Подпишись и читай
самые интересные
статьи первым!

Автоматизированные системы управления освещением


?



Допустить к защите «____»_________ 2011 г.

Руководитель ______________ Тугарев А.С.

Курсовая работа

тема: «Система управления освещением»

Работу выполнил студент
Савин В.Ф.
группа 4-1В
г. Орел
Замечания по работе
Работу проверил
Тугарев А.С.
Курсовая работа защищена с оценкой ____________ «___» __________ 2011 г.
Подпись преподавателя ________________

г. Орел, 2011 г.
- 5 -

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ –
УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»
Факультет Дистанционного обучения

Кафедра: «Электроника, вычислительная

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по курсу:
«Основы проектирования электронных средств»

Тема работы: «Система управления освещением»
Выполнил студент: __________ Савин В.Ф.
Группа: 4-1В, факультет: дистанционного обучения, шифр: 087062
Специальность: 210202 «Проектирование и технологии ЭВС»
Курсовая работа защищена с оценкой __________
Руководитель работы ___________ Тугарев А.С.

г. Орел, 2011 г.
- 5 -

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ –
УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»
Факультет Дистанционного обучения

Кафедра «Электроника, вычислительная
техника и информационная безопасность»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
по курсу «Основы проектирования электронных средств»

1. Наименование изделия: система управления освещением.
2. Назначение: включение света в помещении при уменьшении естественного освещения ниже порогового значения и выключения света при увеличении естественного освещения выше порогового значения.
3. Система управления освещением предназначена для работы в производственных помещениях с комбинированным освещением.
4. Технические параметры:
– напряжение питания ~220В, 50Гц;
– коммутируемый ток не менее 5А;
– порог включения 50 лк (возможно регулировка);
– порог выключения 70 лк (возможно регулировка);
– постоянная времени защиты от
ложных срабатываний (при случайном
освещении или затемнении фотодатчика) 30..40 с.
5. Требования к конструкции:
– внешний вид устройства должен отвечать современным требованиям к аппаратуре;
– конструкция должна предусматривать работу без применения специальных мер безопасности.
6. Характеристики внешних воздействий:
– окружающая температура 0...+400С;
– относительная влажность 70% при температуре +250С.
7. Тип производства – серийный.

Руководитель работы __________ Тугарев А.С.
Задание принял к исполнению « 25 » марта 2011 г.
Подпись студента __________
- 5 -

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ


1.3 Принцип работы
2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.2 Выбор элементной базы

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.2 Расчет площади печатной платы
3.3 Расчет параметров элементов печатного монтажа
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВНИСИ – Всероссийский научно-исследовательский светотехнический институт имени Вавилова С.И.
ИМС – Интегральная микросхема.
НИИ – Научно-исследовательский институт.
СУО – Система управления освещением.
УЗО – Устройство защитного отключения.
ЭНЭФ – Открытое акционерное общество «ЭНЭФ», г. Молодечно, Минская область, Республика Беларусь.
ЭПРА – Электронный пускорегулирующий аппарат.


ВВЕДЕНИЕ

Целью курсовой работы является проектирование относительно недорогой конкурентоспособной системы управления освещением производственного помещения.
Среди способов сокращения расхода электроэнергии на нужды освещения одним из наиболее эффективных является применение систем управления освещением (СУО). Существующие системы освещения в подавляющем большинстве случаев не удовлетворяют требованиям энергосбережения, что ведет к увеличению затрат на освещение, а так же расходов на электроэнергию. В тоже время за счет использования современных источников света и применения систем управления светотехническими установками можно существенно понизить расходы электроэнергии на освещение, одновременно обеспечивая соблюдение требований российских и международных стандартов по качеству (безвредности) освещения.
Использование передовых информационных технологий позволяет автоматизировать сам процесс управления. Наибольшим энергосберегающим эффектом обладают сложные интеллектуальные системы управления освещением. Основные производители интеллектуальных систем управления освещением – PHILIPS Lighting, Osram, Lutron Electronics. Выпускается данная продукция в ограниченных количествах, вследствие чего цены поддерживаются на высоком уровне. Поэтому наличие интеллектуальной системы управления освещением даже в локальных зонах продолжает оставаться не столько средством энергосбережения, сколько показателем престижа. Принимая во внимание выше описанное, в данной курсовой работе и будет уделено внимание как раз разработке недорогой системы управления освещением ориентированной на специфику производственных помещений с круглосуточным режимом работы с комбинированной системой освещения.


1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обзор системы управления освещением

В настоящее время системы управления освещением в готовом виде или в виде разрозненных компонент выпускаются многими фирмами – Zumtobel Lighting, Philips, Helvar, TridonicAtco и др. В СССР очень высококачественные СУО были разработаны еще в 80-х годах прошлого века во ВНИСИ, в Ленинградском НИИ точной механики, позднее – на заводе ЭНЭФ в г. Молодечно, однако серийный выпуск таких систем так и не был налажен.
Принципиально все СУО построены по одинаковой блок-схеме и содержат регуляторы светового потока, регулируемые источники света и датчики суммарной освещенности, присутствия и реального времени, иногда – программаторы, в которых заранее устанавливается программа изменения освещенности на определенный период (рабочий день, неделю, год). Основой всех СУО служат регулируемые электронные аппараты включения источников света.
Достижения современной электроники позволили создать полностью автоматизированные СУО, обеспечивающие наиболее комфортные условия освещения и одновременно значительную экономию электроэнергии. Одной из таких систем является система luxCONTROL, разработанная и серийно выпускаемая австрийской фирмой TridonicAtco. Система содержит набор блоков и модулей, управляемых цифровыми сигналами по одному из стандартов – DSI (modularDIM) или DALI (comfortDIM), клавишными выключателями SWITCH, а также датчиками SMART .
Набор блоков modularDIM обеспечивает дистанционное включение/выключение светильников, плавное регулирование их светового потока. Блоки, входящие в этот набор, могут управляться только цифровыми сигналами по стандарту DSI (применяемому исключительно фирмой TridonicAtco). В состав набора входят блоки modularDIM BASIC, modularDIM SC, modularDIM DM, modularDIM LC, а также датчики SMART. Блок-контроллер modularDIM BASIC позволяет управлять одной, двумя или тремя группами (в каждой до 100 светильников) с люминесцентными лампами, а также с лампами накаливания и электронными трансформаторами или фазовыми регуляторами. Контроллер modularDIM SC позволяет создавать до четырех режимов управления освещением («световых сценариев»). Для подключения датчиков суммарной (естественной и искусственной) освещенности или датчиков присутствия служит блок modularDIM DM. Датчики освещенности SMART LS или универсальные датчики DSI-SMART, smartDIM Sensor 1 и smartDIM Sensor 2 могут встраиваться в потолки или непосредственно в светильники. Датчики позволяют осуществлять дистанционное управление светильниками с помощью инфракрасного пульта управления DSI-SMART Controller или программатора DSI-SMART Programmer. Блоки серии modularDIM могут монтироваться в стандартных распределительных шкафах аналогично широко распространенным устройствам защитного отключения (УЗО).
Набор блоков comfortDIM работает по командам цифровых сигналов в общеевропейском стандарте DALI. В состав этого набора входят блоки питания DALI PS (PS 1), контроллеры групп DALI GC, контроллеры режимов DALI SC, реле DALI RM, датчики освещенности и присутствия DALI RD с пультом дистанционного управления. Этот набор позволяет управлять 16 группами светильников, в каждой из которых может быть до четырех светильников, и создавать 4 режима освещения («световых сценария»). Оба контроллера отличаются очень малыми размерами и могут встраиваться в коробки стандартных клавишных выключателей.
Один контроллер групп DALI GC позволяет включать, выключать и регулировать две группы светильников. Для управления большим числом групп (до 16) можно использовать несколько таких модулей. Модуль DALI SC позволяет заранее устанавливать и затем вызывать до четырех «световых сцен» (режимов освещения, т.е. сочетаний светильников, каждый из которых настроен на определенную яркость). Настройка контроллеров и последующий вызов групп светильников и режимов освещения в стандарте DALI осуществляется простой последовательностью нажатий обычных одно- или двухклавишных выключателей. Процесс настройки прост и может осуществляться даже неподготовленным персоналом.
Блоки питания DALI PS (PS 1) обеспечивают ток до 200 мА, которого достаточно для питания управляющих входов всех 64 светильников системы luxCONTROL с аппаратами, работающими в стандарте DALI, и контроллеров. Напряжение в стандарте DALI – от 9 до 22,5 В, наиболее распространенное – 16В. Управляющие сигналы передаются по тем же проводам, по которым осуществляется питание, то есть прокладка отдельных управляющих проводов не требуется. Европейские стандарты допускают прокладку проводов системы DALI в общем кабеле или в одной трубе с силовыми проводами с напряжением 220-240 В; лучше всего для этого использовать пятижильные кабели (две жилы – силовое напряжение, две жилы – DALI и нейтраль).
Использование стандарта DALI делает систему comfortDIM значительно более гибкой и функциональной, чем система modularDIM, работающая в стандарте DSI, и чем системы с аналоговым управлением напряжением 1 – 10 В.
Для обеспечения возможности использования пускорегулирующих аппаратов и трансформаторов, работающих только в стандарте DSI, имеется преобразователь сигналов DALI/DSI. Подключение к компьютерам осуществляется через специальный интерфейс DALI SCI. Панель управления DALI TOUSHPANEL позволяет управлять группами светильников, режимами их работы, а также программировать эти режимы для отдельных светильников или групп. В отличие от стандарта DSI, в котором все подключенные светильники регулируются одновременно и одинаково, стандарт DALI позволяет осуществлять независимое адресное управление отдельными светильниками или группами светильников.
Стандарт DALI обеспечивает управление осветительными установками по заранее разработанной программе. Фирма TridonicAtco специально для этой цели создала программу winDIM, версия которой [email protected] имеется в Интернете. Эта программа позволяет также увязывать в единую систему все службы инженерного обеспечения зданий и осуществлять управление ими с единого централизованного диспетчерского пункта. Еще одно достоинство стандарта DALI – он обеспечивает «обратную связь» в осветительных установках, то есть позволяет получать постоянные сообщения о неисправностях ламп и режимах их работы.
Для работы в СУО luxCONTROL фирмой TridonicAtco производится широкий ассортимент аппаратуры: регулируемые электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) для линейных и компактных люминесцентных ламп, электронные трансформаторы для галогенных ламп накаливания, фазовые регуляторы с отсечкой по переднему или заднему фронту для обычных ламп накаливания, конверторы для питания светодиодов.
Наличие управляемых ЭПРА, трансформаторов и конверторов открывает возможности создания светодинамичных установок с использованием цветных люминесцентных ламп или галогенных ламп накаливания и особенно светодиодов.
Все последние разработки фирмы в области регулируемых ЭПРА, электронных трансформаторов и конверторов выпускаются в исполнении «оne4all», то есть допускают регулирование как по стандарту DALI, так и по стандарту DSI, а также прямое управление простыми клавишными выключателями SWITCH и датчиками SMART. Это делает возможным использование в системе luxCONTROL аппаратов, воспринимающих команды в различных цифровых стандартах, и, кроме того, позволяет управлять светильниками с помощью постоянного напряжения (1 – 10 В) или потенциометрами. В связи с этим следует сказать, что в странах Западной Европы, США, Канаде, Японии и ряде других стран наличие двухпроводной сети постоянного тока с напряжением 10 В в административных зданиях является обязательным (система EIB или LONWORKS). По проводам этой сети могут передаваться и цифровые управляющие команды, поэтому создание осветительных установок с СУО там не вызывает дополнительных затрат на прокладку управляющих сетей.
Система luxCONTROL обеспечивает постоянство освещенности на рабочих местах: в зависимости от естественной освещенности, регулируемые электронные аппараты (ПРА, трансформаторы или конверторы), получая сигналы от датчиков, так изменяют световой поток ламп, чтобы суммарная освещенность оставалась постоянной. Кроме этого, работающие в помещении сотрудники могут сами управлять освещенностью на своем рабочем месте с помощью установленных в удобных местах ручных регуляторов или пультов дистанционного управления аналогично тому, как регулируется громкость или переключаются каналы в телевизорах. Электронные ПРА исключают пульсации светового потока люминесцентных ламп, обеспечивают их мягкое, без миганий включение и бесшумную работу светильников. Это делает осветительные установки исключительно комфортными.
Главным достоинством автоматизированных СУО, аналогичных системе luxCONTROL, является то, что они не только повышают комфортность освещения, но и обеспечивают значительную экономию электроэнергии. Это достигается за счет того, что система учитывает естественную освещенность в помещениях, а также за счет отключения светильников при отсутствии в помещении людей (с помощью датчиков присутствия) и в нерабочее время (датчиками времени или заложенной программой). Специалисты подсчитали, что экономия может составлять до 75% от энергии, потребляемой неуправляемой осветительной установкой. В условиях Западной Европы срок окупаемости таких установок в административных зданиях за счет экономии электроэнергии составляет от полутора до трех лет. Но, несмотря на мультифункциональность у выше описанных систем они обладают один недостатком это их цена, что на данный момент в условиях экономического кризиса является существенным.

1.2 Назначение и область применения

Разрабатываемая система управления освещением предназначена для работы в производственных помещениях. Целью работы данного изделия является оптимизация расходов на электроэнергию, а так же бережный режим включения/выключения ламп освещения (функция контроля пересечения нуля) без участия в данном процессе человека. Из выше описанной цели и вытекает область применения данного изделия – это производственные помещения и уличное освещение, а так же может являться элементом более функциональных систем управления освещением.

1.3 Принцип работы

Принцип работы изделия основан на использовании свойств фотоэлемента. Фотоэлементом называется прибор, в котором воздействие лучистой энергии оптического диапазона вызывает изменение его электрических свойств.
Фотоэлементы разделяются на три типа:
1) с внешним фотоэффектом;
2) с внутренним фотоэффектом;
3) с запирающим слоем.
В фотоэлементе с внешним фотоэффектом действие света вызывает выход из поверхностного слоя фотокатода электронов во внешнее пространство – в вакуум или сильно разреженный газ. Внутреннее сопротивление вакуумных фотоэлементов исчисляется сотнями МОм, а газонаполненных – несколькими десятками МОм.
Устройства, использующие внутренний фотоэффект, называются фотосопротивлением или фоторезистором. Фотосопротивление представляет собой стеклянную пластинку, покрытую тонким слоем полупроводникового материала (сернистого свинца, сернистого висмута, сернистого кадмия), на котором расположены токопроводящие электроды.
Сущность внутреннего фотоэффекта сводится к следующему. Известно, что электропроводимость связана с количеством носителей заряда, который имеет тот или иной материал. В полупроводниках количество носителей электрических зарядов может увеличиваться вследствие поглощения энергии извне, в частности под воздействием световой энергии.
Увеличение количества носителей электрических зарядов в материале повышает, его способность проводить электрический ток. В результате этого уменьшается электрическое сопротивление освещаемого материала.
Отличительная особенность фотосопротивлений от фотоэлементов с внешним фотоэффектом заключается в том, что при внешнем фотоэффекте электроны покидают пределы освещенного материала, а при внутреннем фотоэффекте они остаются внутри материала, увеличивая тем самым количество носителей электрических зарядов.
Изменение проводимости в полупроводниках под воздействием света может быть очень большим. В некоторых материалах при переходе от темноты к интенсивному освещению сопротивление уменьшается в десятки раз и, соответственно, изменяется величина тока в цепи фотосопротивлений. Чувствительность их оценивается в мкА при напряжении 1 В и составляет 500 – 3000 мкА/Лм В, следовательно, превышает чувствительность фотоэлементов с внешним фотоэффектом. Поэтому в ряде устройств в настоящее время фотосопротивлениями заменены фотоэлементы с внешним фотоэффектом.
Недостатком фотосопротивлений является то, что при их освещении фототок не сразу достигает своего конечного значения, а лишь через некоторое время (инерционность фотоэлемента), то же относится к нелинейной зависимости фототока от силы света, т.е. фототок возрастает медленнее, чем сила света, освещающая фотоэлемент. Кроме того, фототок зависит от температуры среды (1 – 3% на 10°С). Последнее обстоятельство затрудняет применение фотосопротивлений при больших изменениях температуры внешней среды.
Устройство фотоэлементов с фотоэффектом в запирающем слое, носящих название вентильных фотоэлементов, основано на воздействии лучистой энергии на р-n-переход, при котором создается возможность его открытия или же не возможности прохождения фототока.
В разрабатываемом изделии ввиду его установки в отапливаемом помещении и как предполагается небольшом изменении температуры окружающей среды наиболее целесообразно применение фоторезистора. А изменение его сопротивления от изменения освещенности будет отслеживать операционный усилитель, включенный по схеме компаратора, который будет сравнивать опорное напряжение источника питания с напряжением делителя, в который и будет включен фоторезистор.


2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Разработка структурной схемы

На основе анализа технических требований, с учетом принципа работы устройства, обзора аналогов, разработана структурная схема системы радиоэлектронной охраны. Структурная схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема системы управления освещением

Назначение каждого элемента приводиться ниже:
1) Фотоэлемент предназначен для определения изменения светового потока наружного освещения, при увеличении освещённости уменьшается электрическое сопротивление, вследствие увеличения носителей заряда.
2) Компаратор выполняет функцию контроля изменения электрического сопротивления фотоэлемента и при пороговом значении изменяет свое состояние скачкообразно, и тем самым позволяет его использовать совместно с фотоэлементом в качестве фотореле.
3) Вышеописанное фотореле воздействует на ключ, открывая его при недостаточном освещении или закрывая при достаточном.
4) В свою очередь ключ открываясь воздействует вначале на схему задержки сигнала, а по прошествии времени более 30 секунд, на блок управления.
5) Схема задержки изменения сигнала необходима в качестве элемента защиты от ложных срабатываний при случайном освещении или затемнении фотодатчика.
6) Управляющий блок необходим для коммутации внешней цепи питания ламп освещения с бережным режимом включения.

2.2 Выбор элементной базы

При разработке принципиальной электрической схемы необходимо выбрать серию интегральных микросхем, которая наилучшим образом подходит для применения в данной схеме. При выборе серии ИМС для проектируемого устройства немаловажную роль играют электрические параметры (напряжение питания, ток, потребляемый в режиме минимальных и максимальных нагрузок и т.д.). Необходимо применить наиболее экономичные микросхемы для увеличения срока работы от автономного источника питания без его замены или подзарядки. Так же в выборе интегральных микросхем важна помехоустойчивость выбранной серии.
В силу всего вышеизложенного, оптимальной для применения в проектируемом устройстве в качестве компаратора буде применяться операционный усилитель КР140УД608.
В качестве ключа можно использовать транзистор КТ209Л , включённый по схеме с общим эмиттером.
А элементом, регистрирующим изменения светового потока, можно применить фоторезистор ФР-765 с нижеследующими характеристиками, которые приведены в таблице 1 .

Таблица 1 – Характеристики фоторезистора ФР-765

Размеры фотоэлемента
O 5,8 мм
Рабочее напряжение
20 В
Темновое сопротивление
> 2 МОм
Темновой ток
< 10 мкА
Ток при 200 лк
> 1 мА
Отношение Rтемн/Rсветов
> 100

Вследствие малого энергопотребления устройством управления освещения, в качестве резисторов для цепей делителя напряжения, обратной связи, резисторов смещения для транзистора, а так же в цепи времязадающей RC цепочки будут использоваться резисторы типа С2-33Н для пайки в отверстия.
Так как техническим заданием предусмотрена коммутация цепи управления лампами освещения с током 5 А, то необходима достаточно мощная схема переключения. В качестве ее предполагается использование твердотельного реле СХЕ240-D-5 фирмы Crydom, с рабочим напряжением 24 В, током управления 15мА, коммутируемое напряжение 220 В, 50 Гц, и током 5 А. А так же согласно данное реле обладает внутренней схемой контроля прохода нуля, для бережного переключения нагрузки.

2.3 Разработка принципиальной электрической схемы

На основе структурной схемы, описанного принципа работы и выбранной элементной базы была разработана принципиальная электрическая схема системы управления освещением.
Система управления освещением состоит из следующих основных узлов: светочувствительного элемента – фоторезистора ВL1, параметрического стабилизатора напряжения, компаратора, усилителя мощности на транзисторе VT1, времязадающей RC цепи, а также коммутационного блока управления.
Параметрический стабилизатор напряжения выполнен на стабилитроне VD1 и балластном резисторе R7. Стабилизированным напряжением питается компаратор, выполненный на операционном усилителе DA1. На неинвертирующий вход 3 операционного усилителя DA1 подается опорное напряжение со средней точки резистивного делителя R1–R3, на инвертирующий вход 2 – напряжение со средней точкой резистивного делителя R4, R5.
Параллельно резистору R4 через резистор R6 подключен светочувствительный элемент – фоторезистор BL1, сопротивление которого изменяется в зависимости от освещенности. При уменьшении освещенности сопротивление фоторезистора BL1 увеличивается, увеличивается потенциал на входе 3 DA1. Когда потенциал на входе 3 становится выше потенциала на входе 2, на выходе 6 операционного усилителя DA1 появляется отрицательный потенциал стабилизированного напряжения питания.
К средней точке резистивного делителя R4, R5 подключены резисторы обратной связи R8, который в зависимости от состояния операционного усилителя DA1 подключаются либо параллельно R4, либо параллельно R5, изменяя тем самым потенциал средней точки делителя. Сопротивление указанных резисторов обеспечивает четкое переключение компаратора (релейный эффект) и определяет коэффициент возврата фотореле.
От отрицательного потенциала с выхода 6 DA1 через резистор R10 в базу транзистора VT1 подается управляющий сигнал, от которого транзистор открывается и обеспечивает подачу напряжения питания П–М, на схему задержки сигнала реализованной на резисторе R11 и С3. Вначале будет заряжаться конденсатор С3 через резистор R11, время заряда при данных значениях емкости и сопротивления будет длиться около 30 секунд. После того как конденсатор зарядиться и его сопротивление постоянному току возрастет, то создается возможность прохождения тока через твердотельное реле DA2, которое и скоммутирует внешнюю цепь питания ламп освещения.
При уменьшении освещенности сопротивление фоторезистора ВL1 увеличивается. При определенном его значении потенциал на входе 2 DA1 становится больше потенциала на входе 3 и на выходе 6 компаратора появляется положительный полюс источника питания. При этом выключается управляющий сигнал с базы транзистора VT1. Конденсаторы С1 и С2 устраняют влияние электромагнитных помех на работу компаратора.
При помощи резистора R3 возможно регулировать порог срабатывания фотореле изменяя значение опорного напряжения.


3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет потребляемой мощности

Мощность, потребляемая устройством от источника питания, определяется как сумма мощностей, потребляемых всеми элементами схемы.
Мощность, потребляемая микросхемой операционного усилителя, согласно , равна 0,06 Вт.
Мощность, потребляемая твердотельным реле равна 0,36 Вт
Результаты расчета мощности, рассеиваемой на резисторах, сведены в таблицу 2.

Таблица 2 – Мощность, рассеиваемая на резисторах


и т.д.................
Обозначение
Сопротивление, кОм
Падение напряжения, В
  • Комплексная система учета энергоресурсов (электроэнергия, вода, тепло) ЖСК «Английский квартал», г. Москва
  • АИИС КУЭ на границе балансовой принадлежности 0,4 и 10 кВ ОАО «ОЭК»;
  • АИИС КУЭ на границе балансовой принадлежности 0,4 кВ ОАО «МОЭСК»;
  • АИИС КУЭ, АИИС КУТ жилых домов ЖК «Завидное» в г. Видное Московской области;
  • АИИС КУЭ, АИИС КУВ и АИИС КУТ жилых домов ЖК «Некрасовка-Парк», Московская область
  • АИИС КУЭ, АИИС КУТ жилых домов ЖК «Центр-2» в г. Железнодорожный Московской области
  • АИИС КУЭ, АИИС КУВ, АИИС КУТ жилых домов мкрн. «Щитниково», г. Щитниково Московской области
  • АИИС КУЭ БП ОАО «Мосэенргосбыт», г. Раменское Московской области
  • 2012 год
    • Автоматизированная система контроля качества электроэнергии (АСККЭ) промышленных предприятий, г. Москва;
    • Модернизация системы АСКУЭ абонентов Москвы и Московской области в рамках инвестиционной программы ОАО «Мосэнергосбыт»
    • АИИС КУЭ на питающих центрах ОАО «ОЭК»: ПС №844 «Магистральная», ПС №53 «Герцево»;
    • АИИС КУЭ, АИИС КУВ и АИИС КУТ жилых домов ЖК «Солнцево-парк» Московской области
    • АИИС КУЭ, АИИС КУВ и АИИС КУТ жилых домов ЖК «Некрасовка», Московская области
    • АИИС КУЭ, АИИС КУВ жилых домов р-н «Красная горка», мкрн. 7-8, г. Люберцы Московской области
    • АИИС КУЭ, АИИС КУВ жилых домов мкрн. «Бутово-Парк», Московская область
    • АИИС КУЭ, АИИС КУВ гольф- и яхт-клуб «Пестово», Московская область
  • 2011 год
    • АИИС КУЭ промышленных предприятий, г. Протвино Московской области
    • АИИС КУЭ жилых домов ЖК «Кузнечики», г. Подольск Московской области
    • АИИС КУЭ жилых домов ЖК "Пятница", Солнечногорский район, д. Брехово
    • АИИС КУЭ жилых домов мкрн. в г. Щербинке, НАО, г. Москва
  • 2010 год
    • АИИС КУЭ абонентов ДМУП «ЭКПО», г. Дзержинский Московской области
    • АИИС КУЭ, АИИС КУВ жилых домов мкрн. «Можайский», г. Москва
    • АИИС КУЭ, АИИС КУВ жилых домов мкрн. «1А», г. Химки
  • 2009 год
    • АСКУЭ бытовых потребителей Люберецкого МО ОАО «Мосэнергосбыт»
    • АИИС КУЭ ТП, РП, ЦТП, КНС в Московском регионе (г. Дзержинский (ДМУП «ЭКПО»), г. Волоколамск, г. Талдом и др.)
  • 2008 год
    • АСКУЭ юридических абонентов Люберецкого МО ОАО «Мосэнергосбыт»
    • АИИС КУЭ абонентов ДМУП «ЭКПО» в г. Дзержинский Московской области
    • АИИС КУЭ распределительных подстанций в Западном, Дмитровском, Яхромском, Талдомском и др. отд. ООО «Энергобаланс-Москва».
  • Продукция и услуги
    • Автоматизированный технический учёт энергоресурсов частный сектор (коттеджные посёлки и СНТ)
    • Автоматизированный учёт энергоресурсов промышленные предприятия
    • Автоматизированные системы управления освещением
    • Автоматизированные системы контроля качества электроэнергии
    • Автоматизированный учёт энергоресурсов многоквартирных домов
      • АСКУЭ
      • АСКУТ
    • Устройство УСПД
  • Энергосбережение
    • Энергетический аудит
    • Автоматизированные системы управления освещением
  • СОТРУДНИЧЕСТВО
  • Автоматизированные системы управления освещением

    Расход электроэнергии на цели освещения может быть заметно снижен достижением оптимальной работы осветительной установки в каждый момент времени.Добиться наиболее полного и точного учета наличия дневного света, равно как и учета присутствия людей в помещении, можно, применяя средства автоматического управления освещением (СУО) . Управление осветительной нагрузкой осуществляется при этом двумяосновными способами: отключением всех или части светильников (дискретное управление) и плавным изменением мощности светильников (одинаковым для всех или индивидуальным).

    Управление освещением учебного заведения (школа, ВУЗ)

    Система управления позволит автоматически управлять освещением:

    Мест общего пользования (коридоры, холлы, зоны рекреации, туалеты);

    Учебных классов (аудиторий);

    Технических этажей;

    Прилегающей территории с возможностью ночного понижения мощности светильников с лампами ДНаТ на 50%,

    а также автоматизировать процесс подачи звонков к началу занятий !



    Рис 1. Схема управления освещением здания школы в комплексе с системой подачи звонков

    Как это работает

    По запрограммированному в компьютере расписанию (программа «Школьный звонок») система управления, построенная на базе контроллера К2000Т, автоматически переводит на время уроков люминесцентное или светодиодное освещение коридоров, холлов и зон рекреации в экономичный режим, программируемый в диапазоне 10-20% от номинальной мощности.

    Рис 2. Главное меню программы “Школьный звонок”

    Если в системе не используются датчики движения, контроллер поддерживает установленную минимальную мощьность системы освещения коридоров до конца текущего урока, а после подачи звонка на перемену снова переводит освещение в режим номинальной яркости.

    Если в системе управления используются датчики движения, то их срабатывание при прохождении человека по коридору во время уроков приводит к автоматическому плавному увеличению светового потока группы светильников в контролируемой датчиком зоне. Мощность светильников регулируется плавно в диапазоне 2-100% от номинального значения.

    Предусмотрена связь с системой пожарной сигнализации здания – при возникновении пожара контроллер переводит систему освещения коридоров и холлов в режим максимальной мощности для обеспечения нормальной эвакуации людей из здания и тушения пожара. Возможен режим ручного управления освещением, минуя контроллер и компьютер – обычным выключателем.



    Рис 3. Схема управления освещением школы. Типовой этаж.

    Если выделенных на капремонт средств недостаточно для реализации полнофункциональной системы управления, можно ограничиться экономичным вариантом без датчиков движения и без плавного регулирования светового потока светильников в коридорах. В этом случае система автоматики будет просто отключать на время уроков часть светильников рабочего освещения коридоров и холлов.

    Рис 4. Экономичный вариант системы управления освещением мест общего пользования.

    Управление освещением в классах

    Уровень естественного солнечного света в обычном школьном классе распределяется неравномерно - чем ближе к окну расположены парты, тем более интенсивно они освещены солнечным светом и наоборот. Стандартное искусственное освещение не учитывает эту особенность. Таким образом, когда естественного света недостаточно для удаленного ряда парт, учитель обязан включить освещение всего класса, в результате чего большую часть времени ближние к окнам ряды парт оказываются излишне освещенными, что приводит к необоснованному расходованию электроэнергии.

    Повысить эффективность систем освещения классов можно путем установки датчиков постоянной освещенности К2110 на потолке над каждым рядом парт. Этот датчик способен поддерживать заданный уровень освещенности, например, 500 лк, автоматически уменьшая или увеличивая световой поток группы светильников в зависимости от уровня солнечного света, проникающего в класс через окна. В светлое время суток светильники, расположенные ближе к окнам, будут работать с меньшей мощностью.



    Рис 5. Автоматическое управление освещением класса



    На этой фотографии наглядно видно, как в солнечный день работают датчики К2110: светильники, расположенные у окон работают в режиме минимальной мощности (5% от номинального значения). Второй и третий ряды светильников также работают в экономичных режимах (примерно 20% и 60% от номинальной мощности соответственно). В обычные светильники 4х18Вт при реконструкции были установлены диммируемые ЭПРА TF8418ETD. Напомним, что в режиме минимальной мощности светильники потребляют в 4-6 раз меньше электроэнергии!

    Что делать со старыми светильниками

    Вариант 1 - замена устаревших светильников с люминесцентными лампами 2х40Вт, потребляющих с учетом внутренних потерь около 90Вт каждый, на новые с одной лампой Т8 мощностью 58Вт 5000 лм, например К22-158У, с лампой Т5 мощностью 49Вт 4500 лм (К22-149У) или Т5 35Вт 3600 лм (К22-135У) и электронным регулируемым ПРА позволит сэкономить примерно от 40 до 60% электроэнергии. При этом также появляется возможность регулировать световой поток этих светильников, как описано выше и дополнительно экономить ещё 20-25% электроэнергии за счет автоматического управления световым потоком (мощностью). Данные светильники соединяются в световую линию, обеспечивая высокую равномерность освещения. Длина светильника - 1500 мм, поэтому на один класс их потребуется меньше, чем обычных светильников 2х40Вт, длина которых равна 1200 мм. Освещенность и цветопередача при этом значительно улучшатся.



    Светильник К22-158У / К22-149У с регулируемой яркостью Соединение светильников в “световую линию”

    Рис 6. Светильники для классов и аудиторий, соединяемые в “световую линию”

    Если, например, в кабинете рисования , где нужна освещенность не менее 500 лк, ранее было установлено 18 светильников 2х40Вт (три ряда по 6 шт в каждом) с суммарной мощностью 1440Вт, то при модернизации их потребуется всего 12 шт (3 ряда по 4 светильника) с суммарной мощностью 696 Вт (12 шт х 58Вт). Применение датчиков постоянной освещенности К2110 уменьшит среднюю мощность ещё примерно на 20%, таким образом мощность, потребляемая системой освещения одного класса, составит 556 Вт вместо 1440Вт до модернизации.

    Если в стандартном классе ранее было установлено 12 светильников 2х40Вт (два ряда по 6 шт в каждом) с суммарной мощностью 960Вт, то при модернизации можно установить, например, 12 светильников К22-135У с одной лампой на 35Вт (3 ряда по 4 светильника) с суммарной мощностью 420 Вт (12 шт х 35Вт). Применение датчиков постоянной освещенности К2110 уменьшит среднюю мощность ещё как минимум на 20%, таким образом мощность, потребляемая системой освещения одного класса размером 8,5х6 м, составит примерно 336 Вт вместо 960Вт до модернизации.



    Рис. 7 Замеры освещенности в классах с различными типами ламп в светильниках серии К22- (Т8 58Вт и Т5 35Вт). Замеры выполнены на реальном объекте - школа № 104 г. Пермь (нажмите, чтобы увеличить!)

    При расчетах мы не учитывали потери в электромагнитных ПРА старых светильников, которые достигают 20% от потребляемой мощности, поэтому на практике показатели эффективности модернизации будут еще лучше!

    Затраты на приобретение и утилизацию ламп также снизятся в 3-4 раза, т.к светильники – одноламповые и с ЭПРА лампы прослужат значительно дольше (в т.ч благодаря функции “тёплый старт”).

    Вариант 2 – модернизация существующих светильников. Если светильники были приобретены относительно недавно, их можно модернизировать путем установки ЭПРА (без замены ламп) или светодиодных панелей с функцией регулирования светового потока. Этот вариант особенно удобен для применения в коридорах и холлах, где установлены светильники 4х18Вт или 2х40Вт. После реконструкции эти светильники также будут иметь функцию регулирования светового потока и смогут работать в составе системы автоматического управления с датчиками движения. При этом яркость будет меняться плавно, что очень важно для зрительного комфорта.

    Освещение прилегающей территории

    В контроллере К2000Т имеется также два канала управления уличным освещением и один канал для архитектурной подсветки здания. С их помощью можно эффективно управлять группами светильников с лампами ДНАТ 70-400Вт, используя функцию ночного понижения мощности на 50%, например, с 22-00 до 6-00 (экономия электроэнергии - до 50%).

    Преимущества

    Готовое решение от производителя оборудования;

    Оборудование разработано и производится в России;

    Высокая надежность, небольшой срок окупаемости;

    Установить и обслуживать систему управления может обычный электрик 4-5 разряда;

    Возможность использования люминесцентных или светодиодных светильников с регулируемым световым потоком любого производителя;

    Гарантия на основное оборудование – 3 года, на датчики движения – 5 лет!

    Высокая надежность системы - при обрыве линии управления светильниками 1-10В, они автоматически переключаются в режим 100% яркости; при коротком замыкании этой линии - в режим минимальной яркости. Таким образом полного отключения освещения в здании по вине системы автома

    тики быть не может!

    Описание:

    Традиционные лампочки накаливания только 4 % потребляемой электроэнергии преобразуют в свет, а остальную часть в тепловую энергию, поэтому сейчас активно идет поиск наиболее энергоэффективных решений, которые можно было бы использовать для освещения в любом секторе экономики.

    Система управления освещением на светодиодах

    Задачи и принципы построения

    Э. Б. Слободник , канд. техн. наук, генеральный директор,

    Е. Х. Аллаш , заместитель генерального директора, ООО «Рэмик-2»,

    В. А. Казаков , профессор, чл.-кор. Российской экономической академии, генеральный директор,

    С. Б. Казанцев , исполнительный директор, ООО «РИТМ-2»

    Традиционные лампочки накаливания только 4 % потребляемой электроэнергии преобразуют в свет, а остальную часть в тепловую энергию, поэтому сейчас активно идет поиск наиболее энергоэффективных решений, которые можно было бы использовать для освещения в любом секторе экономики.

    Конец XX века ознаменовался появлением принципиально новых электрических источников света – светодиодов (в иностранной литературе обычно называемых LED – Light Emitted Diode). Светодиод – это полупроводниковый прибор, генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое излучение, которое в видимой области воспринимается как одноцветное (монохромное). Цвет излучения определяется как используемыми полупроводниковыми материалами, так и легирующими примесями. Полупроводник – это материал, который пропускает электрический ток в одном направлении. Излучение в этих источниках генерируется не за счет нагревания нити накала, как в лампах накаливания, и не за счет электрического разряда, как в МГЛ, а за счет выделения энергии электронами при прохождении тока через границу металла и полупроводника. В отличие от всех остальных источников света, излучение светодиодов не содержит тепловых (инфракрасных) и ультрафиолетовых лучей. Поэтому светодиоды не нагревают освещаемые предметы и не вызывают их выцветания. Размеры их очень малы, что позволяет легко перераспределять световой поток в пространстве с помощью отражателей или линз. Благодаря этому на светодиодах можно создавать высокоэффективные светильники для витринного и экспозиционного освещения, не принимая дополнительных мер по защите освещаемых предметов от перегрева и ультрафиолетового облучения. В последнее время получили широкое распространение белые светодиоды – своеобразный гибрид светодиода и люминесцентной лампы. Это монохроматический синий диод, покрытый слоем люминофора, который под действием синего излучения светодиода излучает цвет в широкой области спектра – от зеленого до красного. При смешении с собственным излучением светодиода получается свет, который человеческим глазом воспринимается как весьма близкий к обычному дневному свету, иногда с небольшим смещением в сторону холодных тонов. В последние годы эффективность светодиодов существенно возросла. В настоящее время она достигает в зависимости от цвета 30 лм/Вт и более (для сравнения, лучшая светоотдача у ламп может достигать в лабораторных условиях 200 лм/Вт). Типичный светодиод потребляет ток 15–20 мА при рабочем напряжении 1,7–4,6 В. Цветопередача находится в пределах Ra > 80.

    Основные преимущества светильников на светодиодах:

    1. Направленность светового потока – возможность создавать точечную направленность света. Светодиоды размещаются на плоской поверхности и производят идеальное направленное освещение. Показатель использования светового потока равен 90 %, тогда как у стандартного источника света он составляет не более 60–75 %;

    2. Контрастность при освещении поверхности светодиодами в 400 раз превышает контрастность газоразрядных ламп, что обеспечивает идеальную четкость освещаемых объектов и цветопередачу (индекс цветопередачи составляет 80–85);

    3. Отсутствие стробоскопического эффекта. При работе светодиодной матрицы отсутствует вредный эффект низкочастотных пульсаций, свойственный люминесцентным и газоразрядным источникам света;

    4. Моментальное включение – не требуют времени на «разогрев» до полноценного уровня светоотдачи;

    5. Низкий пусковой и рабочий токи , что снимает опасность перегрузки сети в момент включения светильников со светодиодами. Рабочий и пусковой токи равны 0,7–1,1 А, у светильников с газоразрядной лампой пусковой ток равен 4,5 А, а рабочий – 2,1 А;

    6. Устойчивость к износу – срок действия не зависит от частоты включения / выключения. На продолжительность срока службы обычных ламп влияет частота включения / выключения;

    7. Контролируемость и управляемость – совместимость с электронными системами контроля, которые управляют интенсивностью и цветом светового потока;

    8. Устойчивость к низким температурам – возможность работы на холоде и в неблагоприятных условиях. В условиях низких температур эффективность излучения люминесцентных ламп резко падает. Эффективность светодиодов немного повышается при низких температурах, что делает их незаменимыми в наружном освещении;

    9. Прочность и надежность – отсутствие стеклянных деталей и нити накала делает их незаменимыми в условиях промышленности, на транспорте, эскалаторах и в других ситуациях. Светодиоды также широко используются как антивандальное освещение, т. к. не содержат стекла, что отвечает требованиям безопасности и для детских комнат;

    10. Специальные димеры для светодиодов работают с максимальной амплитудой, и минимальная интенсивность света составляет 5 % от максимума, а бывает и даже меньше;

    11. Ресурс светильников со светодиодными матрицами составляет 40–70 тыс. ч работы, что эквивалентно 15–20 годам работы в режиме городского освещения (за это время галогеновую лампу пришлось бы сменить 100 раз, а металлогалогеновую – 30);

    12. Экономия электроэнергии достигает 50 % по сравнению с традиционными газоразрядными лампами и 90 % – по сравнению с лампами накаливания.

    Экономия энергии – общемировая проблема, поскольку невозможно производить энергию без разрушительных последствий для окружающей среды и климата. В европейских странах начата борьба против нерационального использования электричества, объявив врагом номер один обычные лампочки накаливания – ведь они только 4 % потребляемой энергии превращают в свет, а все остальное – тепловые потери. Крупнейшие компании соревнуются за то, чтобы предложить наиболее эффективное решение, которое можно было бы использовать для общего освещения. Поэтому внедрение в России энергосберегающих технологий является в настоящее время приоритетным направлением и требует не только активности частных и государственных предприятий, но и значительной поддержки государства на муниципальном уровне. Если взять, к примеру, ЖКХ, то его реформа невозможна без эффективных энергосберегающих программ и технологий, иначе она просто захлебнется в неплатежах: уж больно «кусачими» с каждым годом становятся цены на энергоресурсы. Так, например, в 2005 году российский жилищно-коммунальный сектор потребил более 60 % всей произведенной в стране электроэнергии – 22 из 36 млрд кВт·ч. При советской власти все было с точностью до наоборот: 70 % энергии потребляла промышленность. Ежегодно на отечественном рынке реализуется 1,5 млрд лампочек более трехсот видов. Так, например, по данным академика Академии электротехнических наук (АЭН РФ), докт. техн. наук Айзенберга Ю. Б., если считать, что в жилых домах Москвы не менее 1 млн лестничных клеток, то при замене на них светильников с ЛН (40 Вт) на светильники с СД (10 Вт) может быть получена годовая экономия электроэнергии около 150 млн кВт·ч при тех же параметрах освещения. Применение светильников с СД в коридорах, холлах и т. п. может увеличить эту цифру еще в 2–3 раза.

    Двумя московскими предприятиями для ЖКХ была разработана система управления освещением, построенная на применении светодиодных осветительных приборов различного назначения и световой мощности. Каждый прибор оснащен импульсным источником питания собственной разработки, позволяющим управлять параметрами освещения при неизменно высокой стабильности.

    Технические характеристики ESP

    Напряжение питания - 24-264 В AC/DC;

    2. Программирование функций:

    Запуск выбранной функции - интерфейс TTY или «сухой контакт»;

    Число программируемых функций - 3;

    Формирование циклических или конечных последовательностей импульсов, состоящих из циклов включения, диммирования и выключения;

    Максимальное число циклов - 48;

    Диммирование характеризуется уровнем диммирования, временем нарастания и временем выдержки;

    3. Измерительная цепь защиты:

    Ток нагрузки Iном - 10 А;

    Пределы уставки защиты по току - 0,2-1,7 Iном;

    Время определения тока короткого замыкания - не более 1 мс;

    Бесконтактный ключ с определением перехода через ноль;

    5. Индикация:

    Короткое замыкание;

    Обрыв нагрузки.

    6. Корпус:

    Степень защиты - корпус IP40;

    Клеммник - IP20;

    Условия эксплуатации - УХЛ4;

    Монтаж - DIN-рейка NS35/7,5 EN50022;

    Габаритные размеры - 69 х 125 х 60 мм.

    Концептуально система управления освещением для ЖКХ подразделена на три подсистемы:

    • для освещения подъездов жилых домов, холлов, лестничных клеток и внутридомовых помещений;
    • для освещения дворов, игровых дворовых площадок, детских площадок и т. п.;
    • для освещения улиц, площадей и прожекторного освещения.

    В зависимости от применения, светильники имеют или встроенное управление, или регулируются от блока в щитовом или настенном исполнении.

    Управление ведется по параметрам:

    • освещенности (включение / выключение);
    • по временным параметрам (включение и выключение через заданные интервалы времени);
    • по сигналу датчика присутствия;
    • диммирование в сочетании с датчиком присутствия и без него;
    • освещенности и заданным временным параметрам, в сочетании с диммированием и без него.

    Система управления освещением комплектуется из изделий, выпускаемых на сегодняшний день мелкими партиями и подготовленными к серийному производству. Это светильники типов:

    Технические характеристики светильников представлены в таблице.

    Технические характеристики светильников
    Показатель Светильник
    для общественных
    помещений
    консольный
    для освещения
    улиц
    и площадей
    для внутридомовых
    помещений
    и спортивных залов
    Цвет излучаемого света белый белый белый
    Потребляемая мощность, не более, Вт 6 100 150
    Угол излучения светового потока 170° 65° 70°
    Осевая сила света, не менее, кд 75 2 300 14 400
    Срок службы, не менее, лет 10 10 10
    Габаритные размеры, мм. Н 93; Ф 190 835х365х200 Н560; Ф 480
    Масса, не более, кг. 0,5 8 6
    Степень защиты IP23 IP23 IP23
    Степень защиты оптической части IP53

    Управление светильниками осуществляется интеллектуальным электронным ключом ESP, позволяющим подсоединять (бесконтактно) различные виды нагрузок (до 15 А) к сети 85–264 В с источником питания АС, и автоматом управления освещением FR-11.

    Технические характеристики FR-11

    Напряжение питания - 24-220 В;

    Род тока - постоянный, переменный;

    Режим работы - 100 % (непрерывный);

    Условия эксплуатации УХЛ4 - 5-40 °С;

    Степень защиты - IP20;

    Диапазон температур хранения - -40-85 °С.

    Характеристики каналов управления:

    Диапазон регулирования уровня срабатывания - 0-100 Люкс;

    Тип регулировки - плавный;

    Выход - два нормально разомкнутых релейных контакта;

    Диапазон регулирования уровня срабатывания - x 1; x 1,5; x 2; x 3 от уровня, установленного для канала 1;

    Тип регулировки - ступенчатый;

    Выход - нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакт;

    Номинальные режимы коммутации на одну контактную группу реле (количество циклов срабатывания, не менее) при cos φ ≥0.5:

    0,1A, 12 В ~ не менее 5.105;

    5 А, 30 В = не менее 9.104;

    5А, 220 В ~ не менее 9.104;

    Допустимые режимы коммутации - 103 замыканий до 30 А на время до 0,1 с с размыканием до 5А, ~245 В или = 30 В до 0,1 Гц.

    Система управления освещением имеет функцию диспетчеризации по телефонной сети (модуль интерфейса) или через модуль GPRS.

    Ключ обладает высоким быстродействием, малыми габаритами и возможностью программировать функции – формирование циклических или конечных последовательностей импульсов. Ключ является импортозамещающим и превосходит по своим характеристикам продукцию фирмы Chorus Gewiss: GW90841 – регулятор освещения для резистивной / индуктивной нагрузки.

    Автомат управления освещением FR-11 представляет собой микропроцессорное устройство, многофункциональное фотореле, предназначенное для автоматизированного принятия решения на включение и выключение нагрузок в зависимости от уровня освещенности датчика. Управление производится по двум каналам. Включение первого канала осуществляется при достижении установленного уровня освещенности «сверху», после чего канал остается включенным в течение установленного интервала «Ночь». Затем нагрузка выключается на установленный интервал «Утро». По истечении последнего интервала нагрузка снова включается и остается включенной до достижения уровня освещенности заданного значения освещенности «снизу».

    Второй канал включается при достижении «сверху» уровня освещенности, кратной установленной для первого канала, и выключается при достижении того же уровня «снизу». Данный канал может быть использован для включения дежурного освещения в помещении. Кроме того, первый канал может быть включен в течение интервала «Утро» путем замыкания внешних контактов автомата, что позволяет осуществлять ручное управление освещением. Внешние контакты могут работать в трех различных режимах, определяемых установкой DIP-переключателей на лицевой панели прибора, – переключение канала в противоположное состояние при изменении состояния любого входного контакта; включение канала на 3 мин. при срабатывании одного канала и удержании канала включенным при замыкании другого; включение канала на 3 мин. при изменении состояния на любом из входных контактов.

    В настоящее время назрела необходимость создания в России программы развития светодиодной промышленности, светотехнических устройств на основе светодиодов и повсеместного применения этих устройств в общественном освещении, что внесет существенный вклад в решение проблемы сбережения энергии.

    Расход электроэнергии на цели освещения промышленного предприятия может быть заметно снижен достижением оптимальной работы осветительной установки в каждый момент времени. Добиться наиболее полного и точного учета наличия дневного света, равно как и учета присутствия людей в помещении, можно с помощью системы автоматического управления освещением (АСУО). Современные системы управления освещением сочетают в себе значительные возможности экономии электроэнергии с максимальным удобством для пользователей.

    Архитектура системы АСУО

    Автоматизированная Система Управления Освещением (АСУО) построена по иерархическому принципу и представляет собой трёхуровневую структуру.

    «Нижний уровень» представлен несколькими группами светильников - внутреннее освещение и внешнее освещение, а также локальной автоматикой в виде датчиков промышленного исполнения, совмещающих в себе следующие функции:
    . определение уровня освещённости на высотах до 5 метров от 0 до 1000 Люкс;
    . определение комбинированного уровня освещённости - сочетание естественного и искусственного освещения;
    . установка задержки времени срабатывания датчика на включение / выключение системы;
    . интеллектуальное определение краткосрочных изменений естественного освещения;
    . возможность регулирования светового потока светильников в пределах от 10 до 100%;
    . инфракрасное определение движения / присутствия человека;
    . включение / выключение системы освещения в автономном режиме;

    «Средний уровень» представляет собой средства автоматизации, смонтированное в Шкафу Пункта Включения системы освещения:
    . коммутационное оборудование;
    . счётчик электроэнергии с цифровым интерфейсом;
    . контроллерное оборудование.
    Контроллерное оборудование состоит из свободно программируемого промышленного контроллера и модулей ввода/вывода унифицированных сигналов.

    «Верхний уровень» включает в себя систему визуализации данных, которая строится на базе ПО, установленного компьютера офисного или промышленного исполнения.
    Программное обеспечение «верхнего уровня» представлено SCADA/HMI системой со следующими функциями:
    . архивирование рабочих / предоставляемых данных;
    . предоставление оперативному персоналу удобного человеко-машинного интерфейса;
    . контроль состояния и диспетчерского управления системой освещения;
    . анализ накопленных архивных данных;
    . обеспечения формирования отчетной документации;

    В качестве каналов связи между «верхним» (АРМ диспетчера) и «средним» (контроллерным) уровнями выступает:
    . основной канал - проводной канал связи предприятия (Ethernet);
    . беспроводной канал (резервный) - канал связи GPRS;
    . беспроводной канал (резервный) - поддерживается резервирование SIM карт сотовых операторов, т.е. возможность создания закрытой системы с индивидуальным IP адресом на каждом ШПВ;
    . возможность передачи данных по локальной сети Ethernet и глобальной сети Internet;

    Функции системы АСУО

    Информационные функции:
    Обеспечение/формирование экранных изображений и выходных форм информационно-вычислительных задач по запросам диспетчера или неоперативного персонала (администратора системы) и включают:
    . сбор и обработка информации о состоянии оборудования системы освещения;
    . измерение и контроль потребления электроэнергии по каждому Шкафу Пункта Включения (ШПВ);
    . обнаружение, сигнализация и регистрация аварийных ситуаций, отказов отдельного оборудования, несанкционированного проникновения в ШПВ;
    . контроль несанкционированного подключения к кабельным сетям / сетям освещения;
    . выполнение расчетных задач, расчет наработки и т.д.
    . архивирование истории изменения параметров на жестком магнитном диске;
    . ведение журнала выполненных событий;
    . формирование и выдача оперативных, архивных данных персоналу;
    . формирование и печать отчетной документации - за смену, за месяц, выполнение других отчётов;
    . учет потребляемой электроэнергии;

    Функции сигнализации:
    Сигнализационные функции проявляются при возникновении следующих условий:
    . срабатывание концевого выключателя на двери шкафа ШПВ (при выполнении несанкционированного доступа);
    . возникновение аварийной ситуации и/или изменение состояния пункта включения;
    . несанкционированное подключение к кабельным сетям, к сетям освещения;
    . авария канала связи со шкафом пункта включения;
    . критическое число неисправных светильников;

    Функции управления: АСУО может работать в одном из трех режимов управления:
    . Автоматический режим работы - основной режим работы.
    - управление освещением согласно расписанию заданному диспетчером;
    - управление уличным освещением может осуществляться по континентальному световому дню (определение времени восхода / захода солнца по широте и долготе объекта освещения);
    - управление уличным освещением по показанию датчика уровня освещенности;
    . Ручной дистанционный режим работы.
    - управление освещением с АРМ диспетчера. Диспетчер в ручном режиме активирует необходимые переключения, задания и установки. Например, в аварийной ситуации или при ремонтных / регламентных работах.
    . Ручной аппаратный режим работы.
    - управление освещением по месту установки ШПВ. Обслуживающий персонал осуществляет переключение освещения с помощью переключателей, установленных в ШПВ, проводя необходимые проверки работоспособности при ремонтных и регламентных работах.

    Сервисные функции:

    . автоматическая диагностика каналов связи со шкафом пункта включения;
    . автоматическая диагностика коммутирующего оборудования;
    . конфигурирование системы;
    . проведение в регламентируемых пределах подключений / отключений, проверки / замены элементов системы;
    . ручной ввод установок и констант управления, обработки информации;
    . защита от несанкционированного доступа в среду системы;
    . доступ к функциональным возможностям системы предоставляется согласно установленным административным разграничениям уровней доступа.

    Внедрение автоматизированной системы управления освещением промышленного предприятия (как административных, так и производственных объектов) позволяет осуществлять телекоммуникационный контроль состояния сетей и осветительных приборов, управлять режимами горения светильников, дистанционно управлять освещением отдельных участков объекта по заранее заданному графику, а также вести учет энергопотребления и следить за эффективным использованием электроэнергии.

    АСОУ сегодня - это реальный и наиболее перспективный инструмент энергосбережения.


    Максим Береснев, эксперт ООО «Арман»

    Автоматизированная система управления наружным освещением (АСУНО) предназначена для многоуровневой автоматизации управления наружным освещением города с применением современных технических решений. Применение автоматизированных систем управления позволяет сделать освещение города легкоуправляемым, экономичным и оперативным. АСУНО обеспечивает оперативное переключение режимов освещения по графику на уровне сегментов осветительной сети, удаленный контроль и управление до уровня светоточки, а также конфигурирование каждого сегмента. Связь с центральным диспетчерским пунктом по радиоканалу, сотовой связи или оптоволоконной линии связи.

    Внедрение автоматизированной системы управления наружным освещением решают следующие задачи:

    1. Обеспечение оптимального и стабильного уровня освещенности в соответствии с действующими нормативами;
    2. Сокращение эксплуатационных затрат и сокращение численности персонала;
    3. Повышение надежности и эффективности работы сети наружного освещения;
    4. Обеспечение оперативного контроля состояния электротехнического оборудования и линий наружного освещения;
    5. Обеспечение технического и коммерческого учета потребленной электроэнергии;
    6. Существенное улучшение показателей энергоэффективности.

    Преимущества использования системы управления наружным освещением:

    1. Повышение надежности работы оборудования за счет исключения устройств контактной коммутации и применения блоков бесконтактной коммутации силовых линий;
    2. Замена электромагнитных пускорегулирующих аппаратов на электронные ПРА;
    3. Удаленный контроль, конфигурирование и управление оборудованием в линиях освещения с точностью до конкретного светильника;
    4. Экономичность системы;
    5. Совместимость системы с уже существующим в городе силовым и осветительным оборудованием;
    6. Возможность наращивания существующих систем освещения от одной улицы до целого города;
    7. Возможность подключения дополнительных диспетчерских пунктов, включаемых в локальную сеть с ЦДП, а также мобильных диспетчерских пунктов (ноутбук) при наличии выхода в интернет.

    Обеспечить эффективное функционирование осветительной системы возможно, применяя средства автоматического управления освещением. Управление осветительной установкой осуществляется двумя основными способами: отключением всех или части светильников (дискретное управление) и плавным изменением мощности светильников (для групп светильников или индивидуально).

    К системам дискретного управления освещением относятся различные фотореле и таймеры. Принцип действия основан на включении и отключении питания по сигналам установленных датчиков или в зависимости от времени суток по предварительно заложенной программе. К системам дискретного управления освещением относятся также автоматы, оснащенные датчиками присутствия. Они отключают светильники в помещении спустя заданный промежуток времени после того, как из него удаляется последний человек. Это наиболее экономичный вид систем дискретного управления, однако к побочным эффектам их использования относится возможное сокращение срока службы ламп за счет частых включений и выключений. Системы плавного регулирования мощности освещения по своему устройству несколько сложнее.

    Современные системы управления освещением сочетают в себе значительные возможности экономии электроэнергии:

    1. Точное поддержание искусственной освещенности в помещении на заданном уровне. Достигается это введением в систему управления освещением фотоэлемента, находящегося внутри помещения и контролирующего создаваемую осветительной установкой освещенность. Несмотря на наличие в подавляющем большинстве помещений естественного освещения в светлое время суток, мощность осветительной установки рассчитывается без его учета. Если поддерживать освещенность, создаваемую совместно осветительной установкой и естественным освещением, на заданном уровне, то можно еще больше снизить мощность осветительной установки.
    2. В определенное время года и часы суток возможно даже использование одного естественного освещения. Эта функция может осуществляться тем же фотоэлементом, что и в предыдущем случае, при условии, что он отслеживает полную (естественную + искусственную) освещенность. При этом экономия энергии может составлять 20-40%.
    3. Дополнительная экономия энергии в освещении может быть достигнута отключением осветительной установки в определенные часы суток, а также в выходные и праздничные дни. Эта мера позволяет эффективно бороться с забывчивостью людей, не отключающих освещение на рабочих местах перед своим уходом. Для ее реализации автоматизированная система управления освещением должна быть оборудована собственными часами реального времени.
    4. Учет присутствия людей в помещении. При оборудовании системы управления освещением датчиком присутствия можно включать и отключать светильники в зависимости от того, есть ли люди в данном помещении. Эта функция позволяет расходовать энергию наиболее оптимально, однако ее применение оправдано далеко не во всех помещениях. В отдельных случаях она может даже сокращать срок службы осветительного оборудования и производить неприятное впечатление при работе. Экономия, получаемая за счет отключения светильников по сигналам таймера и датчиков присутствия электроэнергии, составляет 10-25 %.

    Дистанционное беспроводное управление осветительной установкой.

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

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

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

    Классификация систем автоматического управления освещением.

    Системы автоматического управления освещением условно можно разделить на 2 основных класса - так называемые локальные и централизованные.

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

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

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

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

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

    Включайся в дискуссию
    Читайте также
    Рамки для картин своими руками из дерева
    Геометрические фигуры в декоре интерьера
    Люстра с дистанционным управлением своими руками