Автомат управления освещением – Автомат управления уличным освещением с астротаймером

alexxlab | 17.01.2020 | 0 | Разное

Содержание

Как сделать автоматическое управление освещением

Автоматические системы управления освещением

Реле для автоматического управления освещением, в последнее время приобретают все большую популярность. Ведь они позволяют не только существенно снизить затраты на освещение, но и сделать ваш дом более удобным для проживания. Что уж тут говорить о централизованных системах управления освещением, которые позволят вам вообще не подходить к выключателям.

Но зачастую установка таких систем достаточно дорогостоящая, и по карману далеко не каждому. В то же время, при наличии минимальных познаний в электротехнике, вы вполне можете создать централизованную систему управления, которая по своему функционалу мало в чем будет уступать своим более прогрессивным собратьям. А вот ее стоимость будет на порядок ниже.

Устройства применяемые для автоматизации управления освещением

Дабы разобраться с вопросом автоматического управления, давайте сначала рассмотрим, а чем отличается централизованная система управления от установки обычных датчиков. И какие, собственно говоря, датчики для этого могут применяться?

Для ответа на этот вопрос давайте возьмем шкаф управления наружным освещением с централизованной системой, и посмотрим, что к нему подключено. Вы удивитесь, но это обычные датчики освещенности, движения, присутствия, таймеры и концевые выключатели открывания дверей.

Современная система управления освещением и не только

Сам процесс управления осуществляется только за счет этих датчиков. А централизованная система лишь обеспечивает их координацию, изменение режимов работы и удобный интерфейс пользователя для настройки и управления.

  • То есть, мы вполне можем своими руками создать подобную систему управления, которая только что и будет не столь удобна в эксплуатации.
  • Но столь ли часто нам необходимо изменять настройки? Может быть раз-два в год – да и то, только на отдельных реле.
  • Это вполне можно сделать и вручную, а не через WEB-интерфейс. Зато стоимость такой системы будет в разы ниже.
  • Что нам для этого необходимо? В первую очередь сами датчики. Поэтому давайте остановимся на них подробнее.

Датчик движения

Датчик движения – устройство которое срабатывает при наличии в поле его зрения движения.

Данный датчик может отстраиваться от незначительно движения – например, движение веток от ветра, движения животных или удаленного движения людей.

Датчик освещенности

Датчик освещенности срабатывает при снижении уровня освещенности в месте установки устройства до установленного предела. Предел срабатывания вы будете выставлять самостоятельно, и это может быть как полная темнота, так и незначительное затемнение от тучи.

Таймер – это устройство, которое отчитывает время между включениями и отключением света. Таймеры могут быть однозадачные – то есть способные отсчитывать время лишь для одной команды, и многозадачные, способные отчитывать время для большого количества задач одновременно.

Концевой выключатель на двери

Концевые выключатели открывания и закрывания дверей.

По сути это обычные кнопки, которые монтируются в дверь и фиксируют ее положение.

Активно применяются не только для управления освещением, но и для интеграции систем управления освещением с охранными системами.

Датчик присутствия

Датчики присутствия – это устройства, которые фиксируют наличие человека в поле зрения датчика.

Они могут быть выполнены по разнообразным технологиям, из-за чего цена на устройство может достаточно сильно отличаться.

Например, некоторые датчики фиксируют наличие теплового излучения человека, а некоторые — работают по принципу датчика движения, фиксируя движения человека.

Схемы автоматического управления освещением

Подключение приведенных выше датчиков по схеме «и» или «или», позволяет полностью автоматизировать процесс управления освещением:

  • Так называемая логика «и» — это когда включение освещения наступает при срабатывании сразу двух датчиков.
  • Например, при снижении освещенности срабатывает датчик освещенности, и падает питание к датчику движения, при срабатывании которого и включается свет. Таким образом, срабатывание одного из этих датчиков не приведет к включению света.
  • Логика «или» — это когда свет включится по фактору срабатывания одного из нескольких датчиков. Например: свет включится или по факту снижения освещенности, или по фактору наступления времени срабатывания на таймере.

Схемы подключения с одним датчиком

Чтобы разобраться с этим вопросом более детально, давайте рассмотрим разнообразные схемы подключения датчиков. Начнем с наиболее простых схем с одним датчиком.

В качестве примера возьмем схему подключения датчика освещенности, который при снижении уровня естественной освещенности будет давать импульс на включение искусственного освещения. Принцип подключения других датчиков аналогичен.

  • Для этого нам потребуется непосредственно сам датчик освещенности. Он может быть двух типов. В первом случае — это датчик с коммутационным механизмом внутри. Такое устройство способно управлять освещением с токами до 6, 10 или 16А. Более высокие токи приведут к перегоранию контактной части реле.

Принципиальная электрическая схема датчика освещенности

  • Второй тип реле — это автомат управления освещением с выносным датчиком. Автомат и датчик соединяются при помощи провода. В этом случае, датчик подает лишь управляющий импульс на автомат, а коммутация цепи происходит уже непосредственно автоматом. Такие устройства способны включать и отключать освещение с номинальными токами до 32А, а иногда и выше.
  • В нашем примере мы рассмотрим подключение датчика освещенности первого типа, как более распространенного. Для его работы, нам потребуется подключить к нему фазный и нулевой провод (см. Как прозвонить провода: рассмотрим варианты).

Подключение датчика освещенности без выключателя

  • Для этого фазный провод подключаем от выключателя сети освещения, которую мы планируем автоматизировать. Причем, подключаем его на приходящий от распределительной коробки или от группового автомата контакт. Нулевой провод подключаем непосредственно в распределительной коробке — или шкафу управления освещением, как на видео.
  • Теперь датчик у нас работоспособен, но пока еще нечего не коммутирует. Для этого нам необходимо к третьему выводу датчика подключить еще один провод. Он так же будет фазным, и подключается либо на уходящий контакт выключателя, либо непосредственно к ближайшему светильнику. Нулевой провод для светильника берется отдельно от распределительного щита или коробки.

На фото правильное подключение любого датчика с шунтирующим выключателем

Обратите внимание! Наша инструкция не даром делает такой акцент на подключение от выключателя. Дело в том, что согласно нормам ПУЭ, любые сети освещения с автоматическим управлением должны быть оборудованы системой ручного управления, которая шунтирует средства автоматизации. Проще говоря, должен стоять выключатель, который позволит включить свет помимо датчика.

Схемы подключения с двумя датчиками

Теперь давайте рассмотрим вопрос подключения сразу нескольких датчиков. При этом у нас будет два варианта: первый подключение по логике «и», а второй по логике «или».

  • В качестве примера, давайте рассмотрим вариант, когда нам необходимо, чтобы освещение включалось, когда будет достаточно темно, и когда в определенной зоне есть человек. Для этого нам потребуется датчик освещенности и датчик движения. Вместо датчика движения может быть датчик присутствия.

Последовательная схема подключения датчиков

  • Теперь давайте разберем схему подключения – она называется последовательной. Прежде всего, как в варианте с подключением одного датчика, монтируем датчик освещенности. Только провод, который у нас шел к светильникам, подключаем в качестве приходящего фазного к датчику движения. А уже уходящий фазный провод от датчика движения подключаем к светильникам. При этом нулевой провод для датчика движения, мы подключаем в шкаф управления освещением наружным или распределительную коробку. Можно на один контакт с нулевым проводом датчика освещенности.
  • При такой схеме, после того как снизится уровень естественного освещения, сработает датчик освещенности. Он подаст фазу на датчик движения, и тот включится в работу. После того, как в зону действия датчика попадет человек, он сработает и включит освещение.
  • Теперь давайте рассмотрим вариант, когда у нас имеется длинная дорожка. Нам необходимо, чтобы свет зажегся тогда, когда с одной или со второй стороны дорожки появится человек. Зона действия одного датчика движения недостаточна для охвата всей дорожки. Поэтому нам потребуется два, или даже три датчика.

Параллельная схема включения датчиков движения

  • Схема такого подключения достаточно проста. Все датчики должны быть включены параллельно. Для этого из одной точки берем нулевой провод, и подключаем его ко всем датчикам. Так же поступаем и с фазным питающим проводом. А вот уходящие от датчиков фазные провода, соединяем между собой и подключаем к нашим светильникам.

Обратите внимание! Если у нас имеется ящик управления освещением 380В, из которого мы подключаем датчики, то крайне важно чтобы все они были запитаны от одного и того же фазного провода. В противном случае, это приведет к короткому замыканию. Поэтому, для исключения ошибок, подключения лучше выполнять в одной точке.

Схема управления с большим количеством датчиков и единой управляющей системой

При таком способе подключения, при срабатывании хотя бы одного из датчиков, свет включится вдоль всей дорожки. Комбинируя приведенные выше варианты, можно достичь высочайшей степени автоматизации.

Но для сложных схем, становится достаточно накладно монтировать силовые провода от датчика к датчику. Поэтому в таких случаях, все силовые переключения выполняются в силовом шкафу. А к датчикам подводится только питание, и от них исходят управляющие сигналы.

Вывод

Ящик управления освещением с фотореле — это уже давно не предел автоматизации. Современные технологии позволяют использовать сразу несколько параметров для включения освещения. И далеко не всегда для этого необходима покупка дорогостоящего оборудования.

Вполне возможно создать качественные системы управления и самостоятельно. Для этого достаточно иметь минимальные познания в электротехнике, и правильно продумать условия включения и отключения света.

elektrik-a.su

Автомат управления освещением (2)

Описание.

Автомат управления
освещением.

Изобретение
относится к электротехнике и может быть
использовано в качестве автоматического
аппарата освещения.

При достаточном
освещении сопротивление фоторезистора
R2
мало и напряжение на инвертирующем
входе ОУ DA1
меньше, чем на неинвертирующем. Напряжение
же на выходе ОУ близко к напряжению на
плюсовом выводе конденсатора С3, и
транзистора VT1
закрыт. В таком состоянии ток, протекающий
через обмотку реле К1, откроет транзистор
VT2,
который её зашунтирует. Напряжение на
обмотке реле составляет в этом случае
2…4 В, что недостаточно для его срабатывания,
а поэтому включенные через его нормально
замкнутые контакты лампы освещения
гореть не будет.

По мере уменьшения
освещенности сопротивление фоторезистора
R2
возрастает и напряжение на инвертирующем
входе ОУ увеличивается. При достижения
им уровня, заданного подстроенным
резистором R4,
ОУ переключается и напряжение на его
выходе становится близким к напряжению
на минусовом выводе конденсатора С3.
Транзистор VT1
открывается, и происходит насыщение. В
результате напряжение на эмитторе
практически сравнивается с напряжением
на коллекторе, что приводит к закрыванию
транзистора VT2.
Теперь ток питания полностью потечет
через обмотку реле К1, оно срабатывает
и его замкнувшиеся контакты включат
осветительную лампу.

При открытом
транзисторе VT2
ток, текущий через этот транзистор и
диод VD2,
проходит также через стабилитрон VD3.
Выделяющееся на нём напряжение 12В
используется для питания управляющей
части устройства. При закрытом транзисторе
VT2
почти весь ток обмотки реле К1 продолжает
питать этот узел и лишь малая его часть
проходит через резистор R6
и выход ОУ DA1.

Резистор R5
исключает многократные включения и
выключения осветительной лампы при
небольших изменениях освещенности в
зоне срабатывания автомата. Конденсатор
С1 устраняет сетевые наводки и замедляет
срабатывание автомата, уменьшает
вероятность выключения лампы при
кратковременном освещении фоторезистора,
например, светом фар проходящих
автомобилей.

Стабилитрон VD1
обеспечивает четкое закрытие транзистора
VT1,
а диод VD2
– транзистора VT2.
Резистор R3
не позволяет при подстройки уровня
срабатывания автомата превысить
максимально допустимое синфазное
напряжение на входе ОУ, выше которого
он уже не будет работать.

В автомате было
применено реле типа РПУ-2 с сопротивлением
обмотки 4,5 кОм и рабочим напряжением
110 В. Оно имеет по две пары замыкающих и
размыкающих контактов, ток через каждую
пару может по оценке автора достигать
10 А. Емкость конденсатора С4 была подобрана
для обеспечения номинального напряжения
на обмотке при закрытом транзисторе
VT2. Устройство сохраняет работоспособность
при емкости С4 в пределах 0,22…0,47 мкф.

Здесь использован
фоторезистор ФСД-Г1, чем объясняется
высокое сопротивление резистора R1. Если
применить фоторезистор ФСК-Г1 или СФ2-5,
сопротивление резистора R1 нужно будет
уменьшить примерно до 1
МОм,
а емкость конденсатора С1 -увеличить до
2,2 мкф.

При такой же замене
фоторезистора можно в качестве ОУ DA1
установить К140УД6 или К140УД7. Транзистор
VT1 – любой кремниевый маломощный структуры
р-n-р (например серий КТ361, КТ502 или КТ3107
с любым буквенным индексом). Хотя при
работе автомата напряжение на транзисторе
VT2 не превышает 110 В, в момент включения
устройства в сеть к нему может быть
приложено полное амплитудное напряжение
сети – около 300 В, поэтому его допустимое
напряжение коллектор-эмиттер должно
быть не менее указанной величины.
Подойдут КТ506А(Б), КТ604А(Б, AM, БМ), КТ605А(Б,
AM, БМ), КТ850Б, КТ854А(Б), КТ859А.

Стабилитрон VD1 –
любой малогабаритный на напряжение
4,7…7,5 В, VD3 – на напряжение стабилизации
11…15 В и ток не менее рабочего тока реле
К1 с запасом 50% (для РПУ-2 – 25..,30 мА), например,
Д814Г, КС512А, КС512Б, КС515Г. Диодный мост
КЦ407А может быть заменен на четыре любых
диода на напряжение не менее 300 В.
Конденсатор С3 – импортный аналог К50-35.

Все элементы
устройства размещены на печатной плате
размерами 60 х 60 мм .Плата рассчитана на
установку двух конденсаторов К73-17 0,22
мкФ 630 В в качестве С4. Их рабочее напряжение
должно быть не менее 400 В, можно также
использовать К73-16. Резисторы – типа МЛТ
(R1 – С1-4 0,25 Вт или КИМ-0,125), подстроечный
резистор R4 – СП3-19.

Выводы обмотки
реле отсоединены от контактных ламелей
и подпаяны к соответствующим штырькам
платы, в качестве которых использованы
контакты диаметром 1 мм от разъема 2РМ.
К освободившимся ламелям подключены
проводники питания 220 В платы, фоторезистор
подключен двумя свитыми проводами
непосредственно к контактам платы.

Кроме обычного
источника питания от сети автомат
управления освещением имеет источник
питания от солнца, т.е. солнечную батарею
(фотоэлектрический источник питания).
Эти два источника питания подключены
параллельно друг другу. Принцип действия
заключается в том, что днем солнечная
батарея заряжается от солнца, т.е.
накапливает электроэнергию. А когда
наступает ночь или темное время суток,
солнечная батарея растрачивает данную
энергию на работу установки. Но так как
в светлое время суток погода может быть
пасмурной, солнце может быть закрыто
облаками, т.е. на солнечную батарею не
поступает солнечная энергия. В этом
случае на помощь приходит другой источник
питания – источник питания от сети,
который способствует дальнейшей работе
автомата управления освещением.

Прототипом автомата
управления освещением является автомат
управления освещением без фотоэлектрического
источника питания. Недостатком прототипа
является его неэкономичность. Данное
же изобретение позволяет экономить
электроэнергию и, следовательно,
материальные ресурсы. Оно может
применяться в различных местах. Например
как уличное освещение или на маяках.
Если на маяках применять данный автомат
управления освещением, то можно будет
реже подзаряжать генератор от которого
работает маяк, что позволит сэкономить
средства.

РКО

Формула изобретения

Автомат управления
освещением, состоящий из блока управления,
пускового реле, фоторезистора, источника
сетевого питания, отличающийся тем, что
с целью расширения функциональных
возможностей, он содержит фотоэлектрический
источник питания, включенный параллельно
сетевому и реле контроля напряжения
сети.

Предлагаемый
автомат управления освещением может
быть использован в быту, промышленности
и сельском хозяйстве, для обеспечения
экономии электроэнергии.

В предлагаемом
устройстве отличительной особенностью
является наличие компактного светового
источника питания, связанного с основным
источником питания от сети параллельно,
что, в свою очередь, повышает уровень
надежности работы автомата управления
освещением.

Устройство не
требовательно к монтажу и допускает
различные варианты конструктивного
исполнения.

Список использованной
литературы

  1. Шелестов И.П.
    «Радиолюбителям: полезные схемы»,издательство
    «Солон» 1998г.

  2. Журнал «Радиолюбитель»
    №5,1997 г.

  3. Журнал «Радио»
    №12, 1987 г.

studfiles.net

Автоматическое управление освещением – Hometa.com


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.

hometa.com

Радиосхемы. – Автомат управления освещением

Автомат управления освещением

категория

Электроника в быту

материалы в категории

Е. ЗУЕВ, с. Денятино Владимирской обл.
Радио, 2002 год, № 8

Не секрет, что порою мы забываем выключать свет, скажем, в ванной комнате или в подсобном помещении, и он бесполезно горит часами. В целях экономии электроэнергии желательно оборудовать помещение автоматическим выключателем, защищающим его от нашей забывчивости. Тогда при входе в помещение свет будет зажигаться, а при выходе — гаснуть. Автомат подключают параллельно имеющемуся выключателю, которым приходится пользоваться на время уборки помещения.

Автомат можно выполнить по описанию в [1], но я, воспользовавшись предложенной идеей, разработал свой вариант конструкции (рис. 1), которая уже несколько лет действует в моей квартире.

Работает автомат так. При подключении его к сети на выходе счетного триггера, выполненного на элементах DD1.1, DD1.2 [2], появляется низкий логический уровень, а на выходе инвертора DD1.3 — высокий. Благодаря интегрирующей цепочке R3C4 этот уровень передается на вход инвертора DD1.4 только примерно через семь секунд. Все это время оказывается включенным реле К1, которое своими контактами К1.1 подает напряжение на лампу EL1, и она горит. Как только на входах инвертора появляется высокий уровень, осветительная лампа гаснет. Автомат готов к работе.

Датчиком автомата является геркон (герметизированный контакт) SF1 с замыкающими контактами, установленный на верхней части дверной коробки вертикально. Напротив геркона должен находиться постоянный магнит, а между ними входить стальной уголок, закрепленный на двери. Пока дверь закрыта, контакты геркона разомкнуты, автомат — в дежурном режиме.

Как только дверь открывают и входят в помещение, уголок отходит в сторону, контакты геркона замыкаются. “Срабатывает” счетный триггер, на его выходе появляется высокий уровень, который инвертируется элементом DD1.3. На выходе этого элемента появляется низкий уровень, благодаря чему заряженный ранее конденсатор С4 быстро разряжается через диод VD1 и выходные цепи элемента DD1.3. В итоге на входе инвертора DD1.4 — низкий уровень, а на выходе — высокий. Открывается транзистор VT1, срабатывает реле, вспыхивает осветительная лампа.

При закрывании двери стальной уголок перекрывает магнитный поток, контакты геркона размыкаются, но состояние триггера не изменяется.

Когда дверь снова открывают и выходят из помещения, замыкающиеся контакты геркона изменяют состояние триггера на противоположное. В итоге транзистор закрывается, реле отпускает, свет гаснет. При необходимости заняться какими-то работами в помещении, например, уборкой, свет зажигают выключателем SA1, автоматика не работает (т.е. она практически работает, но не оказывает влияния на осветительную лампу).

О деталях автомата.

Геркон — любой из серии КЭМ с замыкающими или переключающими контактами. Конденсатор С4 — с малым током утечки, например, К53-14; СЗ, С5 — К50-16, К50-35; С1, С2 — КМ-5, КМ-6. Диоды VD1, VD3 — любые из серий КД521, КД522, стабилитрон VD2 — любой с напряжением стабилизации 8…10 В. Транзистор — любой из серий КТ608, КТ801 либо КТ603А, КТ603Б. Реле — на ток срабатывания до 40 мА при напряжении не более 12 В, например, РЭС-32 паспорт РФ4.500.335-01. Контакты реле должны выдерживать напряжение 220 В и ток лампы накаливания. Трансформатор — промышленный или самодельный с напряжением на вторичной обмотке 9…10 В при токе нагрузки не менее 50 мА.

Большинство деталей монтируют на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Плату с остальными деталями, кроме геркона, располагают в пластмассовом корпусе подходящих габаритов, а корпус укрепляют на стене вблизи двери.

При отсутствии геркона допустимо воспользоваться микропереключателем 3 (рис. 3), установленным внутри скобы 4, для которой выдалбливают паз в дверной коробке 7. Микропереключатель фиксируют шурупами (или гвоздями) 5, а проводники от него выводят через отверстие 6. В двери 2 располагают толкатель 1 такой длины, чтобы при закрытой двери он надежно нажимал на кнопку микропереключателя.

ЛИТЕРАТУРА
1. Качиков А. Автомат управления освещением. — Радио, 1990, № 11, с. 62, 63.
2. Карабутов А. Расширение возможностей триггера. — Радио, 1997, № 7, С. 48.

radio-uchebnik.ru

Схема управления освещением: какие есть виды

Разбираем различные варианты управления освещением

В погоне за удобством и экономичностью схемы управления освещением постоянно совершенствуются. Сейчас уже освещением, да и вообще всем электрооборудованием в доме, можно управлять находясь на другом конце Земли.

Это конечно требует серьезных капиталовложений и участия узкопрофильных специалистов. Но есть схемы управления, которые вполне возможно реализовать с минимальным набором знаний по электротехнике и которые значительно облегчат вашу жизнь и позволят сэкономить. О этих то схемах мы и поговорим в нашей статье.

Схемы с ручным управлением

Все схемы управления освещением можно разделить на ручные и автоматические. Ручные схемы хоть и не обеспечивают автоматизации, но обеспечивают должный комфорт. И во многих случаях в соотношении цена и удобство имеют несомненное преимущество перед полностью автоматическими схемами.

Проходные и перекрестные выключатели

Проходные и перекрестные выключатели на практике применяются уже достаточно давно. Но сфера их применения может быть значительно шире. Ведь установка таких переключающих устройств позволяет управлять освещением из двух, трех (см. Как сделать управление освещением с трех мест) и большего количества мест.


Итак:

  • Проходной выключатель отличается от обычного выключателя тем, что он имеет один ввод и два вывода. Пусть ввод будет контактом номер 1, а вывода контактами номер 2 и 3. В одном положении выключателя замкнуты контакты 1 и 2, а во втором положении выключателя замкнуты контакты 1 и 3.
  • Перекрестный выключатель имеет два вводных контакта 1 и 2, а также два контакта вывода 3 и 4. В одном положении выключателя у нас замкнуты контакты 1 – 3 и 2 – 4, а во втором положении замкнуты контакты 1 – 4 и 2 – 3.
  • Такая особенность позволяет выключателям управлять освещением независимо от положения других выключателей в схеме. В связи с этим такую схему часто называют коридорная.


  • Как вы можете видеть на схеме, для управления с помощью двух выключателей можно применить только проходные выключатели. Для большего количества точек управления требуется применять уже и перекрестные выключатели.
  • Для того чтоб реализовать эту схему для двух выключателей следует произвести следующие переключения. Фазный провод от распределительной коробки подключить к вводу первого выключателя.
  • После этого соединяем между собой вывода 2 и 3 обоих выключателей. А к вводу второго выключателя подключаем наш светильник. Осталось подключить нулевой провод к светильнику напрямую от распределительной коробки и наша схема готова к работе.
  • Для создания подобной схемы на три и большее количество выключателей между двумя проходными следует поставить перекрестные выключатели. В этом случае мы от выводов 2 и 3 первого проходного выключателя подключаем провода к вводам 1 и 2 перекрестного выключателя. А от выводов 3 и 4 перекрестного выключателя подключаем к выводам 2 и 3 проходного выключателя. В остальном схеме остается без изменений.

Схемы на импульсном реле

Но будем откровенны схемы проходных и перекрестных выключателей отживают свое. С появлением импульсных реле такие схемы кажутся через-чур сложными и недостаточно надежными в связи с большим количеством контактов.

Проще использовать импульсные реле, которые удобнее для управления освещением и схемы которых значительно проще.

Импульсное реле

  • Принцип работы импульсного реле сводится к следующему. При подаче питания на катушку силовые контакты изменяют свое состояние на противоположное и фиксируются в этом состоянии. Это позволяет кратковременной подачей напряжения в 0,1 – 0,5 сек., включать и отключать освещение.
  • Так как фиксация положения выключателя в этом случае не требуется, то для работы с импульсным реле применяют обычные кнопки. Такие как для дверного звонка. Простое нажатие на кнопку включает освещение. Повторное нажатие на эту или любую другую кнопку в цепи отключает его.

Обратите внимание! Выбирая импульсное реле убедитесь, что катушка работает от сети 220В. Кроме того, следует правильно выбрать номинальный ток первичной цепи, который для сети освещения должен быть не меньше 6А.

  • Кроме срабатывания от импульсов в большинство реле имеется функция только отключения и только включения освещения. Для некоторых схем это может стать очень полезным свойством.


  • В связи с таким богатым функционалом реле, он имеет аж шесть контактов. Обычно управляющие вывода расположены сверху, а силовые снизу. Но, к сожалению, единой системы тут нет, и каждый производитель изгаляется так, как сам считает правильным. То же самое и с обозначение контактов. Поэтому дабы не быть голословными мы возьмем принцип обозначения одного из самых распространенных производителей. В качестве примера выступает реле – РИО-1.
  • Если вы собрались подключать импульсное реле своими руками, то прежде всего собираем управляющий сигнал. Для этого фазный провод от распределительной коробки подключаем к каждому выключателю без фиксации. Вывода от выключателей собираем последовательно и подключаем к контакту «Y» на импульсном реле.
  • Но для работы реле нам необходимо наличие питание на катушке. Подводим это питание присоединением к клемме «11» фазного провода от распределительной коробки, а к клемме «N» нулевого провода.
  • Теперь от клеммы «14» берем фазный провод к нашим светильникам. Нулевой соответственно прокладываем от распределительной коробки. Все наша схема полностью работоспособна.
  • Если же у вас есть желание установить кнопку, которая будет при любом нажатии только включать освещение, то данную кнопку подключаем к контакту «Y1» импульсного реле. Соответственно кнопку, работающую только на отключение света, подключаем к контакту «Y2» реле.

Подключение освещение через пускатель

Согласно п.6.2.10 ПУЭ от одного группового автомата запрещено запитывать более 20 ламп или многоламповых светильников. Но иногда необходимо одноразово включить сразу большее число осветительных приборов.

В этом случае цепь управления освещением и схема должна предусматривать установку пускателя или контактора.


Итак:

  • Пускатель представляет собой катушку, магнитопровод и систему связанных с ним силовых и вторичных контактов. Магнитопровод разделен на неподвижную и подвижную часть. При подаче напряжения на катушку подвижная часть магнитопровода подтягивается к неподвижной. При этом изменяют свое положение и контакты. При исчезновении напряжения на катушке, магнитопровод под действием пружин отпадает, соответственно отпадает и контактная часть.

Обратите внимание! Обычно пускатель имеет три силовых контакта. Это позволяет к каждому из них подключить по одной группе освещения, что в свою очередь позволяет одновременно включать до 60 светильников.


  • Для управления пускателем обычно используется кнопочный пост. На нем в обязательном порядке должно быть, как минимум две кнопки «вкл» и «откл». Кнопка «вкл» имеет нормально разомкнутые контакты, а кнопка «откл» нормально замкнутые.
  • Для того чтоб освещение управлялось через контактор или пускатель нам, как и в схеме импульсного реле, следует собрать отдельно силовую схему и отдельно схему управления. Силовая схема собирается достаточно просто. Для этого к вводным силовым контактам достаточно подключить фазные провода от групповых автоматов, а к выводам пускателя фазные провода, идущие непосредственно к светильникам.
  • А вот со схемой управления все немножко сложнее. Для этого берем фазный провод от одного их групповых автоматов и подключаем его к одному из контактов кнопки «откл». От второго контакта кнопки «откл» присоединяем провод к первому контакту кнопки «вкл». От второго контакта кнопки «вкл» пробрасываем провод к фазе катушки пускателя. Второй вывод катушки пускателя подключаем к нулю.
  • Казалось бы, вот и все. При нажатии кнопки «вкл» на катушке появится напряжение и пускатель сработает. Но дело в том, что как только мы отпустим кнопку «вкл» пускатель отпадет. Поэтому нам необходима так называемая схема самоподхвата.
  • Суть данной схемы сводится к следующему. У пускателя кроме силовых, есть вторичные контакты, которые повторяют движение силовых. Там есть нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты.
  • Для реализации схемы самоподхвата берем фазу с катушки пускателя. Ее подключаем на нормально разомкнутый контакт пускателя. К второму выводу этого контакта подключаем провод, который идет к кнопке «откл». Здесь подключаем его к контакту между кнопкой «вкл» и «откл». Теперь пускатель будет работать даже после отпускания кнопки «вкл».
  • Работает данная схема таким образом. Через нормально замкнутый контакт кнопки «откл» напряжение подается к кнопке «вкл». При нажатии кнопки «вкл» происходит подача напряжения на катушку и пускатель срабатывает. При этом замыкаются вторичные контакты пускателя, тем самым шунтируя кнопку «вкл». При нажатии кнопки «откл» напряжение снимается с катушки, пускатель отпадает, и схема возвращается в исходное состояние.

Схемы с автоматическим управлением

Но как бы то не было схемы ручного управления требуют участия человека. А это не всегда возможно или комфортно.

Значительно удобнее если освещение будет включаться самостоятельно по определённым факторам. Для это используется дистанционное управление освещением и схема которая предполагает наличие специальных датчиков.

Схема с датчиками освещенности

Для более рационального расходования электроэнергии применяют так называемые датчики освещённости. Они позволяют включать освещения только при снижении уровня естественного освещения до заданных параметров.

При этом они совершенно не требуют участия человека, а их обслуживание сводится к периодической протирке фотоэлемента датчика от пыли.


Принцип работы датчика освещённости сводится к фиксации уровня освещённости специальным фотоэлементом. При достижении заданных параметров он срабатывает и через силовой контакт подает напряжение к сети освещения. Регулировка необходимого уровня освещённости реализуется за счет специального регулятора на наружной поверхности корпуса.

Подключение датчика освещённости не требует особых знаний:

  • Прежде всего подключаем фазу и ноль к соответствующим выводам датчика. Они могут быть обозначены как «L» или «L1» и «N». Это подключение обеспечивает работоспособность устройства.

Схемы подключения датчика освещенности

  • От третьего, пока не задействованного вывода, подключаем светильники. Ноль для светильников берется помимо датчика, непосредственно с распределительной коробки.

Обратите внимание! Согласно п. 6.5.7 ПУЭ все системы с автоматическими системами управления освещения должны иметь возможность ручного включения. Это необходимо для ремонта, эксплуатации сети, а также на случай поломки датчиков. Это правило относится ко всем схемам с автоматическим управлением.

Схема управления наружным освещением, для которых такие датчики используют наиболее часто, зачастую предполагает подключение от датчика не светильников, а пускателя освещения.

В этом случае, при снижении освещённости срабатывает датчик, затем пускатель и подается напряжение к сети освещения, которая управляется либо другими датчиками, либо выключателями. Это обеспечивает условие включения освещения только при недостаточной естественной освещённости.

Схема с таймером

В некоторых случаях освещение необходимо включать по факту наступления определённого времени. В этом случае схема автоматического управления освещением оснащается таймером.

Итак:

  • Таймеры бывают двух видов аналоговые, с часовым механизмом, и электронные, принцип действия которых схож с принципом действия электронных часов. Кроме того, таймеры разделяются на устройства реального времени и устройства обратного отчета.
  • Устройства реального времени ведут счет времени как обычные часы и при наступлении заданного времени выполняют заданные действия – включение или отключение электрооборудования.
  • Устройства обратного счета зачастую имеют строго регламентированный временной отрезок, в период которого возможно его срабатывания – час, сутки, неделя. В данном случае можно задать действия на не ограниченное время, а на данный временной промежуток. И таймер будет вести учёт времени до момента срабатывания.
  • Сами по себе таймеры практически не выпускаются. Зачастую они интегрированы с другими устройствами. Это могут быть автоматические выключатели, розетки, выключатели, пускатели или другое оборудование.

Розетки с таймерами

  • Современные таймеры имеют возможность программирования не на одно, а на несколько действий независимых друг от друга. Кроме того, современные электронные таймеры могут управлять сразу несколькими устройствами. Но такие устройства чаще всего применяются в схемах освещения «умный дом» и других высокотехнологичных схемах как на видео, создать которые без помощи профессионалов может быть затруднительно.

Схема с датчиками движения

Самую высокую степень экономии электроэнергии дает схема управления с датчиками движения. Применение данных устройств позволяет включать освещение только на время нахождения человека в комнате или зоне ответственности.

При этом от самого человека не требуется никакого участия. Даже самые совершенные схемы управления на микроконтроллере используют данный тип датчиков для управления освещением.

  • Принцип работы датчика движения основан на фиксации инфракрасного излучения, которое излучает человек. При этом дабы фиксировать не только наличие излучения, но и движение человека имеется специальная оптическая система. По мере движения человека фиксация излучения в этой системе производится разными элементами.
  • Количество элементов срабатывание которых приведет к срабатыванию датчика регулируется. Поэтому при малейшем движении для срабатывания датчика достаточно фиксация двумя элементами, а для более грубой настройки может потребоваться фиксация тремя или четырьмя элементами.

Номинальные параметры датчика движения

При выборе датчика движения следует обратить внимание на целый ряд параметров. Прежде всего это электрические номинальные данные.

В первую очередь нас интересует напряжение питающей сети, которое должно быть 220В, а также номинальный ток первичной цепи.

Он может быть 6, 10 или 16А. Чем выше это значение, тем большее количество ламп мы можем запитать от датчика.

Регулировка датчика движения

Большинство современных датчиков движения имеют возможность регулировки уровня освещенности для срабатывания, время работы датчика после срабатывания и выбор чувствительности срабатывания.

Радиус срабатывания датчика движения

Важным параметром является угол работы датчика. Большинство современных моделей способны обеспечить угол работы до 180⁰. А для датчиков потолочной установки нормальным является охват зоны в 360⁰.

Зависимость датчика движения от погодных условий и места установки

Во время настройки датчиков движения, а также их работы следует помнить, что плохие погодные условия значительно снижают их чувствительность.

Кроме того, установка посторонних предметов или стекла перед датчиком может полностью ограничить его работу. Это же правило касается и климатического оборудования, установленного рядом с датчиком.

Конструкция датчика движения

Так же важным параметром является уровень защиты датчика движения от проникновения влаги и пыли. Если для установки внутри помещений можно выбрать приборы без защиты, то для наружной установки лучше выбирать изделия с IP 44 и выше.

Итак:

  • Подключение датчика движения достаточно похоже с подключением датчика освещенности. Точно так же для работы устройства ему необходимо наличие фазы и нуля. Для питания же светильников, подключенных к нему, используется третий провод. Для сети освещения он является фазным.
  • Кроме того, достаточно интересным решением является возможность их параллельного подключения. Например, у нас есть коридор с несколькими входами. Напротив каждого из них ставим датчик движения, и при срабатывании хотя бы одного из них включается освещение всего коридора. Это так называемая логика «или».
  • В виду широкого использования современные датчики движения имеют более широкие возможности чем просто фиксация движения. В большинстве случаев они содержат встроенный таймер, а иногда и датчик освещённости.
  • Это позволяет значительно расширить спектр их использования и повысить многозадачность. Например, можно задать условием срабатывания понижения уровня освещенности до определённой величины и появление движения. При этом в сработанном состоянии датчик должен находится столько-то минут, после прекращения движения в зоне его действия.
  • Конечно это более удобно, но зачастую увеличивает конечную стоимость всей схемы освещения. Поэтому наша инструкция для удешевления проекта советует интегрировать несколько разнообразных автоматических и ручных схем друг с другом.

Вывод

Как видите современная схема дистанционного управления освещением позволяет полностью исключить человека или минимизировать его участи. Но понятное дело, чем более совершенная схема, тем выше ее конечная стоимость.

Поэтому далеко не во всех случаях целесообразно расходовать большие средства на автоматизацию систем управления. Иногда можно обойтись и старым добрым выключателем. Но решать конечно вам, тем более что теперь вы знаете как это все смонтировать без посторонней помощи.

elektrik-a.su

Автомат управления освещением

Содержание

  1. Заявление о выдаче
    свидетельства
    3

  2. Описание

    7

  3. Формула изобретения

    10

  4. Чертеж

    11

  5. Реферат

    12

  6. Список литературы

    13

Заполняется

ВНИИГПЭ

Дата
поступления

Входящий

№ гос.
регистрации

Приоритет

ЭО

Ннужное
отметить
знаком
[X]

Заявление
с
реквизитами,
проставленными
ВНИИГПЭ,
является
уведомлением
о
поступлении
заявки

ЗАЯВЛЕНИЕ

о
выдаче
патента
Российской
Федерации

на
изобретение

В
Комитет
Российской
Федерации

по
патентным
и
товарным
знакам

121858
Москва
Бережковская
наб
30 к
1

ВНИИГПЭ

Представляя
указанные
ниже
документы,
прошу
(просим)
выдать
патент
Российской
Федерации
на
имя

Заявитель(и):Маркелов
Александр Николаевич

(указывается
полное
имя
или
наименование
и
место
жительства
или
местонахождение
Данные
о
местожительстве
авторов-заявителей
приводятся
в
графе
с
кодом
97)

Код
организации,
пред-приятия
по
ОКПО,
(если
он
установлен)

Код
страны
по
стандар

ту
ВОИС
ST.3

(если
он
установлен)

Прошу
(просим)
установить
приоритет
изобретения
по
дате:

подачи
первой(ых)
заявки(ок)
в
стране-участнице
Парижской
конвенции
(п2
ст19
Закона)

поступления
более
ранней
заявки
в
Патентное
ведомство
в
соответствии
с
п4
ст19
Закона

поступления
первоначальной
заявки
в
Патентное
ведомство
в
соответствии
с
п5
ст19
Закона

поступления
дополнительных
материалов
к
более
ранней
заявке
(п3
ст19
Закона0

Заполняется
только
при
испрашивании
приоритета
более
раннего,
чем
дата
поступления
заявки
в
Патентное
ведомство

1.

2.

3.

Название
изобретения
Емкостной измеритель перемещения

адрес
для
переписки
(полный
почтовый
адрес,
имя
или
наименование
адресата)

413040 Саратовская
область, г.Маркс, ул.Кирова, д.26

Телефон:
Телекс:
Факс:

8(22)70-60-66

патентный
поверенный
(полное
имя,
регистрационный
номер,
местонахождение)

Телефон:
Телекс:
факс:

Перечень
прилагаемых
документов

кол-во
л
в
1 зкз

кол-во
зкз

Основания
для
возникнове-

ния
на
подачу
заявки
и
получение
патента

(без
представления
докуме-нта)

заявитель
является
рабо

тодателем
и
соблюдены

условия
п2
ст8
Закона

переступка
права
работо

дателем
иному
лицу

переступка
права
автором
или
его
правопреемником
иному
лицу

право
наследования

описание
изобретения

3

1

формула
изобретения
(кол-во
независимых
пунктов____)

1

1

чертеж
(и)
и
иные
материалы

1

1

реферат

1

1

документ
об
уплате
пошлины

за
подачу
заявки

за
проведение
экспертизы

документ,
подтверждающий
наличие
оснований
для

освобождения
от
уплаты
пошлины

уменьшения
размера
пошлины

копия(и)
первой(ых)
заявки(ок)

(при
испрашивании
конвенционного
приоритета)

перевод
заявки
на
русский
язык

доверенность
удостоверяющая
полномочия
патентного

поверенного

другой
документ
(указать)

Автор
(ы)

Маркелов
Александр Николаевич

(указывается
полное
имя)

Адрес_местожительства
(для
иностранцев
код
страны
по
стандарту
ВОИС
ST.3
если
он
установлен)

Подпись(и)_автора(ов)
переуступившего(их)
право
на
получение
патента
дата

Я
(мы)___________________________________________________________________________________

(полноеимя)

прошу
(просим)
не
упоминать
меня
(нас)
как
автора(ов)
при
публикации
сведений
о
заявке
о
выдаче
патента

Подпись(и)
автора(ов)

Правопреемник
автора
переуступивший
право
на
получение
патента
(полное
имя
или
наименование,
местожительство
или
местонахождение,
подпись,
дата)

Подпись

подпись(и)
заявитель(ей)
или
патентного
поверенного
лица
на
чье
имя
испрашивается
патент
дата
подписи(ей)

(при
подписании
от
имени
юридического
лица,
подпись
руководителя
удостоверяется
печатью)

Описание

Автомат управления
освещением

Изобретение
относится к электротехнике и может быть
использовано в качестве автоматического
аппарата освещения. В промышленности
широко применяются разнообразные
осветительные устройства.

При разработке
устройства управления освещением была
поставлена задача максимального
упрощения его схемы при сохранении
четного выполнения всех рабочих функций.

При достаточном
освещении сопротивление фоторезистора
R2
мало и напряжение на инвертирующем
входе ОУ DA1
меньше, чем на неинвертирующем. Напряжение
же на выходе ОУ близко к напряжению на
плюсовом выводе конденсатора С3, и
транзистора VT1
закрыт. В таком состоянии ток, протекающий
через обмотку реле К1, откроет транзистор
VT2,
который её зашунтирует. Напряжение на
обмотке реле составляет в этом случае
2…4 В, что недостаточно для его срабатывания,
а поэтому включенные через его нормально
замкнутые контакты лампы освещения
гореть не будет.

По мере уменьшения
освещенности сопротивление фоторезистора
R2
возрастает и напряжение на инвертирующем
входе ОУ увеличивается. При достижения
им уровня, заданного подстроенным
резистором R4,
ОУ переключается и напряжение на его
выходе становится близким к напряжению
на минусовом выводе конденсатора С3.
Транзистор VT1
открывается, и происходит насыщение. В
результате напряжение на эмитторе
практически сравнивается с напряжением
на коллекторе, что приводит к закрыванию
транзистора VT2.
Теперь ток питания полностью потечет
через обмотку реле К1, оно срабатывает
и его замкнувшиеся контакты включат
осветительную лампу.

При открытом
транзисторе VT2
ток, текущий через этот транзистор и
диод VD2,
проходит также через стабилитрон VD3.
Выделяющееся на нём напряжение 12В
используется для питания управляющей
части устройства. При закрытом транзисторе
VT2
почти весь ток обмотки реле К1 продолжает
питать этот узел и лишь малая его часть
проходит через резистор R6
и выход ОУ DA1.

Резистор R5
исключает многократные включения и
выключения осветительной лампы при
небольших изменениях освещенности в
зоне срабатывания автомата. Конденсатор
С1 устраняет сетевые наводки и замедляет
срабатывание автомата, уменьшает
вероятность выключения лампы при
кратковременном освещении фоторезистора,
например, светом фар проходящих
автомобилей.

Стабилитрон VD1
обеспечивает четкое закрытие транзистора
VT1,
а диод VD2
– транзистора VT2.
Резистор R3
не позволяет при подстройки уровня
срабатывания автомата превысить
максимально допустимое синфазное
напряжение на входе ОУ, выше которого
он уже не будет работать.

Все элементы
устройства размещены на печатной плате
из фольгированного стеклотекстолита
толщенной 2 мм. Плата рассчитана на
установку в качестве С4 двух конденсаторов
К73-17 емкостью 0,22мкФ и рабочим напряжением
630 В. Можно также использовать К73-16, но
в любом случае рабочее напряжение
конденсаторов должно быть не менее 400
В. Оксидный конденсатор С3 – импортный
аналог К50-35, остальные – КМ. Постоянный
резистор R1
– С1-4 или КИМ, остальные МЛТ указанной
на схеме мощности. Построечный резистор
R4
– СП3-19а.

В качестве реле
применено РПУ-2 с сопротивлением обмотки
4,5 кОм и рабочим напряжением 110 В, имеющее
по две пары замыкающих и размыкающих
контактов. Ток через каждую пару может
достигать 10 А. Конденсатор С4 должен
быть подобран таким образом, чтобы
обеспечивалось при закрытом транзисторе
VT2
номинальное напряжение на обмотке
сохраняется при емкости С4 в пределах
0,22…0,47 мкФ.

В автомате
использован фоторезистор ФСД-Г1. Этим
обеспечивается необходимость применения
резистора R1
с высоким сопротивлением. Если установить
фоторезистор ФСК-Г1 или СФ2-5, сопротивление
резистора R1
нужно будет уменьшить примерно до 1 Мом,
а емкость конденсатора С1 увеличить до
2,2 мкФ. При такой же замене фоторезистора
в качестве ОУ DA1
допустимо использовать К140УД6 или
К140УД7. Транзистор VT1
– любой кремневый маломощный структуры
р-п-р. Хотя при работе автомата напряжение
VT2
не превышает 110 В. По этой причине
допустимое напряжение коллектор –
эмиттер транзистора VT2
должно быть не менее указанной величины.
Стабилитрон VD1
– любой малогабаритный на напряжение
4,7…7,5 В, VD3
должен иметь напряжение стабилизации
11…15 В и ток не менее рабочего тока релеК1
с запасом 50%. Выводы обмотки реле
отсоединяют от контактных ламелей и
подпаяны к соответствующим штырькам
платы, в качестве которых использованы
контакты диаметром 1 мм от разъема 2РМ.
К освободившимся ламелям подключены
проводники питания (220 В). Фоторезистор
подключен двумя свитыми проводами
непосредственно к контактам платы.

Кроме обычного
источника питания от сети автомат
управления освещением имеет источник
питания от солнца, т.е. солнечную батарею
(фотоэлектрический источник питания).
Эти два источника питания подключены
параллельно друг другу. Принцип действия
заключается в том, что днем солнечная
батарея заряжается от солнца, т.е.
накапливает электроэнергию. А когда
наступает ночь или темное время суток,
солнечная батарея растрачивает данную
энергию на работу установки. Но так как
в светлое время суток погода может быть
пасмурной, солнце может быть закрыто
облаками, т.е. на солнечную батарею не
поступает солнечная энергия. В этом
случае на помощь приходит другой источник
питания – источник питания от сети,
который способствует дальнейшей работе
автомата управления освещением.

Формула изобретения

Автомат управления
освещением, состоящий из блока управления,
пускового реле, фоторезистора, источника
сетевого питания, отличающийся тем, что
с целью расширения функциональных
возможностей, он содержит фотоэлектрический
источник питания, включенный параллельно
сетевому и реле контроля напряжения
сети.

Автомат управления
освещения

Солнечная

батарея

Реферат

Предлагаемый
автомат управления освещением может
быть использован в быту, промышленности
и сельском хозяйстве, для обеспечения
экономии электроэнергии.

В предлагаемом
устройстве отличительной особенностью
является наличие компактного светового
источника питания, связанного с основным
источником питания от сети параллельно,
что, в свою очередь, повышает уровень
надежности работы автомата управления
освещением.

Устройство не
требовательно к монтажу и допускает
различные варианты конструктивного
исполнения.

Список использованной
литературы

  1. Шелестов И.П.
    «Радиолюбителям: полезные схемы»,издательство
    «Солон» 1998г.

  2. Журнал «Радиолюбитель»
    №5,1997 г.

  3. Журнал «Радио»
    №12, 1987 г.

studfiles.net

Усовершенствованный автомат управления уличным освещением

Описанное автором этой статьи в [Л] устройство определяет моменты включения и выключения освещения по таймеру с учё­том изменяющегося в течение года времени восхода и захода солнца. Предлагаемый ниже вариант дополнен датчиком осве­щённости, который позволяет учесть и различие погодных усло­вий. Предусмотрен контроль температуры датчика, что позво­ляет скомпенсировать её влияние.

Разница между потребными при ясной и пасмурной погоде момента­ми включения или выключения освеще­ния по наблюдениям автора достигает 7…10 мин. Простой расчёт показывает, что при установленной мощности осве­тительных приборов 25 кВт (что типич­но для небольшой городской улицы) десять лишних минут работы освеще­ния утром и столько же вечером приво­дят к бесполезному расходу 1500 кВт ч электроэнергии в год, если считать, что число ясных и пасмурных дней в году одинаково.

Классическое устройство, управля­ющее уличным освещением, исходя из естественной освещённости, состоит из её датчика (обычно фоторезистора) и порогового устройства с релейным вы­ходом. Однако в реальных условиях та­кое устройство, будучи чувствительным аналоговым прибором, имеет сущест­венную зависимость моментов сраба­тывания от ряда мешающих факторов. К ним относятся существенная зависи­мость характеристик фоточувствительных приборов от температуры окружа­ющей среды, температурный дрейф по­рога, наводки электромагнитных помех на вход порогового устройства.

Воздействия этих факторов приво­дят к изменениям момента срабатыва­ния устройства, исчисляемым десятка­ми минут и более, что сводит на нет кажущуюся оптимальность управления освещением. Правда, с этим воздейст­вием можно в той или иной степени бороться, но это требует усложнения устройства.

Нельзя не упомянуть и другие внеш­ние факторы, влияние которых во мно­гом случайно, но может недопустимо исказить работу устройства. Например, принесённый ветром и налипший на окно датчика освещённости лист дере­ва способен привести к включению уличного освещения днём, а разразив­шаяся ночью гроза — к его выключению в самый неподходящий момент.

Автор поставил перед собой задачу создать устройство управления улич­ным освещением в зависимости от освещённости, которое бы было макси­мально свободно от влияния перечис­ленных неблагоприятных факторов. В предлагаемом устройстве использова­ны технические решения, повышающие точность и надёжность его работы. Предельно упрощён аналоговый тракт. Сигнал с выхода датчика освещённости сразу же оцифровывается и далее обра­батывается цифровыми методами. Это позволяет уменьшить влияние помех и исключить из прибора чувствительное аналоговое пороговое устройство, устранив этим проблемы, связанные с дрейфом порога его срабатывания.

Датчик освещённости снабжён циф­ровым термометром, что позволяет скомпенсировать зависимость сопро­тивления фоторезистора датчика от температуры.

Для устранения кратковременных флюктуаций сигнала датчика освещён­ности, вызванных как внутренними (на­пример, бросками напряжения пита­ния), так и внешними (например, вспышками молнии) причинами, предусмот­рена программная селекция этого сиг­нала по длительности. Кратковремен­ные (менее 10 с) изменения показаний игнорируются.

Программа формирует утренний и вечерний интервалы времени, в кото­рых разрешено изменение состояния уличного освещения. За пределами этих интервалов автоматическое вклю­чение и выключение освещения невоз­можно. Такой механизм позволяет рез­ко минимизировать негативное воздей­ствие непрогнозируемых факторов. На­пример, налипший днём на окно датчи­ка лист уже не вызовет ненужного вклю­чения освещения. Однако вызванное им снижение освещённости датчика бу­дет воспринято как признак аварии, по­этому ближайшим вечером освещение будет включено в расчётный момент без учёта фактической освещённости.

Код освещённости с выхода АЦП микроконтроллера обрабатывает под­программа, которая на основании по­казаний датчика температуры устраня­ет температурную составляющую па­дения напряжения на фоторезисторе. На рис. 1 приведены экспериментально снятые зависимости кода N на выхо­де АЦП от температуры датчика при по­стоянной освещённости, близкой к по­роговой, до корректировки (красная линия) и после неё (синяя линия).

Рис. 1

Откорректированный код освещён­ности программа сравнивает с задан­ным порогом. Если он превышен на вре­мя более 10 с, признак «Светло/Темно» принимает логическое значе­ние 1 («Светло»), в противном случае — 0 («Темно»). Анало­гично обрабатываются пере­сечения порога в обратную сторону. Как уже отмечалось, селекция по длительности поз­воляет исключить ложные сра­батывания устройства от крат­ковременных внешних воз­действий.

Сигнал управления освеще­нием формирует подпрограм­ма логической обработки на основании признака «Светло/ Темно». При этом она учитывает признак «День/Ночь», сфор­мированный подпрограммой астротаймера, аналогичной применённой в [Л]. Там этот признак непосредственно использовался для управления освещением. Рассматри­ваемая программа с его помощью фор­мирует разрешённые интервалы пере­ключения освещения. Логику её работы поясняют графики на рис. 2. Полуши­рину интервала (At) задаёт пользова­тель через сервисное меню.

Рис. 2

Анализируя положение моментов из­менения признака «Светло/Темно» от­носительно разрешённых интервалов, подпрограмма логической обработки принимает решение о включении или выключении освещения по данным дат­чика освещённости либо о признании работы этого датчика некорректной, выработке признака «Авария» и переходе в аварийный режим работы. В по­следнем случае управление освещени­ем в течение текущих суток происходит по астротаймеру в полном соответствии с логикой работы устройства, описан­ного в [Л]. С началом следующих суток признак «Авария» отменяется.

На рис. 3 показана нормальная ра­бота устройства. Здесь признак «Светло/Темно» принимает нулевое значение в пределах разрешённого интервала. По его перепаду происходит включение уличного освещения.

Рис. 3

На рис. 4 признак «Светло/Темно” принимает нулевое значение в светлое время суток. По перепаду этого призна­ка формируется признак «Авария». Ос­вещение включается лишь при переходе в нулевое состояние признака «День/Ночь”. На рис. 5 по­казана обратная ситуация. Здесь признак «Светло/Темно» принимает нулевое значение слишком поздно. В этом слу­чае признак «Авария» форми­руется по окончании разрешён­ного интервала, и в тот же мо­мент включается освещение, так как признак «День/Ночь» уже имеет нулевое значение.

Рис. 4

Рис. 5

Схема устройства изобра­жена на рис. 6. Она мало от­личается от описанной в [Л]. Сигнал с фоторезистора R1 (GL5516) поступает на вход канала ADC3 АЦП микроконт­роллера. Для подавления возможных помех от внешних электромаг­нитных полей параллельно резистору R2 (нагрузке фоторезистора R1) уста­новлен блокировочный конденсатор С4. Цифровой датчик температуры фоторе­зистора ВК1 (DS18B20) связан с микро­контроллером по интерфейсу 1-Wire. Его информационная линия соединена с выводом РС2 микроконтроллера. В остальном назначение и работа эле­ментов устройства аналогичны описан­ным в [Л].

Рис. 6

Печатная плата устройства изобра­жена на рис. 7. Она изготовлена из фольгированного с одной стороны стек­лотекстолита. Применены конденсато­ры и постоянные резисторы типоразме­ра 1206 для поверхностного монтажа. Подстроенный резистор R9 — с прово­лочными выводами. Для микроконтрол­лера предусмотрена панель, куда его следует вставлять уже запрограммиро­ванным, а для литиевого элемента CR2035 (G1) — держатель СН224-2032.

Рис. 7

Провода от выводов индикатора HG1 припаивают к предназначенным для них контактным площадкам платы, имею­щим те же номера, что и выводы. При желании здесь можно установить разъ­ём с расположением контактов в один ряде шагом 2,54 мм.

Датчик освещённости устанавли­вают в любом удобном месте, которого не достигают прямые солнечные лучи. Его подключают к плате через разъём Х1 четырёхпроводным гибким кабелем, один из проводов которого экраниро­ван. Такие кабели используются в системах видеонаблюдения.

После установки в панель на плате запрограммированного микроконтрол­лера (его конфигурация аналогична описанной в [Л]) подайте на устройство напряжение питания.

Прим. ред. Значение разряда конфигу­рации микроконтроллера CKDIV8=0 в [Л] указано ошибочно. В микроконтроллерах как старого, так и нового вариантов уст­ройства управления освещением разряд должен быть оставлен незапрограммированным (CKDIV8-!).

Наличие подсветки индикатора уже свидетельствует об отсутствии замыка­ний в цепи питания, однако целесооб­разно измерить потребляемый ток, ко­торый должен находиться в пределах 40…60 мА. Далее подстроечным резис­тором R9 установите оптимальную конт­растность изображения на индикаторе. Если экран пуст или на него выведен хао­тический набор символов, следует ис­кать ошибки в монтаже либо неисправ­ные элементы.

Ввод необходимых параметров ра­боты устройства и отображение их на экране индикатора не отличаются от описанных в [Л], за исключением того, что в меню добавлен пункт установки порога срабатывания по сигналу датчика освещённости.

При выборе этого пункта в верхней строке индикатора после его названия будет выведено значение кода осве­щённости с выхода АЦП, откорректиро­ванное программой термокомпенса­ции. При нажатии на кнопку SB2 это значение будет записано в EEPROM микроконтроллера в качестве порого­вого.

В случае, если программа сформи­ровала признак «Авария» и управление освещением ведётся только по данным астротаймера, значение текущего вре­мени на экране индикатора каждые 6 с на 3 с сменяется надписью «!СВ!.

После размещения оптического дат­чика на выбранном для него месте тре­буется грамотно установить смещение перепада сигнала «День/Ночь» относи­тельно моментов, вычисленных подпро­граммой астротаймера, полуширину разрешённых интервалов включения и выключения освещения, порог срабаты­вания канала освещённости. Это реко­мендуется делать в следующем порядке:

  1. Опытным путём подобрать и ввести в программу смещение исходя из осо­бенностей естественного освещения в месте установки устройства. После этого перевести устройство в рабочий режим и записать или запомнить выведенные в нижней строке индикатора времена, соответствующие серединам утреннего и вечернего разрешённых интервалов.
  2. Визуально определив требуемый момент выключения (утром) или вклю­чения (вечером) освещения, перевести устройство в режим ввода параметров, выбрать пункт установки порога и нажать на кнопку SB Порог будет установлен равным текущему значению освещённос­ти, измеренному датчиком. Устройство перейдёт в рабочий режим. Следует вы­числить разность (в минутах) между мо­ментом нажатия кнопки и записанным ра­нее временем середины соответству­ющего разрешенного интервала. Если эта разность по абсолютному значению боль­ше 25…30 мин, значит, смещение выбра­но неправильно и все операции следует повторить. Если меньше, то увеличив её на 25…40 %, получим требуемую полуши­рину разрешённого интервала. Програм­ма не разрешает установить полуширину менее 15 и более 30 мин. Меньшие значе­ния влекут увеличение вероятности при­нять правильное срабатывание канала освещённости за ложное, а большие — ложное за правильное. Если расчётная полуширина получилась меньше 15 мин, следует увеличить её до этого значения.
  3. Перевести устройство в режим ввода параметров, выбрать пункт уста­новки полуширины, ввести её расчётное значение и перевести устройство в рабо­чий режим. Теперь оно готово к примене­нию.

Архив к проекту

ЛИТЕРАТУРА

Савченко А. Автомат управления уличным освещением с астротаймером. — Радио, 2015, №7, с. 40-43.

Автор: А. САВЧЕНКО, пос. Зеленоградский Московской обл.
Источник: Радио №1, 2016

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о

Рубрики