 đưa ra thông tin so sánh ưu, nhược điểm giữa việc sử dụng cảm biến đơn và sử dụng mạng cảm biến. 
Bảng 3.1: So sánh ưu nhược điểm của cảm biến đơn tĩnh và mạng cảm biến

Sử dụng cảm biến đơn 
Sử dụng mạng cảm biến
Ưu điểm
Giá thành rẻ
Triển khai đơn giản, chi phí thi công thấp
Độ chính xác cao, kết quả đo chính xác hơn so với phương pháp dùng duy nhất một cảm biến, do phân tích kết quả của nhiều cảm biến
Phù hợp một số bài toán đặc thù
Nhược điểm
Độ chính xác chưa cao: để đưa ra một kết quả đo chính xác thì cần phải áp dụng nhiều thuật toán, thu thập dữ liệu và phụ thuộc lớn vào môi trường đo
Dễ chịu tác động từ các yếu tố bên ngoài
Sai số lớn: cảm biến có thể bị chặn bởi các đối tượng chuyển động hoặc bị chiếu sáng bởi chùm ánh sáng hẹp (không phải nguồn chiếu sáng)
Do cấu trúc mạng nút cảm biến không đáng tin cậy (khả năng chịu lỗi), dẫn đến mạng cảm biến không phát hiện được lỗi [63] khi phải truyền qua nhiều nốt mạng.
Tốc độ phản ứng chậm[64]
Giá thành cao
Khó mở rộng, thay đổi[65]

Phân tích sâu hơn về hệ cảm biến tĩnh, nghiên cứu nhận thấy những nhược điểm sau:
Khả năng khử lỗi trong mạng cảm biến ánh sáng yêu cầu hệ thống vẫn phải hoạt động chính xác trong khi một số cảm biến có thể đã bị lỗi. Rất khó để đáp ứng yêu cầu này khi các cảm biến ánh sáng được phân bố các vị trí khác nhau. [63]
Do hướng đo bị cố định nên dễ bị tác động bởi vật cản hoặc các nguồn sáng hẹp, đồng thời không đo chính xác được các nguồn sáng di chuyển như mặt trời, từ đó dẫn đến sai số của giá trị đo so với thực tế là rất lớn. 
Cuối cùng, hệ thống các cảm biến tĩnh có thể có vấn đề tốc độ phản ứng chậm khi các cảm biến được đặt theo hướng cố định. Hệ thống tĩnh không thể cảm nhận được sự thay đổi của cường độ ánh sáng trong các vùng không được cảm biến bao quát [64].
Ngoài ra, còn một bài toán nữa mà cảm biến tĩnh đơn lẻ/ mạng cảm biến tĩnh không giải quyết được đó là ảnh hưởng của nguồn sáng gián tiếp (hay còn gọi là nguồn sáng nhiễu) tới nguồn sáng trực tiếp, dẫn đến thông tin đọc về từ một cảm biến tĩnh không chính xác. Ảnh hưởng này đã được chỉ ra ở trong nghiên cứu của Kim, In-Tae & Kim, Yu-Sin & Nam, Hyeonggon và Hwang, Taeyon [38]. Theo nghiên cứu trên, mô hình ảnh hưởng của nguồn sáng gián tiếp tới nguồn sáng trực tiếp được đưa ra ở Hình 3.2
Hình 3.2: Môi trường chiếu sáng thực tế ảnh hưởng bởi nguồn sáng trực tiếp và gián tiếp
(Nguồn: Advanced Dimming Control Algorithm for Sustainable Buildings by Daylight Responsive Dimming System. Sustainability [38])
Theo nghiên cứu [38], cường độ sáng của phòng (ETi) tại vị trí i có thể được tính như sau:
	ETi=EDi + j=1nEij 	(3.1)
Trong đó: 
EDi là cường độ chiếu sáng của ánh sáng tự nhiên đối với vị trí i 
Eij là cường độ chiếu sáng của đèn tại vị trí j đối với vị trí i
Nếu cảm biến ánh sáng được gắn vào đèn điện nhận biết rằng cường độ sáng của phòng đã cao hơn mức chiếu sáng yêu cầu, thì hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng sẽ giảm bớt công suất trên đèn. Tuy nhiên, cảm biến tĩnh sẽ không nhận biết liệu phần cường độ sáng dư thừa này có bị ảnh hưởng bởi độ rọi gián tiếp của các bộ đèn khác hay không. Vì lý do đó, thực tế đèn đã bị giảm công suất quá mức yêu cầu. Ngoài ra, khi thành phần cường độ sáng gián tiếp lớn hơn thành phần cường độ sáng trực tiếp, ánh sáng lúc này bị phân kỳ mà không hội tụ với mục tiêu, từ đó hệ thống điều khiển không thể tính toán được công suất để duy trì độ sáng yêu cầu.
Tổng hợp lại, những bài toán đưa ra để khắc phục cảm biến tĩnh/ hệ cảm biến tĩnh bao gồm:
Cần phải phát hiện được vật cản trước cảm biến, do vật cản sẽ gây sai số trong kết quả đo
Cần giải quyết bài toán ảnh hưởng bởi nguồn sáng gián tiếp lên nguồn sáng trực tiếp, do sự phân bố các nguồn sáng có thể tạo ra mức án