Опубликовано

Управление освещением в квартире

Автоматическое управление освещением

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: 24 с., 6 рисунков, 5 источников.

Объект исследования — автоматические системы управления освещением

Цель работы — разработка устройства автоматического управления освещением, основанного на акустическом и фотоэлектрическом датчиках

В данном курсовом проекте рассматривается прибор управления освещением, построенный на датчиках. Приведены основные принципы работы устройства, а также обзор его аналогов и сфер применения.

ДАТЧИК, ФОТОТРАНЗИСТОР, СХЕМА, ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА, СВЕТ.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ, ПОСТРОЕННОГО НА АКУСТИЧЕСКОМ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ДАТЧИКАХ

1.1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОМАШНИМ ОСВЕЩЕНИЕМ

1.2 ОБЩИЙ ОБЗОР УСТРОЙСТВА

1.3 СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ

1.4 АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

1.4.1 ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ

1.4.2 ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДАТЧИКИ

1.5 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

1.6 ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА УСТРОЙСТВА

2. ОБЗОР АНАЛОГИЧНЫХ УСТРОЙСТВ

2.1 ЯЩИКИ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ ЯУО96

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Человек глазами воспринимает форму, размеры и цвет окружающих предметов, ушами слышит звуки, носом чувствует запахи. Обычно говорят о пяти видах ощущений, связанных со зрением, слухом, обонянием, вкусом и осязанием. Для формирования ощущений человеку необходимо внешнее раздражение определенных органов — «датчиков чувств». Для различных видов ощущений роль датчиков играют определенные органы чувств.

Однако для получения ощущения одних только органов чувств недостаточно. Например, при зрительном ощущении совсем не значит, что человек видит только благодаря глазам. Общеизвестно, что через глаза раздражения от внешней среды в виде сигналов по нервным волокнам передаются в головной мозг и уже в нем формируется ощущение большого и малого, черного и белого и т.д. Эта общая схема возникновения ощущения относится также к слуху, обонянию и другим видам ощущения, т.е. фактически внешние раздражения как нечто сладкое или горькое, тихое или громкое оцениваются головным мозгом, которому необходимы датчики, реагирующие на эти раздражения.

Аналогичная система формируется и в автоматике. Процесс управления заключается в приеме информации о состоянии объекта управления, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема информации служат датчики неэлектрических величин. Таким образом, контролируется температура, механические перемещения, наличие или отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения и т.п. Далее приведены некоторые типы существующих датчиков.

Датчики температуры, пожалуй, один из самых распространенных типов датчиков. Температуру необходимо измерять везде: в сталеплавильной печи, химическом реакторе или в квартире, в системе отопления. Используемые в промышленности датчики температуры можно разделить по типу измерения на контактные и бесконтактные датчики температуры. Бесконтактные датчики используют принцип измерения мощности инфракрасного излучения, идущего от каждого объекта, будь то расплавленный металл или кусок льда. Инфракрасное излучение с длиной волны 3 — 14 мкм от измеряемого объекта попадает на чувствительный элемент бесконтактного датчика температуры и преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается, нормируется, а в новых моделях датчиков и оцифровывается для передачи по сети.

Датчики абсолютного давления. Точкой отсчета для них служит нулевое давление, т.е. вакуум. Такие датчики применяются в основном на химических, пищевых производствах, в фармацевтике — там, где параметры технологического процесса зависят от абсолютного значения давления. Измеряемое абсолютное давление обычно не превышает значения 50 — 60 бар.

Датчики относительного давления. Показания этих датчиков отсчитываются от значения внешнего атмосферного давления. Это наиболее распространенный тип датчиков давления. Датчики относительного давления измеряют давление в системах водоснабжения, различных трубопроводах и емкостях.

Датчики дифференциального давления. Датчики имеют два входа, и результатом измерений является разница давлений между этими входами. Эта разница может быть как положительной, так и отрицательной, однако некоторые модели датчиков дифференциального давления измеряют только односторонние изменения дифференциального давления. Датчики дифференциального давления применяются для контроля загрязнения фильтров при фильтрации газов или жидкостей. Они используются как датчики уровня жидкости при измерении уровня гидростатическим методом. С помощью датчиков дифференциального давления измеряется расход жидкости. Датчики состава газов применяются в химическом производстве для контроля за ходом технологического процесса, а также для мониторинга состояния атмосферы и обеспечения безопасности в производственных цехах и жилых помещениях. Датчики расстояния, положения и наличия занимают центральное место в автоматизированных сборочных производствах, линиях по розливу и упаковке продуктов — то есть там, где необходимо определить наличие объекта или расстояние до него. Конкретный тип датчиков выбирается в зависимости от требований.

Индуктивные датчики определяют положение только металлических объектов. Причем, если ранние модели индуктивных датчиков были более чувствительными к деталям из железа и магнитных материалов, то в настоящее время выпускаются модели датчиков, имеющих одинаковую чувствительность как к черным, так и к цветным металлам.

При необходимости определять положение неметаллических предметов выбираются емкостные, ультразвуковые или фотоэлектрические датчики. Емкостные датчики реагируют на изменения в электростатическом поле. Такие изменения вызывает практически любой предмет — будь то твердое вещество или жидкость. Однако расстояние, на котором работают емкостные датчики, невелико и составляет максимум 80 мм. Для измерения на больших расстояниях используются ультразвуковые датчики, измеряющих время, за которое ультразвук проходит расстояние от датчика до объекта и обратно.

Пожалуй, фотоэлектрические датчики наиболее разнообразны по своим характеристикам и сфере применения, однако их принцип работы одинаков. Излучаемый датчиком свет рассеивается, отражается или поглощается объектом, и эти изменения воспринимаются фотоприемником. Благодаря тому что в последних моделях фотоэлектрических датчиков применяется микропроцессорная обработка сигнала, удалось воплотить новые функции приборов, среди которых — автоматическое обучение в процессе работы.

1. ОБЗОР УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ, ПОСТРОЕННОГО НА АКУСТИЧЕСКОМ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ДАТЧИКАХ

1.1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОМАШНИМ ОСВЕЩЕНИЕМ

Автоматическое управление

Домашняя автоматизация управления освещением может быть реализована двумя основными способами. Первый — оборудование каждой комнаты пультом с несколькими кнопками. В результате управлять светом можно прямо с дивана или из кресла. Второй способ — полная автоматизация с привлечением специальных датчиков. Свет включается сразу, как только человек входит в помещение, а спустя некоторое время после его выхода выключается. Удобство такой автоматизации ощущается с первого же раза, особенно если обе руки заняты чем-либо и для того, чтобы дотянуться до выключателя, потребуются дополнительные усилия. Впрочем, выключатели при автоматическом управлении совсем не отменяются: если нужно выключить свет, оставаясь в комнате, это вполне можно сделать вручную.

Управление яркостью освещения

Это система, дающая возможность регулировать световой поток путем добавления или убавления яркости. Подобные действия можно осуществлять с пульта дистанционного управления. Однако регулирование яркости может быть вынесено на отдельную панель, а может стать частью программы управления освещением по таймеру.

Управление освещением по таймеру

Возможность программирования времени включения и выключения света, а также автоматическое изменение настроек. Так вечером после установленного ими часа и ночью освещение будет включаться только на половинную мощность, достаточную чтобы пройти в нужном направлении и взять необходимую вещь. А проживающим в загородном доме не придется самостоятельно включать свет на улице: управление по таймеру позволит решить эту задачу без вмешательства людей.

Управление освещением по времени суток

Это более сложная, но очень удобная система. Даже летним днем, особенно в пасмурную погоду, естественного света может оказаться недостаточно для освещения комнаты или офиса. Тут поможет специальный датчик, фиксирующий уровень освещенности и при необходимости включающий лампы. Такая составляющая системы «умного дома» актуальна и в домах, где имеется зимний сад или оранжерея. Хозяевам не придется по несколько раз в день включать и выключать свет, а при отъезде волноваться за любимые растения.

Имитация присутствия

Тем, чей образ жизни связан с частыми путешествиями или командировками, интеллектуальная система управления светом просто необходима. Именно она поможет создать эффект присутствия хозяев дома. Свет в различных помещениях будет включаться и отключаться, а его яркость будет регулироваться системой «умного здания». Такая имитация часто помогает предотвратить вторжение посторонних лиц во время отсутствия хозяев.

Автоматические системы управления освещением удобны и эффективны как в многоэтажных загородных коттеджах, так и в небольших типовых квартирах. Они позволяют сделать жизнь более комфортной, а затраты на приобретение и установку специального оборудования окупаются куда быстрее, чем это может показаться на первый взгляд.

1.2 ОБЩИЙ ОБЗОР УСТРОЙСТВА

В данной курсовой работе рассмотрено устройство автоматического управления освещением, построенное на акустическом и фотоэлектрическом датчиках. В качестве источника освещения используются белые ультраяркие светодиоды.

Основной особенностью рассматриваемого осветительного прибора является то, что он включается только в темноте и только при наличии акустических шумов в помещении.

Функциональная схема устройства представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Функциональная схема устройства

Принцип действия данного устройства можно представить следующим образом: акустические и оптические возмущения воздействуют на датчики. В этом случае на выходах акустического и оптического узла управления появляются некоторые сигналы. В случае наличия сигналов управления на обоих входах общего узла управления, на его выходе возникает сигнал, питающий источник освещения, и происходит его включение. Данный режим работы значительно экономит электроэнергию и обеспечивает комфортную обстановку для отдыха.

1.3 СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ

Для разработки и создания электрической принципиальной схемы прибора автоматического освещения была использована САПР AutoCAD 9.2.

Рисунок 1.2 — Схема электрическая принципиальная прибора автоматического освещения

1.4 АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

1.4.1 ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ

При создании рассматриваемого прибора автоматического освещения использованы различные радиокомпоненты, указанные далее.

Все используемые резисторы — МЛТ типа, мощность 0.25 Вт.

Номиналы резисторов: (в Омах)

Конденсаторы (емкость указана в фарадах):

C4 1мк — пленочный, C6 0.22мк — КМ-5, C9 0.47мк, 630В

Электролиты(емкость указана в фарадах):

C1 2.2мк 10В, C2 100мк 10В, C3 470мк 16В, C5 47мк 20В, C7 470мк 16В, C8 1мк 6.3В

Транзисторы:

VT2 КП501А, VT3 КТ3102Б, VT4 КТ940А, VT5 КТ851Б

Диоды:

VD1 КД521А, VD2 КД521А, VD3 КД521А

Стабилитрон:

VD4 КС510А

Диодный мост:

VD5 DB106

Операционный усилитель:

DA1 КР1407Уд2

1.4.2 ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДАТЧИКИ

В качестве датчиков использованы обычный электретный микрофон и Фототранзистор VT1 HPTB1-48B. Этот транзистор имеет следующие характеристики:

Зависимость чувствительности от длинны волны падающего света:

Рисунок 1.3. — Зависимость чувствительности фототранзистора от длинны волны падающего света

Параметры фототранзистора:

Средняя рассеиваемая мощность: 150мВт.

Зона чувствительности: 0.19мм.

Максимальное напряжение коллектор-эмиттер: 30В.

Максимальное напряжение эмиттер-коллектор: 5В.

Рабочий диапазон температур: -40 — +85 °C.

Ток коллектора: 0.5мА.

Ток коллектора (в затемненном режиме): 100нА.

Диапазон чувствительности длин волн: 500 — 1100нМ.

Графики электрических зависимостей (взяты из datasheet HPTB1-48B):

Рисунок 1.4 — Электрические зависимости фототранзистора

1.5 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

Устройство работает следующим образом. Акустический сигнал с микрофона BM1 усиливается операционным усилителем DA1. Соотношение сопротивлений резисторов R4 и R5 определяют коэффициент усиления. Через разделительный конденсатор C4 усиленный сигнал с выхода операционного усилителя DA1 поступает на выпрямитель, собранный на диодах VD1 и VD2. При продолжительном звуковом сигнале конденсатор C5 заряжается до 3…5,5 В, в результате чего открывается транзистор VT2. В случае если фототранзистор VT1 затемнен, то транзистор VT3 находится в закрытом состоянии, в результате чего транзистор VT4 и VT5 переходя в открытое состояние, включают светодиоды HL1-HL10.

Продолжительность горения светодиодов после наступления тишины зависит от номиналов конденсатора C5 и резистора R9. Транзистор VT5, работающий в ключевом режиме, управляется транзисторами VT3 и VT4 работающие как триггер Шмита. Сопротивление резистора R7 влияет на чувствительность фотодатчика.

Питание прибора осуществляется переменным напряжением 220В. Для питания узла управления необходимо напряжение 10В, которое формируется на стабилитроне VD4. Резистор R17 предназначен для обеспечения питания узла управления ночника в тот момент, когда транзистор VT5 закрыт. Для уменьшения бросков напряжения через мост VD5 в схему включен резистор R19.

Настройка устройства заключается в установке баланса на операционном усилителе путем подбора сопротивления резистора R1. Чувствительность фотореле можно подобрать резистором R7, а чувствительность акустического реле подбором резистора R3.

1.6 ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА УСТРОЙСТВА

Рисунок 1.5 — Печатная плата устройства

2. ОБЗОР АНАЛОГИЧНЫХ УСТРОЙСТВ

освещение акустический фотоэлектрический плата

2.1 ЯЩИКИ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ ЯУО96

Рисунок 2.1 — ЯУО96

Ящики управления освещением типа ЯУО96 предназначены для автоматического, местного, ручного или дистанционного (с диспетчерского пункта) управления осветительными сетями и установками производственных зданий, сооружений, территорий любых объектов с любыми источниками света (лампами накаливания, ДРЛ, ДРИ, люминесцентными и др.).

Ящики управления освещением обеспечивают:

— включение и отключение осветительной установки от сигнала фотодатчика при достижении заданного уровня освещенности;

— отключение и включение осветительной установки в заданные периоды времени (например, в технологические перерывы в работе цеха) по программам, задаваемым программатором режимов (только схема ЯУО 9601);

— ручное включение и отключение осветительной установки кнопками, установленными на двери ящика;

— включение и отключение осветительной установки посредством устройств телемеханики от диспетчерских пунктов энергослужб.

Номинальный режим работы — прерывисто-продолжительный, продолжительный, повторно-кратковременный и кратковременный по ГОСТ 12434-83.

Устройства изготавливаются по ТУ У 24254314.004-97.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Номинальное напряжение переменного тока — 660/380В, частота — 50 Гц. Номинальный ток до 160А .

Верхний предел уставки освещённости -2200 ЛК, нижний предел 220 ЛК. Сохранение уставок включения — отключения при снятом питании 150 час. Точность выполнения программ — 10 с/год.

Степень защиты устройств согласно ГОСТ 14254-96: IP21, IP54.

Условия эксплуатации:

— высота над уровнем моря не более 2000 м;

— окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы, изоляцию и пластмассу;

— температура окружающей среды для ящиков при эксплуатации от минус 10 до плюс 40°С, относительная влажность воздуха до 98% при температуре плюс 25°С, для выносной фотоголовки температура окружающей среды от минус 40 до плюс 40°С, относительная влажность воздуха до 98% при температуре плюс 25°С.

— группа условий эксплуатации в части воздействий механических факторов внешней среды М1 по ГОСТ 17516.1-90.

— окружающая среда в части коррозийной активности должна соответствовать группе 1 (Л) по ГОСТ 15150-69.

Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89 У3, У3.1, УХЛ4.

Рабочее положение — вертикальное. Допускается отклонение рабочего положения не более 5°.

Рабочее положение фотоголовки — устанавливается на вертикальной плоскости на кронштейне с направлением светочувствительной плоскости фоторезистора, исключающей попадание светового потока от управляемых светильников. Если паразитная засветка фотоголовки исключена — рабочее направление светочувствительной плоскости (для северного полушария) — на север.

Особые условия эксплуатации — по согласованию с Заказчиком.

Требования безопасности соответствуют ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 22789-94, а также требованиям «ПУЭ», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителя», утверждённых Минэнерго.

Требования пожарной безопасности соответствуют ГОСТ 12.1.004-91.

КОНСТРУКЦИЯ

Ящик управления освещением состоит из двух частей: собственно оболочки из листовой стали навесного защищенного ис-полнения с передней дверью и выносной фотоголовки — пластмассового корпуса с устройством для крепления, в котором устанавливается фоторезистор. Ящик и фотоголовка соединяются с потребителем 2-жильным неэкранированным контрольным кабелем, с сечением жилы не менее 0,35 мм2, длиной не более 50 м.

Ввод проводов и кабелей осуществляется через сальники, устанавливаемые сверху и/или снизу ящика. На внутренней поверхности двери закреплена электрическая схема ящика.

Внутри ящика на панели размещены:

— силовая часть — автоматический выключатель и электромагнитный пускатель;

— аппаратура управления — фотореле, клеммные колодки и в ЯУО9601 — программатор (таймер) режимов.

В ЯУО9601 возможен автоматический режим управления освещением только по времени, по времени и уровню освещенности и только по уровню освещенности. Выбор режимов автоматического управления освещением осуществляется переключателем SA2, а оперативное управление — кнопками SB1, SB2, расположенными на двери ящика. Перевод управления с автоматического режима («автом.») на ручной («местное») осуществляется переключателем SA1.

В схеме ЯУО9602 возможен автоматический режим управления освещением только по уровню освещенности и ручной режим управления.

В схеме ЯУО9603 возможен автоматический режим управления освещением только по программе (таймеру) и ручной режим управления.

Дистанционное управление может осуществлятся от удалённого коммутационного аппарата (контакт КХ) диспечерского пункта и т.д.

ВЫВОДЫ

В последнее время многими зарубежными фирмами освоено производство оборудования для автоматизации управления внутренним освещением. Современные системы управления освещением сочетают в себе значительные возможности экономии электроэнергии с максимальным удобством для пользователей.

Автоматизированные системы управления освещением, предназначенные для использования в общественных зданиях, выполняют следующие типичные для этого вида изделий функции:

Точное поддержание искусственной освещенности в помещении на заданном уровне. Достигается это введением в систему управления освещением фотоэлемента, находящегося внутри помещения и контролирующего создаваемую осветительной установкой освещенность. Уже только одна эта функция позволяет экономить энергию за счет отсечки так называемого «излишка освещенности».

Учет естественной освещенности в помещениии. Несмотря на наличие в в подавляющем большинстве помещений естественного освещения в светлое время суток, мощность осветительной установки рассчитывается без его учета.

Если поддерживать освещенность, создаваемую совместно осветительной установкой и естественным освещением, на заданном уровне, то можно еще сильнее снизить мощность осветительной установки в каждый момент времени.

В определенное время года и часы суток возможно даже использование одного естественного освещения. Эта функция может осуществляться тем же фотоэлементом, что и в предыдущем случае, при условии, что он отслеживает полную (естественную + искусственную) освещенность. При этом экономия энергии может составлять 20 — 40%.

Учет времени суток и дня недели. Дополнительная экономия энергии в освещении может быть достигнута отключением осветительной установки в определенные часы суток, а также в выходные и праздничные дни. Эта мера позволяет эффективно бороться с забывчивостью людей, не отключающих освещение на рабочих местах перед своим уходом. Для ее реализации автоматизированная система управления освещением должна быть оборудована собственными часами реального времени.

Учет присутствия людей в помещении. При оборудовании системы управления освещением датчиком присутствия можно включать и отключать светильники в зависимости от того, есть ли люди в данном помещении. Эта функция позволяет расходовать энергию наиболее оптимально, однако ее применение оправдано далеко не во всех помещениях. В отдельных случаях она может даже сокращать срок службы осветительного оборудования и производить неприятное впечатление при работе.

Получаемая за счет отключения светильников по сигналам таймера и датчиков присутствия экономия электроэнергии составляет 10 — 25 %.

Дистанционное беспроводное управление осветительной установкой. Хотя такая функция не является автоматизированной, она часто присутствует в автоматизированных системах управления освещением благодаря тому, что ее реализация на базе электроники системы управления освещением очень проста, а сама функция добавляет значительное удобство в управлении осветительной установкой.

Методами непосредственного управления осветительной установкой является дискретное включение/отключение всех или части светильников по командам управляющих сигналов, а также ступенчатое или плавное снижение мощности освещения в зависимости от этих же сигналов.

Ввиду того, что современные регулируемые электронные ПРА имеют ненулевой нижний порог регулирования, в современных автоматизированных системах управления освещением применяется комбинация плавного регулирования вплоть до нижнего порога с полным отключением ламп в светильниках при его достижении.

Классификация систем автоматического управления освещением

Системы автоматического управления освещением, условно можно разделить на два основных класса — так называемые локальные и централизованные.

Для локальных систем характерно управление только одной группой светильников, в то время как централизованные системы допускают подключение практически бесконечного числа раздельно управляемых групп светильников.

В свою очередь, по охватываемой сфере управления локальные системы могут быть подразделены на «системы управлении светильниками» и «системы управления освещением помещений», а централизованные — на специализированные (только для управления освещением) и общего назначения (для управления всеми инженерными системами здания — отоплением, кондиционированием, пожарной и охранной сигнализацией и т.д.).

Локальные системы управления освещением

Локальные «системы управления светильниками» в большинстве случаев не требуют дополнительной проводки, а иногда даже сокращают необходимость в прокладке проводов. Конструктивна они выполняются в малогабаритных корпусах, закрепляемых непосредственно на светильнике или на колбе одной из ламп. Все датчики, как правило, составляют один электронный прибор, в свою очередь, встроенный в корпус самой системы.

Часто светильники, оборудованные датчиками, обмениваются между собой информацией по проходам электрической сети. За счет этого даже в случае, если в здании остался единственный человек, находящиеся на его пути светильники останутся включенными.

Централизованные системы управления освещением

Централизованные системы управления освещением, наиболее полно отвечающие названию «интеллектуальных», строятся на основе микропроцессоров, обеспечивающих возможность практически одновременного многовариантного управления значительным (до нескольких сотен) числом светильников. Такие системы могут применяться либо только для управления освещением, либо также и для взаимодействия с другими системами зданий (например, с телефонной сетью, системами безопасности, вентиляции, отопления и солнцезащитных ограждений).

Централизованные системы выдают также управляющие сигналы на светильники по сигналам локальных датчиков. Однако преобразование сигналов происходит в едином (центральном) узле, что предоставляет дополнительные возможности вручную управлять освещением здания. Одновременно существенно упрощается ручное изменение алгоритма работы системы.

При системах централизованного дистанционного или автоматического управления освещением питание цепей управления разрешается от линии, питающей освещение.

Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения, управление рабочим освещением должно обеспечивать включение и отключение светильников группами или рядами по мере изменения естественной освещенности помещений.

Существующий ассортимент автоматизированных систем управления освещением (СУО) делится на три класса:

1) СУО светильника — простейшая малогабаритная система, конструктивно являющаяся частью светильника и управляющая только либо одной группой нескольких близлежащих светильников.

2) СУО помещения — самостоятельная система, управляющая одной или несколькими группами светильников в одном или нескольких помещениях.

3) СУО здания — централизованная компьютеризованная система управления, охватывающая освещение и другие системы целого здания или группы зданий.

Большинство компаний-производителей систем управления освещением (СУО) светильников изготовляют эти системы в виде отдельных блоков, которые могут быть встроены в светильники различных типов.

Безусловным преимуществом СУО светильников является простота их монтажа и эксплуатации, а также надежность. Особенно надежны СУО, не требующие электропитания, так как выходу из строя наиболее подвержены блоки питания СУО и энергопотребляющие микросхемы.

Однако если требуется управлять осветительными установками крупных помещений или, например, стоит задача индивидуального управления всеми светильниками в помещении, СУО светильников оказываются достаточно дорогим средством управления, так как требуют установки одной СУО на один светильник. В этом случае удобнее использовать СУО помещений, которые содержат меньше электронных компонентов, чем требуется в предыдущем случае, и поэтому более дешевы.

СУО помещений представляют собой блоки, размещаемые за подвесными потолками или конструктивно встраиваемые в электрические распределительные щиты. Системы этого типа, как правило, осуществляют одну функцию или фиксированный набор функций, выбор между которыми производится перестановкой переключателей на корпусе или выносном пульте управления системы.

Подобные СУО относительно просты в изготовлении и обычно построены на дискретных логических микросхемах. Датчики СУО помещений всегда являются выносными, они должны быть размещены в помещении с управляемыми осветительными установками и к ним необходима специальная проводка, что представляет собой определенное практическое неудобство.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дж. Фрайден, Современные датчики. Справочник , МОСКВА, 2005, 587с

Система автоматизированного управления освещением

Система управления освещением – комплекс технологических решений, способный обеспечивать нужное количество света в нужное время и в нужном месте. Автоматизация системы освещения является одним из трех главных механизмов, направленных на оптимизацию освещения – наряду с переходом на энергоэффективные лампы и правильным расположением осветительных приборов. Какое устройство и особенности автоматизации?

Что входит в состав системы?

Автоматическое управление освещением включает в себя комплекс высокотехнологических устройств, которые способны работать в автоматизированном и автоматическом режиме, то есть без участия человека. Конструкция системы состоит не только из осветительных приборов, но и из датчиков и вспомогательных устройств. В любой момент можно подключить новые внешние устройства, ведь система масштабируема. Перечень оборудования:

  • Умные выключатели, которые способны включаться и выключаться как в обычном ручном режиме, так и после соответствующих команд с пульта управления. Есть механические и сенсорные выключатели.

  • Умные диммеры – устройства, предназначенные для плавного изменения мощности осветительных приборов. Иными словами, используются для автоматизированного редактирования яркости освещения.

  • Умные лампы – имеют возможность включаться и выключаться в автоматическом режиме, а также плавно изменять яркость своего свечения. Некоторые модели способны менять цвет и температуру.

  • Светодиодные ленты – имеют те же возможности, что и смарт-лампы. При этом они отличаются меньшим энергопотреблением, повышенной безопасностью использования, а также длительным сроком службы.

Не меньшую роль в автоматизации системы освещения играют датчики, которые следят за изменениями в среде. В рассматриваемых схемах наибольшей востребованностью пользуются сенсоры, реагирующие на движение, присутствие, открытие и закрытие дверей, окон, на изменение уровня освещения. Также автоматизация может успешно взаимодействовать с другими системами здания, в том числе с пожарной сигнализацией или же с ОВК.

Принцип работы схемы

Главным устройством в системе является центральный контроллер. Именно сюда приходят все сигналы с пульта управления или мобильного приложения. Именно здесь обрабатываются входные сигналы со внешних датчиков. Здесь же формируются команды, которые отправляются исполнительному оборудованию – светильникам, RGB светодиодным лентам и другим. От характеристик центрального контроллера зависят возможности системы.

После того, как подключенные к центральному контроллеру датчики регистрируют изменение окружающей среды, на контроллер приходят сигналы. Они интерпретируются, и на основе заданных сценариев устройство отправляет команды на осветительное оборудование. Также возможна работа системы в автоматизированном и ручном режиме, когда пользователь самостоятельно отправляет команды системе в режиме реального времени.

Разновидности систем

Схемы автоматизированного управления светом классифицируются по различным признакам. Один из них, это тип подключения. Все многообразие рассматриваемых решений можно разделить на две большие категории:

  • Проводные. Постепенно уходящий в прошлое вариант, который отличается достаточно сложным монтажом. Установка такого решения рационально лишь в том случае, если это происходит на стадии ремонта или строительства дома. В противном случае затраты времени и материалов будут велики.

  • Беспроводные. Более удобный и простой в установке вариант, который не требует прокладывать десятки метров кабелей по всему дому. Достаточно разместить исполнительные устройства и датчики в нужных местах, после чего настроить беспроводное соединение оборудования с центральным контроллером.

Какой из представленных вариантов выбрать? Для уже готовых квартир и домов рекомендуется второй вариант, пусть и по более высокой стоимости. Если хочется сэкономить, и при этом не пугает сложный монтаж, можно приобрести и установить проводную автоматизацию освещения. Они отличаются более низкой стоимостью.

Внутреннее и уличное освещение

Еще одна классификация, которая затрагивает системы автоматизации света – разделение по размещению:

  • Внутреннее. Для внутреннего освещения нет строгих требований к прочности и устойчивости, поэтому можно приобретать электрооборудование с любой степенью защиты корпуса. В первую очередь при выборе таких приборов надо обращать внимание на характеристики, и только потом на стоимость.

  • Уличное. В этом случае рекомендуется использовать устойчивое к механическим воздействиям и плохим погодным условиям оборудование. Это пригодится в случае, если датчики и светильники попадут под пристальное внимание вандалов. Степень защищенности корпуса устройств должна быть не ниже IP65.

Сегодня в продаже можно найти большой выбор вандалостойкого оборудования, причем по сносным ценам.

Управление освещением

Главным достоинством автоматического управления освещением является способность контроля осветительных приборов или сразу их групп при помощи единого интерфейса управления. Зачастую это настенная панель, на которой есть дисплей с отображением данных о работе осветительной системы, а также с пользовательским интерфейсом управления. Возможно управление осветительными приборами и с отдельных выключателей.

Еще один популярный вариант автоматизированного управления осветительными системами предполагает использование пультов дистанционной связи. На таких пультах есть все необходимые кнопки, на некоторых есть и дисплей, отображающий информацию о состоянии подключенных осветительных приборов. Пульты передают информацию на единый интерфейс управления, используя для этого ИК-излучатели, или модуль связи Bluetooth.

Наконец, не менее распространенный способ управления автоматическим освещением – получение и передача сигналов при помощи мобильного приложения, установленного на планшете или смартфоне. При помощи таких приложений можно задавать и редактировать уже готовые сценарии освещения, причем управлять работой домашних осветительных приборов можно на большом расстоянии от самого дома, если есть шлюз Gateway.

Варианты готовых сценариев

У автоматического управления освещением существует множество сценариев, которые позволяют один раз запрограммировать контроллер, и больше не тратить время на постоянные настройки освещения. Для того, чтобы работа большинства сценариев была возможна, требуется наличие датчиков. Некоторые программы:

Механизм

Сценарии

Пусковое устройство

Расписание

Включение света в заданное время

Выключение света в нужное время

Включение отдельных источников

Нет

Таймер

Активация осветительного прибора через определенное время после включения

Нет

Астрографик

Включение света спустя час после рассвета

Включение света за час до заката

Нет

Присутствие или отсутствие людей

Активация освещения в случае, если в помещение заходит человек

Выключение света после того, как комнату покинут люди

Датчик движения
Датчик присутствия

Уровень естественного освещения

Активация освещения при низком уровне естественного света

Поддерживание уровня освещения на одном и том же уровне

Датчик освещения

Открывание и закрывание дверей

Включение либо отключение света при открытии, либо закрытии двери соответственно

Датчик открытия

Также можно настроить сценарии, в которых инициирующим механизмом будет сигнал от внешнего источника. Например, при срабатывании пожарной сигнализации умный дом даст всем светильникам на включении. Либо при регистрации несанкционированного проникновения все лампы начинают моргать, привлекая внимание.

Преимущества и недостатки

Высокая востребованность систем автоматического управления освещением обусловлена множеством плюсов такой технологии. Возможность управления всем светом в доме из одного места – не единственное достоинство этого решения. Стоит отметить и другие преимущества, которые открываются владельцам умного освещения:

  • Экономия электрической энергии. Настройка освещения таким образом, чтобы при покидании людьми помещения свет выключался, позволяет значительно снизить потребление электроэнергии приборами.

  • Масштабируемость и универсальность. В любой момент к системе контроля за освещением реально подключить дополнительные датчики, осветительные приборы и другое электрическое оборудование.

  • Простота настройки и управления. Обращаться с рассматриваемой технологией можно, даже не имея большого опыта. Пользовательский интерфейс пультов отличается интуитивностью, а также простотой.

  • Увеличение продолжительности срока службы ламп. Этот положительный эффект достигается за счет снижения энергопотребления электрическим оборудованием, и его более правильным контролем.

  • Простой монтаж беспроводных систем. Установка беспроводной схемы контроля светом не требует никаких ремонтных работ и больших затрат времени. Нужно лишь разместить устройства на их местах.

Некоторым людям может показаться, что недостаток рассматриваемой технологии заключается в ее высокой стоимости. Однако нужно учитывать, что использование таких решений положительно сказывается на экономии, и в не самом далеком будущем установка такой схемы вполне может окупиться. Также не стоит забывать, что покупка и монтаж автоматизированного освещения – это выгодная инвестиция в свой комфорт, безопасность.

Умный свет: возможности по управлению освещением

Термин «умный свет» относится к среде, управляемой системами контроля освещения. Эти системы учитывают такие факторы, как наличие людей в комнате, освещенность и время суток, чтобы включать и выключать лампы, тем самым экономя электроэнергию и деньги пользователя.
Популярность продуктов умного освещения постоянно растет. На самом деле, рынок умного света является самым быстрорастущим в индустрии, занятой производством осветительного оборудования. Ожидается, что к 2020 году его стоимость составит $8,14 млрд при среднегодовом темпе роста 22,07% в период с 2015 по 2020 годы. Этому в немалой степени способствуют законы правительства об экономии электричества.
Умный свет – это система, включающая в себя осветительные приборы и электронные системы, ими управляющие. Осветительные компоненты бывают самых разных видов: флуоресцентные лампы, диодные лампы, ксеноновые лампы и другие. Управляющие системы включают в себя сенсоры, микроконтроллеры, приемники и другие элементы, ответственные за поведение света.
В принципе, можно обходиться и обычными лампочками, но, к сожалению, они не могут предоставить весь спектр решений, которыми мы обладаем в эпоху Интернета вещей. Классические лампы являются бинарными устройствами, то есть имеют всего два состояния: включена или выключена. Промежуточных вариантов часто не оказывается – именно так работают лампочки с тех времен, когда они впервые появились в наших домах.
Умные лампы работают по-другому и предоставляют большие возможности по контролю. Благодаря тому, что они используют беспроводные технологии, вы можете управлять светом из любого места на Земле, используя мобильные устройства или ноутбук.

Умные устройства освещения дают позволяют создавать персонализированное и интеллектуальное окружение. Умный свет имеет большое количество полезных возможностей, например, система сможет имитировать ваше присутствие в доме, когда вы в отъезде, автоматически понижать яркость света при включении телевизора, выполнять функции будильника или сигнализировать вам о входящих звонках и сообщениях. Более того, лампы могут включаться автоматически, когда пользователь приходит домой, и управляться при помощи голосовых команд.
Установив датчики движения, можно регулировать работу светильников в коридорах, подсобных помещениях и так далее, то есть там, где люди обычно не задерживаются надолго. Автоматическое управление светом избавляет человека от необходимости искать в темноте выключатель: дом сам обо всем позаботится, например, включив свет на лестничной площадке перед входом в квартиру.
Однако не стоит забывать и про обслуживающие компании и поставщиков электроэнергии. Они тоже получают выгоду от использования клиентами умных технологий. У них появляется возможность просматривать статистику потребляемой энергии и, на основании полученных данных, автоматически приглушать свет на 10% в пиковые часы – эту разницу пользователь не заметит, но заметит и скажет «спасибо» его кошелек.
Объединив беспроводные технологии с энергоэффективными лампами в одном компактном решении, мы смогли изменить привычный порядок вещей. Световые сценарии – это настоящий клад для дизайнера интерьеров. Выделяя светом одни элементы интерьера и скрывая в полумраке другие, можно сформировать сразу несколько вариантов дизайна в одном помещении.
Термину «умное освещение» можно придать различный смысл, в зависимости от того, хотите ли вы иметь гибкое и полнофункциональное самостоятельное решение или интегрировать осветительные устройства в более масштабную систему домашней автоматизации. Что касается первого случая, то в сфере самостоятельно функционирующих устройств существует большой выбор продуктов от разных производителей. В основном это умные лампочки, визуально очень похожие на своих братьев с нитями накаливания.
Вот пара примеров таких устройств.

Фото: philips.ru
Лампа Philips Hue позволяет удаленно контролировать освещение, создавать и настраивать нужную атмосферу в помещении с помощью приложения на вашем смартфоне или планшете. Устройство обладает парой интересных режимов, как например: «Бодрящий свет», когда лампы включаются на полную яркость, и «Для чтения» – в этом случае все выбранные лампы изменят свет на белый с оптимальным уровнем яркости.

Фото: lifxrus.ru
Функционально лампочки LIFX схожи с Philips Hue, но, в отличие от последних, им не нужен специальный передатчик (мост hue). Устройства подключаются к домашнему Wi-Fi-роутеру напрямую, без посредников. При наличии в помещении сразу нескольких осветительных элементов от LIFX, они передают сигнал по цепочке, чтобы не перегружать роутер.

Фото: engadget.com
Vocca не является лампочкой – это умный патрон для них. Устройство выступает в роли посредника между обычной лампой и обычным патроном. Умный гаджет имеет функцию распознавания речи, давая пользователю управлять освещением с помощью кодовых фраз.
Что касается ситуации, когда вам бы хотелось интегрировать устройства в глобальную систему умного дома, то в этом случае лампочки чаще всего не обладают «умными» составляющими, а управляются контроллерами.
Беспроводные лампы могут быть не лучшим решением, поскольку цена их достаточно высока: самая дешевая LED-лампа стоит не менее $15, а стоимость ламп, меняющих цвет, может достигать $70 (и больше). Более того, если вы замените все обычные лампочки в своей квартире на умные, то смартфон станет единственным способом управления – это не самое здравое решение, хотя в некоторых ситуациях и является идеальным.
Более грамотным решением будет использовать беспроводные переключатели и диммеры. Они работают точно так же, как обычные устройства этого типа – вы можете подойти к ним и вручную отрегулировать яркость освещения – но в добавок вы получаете возможность контроля на расстоянии при помощи мобильных устройств.
Примерами таких переключателей могут служить:

Фото: electronichouse.com
Linear Z-Wave Dimmer, который работает с различными хабами Z-Wave и поддерживает галогеновые, ксеноновые, LED-лампы и лампы накаливания.

Фото: electronichouse.com
Belkin WeMo Light Switch, которому для работы не требуется особый хаб: ему нужна лишь Wi-Fi-сеть и устройство под управлением iOS.
В заключение хочется отметить, что, как правило, построение интеллектуального дома начинается именно с функции управления освещением, поскольку одна эта функция способна значительно преобразить ваш опыт пребывания в своем доме.
Другие материалы из нашего блога:

  • Проектирование умных домов
  • Умный музей и умный отель как часть умного города
  • Интеграция умного дома с мобильными приложениями
  • Умные технологии мониторинга жилых зон
  • Умный дом и телевидение
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *