Автоматизация освещения в офисах

Сумерки

В сутках существуют периоды, называемые «сумерки». Это время перед восходом Солнца и после заката, когда небо частично освещено рассеянным солнечным светом. Выделяют три вида сумерек: гражданские, навигационные и астрономические. Гражданские сумерки определяются как период, когда угол нахождения Солнца под горизонтом составляет от 0°50′ до 6°, навигационные сумерки — от 6° до 12°, а астрономические сумерки — от 12° до 18°.

Наибольший интерес для нас представляют навигационные сумерки. Именно в этот период освещение становится ближе к ночному, чем к вечернему, поэтому улицы городов нуждаются в искусственном освещении. Проще говоря, наружное освещение включается с началом навигационных сумерек (Солнце опускается ниже -6° ) и отключается с их окончанием (Солнце поднимается выше -6° ). Конечно стоит понимать, что в зависимости от погодных условий и в условиях городской застройки, включение может потребоваться раньше, чем Солнце опустится ниже -6° за горизонт.

Подробный и крайне наглядный рассказ о движении Солнца был найден на Youtube — Как солнце ходит по небу / How the sun moves across the sky (by daybit).

Схемы питания и управления

В схемах питания ламп в сочетании с реле традиционно применяются: магнитные или индукционные балласты. Реже — электронные балласты (поскольку искажают радиосигнал, дают неустойчивое срабатывание). Чаще всего — таймеры для управления по календарю и по времени суток (с учетом праздников и выходных). Так или иначе, можно выделить три типа приборов автоматизированного управления уличным освещением:

Включение и отключение осветительных приборов с опорой на уровень текущей освещенности — вот принцип работы устройств на основе только фотореле.

В теории данный подход позволяет идеально управлять освещенностью на улице в зависимости от погодных условий и от времени суток: в пасмурную погоду свет включится раньше чем в ясный день. Но на деле очень много внешних факторов оказывают влияние на такую систему, например попадание грязи на датчик или изменение температуры схемы, — так возникают погрешности в нормальной, как хотелось человеку, работе реле.

Дистанционное управление уличным освещением

Срабатывание в определенное время — это принцип устройств исключительно на таймере

Не важно, какая погода, идет ли дождь или снег — утром свет ночной иллюминации будет погашен, а вечером будет включен — в соответствии с заданными пользователем параметрами настраиваемого таймера. Но как быть с тем, что световой день летом пребывает, а к зиме — убывает? В этом недостаток схем просто на таймере, нужно будет время от времени проводить корректировку. Более гибкая система — астротаймер

Этот тип контроллера представляет собой таймер, сопряженный с программой слежения за теоретическим движением солнца по горизонту. База данных относительно динамики положения Солнца над местностью с вашими координатами загружается в контроллер, и чем более совершенна программа — тем точнее работа системы автоматизации. Пользователю останется раз в 3 года менять блок питания системы и подводить контроллеру часы

Более гибкая система — астротаймер. Этот тип контроллера представляет собой таймер, сопряженный с программой слежения за теоретическим движением солнца по горизонту. База данных относительно динамики положения Солнца над местностью с вашими координатами загружается в контроллер, и чем более совершенна программа — тем точнее работа системы автоматизации. Пользователю останется раз в 3 года менять блок питания системы и подводить контроллеру часы.

Системы автоматизированного управления освещением на базе решений от Phoenix Contact

Ядром системы управления является программируемый контроллер ILC 130 ETH. Контроллер имеет встроенные часы реального времени с возможностью синхронизации, что позволяет управлять контакторами линий освещения по заранее заданному расписанию. Разработанная программа управления освещением контролирует от одного до 26 контакторов. Причем переключение каждого контактора настраивается как по собственному отдельному расписанию, так и с возможностью объединения нескольких контакторов в групповое расписание. Расписание имеет возможность корректировки из диспетчерского центра. Каждый контактор может быть дистанционно включен, отключен или же временно переведен на альтернативное расписание.

Если вводить альтернативное расписание нецелесообразно, то произвести включение и выключение можно принудительной командой. Также заранее можно настроить возможность автоматического возврата на работу по расписанию, если при принудительном включении в течение заданного времени отсутствует связь с диспетчерским центром.

Связь с диспетчерским центром осуществляется по сети Ethernet. Для этого применяются любые доступные технологии, такие как оптоволоконные линии, сотовые сети 3G или ADSL. Для обеспечения защиты информации система управления может оснащаться межсетевым экраном с технологией VPN по протоколам IPSec или OpenVPN. Так как выделенные линии связи не всегда доступны, то наиболее часто связь осуществляется через Интернет, и шифрование данных с ограничением доступа необходимо для обеспечения безопасности объектов освещения. Связь по сети Ethernet имеет ряд преимуществ. Контроллеры доступны для программирования из сети, и для обслуживания или изменения программы под новое ТЗ нет необходимости выезжать на объект. Для синхронизации времени используется стандартный протокол NTP. Контроллер может подключаться к серверу точного времени в Интернете, к серверу времени диспетчерской или же к серверу времени своего локального маршрутизатора. Для наиболее эффективной синхронизации времени используются маршрутизаторы со встроенным приемником GPS/ГЛОНАСС TC MGUARD. Они получают координаты и точное время со спутников и передают эти данные на контроллер. Таким образом, кроме синхронизации времени, возможна точная привязка объекта к местности в модуле ГИС диспетчерского ПО в автоматическом режиме.

Рис. 2. Структура системы управления

Контроллер имеет возможность подключения собственного модуля измерения параметров электросети или счетчиков электроэнергии по интерфейсу RS485, таких как «Меркурий» или ПСЧ. Как уже говорилось, по измеренным значениям энергопотребления можно судить о количестве сгоревших ламп или нелегальном подключении к электросети. При первом запуске системы контроллер запоминает номинальные значения при полной нагрузке и при полном отключении различных каскадов. В процессе эксплуатации контроллеру можно выдать команду на перезапись данных параметров. На каждую линию освещения опционально устанавливается реле контроля, обеспечивающее диагностику неисправности на всем каскаде.

Рис. 3. Структура системы связи

Для обеспечения непрерывного функционирования системы в шкаф управления установлен блок бесперебойного питания, обеспечивающий автономную работу контроллера до 48 часов или более, в зависимости от батареи/аккумулятора. При наличии резервного ввода система управления может также выполнять функции АВР. При отсутствии напряжения на основном вводе система переключится на резервный.

Рис. 4. Архитектура системы диспетчеризации

Принцип работы

Для установления прямого канала связи между аппаратурой передатчика и приёмника необходимо соблюдение следующих важных условий:

• В пульте управления должен быть предусмотрен встроенный генератор ик или радиодиапазона с возможностью кодирования передаваемой посылки (её модуляцией сигнала тем или иным способом);
• На ответной стороне устанавливается приёмник или дистанционный переключатель освещения, способный принять, усилить и расшифровать поступивший сигнал, а затем направить декодированную команду на соответствующее исполнительное устройство;
• Для питания передающего устройства потребуется автономный источник, в качестве которого обычно используются малогабаритные элементы или аккумуляторы (смотрите фото).

Элементы питания для пульта

При принятии решения о самостоятельном изготовлении системы ДУ важно определиться с типом излучения (ик или радиосигнал), которое будет использоваться для передачи сигнала на дистанционный переключатель. Важно! От этого выбора будет зависеть не только размер предстоящих издержек, но и эффективность работы системы управления, изготовленной своими руками

Важно! От этого выбора будет зависеть не только размер предстоящих издержек, но и эффективность работы системы управления, изготовленной своими руками

Датчики для входных групп

В большинстве случаев свет на входе в дом, у калитки или при въезде в гараж, имеет смысл лишь тогда, когда там появляется человек или машина. Поэтому целесообразно применять для этой группы приборов включение с помощью датчика движения или присутствия.

Рекомендуемые модели B.E.G.:

Их функционирование основано на работе датчика инфракрасного излучения, который улавливает тепловые движения в зоне его действия. Устройство распознает энергию в инфракрасном диапазоне, которая исходит от живого человека, и перерабатывает ее в электрический импульс, вызывающий включение или выключение прибора.

Однако датчики движения и присутствия имеют некоторые отличия: датчик движения функционирует только благодаря воздействию активных движения, независимо от естественной освещенности и не прекращает свою работу, пока движение не прекратится; датчик присутствия улавливает минимальные движения, однако, если дневное освещение превышает заданный порог освещённости, то датчик не включается, несмотря на присутствие людей. Главное при установке такой автоматизированной системы – правильно выбрать местоположение светильника и датчика для их эффективной работы.

Каким образом можно управлять уличным светом

На сегодняшний день существует несколько способов управления системой наружного светового обеспечения:

неавтоматическое или ручное. В таком случае используют коммутационный аппарат или шкаф управления наружным освещением. Такой щит может быть размещен в наиболее оптимальном месте для управления. Здесь все включения и выключения света в ночное время осуществляются обслуживающим персоналом;

Ручное управление светом (щиток)

с помощью фотореле. Сегодня фотореле представляет собой специальное устройство, которое может осуществлять включения и выключения подсветки при определенном уровне освещенности. По сути фотореле — светочувствительный автомат. Схема подключения фотореле мало чем отличается установки других установок в систему подсветке (датчиков движения и т.д.). Его контактор нужно установить в щит, а само фотореле выносят на улицу. Контактор всегда нужно помещать в этот ящик для защиты от влаги. В щит, для соединения двух элементов устройства вставляют катушку;

READ Номинальный ток трансформатора

Схема подключения фотореле

датчики движения. Они часто выступают элементов охранной наружной системы. Здесь принцип управления светом (включения и выключения) будет практически аналогичен предыдущему. Различия кроятся лишь в управляемом устройстве, роль которого здесь выполняет датчик движения (инфракрасный, микроволновый и т.д.). Передача сигнала о движении здесь может осуществляться по радиоканалу. При этом блок управления наружным освещением не выносится в щит. Схема подключения здесь имеет следующий вид;

Датчик движения (схема подключения)

управление подсветкой с помощью таймера. На сегодняшний день применяются достаточно доступные по ценовой политике качественные таймеры, которые можно запрограммировать на включение света в определенное время. Очень часто такие устройства используются в наружной системе, освещая улицы и парки в ночное время суток.

Схема подключения таймера к светильникам

Как видим, на сегодняшний день существует значительное разнообразие способов управления наружной подсветкой.

Достоинства и недостатки устройств ДУ

Приборы, позволяющие управлять освещением при помощи пульта управления, имеют определенные плюсы и минусы. Наиболее важным достоинством является легкость установки и простота подключения: монтаж приспособления не требует особых знаний.

Привлекает внимание комфорт в эксплуатации и возможность плавной регулировки осветительных приборов. В ряде моделей присутствует также функция программирования устройства, с помощью которой можно задать «эффект присутствия»

В этом случае устройство будет включаться/выключаться автоматически в определенное время, что может быть полезно при пустующей квартире.

Как правило, производители выпускают комплект оборудования, необходимого для возможности дистанционной регулировки осветительными приборами. Силовой блок требуется подключить к имеющейся электросети

Использование ДУ-приборов способствует снижению расхода электричества, а также продлению службы различных видов ламп. Кроме того, дистанционный выключатель дает возможность одновременно управлять с одного пульта сразу несколькими источниками света или даже другими приборами.

К недостаткам подобных устройств можно отнести случающиеся ложные или самопроизвольные срабатывания; слабый радиосигнал, который может не пройти сквозь препятствие; возможное воздействие на кардиостимуляторы или слуховые аппараты.

Выключатели, находящиеся на открытом воздухе, могут некорректно работать из-за атмосферных осадков. Кроме того, у пульта управления в самый неподходящий момент могут сесть батарейки.

Возможности автоматики

Автоматизированная система управления наружным светом позволяет решать целый ряд задач. Условно их можно разделить на две группы — управленческие функции и контрольные.

Функции управления:

1. Включение и выключение светильников.
2. Программирование работы приборов по времени или реакции датчиков.
3. Фазовые переключения на электролиниях.
4. Принудительная перезагрузка микропроцессоров в шкафе управления.

Функции контроля:

1. Проверка состояния линий подключения.
2. Контроль линий ввода.
3. Контроль работы контакторов и выходных автоматов-выключателей.
4. Наблюдение за приборами учета расхода электричества.
5. Мониторинг несанкционированного доступа в шкаф.
6. Проверка состояния линии.
7. Изучение неисправностей системы.
8. Слежение за наличием возгораний.

Что нам потребуется для подключения RGB ленты

На фото изображены все составляющие цепочки для правильной работы диодной ленты. Разберемся для чего нужен каждый из них и какую они несут функцию.

RGB лента, которую важно тщательно выбирать. Это первый элемент, с чьими характеристиками вам нужно определиться заранее

Все зависит от того, где и в каких условиях она будет размещена. При покупке учитывайте влагостойкость и защищенность от внешних воздействий.

Контроллер – дополнительное звено, которое необходимо для осуществления работы цветных диодов. Подключение контроллера к RGB светодиодной ленте позволяет выполнять функцию выбора и регулирования цвета. При его помощи вы можете составить собственный оттенок подсветки. Заглавные буквы RGB расшифровываются как:
R – red, в переводе с английского красный цвет, G – green (зеленый цвет), B – blue (синий).

При помощи пульта для управления контроллером дистанционно, вы также можете регулировать яркость свечения, устанавливать фиксированный оттенок, включать и выключать светодиодную ленту.

Чтобы выбрать контроллер, необходимо рассчитать требуемую мощность. Это легко сделать, применив следующую формулу:

Потребляемая мощность одного метра умножить на длину светодиодной ленты. Итоговый цифровой показатель и будет являться мощностью контроллера (Вт).

1. Трансформатор (блок питания) – это еще одна важная деталь для работы всей цепи. Выбирать его следует индивидуально, определив условия помещения и правильно рассчитав требуемую мощность для бесперебойной работы светодиодной подсветки.

Подготовьте место для монтажа трансформатора заранее, где воздух циркулирует свободно, чтобы избежать перегрева прибора. При этом не располагайте его вблизи с легковоспламеняющимися предметами. Рассчитайте требуемую мощность.

Важно! Она должна быть на 20–30% выше суммарной мощности всех светодиодных лент. Этот запас мощности блока питания необходим для того, чтобы снабдить стабильным током всю конструкцию без перебоев и скачков напряжения

Если избежать этого правила, вы рискуете тем, что светодиоды быстро выйдут из строя или будут недостаточно хорошо работать. Как выполнить расчеты мощности, а также еще больше дельных советов по выбору трансформатора, вы можете найти здесь.

Усилитель применяется по желанию и когда этого требует отдельный случай. Его стоит использовать для диодной ленты, длина которой более 5 м, если вся конструкция получает питание от одного трансформатора.

Особенно рекомендуется использовать RGB-усилитель при последовательном подключении нескольких светодиодных отрезков. Таким образом он реализует подачу тока непосредственно от трансформатора к каждой отдельной составной части.

Усилитель благоприятно влияет на работу блока питания и контроллера. Он снижает нагрузку, снабжая стабильным питанием без перепадов напряжения.

Также, если вы решили создать сложную осветительную конструкцию из RGB-ленты, вам в этом очень поможет усилитель.

1. Пульт дистанционного управления. Единственное примечание относительно него – проверьте присутствие батареек внутри.
2. Алюминиевый профиль можно использовать по желанию. Большинство светодиодных лент уже защищены от внешних факторов при помощи силиконового покрытия, поэтому в профиле нет особой необходимости. Но если ваша светодиодная лента относится к моделям с высоким электропотреблением, то такой профиль необходим. Он будет играть роль радиатора охлаждения.

Блоки и контроллеры

Чтобы устройства включать и выключать, находясь на расстоянии, устанавливают и подключают несколько приборов. Некоторыми из них будет управлять человек, другие запустят датчики и прочие аппараты.

Блок автоматического управления запускают группы осветительных приборов. Его подсоединяют к определенной группе изделий, а нажатие кнопочки сигнализирует о том, что нужно подавать питание. Существуют блоки, посредством которых агрегаты можно включать и отключать, пользуясь пультом. Каждая кнопка такого устройства программируется под выполнение определенного действия.

Как работает пульт дистанционного управления на инфракрасном излучении: личный опыт

ИК датчики уже давно работают для беспроводной передачи команд с пульта ПДУ на различные исполнительные устройства.

Первоначально они стали внедряться для удобного просмотра телевизионных программ, а затем получили применение в других сферах нашей деятельности.

Упрощенная структурная схема пульта ДУ показывает принципы построения его работы.

В центре логической схемы пульта находится программируемый контроллер — микропроцессор, который обычно питается от пальчиковых батареек ААА.

Он по запланированному заранее алгоритму формирует строго определенную последовательность электрических импульсов, используемых в качестве уникальной команды для каждой кнопки.

Закодированный сигнал микропроцессора поступает на инфракрасный передатчик и импульсами светового потока излучается в окружающее пространство.

Его необходимо точно направить на ИК приемник. Тогда произойдет прием и обработка команды удаленным микропроцессором. Расшифрованная информация, после проверки, поступит на исполнительное устройство приемника.

Выключатели света производителя «Мастер Кит»: обзор возможностей

Все ИК модули работают по описанному выше принципу. Например, электронный блок BM8049M, выполненный в виде обычной платы, может быть врезан в разрыв существующей электрической схемы освещения. После монтажа его удобно изолировать от внешних цепей термоусадочной трубкой.

Для настройки его работы можно использовать пульт от телевизора, приставки интерактивного телевидения либо другого устройства. Главное условие — чтобы на нем была кнопка, которой вам не надо пользоваться для других целей.

Согласитесь, что их довольно много: в обычной работе достаточно нескольких, а назначение других мы даже не помним. Вот такая бесполезная кнопка и настраивается для работы с выключателем BM8049M.

Более современный модуль реле МР3328 компании Мастер Кит обладает возможностями управления от одного до восьми отдельных осветительных приборов, расположенных в разных местах дома или дачи.

Дистанция, которую может нормально преодолевать инфракрасный сигнал, от пульта к ИК приемнику может составлять до 15 метров. В условиях дома и квартиры этого вполне достаточно.

Но между датчиками необходимо создать прямую видимость: через препятствия сигнал не проходит.

Выключатель BM8049M наделен функцией автоматического отключения света через 10÷14 часов работы, что полезно для забывчивых людей. Его коммутационная способность ограничена нагрузкой 1,5 кВт.

Положение Солнца и наружное освещение

Итак, для решения нашей задачи мы будем синхронизировать работу наружного освещения с положением Солнца. При наступлении навигационных сумерек — включение освещения, в момент начала гражданских — отключение. Так как в нашем распоряжении имеется Linux машина и соответственно Perl, то для расчета положения Солнца воспользуемся им. Загрузим необходимый нам модуль:

Создадим скрипт get_sun_elevation.pl, вычисляющий угол Солнца относительно горизонта.

Скрипт moscow_lights_ctrl.sh будет сравнивать заданное положение Солнца и его текущее положение в Москве. Если Солнце окажется ниже заданного угла, то отправим команду на включение, иначе — команду на отключение освещения:

Опытным путем было определено, что на модернизируемом объекте потребность в наружном освещении возникает, когда Солнце опускается ниже -1.5°. К слову, также было замечено, что городское освещение включается примерно в это же время.

С помощью cron будем выполнять moscow_lights_ctrl.sh каждую минуту:

Нам ничего не мешает создавать такие скрипты для любого географического положения. А когда возникнет необходимость расширения системы, мы сможем применить любое оборудование. Лично я склоняюсь к использованию модулей ввода-вывода, поддерживающих протокол Modbus TCP.

По большому счету все поставленные цели достигнуты. Модернизацию можно считать успешно завершенной.

Термин «Умный дом»

«Умный дом» — это наступившее будущее. Комплексная система, способная самостоятельно контролировать все инженерные устройства в здании. Модульная структура позволит оперативно вносить изменения и расширять базу функционала. Управление светом — это один из модулей системы «Умный дом». Помимо него к ним относятся устройства слежения, безопасности, климат-контроля.

Каким бы совершенным ни было управление освещением (набор датчиков, детекторов и контроллеров), только при наличии централизованного контроля оно становится частью «умного дома». В систему входит специфическая электрическая проводка и устройства для автоматизированной работы. Каждый модуль тесно связан с остальными.

Похожие записи:

Как сбросить контроллер батареи ноутбука? Create external interrupt in arduino Обозначение узо на схеме Стриппер для снятия изоляции с проводов Схема подключения узо без заземления Чем отличаются проводники от полупроводников. отличия металлов от полупроводников и диэлектриков