Управление освещением — принципы
Приветствую вас, уважаемые читатели моего сайта elektrik-sam.info!
В процессе общения с заказчиками наметилась стабильная тенденция, что многие не до конца понимают, что такое управление освещением, и как его можно реализовать. Постараемся разобрать эту тему подробно, и внести ясность.
Что такое управление освещением? Это воздействие на управляющий элемент с целью включить, либо выключить исполнительное устройство.
Управляющий элемент у нас на физическом уровне — это клавиша выключателя, кнопка, датчик движения, реле времени, астротаймер и др. На программном уровне — это может быть виртуальная кнопка на экране компьютера, планшета, телефона, сенсорной панели управления и т.д.
Исполнительное устройство — это в частном случае обычный светильник, люстра, бра, LED-лента. Может быть одно, а может быть и несколько, объединенных в одну группу (например споты).
Т.е. резюмируем — мы на что-то нажимаем (физически или программно) и у нас включается, выключается, переключается, меняет яркость, либо световую сцену какой-то источник света, либо группа светильников.
Одноклавишный и двухклавишный выключатель
Самая применяемая и давно известная схема — это обычный одноклавишный или двухклавишный выключатель, который Вкл/Выкл светильник или группу светильников. Это всем вам хорошо известная классическая схема, которая уже очень давно применяется в наших квартирах.
Такая схема позволяет управлять освещением только из одного места, но в последнее время стабильно растет спрос на системы управления освещением из нескольких мест и это действительно удобно.
Тут можно выделить три решения:
- проходные и перекрестные выключатели;
- импульсные реле;
- программируемые реле и контроллеры.
Я в свое время написал целую книгу по управлению освещением из нескольких мест. В ней я подробно рассмотрел перечесленные выше способы, дал подробные схемы алгоритма их работы и подключения, описал преимущества и недостатки каждого из способов. Вы можете скачать эту книгу.
Давайте вкратце пройдем по каждому из этих трех способов.
Проходные выключатели
Управление освещением из двух, трех и N-мест на проходных и перекресных выключателях. Позволяет реализовать схему управления светильником или группой из двух и более мест.
В начале и в конце линии используются проходные выключатели (переключатели), а в середине схемы применяется перекрестный выключатель (если более трех мест включения, то перекрестных выключателей будет больше).
Можно еще реализовать схему управления двумя группами светильников из N-мест на двухклавишных проходных выключателях, но схема получается громоздкой, требует правильной закладки нескольких кабелей. Поскольку двухклавишных перекрестных выключателей не существует, приходится применять два пререкресный выключателя, каждый из которых занимает один подрозетник. Схема не удобна в использовании, к тому же у проходных выключателей нет фиксированного положения Вкл/Выкл. Не информативно, зато брутально и надежно!
Основное преимущество схем управления освещением из нескольких мест на проходных выключателях — это их относительная простота и надежность.
Неодстаток — нельзя реализовать сценарии освещения, автоматизировать, что-либо изменить через время, большой расход кабеля.
Импульсные реле
Импульсные реле являются отличной альтернативой проходным выключателям, дают возможность строить более сложные решения, автоматизировать, позволяют применить централизованное управление, когда при выходе из помещения свет гасится одной кнопкой (мастер-выключателем освещения).
При этом после нажатия кнопки мастер-выключателя можно, при необходимости, включать/отключать свет в любом помещении, поскольку контактор в этой схеме не используется, в отличие от схемы на обычных и проходных выключателях.
На каждую линию освещения (это может быть один светильник или группа) в электрощите устанавливается одно импульсное реле, к которому параллельно подключается любое количество кнопок управления.
Импульсное реле при подаче питающего напряжения на катушку переключает свои контакты из разомкнутого состояния в замкнутое и т.д.
Как видим, если схема на проходных выключателях очень сильно усложнялась при добавлении мест включения, то на имульсных реле просто добавляется любое количество кнопок, подключенных параллельно одним кабелем и все!
Импульсное реле занимает в щите один модуль, а если хотим управлять централизовано мастер-выключателем, тогда к каждому импульсному реле добавится еще по вспомогательному блоку, который занимает еще 0.5 модуля.
При использовании электронных импульсных реле, вспомогательные модули не требуются и мастер-выключатель подключается напрямую.
Резюме: схема управления освещением из нескольких мест на импульсных реле является более гибкой, по сравнению со схемами на проходных выключателях, и также надежна. Дает уже больше возможности по автоматизации. В случае выхода импульсного реле из строя его легко заменить на новый. К недостаткам можно отнести большую стоимость по сравнению с обычными схемами на выключателях и, поскольку все размещается внутри щита, нужен щит большого размера. Электромеханические реле имеют рычаг для принудительного ручного управления, но при это обладают некоторой шумностью.
Программируемые реле и контроллеры
В современных квартирах сегодня обычно организуют большое количество различных светильников. Например, верхний свет, различные подсветки, плинтусное (дежурное) освещение, различные бра, подсветки интерьера, RGB LED-ленты, подсветка в шкафах-купе и т.д.
Уже не достаточно просто включать/выключать все эти источники света. Довольно часто у заказчиков возникает потребность одновременно включить/выключить сразу несколько источников света. В зависимости от времени суток, рода занятий жильцов, нахождения людей в помещении, например основное освещение погасить, включить подсветку для комфортного просмотра ТВ, в холле включить дежурное освещение, по датчику движения включать основной свет. Т.е. необходимо организовать сценарии освещения!
Для решения этой задачи нам на помощь приходят программно управляемы устройства — реле и контроллеры.
Программируемый логический котроллер ПЛК — это устройство, имеющее свою программную оболочку, которая по написанной программе позволяет обработать сигналы со входов и передать полученный результат на выход ПЛК. Это миниатюрный компьютер.
Обычно выпускается в корпусе для установки на DIN-рейку, как правило, имеет несколько дискретных или аналоговых входов и выходов. Если нам не хватает количества входов/выходов на корпусе самого ПЛК, то можно подключить необходимое количество модулей ввода/вывода. Они подключаются по специальной адресной шине и обмениваются между собой по специальному протоколу (зависит от модели).
ПЛК и ПР позволяют нам реализовать любые алгоритмы и сценарии управления освещением! Ко входам подключаем необходимое количество кнопок, выключателей и т.д., к выходам светильники или группы светильников, которыми необходимо управлять.
Под разработанный алгоритм работы освещения пишется программа в специальной среде и закачивается в ПЛК. При этом, если вы захотите что-то со временем изменить, достаточно переписать только программу управления.
Резюме: ПР и ПЛК дают нам широкие возможности по автоматизации управления освещением, позволяют реализовать различные сценарии и многое другое. Они позволяют максимально раскрыть и реализовать все самые затейливые алгоритмы управления освещением, да и всеми инженерными системами дома в целом! Недостатком этого способа является высокая стоимость, сложность программирования, требования к качеству питания и большие размеры щита для установки.
Мы разобрали три основных способа управления освещением из нескольких мест. Проходные выключатели применяются сейчас редко, в основном для управления освещением лестниц между этажами дома, иногда в коридорах.
Чаще всего у меня заказывают проекты с управлением освещением на импульсных реле с мастер-выключателем, а более требовательные заказчики хотят все в своих квартирах автоматизировать и использовать множество сценариев освещения, поэтому выбирают третий способ на ПЛК.
Датчики движения, реле, таймеры
Еще одним способом управления освещением являются схемы с применением датчиков движения, таймеров, сумеречных реле, астротаймеров и др.
Датчики движения чаще устанавливают для управления уличным освещением, либо дома ночной подсветкой.
При обнаружении движения в секторе детектора датчика движения, его контакты замыкаются и подается питание на светильник. Когда движение прекращается, реле размыкается и светильник гаснет.
По похожей схеме работают сумеречные реле и астротаймеры, с той разницей, что управляющим элементом является реле. Возможны схемы с возможностью ручного управления, когда надо принудительно включить, либо наоборот отключить освещение.
При применении ПЛК датчики движения, астротаймеры и т.д. удобно вписывать в общие сценарии управления освещением.
Диммеры
Еще один способ управления освещением — это диммирование. Диммер — это светорегулятор освещения, регулирует яркость свечения.
Диммеры бывают разных типов, предназначены для регулирования яркости ламп накаливая, LED-светильников и RGB-лент.
Диммирование ламп накаливания сейчас уже почти не применяется, поскольку широко используется светодиодное освещение.
Поэтому интерес представляют диммеры LED-светильников и RGB-лент. Тема обширная, я ее постараюсь раскрыть в одной из следующих статей.
В связке с ПЛК на диммерах можно реализовать довольно интересные сценарии освещения.
Мы разобрали основные способы управления освещением, в том числе из нескольких мест, думаю, что теперь многие вопросы прояснились и сложились в единый пазл!
Источник
Умный свет: возможности по управлению освещением
Термин «умный свет» относится к среде, управляемой системами контроля освещения. Эти системы учитывают такие факторы, как наличие людей в комнате, освещенность и время суток, чтобы включать и выключать лампы, тем самым экономя электроэнергию и деньги пользователя.
Популярность продуктов умного освещения постоянно растет. На самом деле, рынок умного света является самым быстрорастущим в индустрии, занятой производством осветительного оборудования. Ожидается, что к 2020 году его стоимость составит $8,14 млрд при среднегодовом темпе роста 22,07% в период с 2015 по 2020 годы. Этому в немалой степени способствуют законы правительства об экономии электричества.
Умный свет – это система, включающая в себя осветительные приборы и электронные системы, ими управляющие. Осветительные компоненты бывают самых разных видов: флуоресцентные лампы, диодные лампы, ксеноновые лампы и другие. Управляющие системы включают в себя сенсоры, микроконтроллеры, приемники и другие элементы, ответственные за поведение света.
В принципе, можно обходиться и обычными лампочками, но, к сожалению, они не могут предоставить весь спектр решений, которыми мы обладаем в эпоху Интернета вещей. Классические лампы являются бинарными устройствами, то есть имеют всего два состояния: включена или выключена. Промежуточных вариантов часто не оказывается – именно так работают лампочки с тех времен, когда они впервые появились в наших домах.
Умные лампы работают по-другому и предоставляют большие возможности по контролю. Благодаря тому, что они используют беспроводные технологии, вы можете управлять светом из любого места на Земле, используя мобильные устройства или ноутбук.
Умные устройства освещения дают позволяют создавать персонализированное и интеллектуальное окружение. Умный свет имеет большое количество полезных возможностей, например, система сможет имитировать ваше присутствие в доме, когда вы в отъезде, автоматически понижать яркость света при включении телевизора, выполнять функции будильника или сигнализировать вам о входящих звонках и сообщениях. Более того, лампы могут включаться автоматически, когда пользователь приходит домой, и управляться при помощи голосовых команд.
Установив датчики движения, можно регулировать работу светильников в коридорах, подсобных помещениях и так далее, то есть там, где люди обычно не задерживаются надолго. Автоматическое управление светом избавляет человека от необходимости искать в темноте выключатель: дом сам обо всем позаботится, например, включив свет на лестничной площадке перед входом в квартиру.
Однако не стоит забывать и про обслуживающие компании и поставщиков электроэнергии. Они тоже получают выгоду от использования клиентами умных технологий. У них появляется возможность просматривать статистику потребляемой энергии и, на основании полученных данных, автоматически приглушать свет на 10% в пиковые часы – эту разницу пользователь не заметит, но заметит и скажет «спасибо» его кошелек.
Объединив беспроводные технологии с энергоэффективными лампами в одном компактном решении, мы смогли изменить привычный порядок вещей. Световые сценарии – это настоящий клад для дизайнера интерьеров. Выделяя светом одни элементы интерьера и скрывая в полумраке другие, можно сформировать сразу несколько вариантов дизайна в одном помещении.
Термину «умное освещение» можно придать различный смысл, в зависимости от того, хотите ли вы иметь гибкое и полнофункциональное самостоятельное решение или интегрировать осветительные устройства в более масштабную систему домашней автоматизации. Что касается первого случая, то в сфере самостоятельно функционирующих устройств существует большой выбор продуктов от разных производителей. В основном это умные лампочки, визуально очень похожие на своих братьев с нитями накаливания.
Вот пара примеров таких устройств.
Лампа Philips Hue позволяет удаленно контролировать освещение, создавать и настраивать нужную атмосферу в помещении с помощью приложения на вашем смартфоне или планшете. Устройство обладает парой интересных режимов, как например: «Бодрящий свет», когда лампы включаются на полную яркость, и «Для чтения» – в этом случае все выбранные лампы изменят свет на белый с оптимальным уровнем яркости.
Функционально лампочки LIFX схожи с Philips Hue, но, в отличие от последних, им не нужен специальный передатчик (мост hue). Устройства подключаются к домашнему Wi-Fi-роутеру напрямую, без посредников. При наличии в помещении сразу нескольких осветительных элементов от LIFX, они передают сигнал по цепочке, чтобы не перегружать роутер.
Vocca не является лампочкой – это умный патрон для них. Устройство выступает в роли посредника между обычной лампой и обычным патроном. Умный гаджет имеет функцию распознавания речи, давая пользователю управлять освещением с помощью кодовых фраз.
Что касается ситуации, когда вам бы хотелось интегрировать устройства в глобальную систему умного дома, то в этом случае лампочки чаще всего не обладают «умными» составляющими, а управляются контроллерами.
Беспроводные лампы могут быть не лучшим решением, поскольку цена их достаточно высока: самая дешевая LED-лампа стоит не менее $15, а стоимость ламп, меняющих цвет, может достигать $70 (и больше). Более того, если вы замените все обычные лампочки в своей квартире на умные, то смартфон станет единственным способом управления – это не самое здравое решение, хотя в некоторых ситуациях и является идеальным.
Более грамотным решением будет использовать беспроводные переключатели и диммеры. Они работают точно так же, как обычные устройства этого типа – вы можете подойти к ним и вручную отрегулировать яркость освещения – но в добавок вы получаете возможность контроля на расстоянии при помощи мобильных устройств.
Примерами таких переключателей могут служить:
Linear Z-Wave Dimmer, который работает с различными хабами Z-Wave и поддерживает галогеновые, ксеноновые, LED-лампы и лампы накаливания.
Belkin WeMo Light Switch, которому для работы не требуется особый хаб: ему нужна лишь Wi-Fi-сеть и устройство под управлением iOS.
В заключение хочется отметить, что, как правило, построение интеллектуального дома начинается именно с функции управления освещением, поскольку одна эта функция способна значительно преобразить ваш опыт пребывания в своем доме.
Источник
