1.4.2 ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДАТЧИКИ

В качестве датчиков использованны обычный электретный микрофон и ФототранзисторVT1 HPTB1-48B. Этот транзистор имеет следующие характеристики:

Зависимость чувствительности от длины волны падающего света:

Рисунок 1.3. - Зависимость чувствительности фото транзистора от длины волны падающего света

автоматический освещение акустический фотоэлектрический

Параметры фототранзистора:

Средняя рассеиваемая мощность: 150мВт.

Зона чувствительности: 0.19мм.

Максимальное напряжение коллектор-эмиттер: 30В.

Максимальное напряжение эмиттер-коллектор: 5В.

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

Ток коллектора: 0.5мА.

Ток коллектора (в затемненном режиме): 100нА.

Диапазон чувствительности длин волн: 500 - 1100нМ.

Графики электрических зависимостей (взяты из datasheetHPTB1-48B):

Рисунок 1.4 - Электрические зависимости фототранзистора

1.5 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

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

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

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

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

2. ОБЗОР АНАЛОГИЧНЫХ УСТРОЙСТВ

2.1 ЯЩИКИ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ ЯУО96

Рисунок 2.1 - ЯУО96

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

Ящики управления освещением обеспечивают:

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

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

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

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

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

Устройства изготавливаются по ТУ У 24254314.004-97.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

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

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

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

Условия эксплуатации:

- высота над уровнем моря не более 2000 м;

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

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

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

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

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

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

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

Особые условия эксплуатации - по согласованию с Заказчиком.

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

Требования пожарной безопасности соответствуют ГОСТ 12.1.004-91.

КОНСТРУКЦИЯ

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

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

Внутри ящика на панели размещены:

- силовая часть - автоматический выключатель и электромагнитный пускатель;

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

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

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

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

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

ВЫВОДЫ

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

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

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

Учет естественной освещенности в помещении. 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 сильнее снизить мощность осветительной установки в каждый момент времени.

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

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

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

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

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

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

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

Классификация систем автоматического управления освещением

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

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

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

Локальные системы управления освещением

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

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

Централизованные системы управления освещением

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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

2. http://www.joyta.ru/785-nochnik-na-yarkix-svetodiodax/#more-785

3. http://www.eleton.com.ua/production/index3.php?show level=55&from level=14

4. http://nauchebe.net/2011/02/yomkostnye-datchiki-datchiki-vneseniya-yomkosti-v-sxemax-dlya-mk/

5. http://articles.m-strou.ru/article_5205.html