Архитектура.
Бытовая техника. Канализация. Лестницы. Мебель. Окна. Отопление. Ремонт. СтроительствоДоброго времени суток, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».
Помните, я уже Вам рассказывал, что при согласно федеральной программы, мы устанавливали подъездов и тамбуров. В данной статье я хочу рассказать Вам про фотореле для уличного освещения жилых дворов.
Наружное освещение у подъездов, или его еще называют козырьковым, осуществляется с помощью консольных светильников типа ЖКУ с защитным стеклом из поликарбоната. Так вот управлением этими светильниками производится с помощью фотореле.
В качестве фотореле для уличного освещения мы применяем светоконтролирующий выключатель типа LXP-02. Вот так он выглядит.
Также данное фотореле можно применить и для освещения дорог, парков, дачных участков и садов.
Технические характеристики фотореле для уличного освещения типа LXP-02
Фотореле типа LXP-02 в автоматическом режиме включает и отключает освещение в зависимости от условий освещенности.
Таким образом происходит значительная экономия , а также увеличивается срок службы самих ламп.
Ниже я приведу Вам его технические характеристики:
- источник питания 220 (В) переменного напряжения
- коммутируемая цепь до 10 (А)
- уровень рабочей освещенности
Уровень рабочей освещенности выставляется с помощью регулятора снизу фотореле. Если регулятор переместить в сторону «+», то фотореле будет включать светильник уже при небольшом затемнении или пасмурную погоду, если же регулятор переместить в сторону «-», то фотореле будет срабатывать только при наступлении темноты.
Обычно я регулятор оставляю в среднем положении.
Существует еще 2 разновидности фотореле типа LXP. Это LXP-01 и LXP-03. Они отличаются от LXP-02 только силой тока коммутируемой цепи и уровнем рабочей освещенности.
Установка фотореле типа LXP
Фотореле устанавливается на стене с помощью специального кронштейна, который входит в комплект поставки. Кронштейн крепится винтом к самому фотореле.
При установке необходимо убедиться в отсутствии помех, мешающих естественному дневному свету попадать на фотореле. А также перед фотореле не должны находиться качающиеся предметы, например, деревья.
Схема фотореле
Схема подключения фотореле для уличного освещения типа LXP-02 изображена, как на упаковочной коробке, так и на самом изделии.
Всего из фотореле выходит 3 провода: коричневый, красный и синий.
Зная , не трудно догадаться о их предназначении:
- коричневый провод — фаза
- синий провод — ноль
- красный провод — коммутирующая фаза (на светильник)
Зная схему фотореле, приступаем к его подключению. производится в распределительной коробке, установленной там же на стене.
В качестве нагрузки у нас используется мощностью 70 (Вт).
Подключение фотореле для уличного освещения осуществляется следующим образом.
Если расписать эту схему более подробно, то это будет выглядеть так:
Если у Вас в доме используется система заземления или , то питание схемы осуществляется трехжильным кабелем (фаза, ноль, земля). Если же Вы до сих пор эксплуатируете электропроводку с системой заземления , то схема будет отличаться только отсутствием проводника PE.
Видео-версия данной статьи, а также по многочисленным просьбам в конце видео я показал схему подключения фотореле через контактор:
Дополнение 1. По многочисленным просьбам разместил фотографию внешнего вида печатной платы фотореле ФР-602. Схему прикладывать не буду — ее Вы можете найти на специализированных сайтах по электронике.
Дополнение 2. Довольно часто меня спрашивают про схему подключения светильника, чтобы он управлялся, как через фотореле (в автоматическом режиме), так и с помощью выключателя (в ручном режиме в любое время суток). Вот прикладываю такой вариант схемы.
P.S. Вот в принципе и все, что я хотел рассказать Вам про фотореле для уличного освещения. В настоящее время именно таким образом мы осуществляем электромонтаж наружного (козырькового) освещения жилых дворов. Если возникли вопросы, то задавайте свои вопросы в комментариях.
Датчик движения – это инфракрасное электронное устройство, которое даёт возможность обнаруживать присутствие и перемещение живого существа и помогает подключать питание приборов освещения и прочих электрических устройств.
Как правило, датчик движения применяют для включения осветительных приборов, но также их могут использовать и не только для этого.
По месту нахождения:
- периметрические — применяются для освещения улицы;
- внутренние;
- периферийные.
По принципу действия:
- ультразвуковые — реагируют на звуковые волны высокой частоты;
- микроволновые – высокочастотные радиоволны;
- инфракрасные — применяют излучение тепла;
- активные – имеется передатчик и приёмник инфракрасного излучения;
- пассивные – передатчик отсутствует.
По виду срабатывания:
- тепловые — реагируют на изменения температуры в месте срабатывания;
- звуковые — срабатывают на импульс при колебаниях воздуха от звуков;
- колебательные — реагируют на перемену внешней среды и магнитного поля при движении объектов.
По устройству:
- однопозиционные – присутствие приёмника и передатчика вместе в одном блоке;
- двухпозиционные – передатчик и приёмник используются в разных корпусах;
- многопозиционные – два и более блока с передатчиками и приёмниками.
- многофункциональные датчики применяют при определении движения и уровня освещения в помещениях;
- комнатный датчик используют для систем мониторинга и управления;
- наружный датчик освещённости применяют для измерения степени внешнего освещения;
- накладной датчик освещения создан для установки на стену;
- потолочный датчик освещения устанавливают в подвесной потолок;
- врезной датчик освещённости используют для обнаружения движения в офисных и жилых помещениях.
Схема датчика движения для освещения
Подключить устройство движения несложно, не сложнее схемы как подключить датчик движения к лампочке. В обоих случаях электрическая цепочка замыкается или размыкается.
Если нужна постоянная работа света при полном отсутствии какого-либо перемещения, в устройство схемы можно включить выключатель параллельным его подключением к датчику движения.
Благодаря этому, при включении выключателя освещение будет включено по другой цепочке в обход устройства, поскольку при выключенном переключателе контроль над состоянием освещения полностью вернётся к датчику движения.
Часто случается так, что специфическая форма помещения физически не даёт охватить всю площадь комнаты только одним устройством.
Например, в изогнутом коридоре, если установить один датчик движения, то он срабатывать не будет , когда объект будет двигаться за изгибом.
В таком случае используют схему подключения устройств, когда несколько датчиков подключают параллельно друг к другу.
Другими словами, нулевая фаза отдельно и не прерывается, подаётся на каждое устройство, после подсоединяют все выходы к лампе. В итоге срабатывание любого из этих датчиков замыкает цепочку, подавая напряжение к светильнику.
При таком присоединении нужно знать, что оба устройства нужно подключать от одной фазы , иначе между фазами произойдёт короткое замыкание.
Более того, технические условия и конструктивные особенности помещения также оказывают непосредственное воздействие на подключение.
Устанавливать устройство необходимо так, чтобы он получал как можно больший обзорный угол на предполагаемые области движения, при этом не должны экранировать детали интерьера, а также проёмы окон и дверей.
Датчики движения обладают длительно допустимым значением мощности на уровне от пятисот до тысячи Ватт. Это ограничивает их применение в условиях высокой нагрузки.
Если возникает необходимость в подключении через устройства сразу нескольких мощных светильников, то наилучшим решением будет применение магнитного пускателя.
При покупке устройства, в комплекте должна быть стандартная инструкция по его монтажу, подключению и настройке. Также схема должна быть на корпусе самого устройства.
Под крышкой устройства находится присоединительная колодка, а также подключённые к ней три цветных контакта, которые находятся снаружи корпуса. Подключение проводов производят к присоединительным зажимам. Если для подключения используют многожильный кабель, тогда лучше применить специальные втулочные наконечники НШВИ.
Ток на устройство приходит от сети по двум проводам: фаза L (провод коричневого цвета) и ноль N (провод синего цвета). После выхода фазы L из датчика движения, она приходит на один конец лампочки. Другой конец лампы накаливания подключён к нулевому контакту N.
При появлении движения в месте контроля срабатывает датчик и замыкает контакт реле , что приводит к приходу фазы на светильник и свет включается.
Поскольку клеммная колодка для подключения обладает винтовыми зажимами, провода к устройству подключают с помощью наконечников НШВИ.
Следует знать, что подключение фазного кабеля лучше всего осуществлять по принципиальной схеме , которая дополняет руководство.
- После подключения проводов нужно надеть крышку и перейти к следующей стадии — подключение кабелей в распределительной коробке.
- В коробке имеется семь проводов, два от лампы, три от датчика и два питающих ноль и фаза. В питающем кабеле фаза окрашена в коричневый цвет, ноль – в синий.
- У провода, который подключён к устройству белый кабель — это фаза, зелёный — это ноль, красный нужно подключить к сети.
- Провода подключают примерно так: кабель фазный питающего провода подключают вместе с фазным проводом от устройства (белый и коричневый кабель). Далее, соединяют нулевой провод от питающего кабеля, нулевой кабель от устройства (зелёный) и нулевой кабель от лампы.
- Остаются два свободных кабеля (красный от устройства движения и коричневый от лампы) — их соединяют вместе. Подключение выполнено.
Датчик движения подключён к лампе. Затем подаём питание, устройство реагирует на движение, замыкает цепочку и включает свет.
Можно ли устройство подключить с выключателем?
Для того чтобы некоторое время свет не отключался, вне зависимости от степени освещённости и движения, можно применить схему подключения устройства с выключателем , подключив обыкновенный выключатель в схему, параллельно датчику движения.
За счёт такого подключения можно при включённом выключателе держать включённым лампочку в течение необходимого времени. Если же управление освещением нужно целиком передать устройству, то выключатель отключают.
Настройка устройства для освещения
Настройка устройства – это ещё один важный этап работы датчика движения. Практически любой прибор, при помощи которого можно управлять лампами, обладает дополнительными настройками, дающие возможность добиться нормальной его работы.
Такие настройки выглядят как особые мини-приборы, которые предназначены для регулирования – это установка приостановки отключения TIME, регулирование степени освещённости LUX и установка восприимчивости к инфракрасному излучению SENS.
- Настройка включения от степени освещённости . Регулировку LUX применяют для корректной работы устройства днём. Прибор сработает при более низкой степени освещённости по сравнению с минимальным значением. Следовательно, датчик не сработает при более высокой степени освещённости по сравнению с выставленным пороговым значением.
- Настройка времени . При помощи установки TIME можно установить время, в течение которого освещение будет включено с того момента, когда было обнаружено движение в последний раз. Интервал времени может варьироваться от 1 до 600 секунд.
- Настройка восприимчивости к срабатыванию устройства . Регулировать восприимчивость к подключению, в зависимости от объёма и дальности объекта, можно при помощи регулятора SENS. Реакция устройства прямо зависит от степени чувствительности. При большом числе включения датчика восприимчивость лучше уменьшить, а установить яркость освещения ИК, на которую будет реагировать датчик движения.
В область видимости датчика, который устанавливают на улице, не должны попадать объекты, излучающие тепло или свет. Не стоит устанавливать устройство около деревьев и кустов, которые будут мешать правильному выявлению движения.
Нужно стараться сводить к минимуму вероятное воздействие электромагнитных излучений, из-за которых могут быть ложные срабатывания устройства.
Датчик необходимо направлять непосредственно на ту область, где выявление движения должно служить поводом для включения освещения.
Необходимо поддерживать датчик в чистоте, так как загрязнение негативно отражается на качестве работы устройства и радиусе действия.
Чтобы установить детектор движения, не нужны специализированные знания или профессиональный опыт. Достаточно разобраться в простых электросхемах и правильно соединить кабели между собой. В этой статье просто и понятно объяснено, как подключить датчик движения своими руками, а также приведены рекомендации по выбору прибора и решение возможных проблем во время монтажа.
Схемы подключения
Если раскрыть коробку у датчика движения, внутри будут обнаружены 3 провода с разными обозначениями на клеммной колодке: красный (A – нагрузка), синий (N – ноль), коричневый или черный (L – фаза). Присоединение проводов осуществляется с помощью клеммных зажимов. Схемы подключения также подробно описаны в инструкции к устройству или на корпусе.
Подключение одного прибора в цепь
Самый простой вариант – подключить детектор к лампе напрямую. Эта схема подходит для закрытых темных помещений без окон, где не требуется более сложной логики освещения.
Для этого понадобится трехжильный провод, чтобы подключаться к датчику, отвертка, НШВИ наконечники и клеммники (две штуки на 2 контакта и 1 штука на 3 контакта).
- Снять крышку прибора. Подключить трехжильный провод к колодке. Если цвета проводов в трехжильном проводе совпадают с цветами проводов в датчике, желательно распределить их как продолжение друг друга: красный к красному, синий к синему и т. д. с помощью НШВИ наконечников. Закрыть крышку.
- Подсоединить трехжильный провод к распределительной коробке, в которой нужно объединить между собой 7 проводов: 2 от лампы, 2 от электрощитка, 3 от датчика движения. Теперь надо соединить вместе фазные (L) кабели от датчика (коричневый или черный) и щитка (коричневый) при помощи клеммников. Затем нулевые (N) кабели от датчика, щитка и светильника (синие). И, наконец, оставшиеся два: нагрузку датчика (А) – красный и фазу светильника (L) – коричневый.
- Подать питание и проверить работоспособность датчика.
Подключение через выключатель
Иногда требуется присоединить в цепь выключатель. Это делается для того, чтобы была возможность принудительно включить свет, вне зависимости от движения в зоне видимости. Это можно реализовать, добавив в электрическую цепь параллельно к датчику движения выключатель с одной клавишей.
Для этой задачи, кроме НШВИ наконечников, трехжильного провода и отвертки понадобятся три клеммника на 3 контакта.
- Отключить сеть и проверить отсутствие напряжения.
- Подключить трехжильный провод к колодке устройства и провести его к распределительной коробке. Также вывести сюда кабель от выключателя.
- Внутри распределительной коробки теперь 9 проводов: по 2 от лампы, выключателя и щитка, плюс 3 от датчика. Соединяем фазные (L) кабели от датчика, электрощитка и выключателя (коричневые). Нулевые (N) от датчика, электрощитка и лампы (синие). И оставшиеся провода: нагрузочный от датчика (A, красный), нулевой от выключателя (N, синий) и фазовый от лампы (L, коричневый).
- Подать питание и проверить работоспособность.
Подключение нескольких приборов в цепь
Таким способом подключать датчики рекомендуют в основном для длинных коридоров и лестничных клеток. Это связано с небольшим радиусом действия датчиков либо с необычной планировкой помещения. В этом случае два и более датчика подключаются к одной фазе параллельным способом. Если сделать подключение к разным фазам, произойдет короткое замыкание.
- Отключить питание и проверить отсутствие напряжения.
- Объединить фазы (L, коричневый) у датчиков и электрощитка. Затем происходит подсоединение нагрузки (A, красный) у датчиков и фазы (L, коричневый) у лампы. Осталось объединить нулевые кабели (N, синий) между датчиками, лампой и электрощиктом.
- Включить питание и проверить работу всех устройств.
Так как ни один бытовой датчик движения не рассчитан на большие мощности прожекторов, возможно, придется подключить их к цепи через контактор с катушкой в 220 В. В отличие от предыдущей схемы, фазный (L, коричневый) провод идет на контактор от датчика и щитка. А нагрузка (A, красный) датчика идет не на лампу, а на катушку контактора. В этом случае лампа контролируется через контактор, а не напрямую.
Схема подключения к прожектору
Видео инструкция
Три схемы подключения.» src=»about:blank» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»» data-rocket-lazyload=»fitvidscompatible» data-lazy-src=»https://www.youtube.com/embed/rtJWr94pHSk?feature=oembed»>
Проверка установки
Чтобы проверить работает ли датчик, нужно выставить на максимум параметр LUX, а настройку TIME, наоборот, на самый минимум. Если после подачи электричества загорелся светодиодный индикатор, значит, произошло включение нагрузки. Если диод загорелся не сразу, это не значит, что прибор неисправен. Нужно подождать полминуты, чтобы он успел подготовиться к работе. Это позволяет проверить устройство до подключения остальных приборов, сэкономив время на поиске места для установки датчика.
Настройка
После установки прибора надо отрегулировать его для более точного срабатывания. Количество настроек зависит от модели устройства. В дешевых вариантах можно повлиять лишь на время включения света и на уровень освещенности. В более дорогих моделях добавляется настройка чувствительности сенсора, и возможность перемещать угол обзора датчика.
Угол обзора
Прослушиваемую зону прибора можно вычислить лишь примерно. Поэтому могут возникать ситуации, когда сенсор срабатывает не так, как предполагалось при установке. Одной из причин может быть выбор неправильного направления угла обзора. Поэтому если модель устройства позволяет изменять этот параметр, стоит этим воспользоваться.
Настройка для охвата максимальной территории
Чувствительность (SENS)
Эта настройка позволяет уменьшить количество ошибочных срабатываний от животных и других факторов. Справляется с опознанием кошек и маленьких собак, с крупными животными эффекта может не быть совсем. Начинать настройку лучше с минимального значения, постепенно увеличивая до нужных показателей.
Задержка выключения (TIME)
В зависимости от модели детектора параметр может варьироваться от 3 сек до 15 мин. Это значит, что после того как было обнаружено движение, лампочка будет гореть в течение этого времени. При этом, если время вышло, но человек все еще находится в зоне видимости прибора, свет будет гореть. Таймер начинает свой отсчет до выключения лампы после того, как движение прекратилось. Начинать настройку следует с минимального значения.
Уровень освещенности (LUX/DAY LIGHT)
Этот параметр устанавливает, в какой освещенности аппарат будет срабатывать. То есть чтобы он не срабатывал в дневное время, а начинал действовать только с наступлением сумерек или темноты. Для настройки надо вывернуть показатель на максимум, постепенно снижая до нужной чувствительности.
Возможные проблемы и их решение
Может возникать ситуация, когда выключение света не происходит, хотя прибор работает исправно. Здесь стоит проверить настройку длительности срабатывания (TIME), которая может быть выкручена в максимальное положение. Свет остается включен так долго, что просто не успевает погаснуть. В таком случае нужно уменьшить этот интервал до приемлемого результата.
Проблема может быть и в других настройках: слишком низкая чувствительность (SENS) или неверный порог освещения (LUX). Проверьте работу датчика, вывернув ручки на максимум, чтобы исключить эти варианты.
Датчики имеют свои особенности зоны обнаруженияНеоптимальное место установки
Возможно устройство загорожено шкафом или тумбой. Либо зона действия расположена слишком далеко от человека и не видит движения. Или лампа, к которой он подключен, находится настолько близко, что вызывает ложные срабатывания. Также есть вероятность, что угол зрения прибора направлен не туда, куда нужно. Эти недочеты исправляются легко и быстро. Мебель можно убрать либо поставить детектор в другое место. Для выбора оптимального места установки необходимо понимать принцип работы датчика. Микроволновые и ультразвуковые датчики любят движение к датчику или от него. А инфракрасные – движения мимо датчика. Если двигаться навстречу пиродатчика идеально по осевой линии, то он может и не работать. Понимание этих особенностей позволит избежать мертвых зон и ложных срабатываний. Как видим угол обзора, указанный в описании производителем, он не указывает в какой плоскости – это не полная информация, а хитрости производителя. Инфракрасный датчик может срабатывать, если в его поле видимости есть предметы с разной температурой, даже без движения этих предметов. Поэтому их еще называют датчиками присутствия.
Перегорание лампы
Перед установкой новой лампы проверяйте ее на работоспособность. Также это делается с помощью вольтметра, хотя способ не самый точный. Еще можно вкрутить лампу в другой светильник, который до этого работал с другой лампой.
Неисправность проводки
При подозрении на неисправность проводки нужно вызвать мастера либо прозвонить ее мультиметром самостоятельно. Другая причина кроется в неправильном подключении нулевого кабеля к датчику движения. Часто в место соединения с колодкой попадает строительный мусор, после чего образуется слой нагара и окисление металла. При этом контакт больше не проходит, и датчик перестает срабатывать. Чтобы это исправить, надо проверить провода на наличие повреждений, а окислившееся место тщательно очистить и прожать НШВИ наконечниками.
Брак и неправильные условия эксплуатации
К сожалению, от производственного брака и неправильной транспортировки устройства никто не застрахован. Часто это касается дешевых моделей с низким уровнем защиты. Или, например, к датчику была подключена мощная лампа, превышающая рекомендуемые показатели, и он не справился с нагрузкой. В корпус могла попасть вода или пыль. Перед покупкой не забывайте проверять исправность устройства.
Принцип работы и использование
Суть действия всех датчиков сводится к отслеживанию движущихся объектов, и замыканию электрической цепи, если шевеления обнаружены. Цепь размыкается, когда в поле зрения определенное время не было замечено никакого перемещения.
Виды датчиков движения
Технологии, с помощью которых датчики реализуют свою прямую обязанность, могут отличаться. Всего различают 5 видов детекции:
- Инфракрасный (ИК). Такие датчики реагируют на изменение теплового излучения в зоне видимости. Из плюсов можно выделить удобство при монтаже вне помещения, полную безопасность для домочадцев, а также возможность регулировки дальности реагирования и очень низкое энергопотребление. Эти приборы пассивно прослушивают окружающее пространство, ничего не излучая. Из-за особенностей технологии могут происходить ложные срабатывания на животных и другие посторонние движения, особенно на улице. Кроме того, приспособление можно легко обмануть, надев не пропускающий ИК-излучение материал.
Конструкция ИК датчика движения
- Ультразвуковой (УЗ). С помощью звуковых волн датчик прослушивает окружение с частотой 20–60 кГц, которые не слышны человеческому уху. Если отраженный сигнал изменил частоту, прибор понимает, что в зоне действия происходит движение, и срабатывает должным образом. Они неприхотливы к условиям эксплуатации, хорошо работают во влажных и пыльных помещениях вне зависимости от температуры. Относительно недорого стоят. Однако если в доме есть животные, лучше остановить выбор на другом устройстве. Также из недостатков можно выделить небольшой охват действия и безразличие к плавной походке и движениям.
- Микроволновый (СВЧ). Устройство излучает электромагнитные волны частотой около 5,8 ГГц, регистрируя окружающие объекты. Этот тип используется в основном охранными системами. Для установки в жилом помещении не подходит, так как СВЧ-излучение небезопасно для человека.
- Акустический . Детектор реагирует на резкий шум, ничего не излучает. Чаще всего используется в подвальных помещениях и на лестничных клетках.
- Комбинированный (дуальный). Эти датчики совмещают в себе несколько технологий для уточнения результата. Их можно более точно настраивать, что уменьшает количество ложных срабатываний.
Каждая технология имеет свои достоинства и недостатки, которые влияют на выбор места установки прибора. Для домашнего использования больше всего подойдут ИК и УЗ датчики либо их комбинация.
Каждое устройство имеет ряд характеристик, о которых следует знать при покупке прибора.
Степень защиты
Другими словами, прочность корпуса устройства. Измеряется в IP: чем больше показатель, тем более прочная оболочка у прибора. Для уличного использования надо выбирать модели с IP 55 и выше. Для домашнего использования вполне хватит IP 22+.
Тип питания
Бывают проводные и беспроводные датчики движения. Соответственно, проводные питаются из стандартной сети в 220 В, а беспроводные работают от батареек, в том числе солнечных, и аккумуляторов. Вторые чаще используются, когда надо включать свет или другие приборы от низковольтных источников (например, от 12 V аварийной сети). Их используют в случае, если после евроремонта нет возможности проложить провод для передачи информации.
Важные характеристики датчика движения
Угол действия
Одна из ключевых характеристик, которая напрямую влияет на работу датчика и место установки. Чаще всего цифры варьируются от 90 до 360° по горизонтали и от 15 до 180° по вертикали.
Дальность действия
Этот параметр определяет, на каком расстоянии от прибора будет обнаружен человек. Измеряется в метрах и определяется по трем плоскостям:
- Перпендикулярно, когда человек движется по касательной окружности, где центр – датчик движения.
- Фронтально, когда человек движется по направлению к устройству.
- Присутствие человека рядом с прибором.
Принципиальное отличие от угла обзора заключается в том, что тут измеряется дальность действия, а не угол обзора.
Максимальная подключаемая мощность
Большинство датчиков предназначены для маломощных приборов: от 500 до 1000 Вт. Если требуется подключить мощные лампы, надо добавить в схему магнитный пускатель между лампой и фазой датчика, а его катушку с другой стороны от лампы.
Варианты использования
Есть множество альтернативных вариантов использования, кроме включения и выключения света в комнате:
- Охранные системы и сигнализация.
- Подсветка ворот и дорожек у дома.
- Установка контроля над работой фонтанов.
- Монтаж подсветки бассейна.
- Освещение лестниц и коридоров.
- Освещение подвальных и подсобных помещений.
- Срабатывание слива унитаза и включение вытяжки.
- Светодиодная (LED) лента для .
Основная сфера использования – уличное освещение
Где устанавливать?
Без опыта установки подобных устройств довольно сложно выбрать оптимальное место для датчика. Поэтому стоит потратить немного времени на тестирование разных уголков в квартире или во дворе. Есть несколько общих рекомендаций, которые помогут в этом процессе:
- В зоне видимости прибора не должно быть таких препятствий, как деревья, кустарники и другие, произвольно двигающиеся объекты.
- Не рекомендуется устанавливать устройство рядом с другими осветительными приборами, микроволновками, вентиляторами, кондиционерами и батареями.
- Свести к минимуму попадание воды, солнца, грязи и пыли. Если датчик устанавливается, например, во дворе, имеет смысл прикрепить над ним козырек или другую защиту от непогоды и направленных солнечных лучей.
- Датчик должен охватывать максимальный угол обзора, при этом недопустимы какие-либо крупногабаритные объекты в поле зрения. Их наличие делает работу датчика неэффективной.
Места установки
Технические характеристики и внешний вид устройства напрямую влияет на место установки. Бытовые датчики движения обычно крепятся на потолке или стенах. Первый вариант удобно устанавливать в помещении с несколькими дверьми, где неизвестно, с какой стороны войдет человек. Потолочные датчики чаще всего имеют угол обзора в 360° и устанавливаются посередине комнаты. Но для разных датчиков важно направление движения, и в какой плоскости они работают.
Вариант исполнения настенного датчика движения
Перед тем как переходить к инструкции по подключению датчика движения для освещения своими руками, хотелось бы отметить, что рассматриваемое устройство это не одно и тоже что и , о котором мы уже говорили в предыдущей статье. Данное изделие предназначено для моментального включения света при попадании какого-либо объекта в зону обнаружения. О том, как самому установить и подключить сенсор движения мы поговорим далее!
В чем заключается принцип работы?
Многие задаются вопросом, как именно работает данный детектор. Чтобы читатели « » были полностью осведомлены, сначала быстро пробежимся по основному принципу действия сенсора.
Срабатывание и включение светильника будет зависеть от того, какой тип детектора Вы выбрали. На сегодняшний день существуют следующие виды датчиков движения для освещения:
- звуковые — срабатывают на уровень шума в зоне обнаружения;
- колебательные – замыкают цепь, если обнаружат вблизи движущийся объект;
- инфракрасные – реагируют на тепло.
Для уличного применения лучше всего установить второй вариант датчика движения, который также подойдет и для использования в квартире (подъезде). Остальные два варианта чаще используются в охранных системах. Что касается самого принципа действия, тут все не сложно – детектор при обнаружении объекта (либо звука/ повышения температуры) подает сигнал, в результате чего реле замыкает цепь и происходит включение лампочки.
Кстати простой детектор можно сделать своими руками, если конечно имеете малейшие навыки работы с паяльником. Если возник интерес к созданию такой полезной самоделки, рекомендуем просмотреть видео урок, предоставленный ниже.
Делаем детектор своими руками
Способы подсоединения к сети
Второй, немаловажный нюанс, который Вы должны знать – схема подключения датчика движения к освещению. На сегодняшний день устройство можно подсоединять напрямую к светильнику, через обычный выключатель или в комбинации с еще одним детектором, установленном в другом месте.
К Вашему вниманию все четыре варианта разводки провода к клеммам:
Кстати, совсем не обязательно выводить новую линию от распределительной коробки, создавая дополнительные штробы в стене. Устройство для управления светом можно подсоединить к розетке, подключив электрический шнур с вилкой либо «врезать» напрямую к месту подключения люстры к электросети. Также существуют современные модели, работающие от батарейки (беспроводные).
Что касается первой схемы подключения датчика движения, она наиболее простая, но в то же время и наименее удобная для использования в доме и квартире, т.к. свет будет включаться только тогда, когда произойдет обнаружение. Второй вариант более удобный, потому что появляется возможность переключить цепь на обычный клавишный выключатель. В этом случае ток будет поступать в обход детектору, что позволит сделать освещение в комнате постоянным до тех пор, пока выключателем не разомкнуть цепь вручную.
Применение различных устройств для автоматического управления освещением наряду с использованием осветительных приборов с пониженным энергопотреблением преследует цель экономного расходования электроэнергии. Другая сторона использования датчиков движения для включения освещения состоит в повышении комфорта и безопасности человека. Применение автоматики для управления освещением входит в концепцию построения систем «умного дома». Наибольшее распространение получили детекторы освещенности, которые управляют включением осветительных приборов в зависимости от уровня светового потока, и датчики движения для включения света, реагирующие на нахождение человека в зоне контролируемого пространства, вне зависимости от уровня освещенности, или комбинация устройств обоих типов.
Применение
Изначально бесконтактные сенсоры движения разрабатывались для применения в охранных системах. Сложность конструкции, установки, регулировки и, как следствие, высокая стоимость делали их использование в системах управления освещенности не рациональным. Развитие микроэлектроники, снижение стоимости комплектующих послужили поводом для широкого распространения датчиков не только на промышленных предприятиях, но и в быту.
Использовать детектор движения возможно не только самостоятельно, но и в комплексе с обычной коммутационной аппаратурой, расширяя, таким образом, возможности и удобство управления освещением.
Наиболее распространенные области применения датчиков движения для освещения:
- Подъезды и входы в помещение;
- Лестничные площадки;
- Территория возле домов и промышленных объектов;
- Длинные проходные помещения;
- Места, где пользование обычными устройствами выключения затруднено по каким-либо причинам, к примеру, из-за высокой влажности.
Самый доступный и понятный пример – освещение лестничных площадок. Не секрет, что в многоэтажных домах старой постройки уровень освещения лестничных площадок даже в дневное время оставляет желать лучшего, не говоря о темном времени суток. С другой стороны, непрерывное горение ламп, даже с низким энергопотреблением, совершенно не рационально, а ручное включение освещения затруднено по понятным причинам.
Использование автоматического бесконтактного контроля движения для дома позволяет включать освещение только при передвижении человека в зоне контроля. При покидании контролируемого участка лампы выключаются автоматически сразу же или по истечении заданного промежутка времени.
К сведению. Одна из особенностей датчиков движения – возможность одновременного их задействования в охранных системах.
Типы и особенности
Для автоматического управления освещением используется три типа датчиков движения, основанных на различных принципах реагирования:
- Инфракрасный;
- Ультразвуковой;
- Микроволновый (радиодатчик).
Какой датчик движения выбрать? Все зависит от текущих требований, поскольку все три типа хоть и выполняют одинаковую функцию контроля освещённости, но имеют различные характеристики и особенности.
Инфракрасные датчики
Инфракрасные датчики движения для включения света имеют наиболее простую конструкцию и представляют собой направленный дистанционный термометр. Как известно, нагретые тела являются источником излучения в инфракрасном диапазоне. В зависимости от температуры, изменяется длина волны излучения и его интенсивность. Система с сенсорами, настроенными на температуру человеческого тела, включается в присутствии человека вблизи датчика. По сути, это тот же датчик света, только реагирующий на инфракрасный свет (тепловое излучение).
Устройства подобного типа имеют следующие недостатки:
- Большая вероятность ложного срабатывания при наличии в зоне контроля нагретых устройств и предметов, к примеру, отопительных устройств;
- Отсутствие срабатываний при экранировке теплового излучения. Войдя в помещение после морозной улицы в теплой одежде, человек с большой вероятностью обнаружен не будет;
- Зависимость от уровня излучения. Взрослый человек и ребенок имеют различную излучающую поверхность.
У инфракрасных систем контроля есть и достоинства:
- Абсолютная безопасность для окружающих;
- Минимальная стоимость оборудования;
- Возможность использования в устройствах пожарной сигнализации.
Ультразвуковые устройства
На ином принципе работает ультразвуковой датчик включения. Схема датчика движения имеет в своем составе две составляющих: излучатель ультразвуковых колебаний и приемник. Колебания ультразвуковой частоты распространяются в пространстве и, отражаясь от предметов, возвращаются в приемник. Оба сигнала одновременно поступают на сравнивающее устройство, которое использует эффект Доплера. Согласно ему, звуковые волны, отражаясь от движущихся предметов, изменяют свою длину. Если предмет приближается, то длина волны уменьшается, то есть увеличивается частота колебаний. При удалении предмета все происходит наоборот. Сравнивающее устройство вырабатывает сигнал рассогласования, пропорциональный разности частот излучателя и приемника. Таким образом, если в зоне контроля ультразвукового детектора все предметы неподвижны, сигнал рассогласования равен нулю, и датчик находится в неактивном состоянии. При появлении движущегося объекта (в нашем случае человека) сигнал рассогласования получает некоторое значение, которое вызывает срабатывание устройства.
Достоинства ультразвуковых датчиков:
- Возможность точной настройки на минимальную скорость перемещения для срабатывания. При этом также возможна регулировка уровня чувствительности в зависимости от площади отражающей поверхности;
- Широкое использование в системах охранной и пожарной сигнализации в качестве извещателя, поскольку наличие очага горения вызывает перемещение воздуха, достаточное для срабатывания. Ультразвуковой датчик движения для освещения совершенно нечувствителен к температуре.
Широкому распространению ультразвуковых устройств препятствуют несколько существенных недостатков:
- Диапазон колебаний находится в зоне слышимости для большинства животных, особенно кошек и собак. Это может вызывать их беспокойство и даже провоцировать агрессию. Это отмечают все установившие себе такие устройства;
- Невозможность использования вне помещений, поскольку возможны ложные срабатывания от порывов ветра, пролетающих птиц и крупных насекомых, абсолютная неработоспособность во время сильного дождя. Ультразвуковые датчики движения для включения света на улице не применяются;
- Низкий радиус действия и реакция только на движущихся людей. Неподвижно стоящие люди не вызовут срабатываний.
Микроволновые датчики
Такие устройства несколько подобны ультразвуковым с тем отличием, что передача и прием ведутся в радиодиапазоне по тому же принципу, что и радиолокаторы. При этом реакция осуществляется не на изменение частоты отраженного сигнала, а на его уровень. Регулировка микроволнового датчика заключается в установке уровня чувствительности в пустом помещении. При нахождении человека в зоне контроля увеличивается уровень отраженного сигнала, что вызывает срабатывание устройства. Можно сказать, что микроволновый датчик запоминает окружающую обстановку и реагирует на ее изменение. Наиболее часто такую конструкцию имеют уличные датчики движения.
Достоинства микроволновых датчиков:
- Высокая чувствительность;
- Большая площадь зоны обслуживания;
- Возможность срабатывания при перемещении даже за тонкими перегородками из материалов, пропускающих радиоволны;
- Нечувствительность к погодным условиям.
Есть и недостатки, которые сужают спектр применения датчиков такого типа:
- Наличие электромагнитного излучения, способного вредно действовать на организм человека;
- Высокая чувствительность может вызвать ложные срабатывания;
- Самая высокая стоимость среди аналогичных устройств.
Отдельный класс устройств представляют собой комбинированные системы, которые совмещают в себе несколько типов устройств. Такие конструкции призваны сохранить достоинства перечисленных устройств и нивелировать недостатки. Разумеется, такие конструкции имеют высокую сложность и достаточно дороги.
Большинство датчиков движения для включения света совмещены с таймером, который позволяет производить задержку выключения после покидания человеком зоны контроля. Это очень удобно, поскольку после выхода из зоны освещения человека свет остается некоторое время включенным. Данная функция широко используется при освещении лестничных пролетов и позволяет сократить количество приборов.
Монтаж и подключение
Сама по себе установка датчиков движения для освещения не вызывает никаких сложностей. Наиболее часто на устройстве имеется две пары клемм, одна из которых служит для подключения к питающей сети, а другая – для коммутируемого источника освещения.
Самую большую трудность представляет выбор места установки. Здесь нужно учитывать назначение датчика, его тип, конфигурацию помещения и его особенности. Порой приходится учитывать противоречивые факторы.
Для начала нужно определиться с типом датчика. Перед тем, как выбрать датчик движения, обращается внимание на условия в контролируемом пространстве, где будет производиться монтаж: внутри помещения или для улицы, наличие нагревательных приборов, предметов, попадающих в зону контроля и способных повлиять на чувствительность.
Теперь выбираем количество устройств, которое определяется размером обслуживаемого пространства. В документации на каждое устройство приведена диаграмма направленности чувствительного элемента, максимальная дальность обнаружения объекта. Для больших помещений может потребоваться установка нескольких сенсоров.
Как установить датчик
Место установки зависит и от конструкции выбранного датчика. Так, устройства, которые ставят на стену, имеют узконаправленную диаграмму, поэтому обычно их устанавливают на противоположной стене ближе к потолку. Таким образом, под контролем оказывается максимально доступная площадь. Потолочный датчик движения для включения света имеет круговую диаграмму и, будучи поставленным на потолке посередине помещения, способен отслеживать движения в любом участке. Датчики потолочной конструкции с круговой диаграммой наименее подвержены затенению посторонними предметами.
Широко используются комбинированные системы освещения, когда монтаж датчиков осуществляется совместно с обыкновенными выключателями. Используя различные схемы при подключении, можно получить некоторые преимущества:
- Датчик движения, подключенный последовательно с выключателем. При помощи выключателя обесточивается полностью вся линия освещения, таким образом, датчик полностью выключается из работы. Пример – освещение на даче. Если строение закрыто, и приезд хозяев не предвидится, то наличие датчика становится излишним;
- Параллельное включение датчика и выключателя. Позволяет коммутировать освещение вручную, вне зависимости от состояния датчика. Если выключатель находится во включенном положении, то работа датчика не сказывается на освещении, которое включено постоянно. В ином случае датчик работает как обычно.
Настройка
Первоначальную проверку работоспособности датчика движения для освещения можно произвести, не устанавливая их на запланированное место. Временную схему можно собрать прямо на столе. Для проверки нужно установить датчик движения на максимальную чувствительность. Они должны срабатывать от движения руки. Время работы таймера проверяется по выключению контрольной лампы после срабатывания датчика.
Окончательная регулировка производится уже после того, как выполнен монтаж на месте установки. Чувствительность нужно поставить таким образом, чтобы датчик уверенно срабатывал при нахождении людей в зоне контроля. Важно при этом не делать чувствительность излишне высокой, чтобы освещение не включалось от пробегающей кошки или собаки. После регулировки чувствительности устанавливаем при помощи таймера желаемое время задержки на отключение. Обычно пределы регулировки составляют от нескольких секунд до десятка минут.
Видео
Подключение фотореле для уличного освещения: видео, схема, инструкция
Установка фотореле
На корпусе устройства прорисована схема подключения с указанием максимальной нагрузки, поэтому перед приобретением фотореле следует просчитать мощность всех подключаемых к нему световых приборов с 20% запасом по мощности. Если нагрузка превышает возможности реле, можно использовать дополнительный 3-фазный пускатель. При этом к пускателю присоединяется осветительная линия, а само реле управляет работой пускателя.
При монтаже самого реле необходимо соблюдать несколько несложных правил:
- Не следует устанавливать датчик вблизи активных химических и горючих веществ;
- Запрещается устанавливать датчик основанием вверх или в зоне освещения светильника.
Технические характеристики
Напряжение питания. Практически все светореле рассчитаны на напряжение питания 220 в. Иногда продаются модели с запиткой от 12 или 24 В постоянного тока или сети переменного тока в 110 В, в этом случае их необходимо подключать через понижающий трансформатор.
Уровень нагрузки. Этот параметр приведен для активных нагрузок в виде обычных ламп накаливания, при использовании люминесцентных осветительных приборов этот параметр ниже. Реже в импортных моделях вместо мощности нагрузки встречается указание максимальной силы тока.
Порог срабатывания. Обычно он регулируется в широком диапазоне 2-300 Лк. Для экономии электроэнергии устанавливается самый низкий порог срабатывания — 2 Лк, соответствующий освещенности глубоких сумерек. Дешевые фотореле (как правило, китайского производителя), не имеют регулировки порога срабатывания, их заложенное значение срабатывания 5-15 Лк.
Время задержки. Бывают ситуации, когда на фотоэлемент попадает кратковременный световой поток (свет фар, зажигалка, фонарик). Во избежание включения света на всей улице предусмотрена задержка времени срабатывания при включении и отключении. Эта величина варьируется в пределах 15-60 секунд, некоторые импортные модели имеют порог срабатывания в 100 секунд.
Потребляемая мощность состояния покоя. Для ждущего режима эта величина мала и колеблется в пределах 0,1-0,5 Вт.
Степень защиты от влаги, пыли. Зависит от модификации реле, отвечающие международным стандартам модели наружного исполнения должны иметь класс защиты IP44. Для модификаций с выносным фотоприемником эти параметры устанавливаются индивидуально к каждой части устройства. Для выносного датчика оптимальное значение параметра защиты IP45 или IP44, электронный блок, встраиваемый в электрощит, может иметь степень защиты IP20.
Температурный диапазон. Фотодатчики или наружные выносные элементы обязаны корректно работать при температурном диапазоне -20 С — + 50 С, некоторые модели зарубежных производителей выпускают устройства более широкого температурного диапазона -40 С — +70 С.
Разбираемся в схеме простого фотореле своими руками
Простейшая схема фотореле состоит из двух транзисторов, фоторезистора, реле, диода и переменного резистора. В качестве транзисторов используются приборы типа КТ315Б, включенные по схеме составного транзистора, с нагрузкой которого является обмотка реле. Такая схема имеет большой коэффициент усиления и большое входное сопротивление, что позволяет включать в нее фоторезистор с большим сопротивлением.
При увеличении освещенности фоторезистора, включенного между коллектором и базой первого транзистора, происходит открывание этого транзистора и транзистора №2. В результате появления тока в коллекторной цепи второго транзистора произойдет срабатывание реле, которое своими контактами, в зависимости от его настройки, включит или выключит нагрузку.
Для защиты схемы от воздействия ЭДС самоиндукции при выключении реле включен защитный диод типа КД522. Для настройки чувствительности схемы между базой и эмиттером первого транзистора включается переменный транзистор номиналом в 10 кОм.
Питание такого фотореле может осуществляться от источника постоянного напряжения в 5 — 15 В. При этом, при напряжении источника в 6 вольт используются реле типа РЭС 9 или РЭС 47, а при напряжении питания в 12 В используются реле РЭС 15 или РЭС 49.
Для монтажа схемы можно создать специальную плату, при возможности – печатную. Затем укрепить на плате реле, транзисторы, переменный резистор, сделать отверстия для выводов элементов схемы и произвести соответствующие соединения с помощью монтажных проводов и паяльника.
Настройку схемы можно производить в затененной комнате с использованием лампы накаливания, у которой можно регулировать поток света.резистор
Основные технические характеристики уличных датчиков освещённости для включения света
Для автоматизации режима работы уличных светильников, устанавливаемых около дома, следует выбрать фотореле с подходящими техническими характеристиками. К базовым параметрам относится:
- частота тока;
- номинальное напряжение. Может быть 220 В либо 380 В. Для уличных светильников около дома достаточно первого вида. Производители предлагают фотореле с напряжением 12 В и 42 В, но они находят ограниченное применение;
- потребляемая мощность;
- номинальный ток. Должен соотноситься с мощностью сети;
- температурный диапазон, в котором может эксплуатироваться изделие, а также наличие достаточного уровня защиты.
Технические характеристики прибора должны отвечать требованиям системы
Статья по теме:
Технические характеристики
При выборе необходимого оборудования, необходимо учитывать следующие характеристики, предопределяющие функциональность:
- Напряжение: наиболее распространенными считаются датчики напряжением 220 В или 12 В. Зачастую выбираются по типу напряжения, которое питает наружное освещение. 12-вольтовые датчики используются также вместе с аккумуляторами.
- Режим работы: рекомендуется подбирать датчик день-ночь в зависимости от температурных особенностей Вашего региона. Кроме того, стоит выбрать устройство с более широким диапазоном температур на случай неожиданно больших перепадов.
- Класс предохранения корпуса: для монтажа на улице советуют выбирать класс ІР 44 или выше. Для установки внутри дома рекомендуется ІР 23. Данная классификация предписывает защиту от попадания твердых частиц с диаметром свыше 1 мм, а также водяных брызг. Не рекомендуется выбирать фотореле для наружной установки с пониженным классом защиты.
- Мощность нагрузок: каждое фотореле имеет свои пределы мощности нагрузок. Оптимальной считается общая мощность подключенных фонарей, которая меньше на 20%. При работе не достигается предел функциональности, поэтому, имеет большую продолжительность эксплуатации.
Данные параметры, безусловно, важны, но необходимо учитывать также следующие характеристики, как параметры регулировок, способные оптимизировать работу фотореле, сделав её более экономичной и эффективной. К таким характеристикам относятся следующие:
- Порог срабатывания: данный параметр повышает или понижает чувствительность. Рекомендуется понижать уровень чувствительности на зимний период, а также в городах при условии расположения поблизости ярко освещенных сооружений.
- Задержка на включение и выключение (сек.): при повышении порога задержки, происходит защита от ложного срабатывания от воздействия стороннего источника света, например, автомобильных фар. Кроме того, данный параметр предохраняет выключение уличного освещения при затемнении облаками или тенями иного характера.
- Диапазон освещенности: задается уровень освещенности, при котором фотодатчик дает сигнал на включение или отключение питания. Данные границы называются нижней и верхней границами освещения. Представленный диапазон колеблется от 2-100 Лк (при 2 Лк наступает полная темнота) до 20-80 Лк (20 Лк – сумерки с условием видимости очертаний предметов).
Эксплуатационные параметры
Определившись с тем, в каком исполнении должен быть датчик, немаловажно уделить внимание техническим параметрам
Рабочее напряжение. Схема может питаться от общей сети переменного тока 220 В, или через отдельный 12-вольтовый блок питания либо аккумулятор. Способ электропитания датчика обычно выбирают идентичный тому, от которого питаются все осветительные лампы.
Температурные пределы. Стоит учитывать, что устройство должно безотказно работать при любых температурах окружающей среды
Поэтому приобретая для уличного освещения фотореле, стоит обратить внимание на то, чтобы устройство имело достаточный диапазон рабочих температур для отдельного региона. Желательно учитывать и возможность аномально жаркого лета или чрезвычайно холодной зимы.
Класс защиты
Для монтажа изделия на улице следует выбирать модели с классом защиты не ниже IP 44. В корпус такого прибора неспособны попасть частицы пыли размером больше 1 мм, а также брызги воды. Можно выбрать и более высокий класс для лучшей надежности.
Мощность. Очень важным параметром любого электрического оборудования является его мощность. При выборе реле день-ночь для уличного фонаря следует учитывать то, сколько Ватт в сумме потребляют все лампы, включаемые с помощью датчика. Для продолжительного срока службы, желательно чтобы максимально разрешенная мощность прибора была выше общей мощности всех ламп, работающих через него на 20%.
Технические характеристики фотореле для уличного освещения
Любое фотореле имеет определенные технические характеристики, в соответствии с которыми можно подобрать его для конкретных задач:
Напряжение питания. В большинстве случаев фотореле предназначены для работы в сетях 220 В, частотой 50 Гц.
- Максимальный ток нагрузки. Это очень важный показатель, который говорит о том, какой мощности нагрузку может коммутировать фотореле. Чем мощнее нагрузка, тем больше должен быть ток. Обычно этот параметр находится в диапазоне от 5 до 16 А.
- Производитель может указывать различные токи нагрузки при разных показателях cosϕ, если подключается реактивная нагрузка. Люминесцентные лампы являются реактивной нагрузкой и это нужно учитывать при выборе фотореле.
- Порог срабатывания при определенном уровне освещенности. Большинство фотореле имеют регулируемый порог срабатывания в диапазоне от 5 до 50 лк (люкс). Регулировка производится специальным потенциометром.
- Собственная потребляемая мощность при срабатывании – какую мощность потребляет фотореле во время срабатывания реле. Обычно она составляет от 5 до 10 Вт.
- Собственная потребляемая мощность в дежурном режиме. В современных фотореле она чрезвычайно мала – 0,1—1 Вт.
- Внешний Вид Фотореле Задержка от кратковременного затемнения.Большинство фотореле снабжены специальной схемой задержки, которая позволяет избежать ложных срабатываний. Интервал времени составляет обычно от 15 до 30 секунд. Степень защиты оболочки.
- Существует международная система классификация степеней защиты оболочки от проникновения твердых предметов и воды — Ingress Protection Rating. Учитывая, что большинство фотореле устанавливаются на улице, лучше приобретать его со степенью защиты не менее IP44. Диапазон рабочих температур.Чем он больше, тем лучше. Хорошее фотореле должно работать в диапазоне от -20 до +50°C.
- Типы фотореле для уличного освещения По расположению датчика освещенности фотореле могут быть: Со встроенным датчиком освещенности, смонтированным в корпусе прибора. С выносным датчиком освещенности. Такие фотореле обычно устанавливаются в электрощиты на DIN-рейку, а датчик располагается снаружи и подключается при помощи кабеля. Фотореле может совмещаться в одном корпусе с датчиком движения, о нем подробнее тут. Тогда только в темное время суток при наличии движущегося объекта в поле зрения прибора будет срабатывать датчик и включать освещение.
Фотореле может иметь регулятор порога срабатывания и большинство этих умных приборов имеет его. Очень редко, но встречаются модели, не имеющие регулировки. Естественно, при выборе наиболее предпочтительными должны быть фотореле с возможностью регулировки. Некоторые фотореле могут иметь встроенный таймер, позволяющий задавать интервал времени, в течение которого разрешена работа фотореле. За пределами этого периода освещение включаться не будет. Некоторые модели имеют на корпусе выключатель, который позволяет принудительно включать или отключать освещение независимо от времени суток, что может быть полезно в некоторых случаях. Например, если нужно вообще отключить освещение на какой-то период, при этом не надо отключать провода от клемм прибора.
Самостоятельная сборка
Исходя из того, какой вид светового реле вы избрали, будет определяться и схема его изготовления. Сейчас мы рассмотрим простую схему, по которой можно будет без каких-либо затруднений смонтировать прибор своими руками. В собственной основе фотореле имеет микросхему КР1182ПМ1. Если на улице светло, фоторезистор (фотодиод) VT1 засвечен. Протекающий через его p-n переход электроток закрывает внутри фазового регулятора симисторы. Вследствие этого симистор VS1 окажется закрыт, а лампочка EL1 не станет светиться.
Как только подходит вечер, происходит понижение освещенности фотодиода VT1. Вследствие этого уменьшается и электроток, проходящий через p-n переход. Это влечет за собой то, что в микросхеме открываются транзисторы. Они, как правило, содействуют открыванию симистора VS1 и включению лампочки.
Лишь потому, что схема изготовления подобного датчика не имеет пороговых компонентов, включение лампочки и ее отключение осуществляется размеренно. Помимо этого, большая чувствительность сумеречного выключателя дает возможность включаться осветительному прибору на всю силу исключительно при приходе глубоких сумерек.
В роли конденсатора нужно брать К73-16 либо К73-17 с напряжением не меньше 400 В. Равным образом можно применять конденсаторы К50-35. На теплоотвод с поверхностной платформой в 300 см2 нужно инсталлировать симистор VS1. Катушку индуктивности делаем из 2 склеенных ферритовых фильтров К38×24×7 (можете взять модель М2000НМ). Обмотку накручиваем в один слой, который должен состоять из 70 витков проволоки ПЭВ-2 с сечением в 0,82 миллиметра.
Грамотно собранное световое реле не имеет нужды в отладке. При возникновении потребности увеличить чувствительность в схему следует добавить еще один фотодиод. При его отсутствии можно сделать из старого транзистора МП 39 либо МП 42 – срезать у него оболочку напротив коллектора
При отладке непременно соблюдайте меры предосторожности, поскольку все элементы прибора будут пребывать под напряжением
Для чего нужно
Фотореле представляет собой прибор, в состав которого входит специальный датчик, который считывает уровень освещенности окружающего пространства. Подключив такое устройство в систему наружного освещения, можно автоматизировать включение/выключение света и связать их с уровнем освещенности улицы. Это позволит в разы снизить потребление электроэнергии, добившись включения света только при наличии такой необходимости. Но для этого нужно разобраться с особенностями прибора для его правильного подключения и настройки. Если все сделать правильно, то датчик будет работать только тогда, когда настанет ночь, а когда начнется день – он будет в спящем режиме. По факту, для подключения такого аппарата необходимо разбираться в следующих моментах:
- что представляет собой данный датчик;
- какой тип фотоэлемента в нем установлен;
- что нужно для его подключения к электрической сети дома.
Рассмотрим каждый пункт более детально.
Это интересно: Лестница из бетона своими руками
Выгода от выбора реле освещения
Сегодня актуальным становится вопрос экономии электрической энергии и денежных средств. Заметим, что при помощи сегодняшних технологий доступна 30% экономия энергии. Фотореле – это оптимальный выбор для управления бытовым, охранным, промышленным, торговым освещением. Выбирая реле для уличного освещения, вы сможете продлить срок службы ламп и осветительных приборов, а также наслаждаться экономией на освещении. В приборе реализована полезная функция обязательного включения и принудительного отключения источников света даже при выходе фотодатчика из строя.
Возможно задавать режим управления освещением не только с учетом времени суток, но и дополнительные диапазоны, например, не включать свет, когда персонал на объекте отсутствует. Достоинства прибора в том, что он имеет сравнительно простую настройку, не требующую корректировок. Один раз задав требуемый режим работы прибора РФТ-2, вы больше можете не беспокоиться о вкл./выкл. системы освещения, ведь реле сделает за вас всю работу.
Основные выгоды от использования профессионального реле управления освещением.
- Энергосбережение и сокращение расходов;
- Автоматизация и исключение ошибок;
- Своевременное включение/выключение света;
- Повышение комфорта и безопасности.
Высокая точность, надежность и бесперебойность – это свойства профессионального фотореле управления освещением НПО Электроавтоматика. В работе прибора исключены сбои и ошибочные срабатывания. Создайте задержку на включение, чтобы реле не реагировало на кратковременное изменение освещенности: например, машина в светлое время припарковалась и затемнила зону датчика освещения.
В конструкции содержится аккумулятор, который при сбоях в электросети защищает данные от потери. Вас также приятно порадует простой и быстрый монтаж прибора. Реле устанавливают на дин-рейку, можно также закрепить прибор с помощью шурупов.
Уличный фонарь освещения с датчиком освещенности.
Особенности устройства
Фотореле имеет вид датчика, который работает благодаря наличию у него фотоэлемента. Через него датчик оценивает уровень освещенности на улице и, при совпадении заданных параметров, активирует включение света в системе уличного типа освещения.
Регулятор на корпусе
Схема фотореле не очень сложна и умещается в небольшой компактный корпус, из которого выходят три проводника. Они необходимы для подключения прибора к сети питания. Они также могут использоваться для управления включением аппарата в зависимости от выставленного в настойках уровня освещенности. Такой датчик может использоваться в разных ситуациях. Но наиболее часто он применяется для создания уличного типа освещения. Сегодня очень распространены модели, которые имеют регулятор. Он используется для управления работой прибора и более точной его настройки. Благодаря регулятору можно добиться правильной работы устройства в каждой заданной ситуации.
Выставляя регулятор на «-», датчик будет включать освещение только ночью, а при установке на «+» — когда только начинает смеркаться. Многие производители рекомендуют устанавливать регулятор на срединное положение. Это обеспечит более стабильную работу устройства. Для более эффективного управления работой датчика нужно настроить несколько параметров:
- диапазон чувствительности света. Его надлежит выставлять в пределе от 5 до 50 Люкс;
- мощность — от 1 до 3 КВт;
- максимальная нагрузка сети – 10 А.
Также для правильного подключения важно знать, какие виды фотореле бывают. Самое главное отличие таких датчиков заключается в расположении фотоэлемента:
Датчик с выносным фотоэлементом
- датчик со встроенным фотоэлементом. Такие модели могут иметь встроенный регулятор и таймер. В данном случае подключение прибора происходит по обычной схеме. Для подключения подойдет стандартная электрическая схема для фотореле;
- датчик с выносным фотоэлементом. Здесь конструкция устройства состоит из двух частей: фотоэлемент, что выносится на улицу и переключатель, который стоит устанавливать отдельно. Для подключения их между собой нужно использовать кабель.
Для каждой модели характерна своя схема фотореле, которую следует учитывать для дальнейшего подключения прибора. Еще одним вариантом подключения является способ через таймер. С помощью такого устройства можно легко запрограммировать датчик на отключение или включение регулятора. В результате включение света будет происходить через определенные интервалы времени. Это позволяет значительно сэкономить на потреблении электроэнергии.
Виды устройств
Рекомендуем использовать провод ПВС, он лучшим образом зарекомендовал себя.
Само фр имеет разное назначение. Желательно установить в распределительный щит шкаф отдельный автомат на этот контроллер.
Ничего необычного, — есть источник питания 24V, электромагнитное реле, транзисторный ключ, ну плюс еще детали, фоторезистор, а так же весьма просторный круглый корпус, в котором без проблем можно разместить дополнительную схему, собранную объемным монтажом. Роль транзисторов в и других моделях обычно играют приборы, которые обозначаются как KTБ. Освещение в них возникает благодаря электрической дуге, занимающей место между двумя электродами.
Размещенное в небольших блоках, таких как USOP, приспособление разрабатывается с уменьшенной платой; Длительный срок службы. Принцип работы Изначально поговорим о том, как вообще работает это устройство. Для этого приборы оснащаются рефлектором, концентрирующим световые пучки в одном направлении. Схема фотореле и его принцип подключения в сеть чаще всего изображено на коробочке от устройства, это очень удобно, не нужно искать подходящее именно под Ваш прибор.
Фотореле и принцип его работы
Также к недостаткам можно отнести открытые контактные зажимы и отсутствие защиты подстроечного резистора на лицевой панели. Эти четыре варианты оптимальны для управления освещением на улице и отличаются простой схемой подключения. Присутствует встроенный фотоэлемент, а коммутирующая нагрузку деталь представлена в виде электромеханического реле. Фото — Подключение фотореле Установка реле и заземление В случае, если в квартире, доме или на улице применяется система заземления типа TN-S либо TN-C-S, электрическая схема питается от сети трехжильным кабелем фазовый провод, нулевой, заземление.
В любом случае нужно использовать качественные детали и предусмотреть защиту элемента от климатических воздействий. Днем при достаточном количестве света датчик освещенности размыкает цепь, и лампа выключается, а ночью происходит обратная последовательность действий: емкостное реле для управления освещением снижает сопротивление, и свет включается.
Роль транзисторов в и других моделях обычно играют приборы, которые обозначаются как KTБ. Выход типа ионизации или фотоэлемента зависит от числа электронов на аноде.
А знание принципа работы устройства позволит совершить правильный выбор. Применение мощного прибора QLT даёт возможность подключать к собранному устройству нагрузку с мощностью до Вт. До 10 А работает коммутируемая цепь А нагрузка подключается параллельно питанию схемы реле времени.
Эксплуатация освещения
В процессе эксплуатации системы освещения, в которой присутствует фотореле, важно обеспечить надёжность корпуса устройства. В противном случае осадки приведут прибор в негодность, а управление освещением будет невозможно
Поэтому важно выбирать качественные фотореле с надёжным корпусом, защищающих электрические элементы от климатических влияний.
Фотореле позволяет создать красивую подсветку
При установке обязательно соблюдать правила работы с электроприборами. Это позволяет избежать травм. В результате легко создать надёжную и экономичную систему освещения на улице.
Для настройки датчика освещённости используют специальный регулятор, расположенный в нижней части прибора. Среднее положение оптимально, но можно и увеличить эффективность. Настройка зависит от личных предпочтений. Например, при максимальном показателе фотореле сработает в начале захода солнца и включится свет.
Неисправности фотореле и их устранение
Правильно подобранный датчик обеспечит комфортное управление освещением, но иногда возникают и неисправности. Одной из распространённых является ситуация, когда свет на улице включается в дневное время суток. Возможная причина скрывается в том, что какие-либо объекты мешают солнечному свету, то создавая тень, то обеспечивая поток света.
Фотореле устанавливается над лампой
Для корректной работы следует установить датчик над прибором освещения. Свет от фонаря не должен попадать на корпус устройства. Попадание воды внутри датчика может спровоцировать самые разные неполадки, например, поломку, мигание элемента. В таком случае нужно заменить прибор на новый, но обязательно учесть надёжность и герметичность корпуса, подобрать месторасположения.
Особенности конструкций сумеречных выключателей
Современные простые фотореле для небольших светильников выпускаются в едином пластмассовом корпусе с возможностью крепления на стену или непосредственно на фонарь тыльной стороны.
В случае превышаемой мощности подключаемых через фотореле осветительных приборов коммутировать его в цепь следует через магнитный пускатель или контактор соответствующей нагрузки.
Сложные приборы сумеречного освещения выпускаются двумя составляющими (внешнего датчика фотоэлемента и измерительно-коммутационного устройства), расположенных в щитовой и соединяемых проводами.
Монтаж фотодатчика, реагирующего на движение, выполняется с учетом обеспечения обзора контролируемой территории.
Подключение нескольких осветительных приборов на одну выходную группу сумеречного выключателя проводится по параллельной схеме.
Большинство фотореле, защищены системой помехозащитой (выдержка времени) от ложных срабатываний. Но, все равно, датчики устройства нужно располагать в дали от возможных попаданий посторонних источников света, чтобы исключить эффект мигания ламп.
Структура сумеречного выключателя
Ключевым компонентом светового реле является фотодетектор, в электросхемах могут использоваться транзисторы, диоды, фотосопротивление (фоторезистор), фотоэлементы. При перемене величины светового потока, падающего на фотоэлектрический элемент, меняются его характеристики, такие как электросопротивление резистора, перемена состояния электронно-дырочного перехода в полупроводниковых триодах и диодах, а также перемена напряжения на контактах фотоэлемента.
Затем сигнал обнаруживается усилителем и устройством сравнения (компаратором – в его роли можно задействовать операционный усилитель типа К140УД6, К140УД7 либо аналогичные) и осуществляется переключение двухтактного эмиттерного повторителя, переключая или отключая нагрузку.
Необходимо знать, что фотореле с тиристорным выходом не может функционировать с энергосберегающими лампочками, не предназначенными для этого, и монтируются в регулятор мощности лучистой энергии лампы
Этот аспект нужно принимать во внимание, чтобы не остаться со ставшими неработоспособными световым реле и лампочкой. Теперь разберем пару схем для сборки светового реле в домашних условиях своими силами
Назначение и принцип действия
Названий у этого устройства масса. В литературе встречается название светоконтролирующий выключатель или светочувствительный автомат, а при общении можно услышать — датчик освещенности или света, фотодатчик, сумеречный/сумерек датчик или день/ночь. Возможно, есть и другие. Но все это — об одном устройстве, которое включает освещение при наступлении сумерек и отключает его на рассвете.
Автоматизировать управление уличным освещением можно при помощи фоточувствительного реле
Фотореле делают на основе фоторезистора или фототранзистора, которые при изменении освещенности меняют свои параметры. Пока на них попадает достаточное количество света, цепь питания остается разомкнутой. По мере наступления темноты параметры фоторезистора/транзистора изменяются и, при определенном значении (задаются настройками), цепь замыкается. Утром процесс проходит с точностью до наоборот: при достижении освещенности определенного уровня цепь питания разрывается.
виды, характеристики, монтаж, статья VSE-E.COM / Новости
Фотореле – полезное, хоть и простое на вид устройство, основная задача которого – облегчить жизнь человека. Так, имея такое приспособление, можно забыть о необходимости включать и выключать свет на улице или в помещении. В нашей статье рассмотрим все особенности фотореле, их виды и способ подключения.
Фотореле – что это такое?
Сумеречное реле – это устройство, которое, благодаря техническим характеристикам, имеет возможность реагировать на свет. Как только освещенность снижается до определенного порога, параметры которого задаются заранее, механизм срабатывает и включает в работу источники освещения. После того, как количество света повышается, встроенный датчик отключает светильники.
В конструкции фотореле применяют несколько видов чувствительных к свету деталей. Это могут быть фотодиоды, фотосимисторы или фоторезисторы, а также другие структуры, которые и отвечают за мониторинг уровня освещенности.
Например, если в приборе применяется фоторезистор, он будет работать вследствие изменения уровня сопротивления, если применяется фотосимистор, здесь будет происходить взаимодействие плюсовой и минусовой гармоник.
Область применения фотореле
Безусловно, все приборы такого типа создаются с одной целью – сделать так, чтобы жизнь человека была более комфортной. В случае с фотореле, больше нет надобности собственноручно включать и выключать освещение. При этом, можно устанавливать устройство не только на улице, но и в помещениях – дома, на производстве, в офисе и т.д. Безусловно, большая часть продукции такого типа нашла свое применение в системах управления наружным освещением. Надежность и простота конструкции позволяет применять их для управления не только фонарями, но и декоративными источниками света, в освещении парковок, территорий дворов и парков, мест, где установлены камеры видеонаблюдения.
Помимо удобства, фотореле призваны помогать экономить электроэнергию. Эти маленькие помощники снижают расход электротока, так как включают свет именно в тот момент, когда становится темно, и выключают, как только уровень освещенности повышается до нужного предела.
Виды фотореле
На рынке присутствует несколько типов фотореле, которые классифицируются в зависимости от различий в конструкции. Так, они различаются по датчику освещенности и его расположению, по таймеру (предусмотрен ли он в конструкции), по наличию регуляторов и прочих особенностей.
Все модели можно разделить на несколько видов:
- Со встроенным чувствительным элементом
Чтобы обеспечить функционирование таких устройств, их внутренняя функциональная часть помещается в прозрачный или частично прозрачный корпус, чтобы свет имел доступ к чувствительному датчику. Так как конструкция простая и цельная, то есть защищенная от внешних изменений, такую продукцию чаще всего покупают для монтажа в системы уличного освещения.
- С выносным фотодатчиком
Конструктивно имеет две составные части – блок для управления и отдельно присоединенный к нему датчик посредством провода. Реле ставится в щиток, а вот сам фотоэлемент монтируется снаружи. Особенность данных моделей – расстояние между блоком и датчиком не может превышать 150 метров. Преимуществом прибора является его высокая чувствительность и быстрота срабатывания.
Таймер необходим, чтобы обеспечить включение осветительных приборов в заданное время. В зависимости от сложности устройства модели, есть возможность запрограммировать включение и выключение прибора по графику (время суток, день недели и прочее).
- С регулятором чувствительности
Такие фотореле могут самостоятельно обозначить порог включения или выключения света. Модель очень удобна в случае если свет нужен не только на протяжении ночи, но и днем, если пасмурно.
- С датчиком присутствия
Данная современная техника помогает не просто включать свет при наступлении темноты и выключать, когда приходит утро, но и срабатывать, когда в поле её действия оказывается движущийся объект. Удобны для использования в жилых помещениях и на улице.
Как правильно монтировать фотореле
Монтажные работы фотореле достаточно просты, благодаря тому, что к каждому качественному изделию прилагается понятная и подробна схема установки и подключения. Используя электропроводники, фотореле подсоединяется к сети и источнику освещения, которым нужно будет управлять. Крепится устройство либо с помощью крепежных элементов, прилагаемых к товару, либо на DIN-рейку.
Что необходимо предусмотреть при установке фотореле?
Во-первых, важно правильно выбрать место для его установки, что является залогом правильной работы.
Во-вторых, перед началом работ обязательно прочтите инструкцию, где есть все необходимые данные о технических характеристиках, правилах подключения и другая полезная информация.
В-третьих, стоит предусмотреть, что в месте размещения на фотореле не должен попадать свет от искусственного источника освещения, а также тень от любых рядом расположенных предметов (деревьев, столбов, строений и т.п.).
В-четвертых, монтаж в перевернутом состоянии реле запрещен, так как это неминуемо повлечет за собой неправильную работу устройства.
И, конечно, перед тем, как покупать фотореле, поинтересуйтесь степенью его защиты от пыли, конденсата или влаги, а также других факторов. В частности, это касается моделей, устанавливаемых на улице.
В интернет-магазине VSE-E вы найдете всю необходимую кабельно-проводниковую и электротехническую продукцию для качественного обустройства электропроводки в доме и в рабочих помещениях.
Как подключить фотореле для уличного освещения (схема)
В эффективном управлении уличным освещением заинтересованы многие пользователи, это связано с экономией электроэнергии, личного времени и своевременным освещением нужных участков местности. Читайте также статью ⇒ Как подключить фотореле (сумеречный выключатель) для уличного освещения? Схемы.
Область применения и принципы работы фотореле
В течении года продолжительность светового дня существенно меняется весной и летом длиннее, осенью и зимой короче. В северных широтах в летнее время могут быть белые ночи, а зимой круглосуточная тьма. Самым эффективным прибором, который своевременно включает и отключает уличное освещение, является фотореле. Оно позволяет без участия человека определять уровень освещенности и управлять осветительными приборами.
Производители делают большое количество моделей фотореле, но принцип работы и состав основных элементов у всех одинаковый. Отличия могут быть отдельным параметрам:
- по техническим характеристикам,
- габаритам,
- материалу корпуса,
- способу крепления и другим признакам.
Основным элементов в этих приборах является светочувствительный датчик, структура материала которого при изменении уровня светового потока пропорционально меняет электрическую проводимость. Проще говоря, чем светлее, тем уровень тока выше, темнее, ток в цепи уменьшается. В качестве такого датчика в схемах управления применяют фотодиоды или фототранзисторы. Вся схема управления располагается на печатной плате, с фотоэлемента ток поступает на усилитель сигнала, потом через цепь регулировки порогов срабатывания на реле перемыкающее контакты.
При достижении установленного уровня тока включения контакты на реле замыкают цепь освещения с источником питания. Отключение происходит по такому же принципу, контакты размыкаются при повышении тока до установленного уровня. Элементом регулировки тока срабатывания обычно служит переменный резистор. В некоторых моделях имеются дополнительные функции:
- таймер для задержки срабатывания;
- датчики движения;
- ИК – датчики и другие элементы управления.
Бывают многофункциональные системы уличного освещения с программным управлением. Можно программировать временные интервалы работы реле на год, по дням недели с учетом выходных и праздничных дней, на время отсутствие проживающих, создавать имитацию присутствия людей.
Виды фотореле
Все выпускаемые производителями модели можно разделить на несколько видов:
- Приборы с внутренним расположением фоточувствительного элемента в корпусе с фиксированным порогом срабатывания. Они размещаются на улице возле осветительных приборов в герметичном корпусе с прозрачным окошком, напротив которого с внутренней стороны установлен фоточувствительный элемент.
- С таймером, определяющим время срабатывания реле, позволяет установить временные интервалы, когда это необходимо при присутствии людей на участке. Такой режим исключает не нужные срабатывания и экономит электроэнергию;
- С регулировкой порога срабатывания в зависимости от освещенности окружающей среды. При различных условиях эксплуатации и назначения объектов, которые необходимо осветить бывает потребность подсветки не при наступлении полной темноты, а в момент сумерек. Для этого в схеме устанавливается элемент регулировки порога срабатывания;
- Приборы с выносным светочувствительным элементом, такие модели отличаются длительным сроком службы и надежной работой. Они устанавливаются в помещениях и не подвержены внешним атмосферным осадкам и перепадам температур. Светочувствительный элемент, который менее подвержен воздействию окружающей среды, выносится на улицу.
Потребителями востребованы модели с напряжением питания 220В ФР-601 ИЭК, ФР-602, ФРСУ-1-0, ФРСУ-2-0 и прочие типы. Реже приборы с дополнительными блоками питания на 12 и 24В ФР-1 /12 вольт, УТФР-1М, CSM.
Приборы в зависимости от опций имеют различные технические характеристики, по которым оценивается эффективность их работы при определенных условиях эксплуатации. Не смотря на разнообразность моделей, все они обязательно имеют основные общие параметры.
Наиболее доступные и востребованные модели
Статистика продаж показывает, что одно из наиболее продаваемых изделий для бытовых условий эксплуатации с токами нагрузки до 10А фотореле марки ФР-601, ФР-602. В народе эту модель называют сумеречное реле. Производитель группа компаний IEK, оно имеет прочный, герметичный пластиковый корпус со степенью защиты IР44, который можно устанавливать под козырьком или внутри помещения.
Технические характеристики ФР-601
Рабочее напряжение и питания | ~ 230 В |
Максимальная мощность приборов освещения | 2.5Вт |
Порог срабатывания при уровне освещенности, (регулируется) | 5-50 лк |
мощность при срабатывании | 6,6 Вт |
мощность в дежурном режиме | 0,25 Вт |
Степень защиты | IP44 |
Диапазон температур | -25…+40 °С |
Потребляемая мощность при срабатывании может меняться в зависимости от модели изделия
Коммутационные контакты реле выдерживают токовые нагрузки до 10А, это дает возможность использовать в цепи более до 25 ламп мощностью 100Вт, что вполне достаточно для освещения площади участка с домом. Порог срабатывания по освещенности окружающего пространства регулируется вручную.
Для промышленных объектов с токами нагрузки более 10А пользуются большим спросом реле Фотореле PS-3. По структуре материалов функциональному назначению и принципу работы оно не отличается от ФР-601. Отличия заметны по внешнему виду, пластиковый колпак имеет цилиндрическую форму, а не конусообразную как на предыдущей модели. Контакты коммутации в 2раза мощнее, выдерживают токи до 20А, фоточувствительный элемент находится в корпусе.
Технические характеристики RS-3ток нагрузки | 20А; |
допустимая мощность нагрузки | 4400Вт |
Мощность реле при работе в замкнутом состоянии | 6,6Вт; |
Мощность реле в режиме ожидания | 0,25Вт; |
Диапазон рабочих температур | -25…+40; |
степень защиты | IP44. |
Общие технические характеристики для разных моделей фотореле
Не зависимо от марки и производителя все фотореле оцениваются по следующим параметрам:
- Степень защиты от воздействия окружающей среды, под открытым небом используются приборы с маркировкой IP65, такая конструкция корпуса защищает от мелкой пыли и прямых потоков воды. Модели со степенью защиты IР40 менее герметичны и устанавливаются в закрытых сооружениях.
- Напряжение питания прибора – чаще всего используются модели с питанием 220В переменного тока и частотой 50Гц, реже с блоками питания на 12 или 24 В.
- Допустимый ток коммутации – это ток, который способны выдерживать контакты реле. Для бытовых условий освещения садовых дорожек, частного двора мощных контактов не требуется, простейшие модели обеспечивают надежных контакт до 10А без нагрева в процессе эксплуатации. Для промышленных объектов, где используется большое количество осветительных приборов с лампами, потребляющими большую мощность, требуются реле с мощными контактами;
- Потребляемая мощность в обозначениях используются два значения, первое в режиме ожидания, до момента срабатывания реле на замыкания цепи. В бытовых приборах эта величина составляет примерно до 1Вт. Вторая цифра показывает потребляемую мощность в период работы приборов освещения, для бытовых моделей это от 2 до 6 Вт;
- Временная задержка в момент включения указывается в секундах;
- Временная задержка в момент выключения указывается в секундах, интервалы задержек могут регулироваться, при этом интервалы задержки включения и выключения могут отличаться по величине.
- Порог срабатывания – это уровень освещенности на улице, обозначается в люменах. На многих приборах эта величина регулируется, поэтому указывается интервал нижнее и верхнее значения.
Критерии выбора фотореле
При выборе фотореле надо учитывать несколько факторов:
- Климатические условия эксплуатации;
- Необходимые опции прибора;
- Условия эксплуатации объекта, на котором устанавливается реле;
- Свои финансовые возможности и другие нюансы.
В северных районах где сезонный перепад температур имеет большой интервал от +30 до –40 ̊С, рекомендуется ставить приборы внутри отапливаемого сооружения с выносным светочувствительным элементом. Это значительно продлевает срок службы и способствует стабильной работе.
В прибрежных, портовых городах с влажным климатом используются приборы с выносным датчиком или встроенным в корпус, но с высокой степенью влагозащиты IР65.
На частных загородных домах, где проживающие находятся не постоянно, чаще в выходные и праздничные дни для экономии электроэнергии рационально использовать реле с таймером или программным управлением. Тогда можно будет установить временной интервал работы прибора в течении суток, когда в доме появляются люди.
Классические схемы подключения фоторелеРассмотрим несколько вариантов схем и особенности подключения фотореле, в большинстве случаев на корпусе изделия отображается схема его подключения. Обратите внимание, что фаза обозначается буквой «L» провод всегда с изоляцией красного цвета, нейтральный провод синего цвета обозначается буквой «N» и заземление с желто-зеленой изоляцией «РЕ».
Пример размещения схемы подключения на корпусе фотореле ФР-601Это самая простая схема без дополнительных опций, обратите внимание, что лампы в цепи подключаются параллельно, в этом варианте при перегорании одной остальные будут работать.
Схема подключения ФР с датчиком движенияДатчики движения можно устанавливать в цепи после фотореле или до него сразу после РЩ или распределительной коробки. Это зависит от выгодных условий расположения на отдельно взятых объектах.
Стрелками показано, что не имеет значения, в какой последовательности подключаются элементы. Не зависимо от очередности установки светильник не загорится, пока не замкнутся контакты всех трех устройств. Один вариант из условий срабатывания системы, при наступлении темноты сработает фотореле, интервал времени установленного на таймере рабочий, контакты замкнуты. Для полного срабатывания освещения должны появиться движущие объекты, только тогда все элементы коммутации будут замкнуты, ток пройдет на лампы освещения. Обратите внимания, что все приборы подключаются в разрыв фазного провода, требования ПУЭ п.1.1.29. и п.1.1.30. Такая схема редко используется на практике, таймер обычно производители делают в одном корпусе с реле.
Такие схемы позволяют использовать маломощные фотореле в цепях с большими токами, где в качестве приборов освещения используются прожектора с лампами большой мощности.Фотореле при срабатывании включает электромагнитную катушку пускателя, магнит втягивает сердечник, на верхней части которого находится группа мощных контактов, в результате нижние и подвижные верхние контакты цепи замыкаются.
Схемы подключения с выносными фотоэлементамиНадо учитывать, что реле с выносным датчиком освещения имеют ограничения по длине провода от датчика до реле, это зависит от модели изделия 1 – 150м.
Последовательность операций при монтаже
Определившись с выбором датчик а и схемы его подключения, на месте определяют места установки всех элементов схемы и маршруты прокладки проводов. Читайте также статью ⇒ Как подключить датчик движения к лампочке.
Совет №2 Старайтесь датчик устанавливать ближе к РЩ или распределительной коробке, в этом случае понадобится меньше прокладывать проводов.
Оцените качество статьи:
Фотореле, их виды, применение, схема подключения
Фотореле применяемое для уличного освещения, изобрели сравнительно недавно, но оно уже прочно вошло в практику городских коммунальных служб. Популярность этот прибор завоевал благодаря своим отличным эксплуатационным свойствам: надежность в работе и значительная экономия электроэнергии.
Если говорить конкретнее, то выгода от использования фотореле для уличного освещения заключается в том, что при наступлении темного времени суток та или иная зона освещается в автоматическом режиме. Фотореле с большой точностью может определить начало включения и отключения световых приборов, при этом за счет работы потенциометра автоматически контролирует уровень освещения.
Применяют фотореле также и в осветительных системах фасадов зданий, дворов, загородных домов, автостоянок, зоны видимости видеокамер при наступлении темноты, чтобы автоматизировать освещение витрин магазинов, вывесок и рекламных щитов.
Как устроено фотореле для уличного освещения
Зачастую фотореле уличного освещения называют – автомат уличного освещения. Основным его компонентом является фотодатчик, в качестве которого используется фотодиод. Фотодатчик может находиться в корпусе или снаружи. При первом варианте все устройство монтируют на улице. Во втором случае фотодатчик – на улице, а электронный блок устанавливают в электрическом щитке в помещении.
Большинство таких приборов на корпусе имеют механический выключатель и регулятор порога срабатывания для задания величины освещенности, при которой включается свет. В схеме также предусмотрены элементы, предназначенные для предотвращения ложных срабатываний провоцируемых помехами. Конструкция некоторых моделей имеет таймер, который отключает устройство в запрограммированное время. При этом, таймер можно запрограммировать так, чтобы его включение происходило в назначенный день недели.
В зависимости от условий эксплуатации бывают:
- Фотореле с выносным фотоэлементом (рис. 1)
Рис. 1
- Фотореле, имеющее регулировку порога срабатывания (рис. 2)
Рис. 2
- Фотоэлемент внутри корпуса, снабженный таймером (рис. 3)
Рис. 3
- Фотоэлемент внутри корпуса (рис. 4)
Рис. 4
К основным техническим характеристикам относятся:
- номинальное напряжение сети
- номинальная частота сети
- коммутируемый ток
- диапазон срабатывания
- мощность потребления от сети
- максимальный диаметр подключаемых проводов
- габариты
- масса
- допустимые колебания сети
- диапазон температуры окружающей среды
Принцип действия
Работа фотореле для уличного освещения основана на свойствах фотодатчика, который контролирует величину освещенности. Принцип действия заключается в том, что при недостаточном уровне света (при наступлении сумерек) контакты замыкаются, вследствие этого происходит включение системы освещения. А на рассвете природная освещенность возрастает, что приводит к размыканию контактов и отключению источников искусственного света. Конструкция прибора для уличного освещения предусматривает возможность установки того диапазона чувствительности к свету, который будет наиболее рациональным к условиям его использования. То есть, устройство действует в зависимости от интенсивности освещения.
Схема подключения
Схема подключения фотореле в едином пластмассовом корпусе для уличного освещения достаточно проста, что можно увидеть на (рис. 5). Внутри корпуса прибора есть две пары клемм. Одна из них подсоединяется к сети, а к другой подключают светильник. Из корпуса приборов, в которых клемм нет, выводятся три провода различного цвета. Для их подсоединения вблизи фотореле устанавливают распределительную коробку. «Нулевой» провод подключаются к светильнику и к самому реле на прямую через скрутку или клемник, «земля» так-же через скрутку или клемник на прямую к светильнику, «фазный» провод через реле в разрыв. Проще говоря перед нами схема подключения одноклавишного выключателя, только в роли выключателя у нас реле.
Рис. 5. Схема подключения
Схеме
Видео, больше об устройстве и подключение
Смотрите также по теме:
Таймер времени, электронный и электромеханический.
Импульсное реле. Схема подключения и принцип работы.
Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!
[wysija_form id=»1″]
Фотореле для уличного освещения
Фотореле используется для освещения общественных мест в вечернее и ночное время. Это создает не только комфорт, но и экономит электроэнергию на уличном освещении.
Содержание:
- Преимущества и характеристики ↓
- Виды ↓
- Стоимость и лучшие производители ↓
- Фотодатчик LXP-02 220V ↓
- Фотореле FR-3E на DIN-рейке IP20 ↓
- FR-10T ↓
- Ф1260700 ЛУНА ↓
- TWA-1 астроном ↓
- Фотореле BJE2240W-53 ↓
- Как связать своими руками? ↓
- Регулировка ↓
- Подсказки ↓
Фотореле для наружного освещения выполняет функцию включения и выключения источника света.Они начинают работать при уменьшении света и выключаются, когда наступает день. Фотореле используется для автоматического управления освещением улиц, дворов, жилых помещений, детских площадок. Также это устройство позволяет значительно снизить затраты на электроэнергию.
Любой уличный светильник может быть дополнительно оборудован светочувствительным реле. В основе этого устройства лежит элемент, который реагирует на яркость света. В зависимости от модели и производителя это могут быть газоразрядные элементы, фоторезисторы, фотодиоды.Эти элементы можно вмонтировать в светильник или вынос.
Солнечный свет падает на фотоэлемент, и происходит изменение сопротивления или возникает электрический ток. Электронная система при изменении параметров срабатывает и запускает электромагнитное реле, которое в свою очередь включает лампу для наружного освещения. Утром при повышении уровня освещенности устройства нагрузка падает и реле выключается.
Преимущества и характеристики
У фотореле много положительных сторон:
- Создает комфорт и безопасность.
- Энергосбережение
- Отсутствие контроля включения и выключения освещения.
Главный недостаток — это дополнительные затраты на покупку и установку устройства.
Основные технические характеристики:
- Напряжение в сети, обычно 220 В, частотой 50 Гц.
- Показатель максимального тока, чаще всего от 5 до 16 Гц;
Максимальный уровень тока нагрузки зависит от мощности, и чем сильнее нагрузка, тем больше должен быть показатель тока.
Нагрузка напрямую зависит от типа лампы :
- Диапазон наружного освещения, при котором срабатывает реле.
- Энергопотребление светочувствительного прибора.
- оговаривается задержка от кратковременного затемнения.
- Температура окружающей среды.
- Уровень защиты оболочки.
Уровень внешней освещенности, при котором срабатывает система переключения, находится в диапазоне от 5 до 50 люкс. Также можно настроить этот показатель.
Светочувствительное реле потребляет от 0,1 до 1 Вт в так называемом спящем режиме и от 5 до 10 Вт в рабочем состоянии. Большинство моделей оснащено специальной системой задержки включения-выключения, позволяющей избежать случайных поломок.
Для областей с различными температурными условиями предусмотрены различные варианты приборов. Нормальное светочувствительное реле должно работать от -20 до +50 градусов Цельсия. Существует международная классификация уровней защиты, согласно которой реле, установленное на улице, нуждается в маркировке не ниже IP44.
Степень защиты по международной системе — защита от проникновения воды и твердых предметов.
видов
Фотореле с выносным датчикомДля наружного освещения есть фотореле:
- Со встроенным или выносным датчиком освещенности.
- Комбинирован с датчиком движения.
- С возможностью регулировки порога.
- С возможностью программного управления.
Модель с выносным датчиком устанавливается в электрическую панель, а датчик устанавливается снаружи и подключается к кабелю. Для модели со встроенным датчиком необходимы следующие условия эксплуатации: герметичность и устойчивость к повреждению корпуса с повышенными требованиями по защите от неблагоприятных внешних факторов среды.
Опция объединения светочувствительного реле с датчиком движения будет включена только в том случае, если движущийся объект находится в пределах диапазона датчика. У большинства моделей фотореле есть регулировки, например, встроенный таймер, переключатель.
Также есть модели с возможностью программирования времени включения и выключения света на длительное время.Они бывают двух типов с собственным интерфейсом или с возможностью подключения к компьютеру и удаленного управления. Использование таких моделей приводит к значительному снижению потребления электроэнергии.
Стоимость и лучшие производители
Строительный рынок имеет широкий ценовой диапазон от 269 до 11250 руб. Самые дешевые модели от китайского производителя, средние по цене фото реле белорусского и российского производства. Планку высоких цен взяли фирмы Испании и Германии.
Стоимость фотореле зависит от производителя, марки, конструкции, степени защиты, гарантийного срока и комплектации. На стоимость влияет качество корпуса, его герметичность и устойчивость к повреждениям.
Цена моделей может отличаться от точек продаж, но в среднем составляет:
Фотодатчик LXP-02 220V
Производство Китай , стоимость 269 руб .;
Фотореле FR-3E на DIN-рейке IP20
Производство Композит НТК ул.Петербург с выносным датчиком на проводе длиной 970 м и перепадом температур от -40 до +40 градусов Цельсия, стоимость 509 руб.
FR-10T
Производство Реле и Автоматики Москва , стоимость 3 386 руб.
Ф1260700 ЛУНА
From Theben Germany со встроенным датчиком , с температурой наружного воздуха от -35 до 55 градусов Цельсия стоимостью 4580 рублей;
TWA-1 астроном
Испанский производитель ABB с установкой на DIN-рейку , с аккумулятором на 5 лет и двумя модулями.Стоимость 8 461 руб.
Фотореле BJE2240W-53
Производство ABB, со встроенным датчиком, большой диапазон освещения -30-500 люкс, стоимость 11 250 руб.
При покупке нужно выбирать фотореле с учетом технических характеристик, надежности и конструктивных особенностей. Для одной лампы на 100 Вт подойдет любая модель.
При подключении нескольких светильников необходимо рассчитать ток нагрузки. Для этого нужно разделить мощность всех ламп на 220 Вт.Полученный показатель необходимо сравнить с током нагрузки устройства.
Устройства с выносным датчиком более надежны, так как электроника работает в более комфортных условиях. А вот модели со встроенными датчиками установить намного проще. Установить устройства, подключенные к терминалу, намного проще.
Наиболее популярные отечественные и зарубежные производители светочувствительных реле:
- Испанские компании: Legrand, ORBIS, ABB.
- Чешская компания ELKO EP.
- Немецкий производитель Theben.
- белорусских предприятий Ноотехника, Евроавтоматика FiF.
- Отечественные производители: Реле и автоматика, Астро-УЗО (Москва), Меандр, НТК Композит (Санкт-Петербург), АВАР (Псков).
Желательно покупать напрямую у производителей, также необходимо обращать внимание на гарантийный срок.
Как связать своими руками?
Подключить устройство с фотореле можно самостоятельно.Все работы производятся при отключенном напряжении. Сначала светильник монтируется на фасаде здания или на опоре (мачте).
Затем устанавливают фотореле по схеме ниже, чтобы свет от лампы не попадал на него. При креплении фотоэлемента к поверхности стены необходимо предварительно укрепить специальный кронштейн. А потом закрепите винтом на корпусе реле.
Простейшая схема подключения фотореле со встроенным датчиком:
Есть клеммы, одна пара подключена к сети, другая к лампе.
Если клемм нет, то в корпусе три цветных провода.
В этом случае вам нужно:
- Модель фото реле.
- Распределительная коробка с защитой не ниже, чем у фотореле.
- Специальные пружинные клеммы для подключения проводов.
Прохождение:
- Сначала установите распределительную коробку , в которой есть четыре места для подключения проводов. В сеть подключаются два провода, один к фазе, другой к нулю.Свободный красный провод и синий, подключенный к нулю, подключаются к лампе.
- После этих работ необходимо подключить ток и затемнить фотоэлемент, чтобы убедиться, что лампа горит.
Синий провод — это ноль, провод питания обычно коричневый, а красный провод используется для подключения к лампе. Есть модели с проводами других цветов, тогда необходимо ознакомиться со схемой подключения на упаковке устройства.
Регулировка
Для регулировки используется специальное устройство регулировки чувствительности.Эта процедура проводится после наступления сумерек. Сначала параметр задержки выставляется на 0 на фотореле, затем с помощью устройства нужно настроить необходимый параметр.
Есть еще и ручной метод настройки. Для этого в нижней части реле расположен регулятор. Чтобы включить прибор только после наступления темноты, нужно повернуть ручку со стороны, где нарисован минус.
Если прибор должен работать в сумерках, нужно установить регулятор в сторону с плюсом. В целях экономии электроэнергии некоторые модели можно настроить на выключение и включение лампы в ночное время.
подсказок
- При покупке желательно выбирать модель со схемой подключения. Многие производители печатают схему на упаковке и на теле товара. Отсутствие схемы может свидетельствовать о некачественном товаре.
- При установке фотоэлемента его необходимо установить так, чтобы на него не падала тень от дерева и других предметов, а также чтобы он не освещался лампой. Так как это приведет к постоянному включению и выключению устройства.
Электроника | Бесплатный полнотекстовый | Интеллектуальная система контроля и измерения общественного освещения с использованием сети LoRa
Это исследование с нуля приближает проектирование и разработку системы управления SL, которая будет использоваться в умном городе с коммуникацией на основе протокола LoRa и хранением данных в облаке.
Система состоит из трех устройств: (i) GWLN (шлюз в сеть LoRa) для централизации связи и загрузки данных в облако; (ii) MCDSL для управления SL, измерения электрических переменных и положения с помощью GPS, связи через LoRa LPWAN с GWLN; (iii) LLMD (устройство измерения уровня освещенности) для измерения уровня освещения и отправки данных в GWLN.
3.1.4. Компоненты
1. Микроконтроллер
Микроконтроллер — это небольшой компьютер, интегрированный в простую интегральную схему, содержащий по крайней мере одно ядро обработки, плюс память и программируемые входы / выходы для использования с периферийными устройствами. Микроконтроллеры широко используются в производстве оборудования для промышленных и жилых помещений из-за их возможностей управления и обработки.
Достижения, достигнутые в электронных устройствах, позволили разработать очень мощное аппаратное оборудование при невысокой стоимости, что делает их идеальными для использования во множестве устройств, подобных тем, которые были разработаны в этом исследовании.
В этой статье использовались три микроконтроллера:
- AUR3 в GWLN и LLMD: плата разработки AUR3, используемая в GWLN и LLMD, основана на микроконтроллере ATmega328P, оснащенном платформой с открытым исходным кодом для электронных прототипов. Характеристики платы AUR3 представлены в [44].
- AMR3 в MCDSL: в MCDSL был выбран в качестве ядра с платой разработки AMR3, которая основана на микроконтроллере ATmega2560, который, как и ATmega328P, имеет платформу с открытым исходным кодом для разработки электронных прототипов.Характеристики ДЛС можно увидеть в [49].
- WMP в GWLN: доступ к облаку GWLN использует WMP на основе микроконтроллера ESP-8266X, который обеспечивает доступ к сети Wi-Fi. Микроконтроллер совместим со средой разработки Arduino с открытыми возможностями, которые он предлагает. Характеристики DLS доступны в [46].
GWLN и LLMD используют только последовательный порт для программирования, поскольку GWLN берет на себя все функции управления и трафик данных LoRa LPWAN, а сеть LLMD считывает данные измерения освещения через шину I2C, и можно использовать AUR3. .Напротив, MCDSL использует два последовательных порта: один для чтения данных о местоположении с помощью GPS, а другой для чтения электрических переменных, поступающих от датчика PZEM, и необходимо использовать AMR3, который имеет до четырех доступных последовательных портов.
2. Доступ к беспроводной связи. LoRa Shield
Для реализации сети LoRa LPWAN системы управления SL, разработанной в этом исследовании, существуют различные варианты, среди которых мы можем выделить: (i) Arduino MKR WAN 1300 [52]; (ii) Монтейно [53]; (iii) Lopy4 [54]; (iv) Libelium [55]; (v) Драгино [56].В этом оборудовании используются следующие компоненты LoRa:- (i) использует микросхему CMWX1ZZABZ [57] марки Murata.
- (ii) использует микросхему HOPERF RFM95 / 96/97/98 [58].
- (iii) и (v) реализуют микросхему Semtech SX1276 / SX1278 [59].
- (iv) основан на микросхеме SX1272 [60] марки Semtech.
Компоненты, используемые в каждой платформе, имеют схожие характеристики. Следовательно, решение использовать ту или иную платформу зависит от дополнительных преимуществ, которые предлагает каждая из них.Разработанная система использует платформу Dragino, которая работает с семейством Arduino, извлекая выгоду из большой универсальности, которую предлагает Arduino благодаря большому количеству устройств, которые могут дополнять сеть LoRa LPWAN. В это исследование были добавлены такие компоненты, как определение местоположения по GPS, считывание электрических переменных, обнаружение присутствия и измерение уровня освещения. Кроме того, очень легко программировать в среде разработки Arduino, а поскольку это платформа с открытым исходным кодом, воспроизведение разработанной системы возможно любым исследователем.
Чип LoRa SX1276 / SX1278, разработанный для использования в профессиональных сетевых средах с установленными датчиками, является ядром DLS. Датчики, которые могут быть интегрированы, используются в различных сферах, например, в оросительных системах, интеллектуальных городах и домах, интеллектуальных счетчиках и промышленной автоматизации и т. Д.
С помощью DLS данные могут передаваться на большие расстояния с разными частотами передачи. Дополнительным преимуществом является минимальное потребление энергии благодаря использованию сверхдальнего диапазона расширенного спектра в сочетании с высокой устойчивостью к помехам.Характеристики ДЛС приведены в [45].3. Доступ к беспроводной связи. LoRa GPS Shield
Выбранный производитель (Dragino) выпускает еще одну модель Arduino Shield с системой LoRa, к которой он добавляет систему глобального позиционирования GPS, которая позволяет осуществлять привязку контролируемого оборудования, что дает системе дополнительную функцию к системе, которая обеспечивает отличные возможности. универсальность.
DLGS, как и DLS, использует микросхему SX1276 / SX1278, к которой добавлена система GPS на базе микросхемы MTK MT3339.Возможности DLGS представлены в [47].4. Счетчик электроэнергии
Для измерения напряжения и тока на рынке доступны различные методы, в которых используются разные методы измерения.
Что касается датчиков тока, бывают инвазивные и неинвазивные, первые должны изменить установку, которую они контролируют. Используемые методы измерения — это трансформаторы тока и датчики на эффекте Холла. Оба метода преобразуют электрический ток в сигнал напряжения, пропорциональный измеренному току.Примерами датчиков тока являются ACS712 [61], который является инвазивным, и STC-013 [62], который не является инвазивным и производится под торговой маркой YHDC. Для измерения напряжения могут использоваться различные методы: (i) 230/12 или Трансформатор 24 В, выпрямитель AC / DC и делитель напряжения; (ii) трансформатор 230/24 В, выпрямитель переменного / постоянного тока и счетчик FZ0430 [63]; (iii) Трансформатор напряжения ZMPT101b [64] от 230 до 5 В. Для датчиков, упомянутых в предыдущих параграфах, чтобы получить среднеквадратичные значения v, i, p, q и PF, необходимо выполнить соответствующий расчет. процесс.Датчик PZEM, выбранный в этом исследовании, измеряет v, i и p в одном датчике и предлагает измеренные среднеквадратичные значения без дополнительных вычислений. В статье [65] авторы разработали и успешно откалибровали новый прототип точного недорогого однофазного интеллектуального измерителя мощности, основанного на электронной платформе Arduino с открытым исходным кодом. Другой пример использования интеллектуальных счетчиков содержится в ссылке [66], где представлена система компенсации PF с использованием алгоритма TLBO для оптимизации.5. Датчик освещенности
На рынке существует несколько вариантов для использования в качестве измерителя освещенности в сочетании с платформой Arduino: (i) датчик Bh2750 [67]; (ii) датчик TSL2561.TSL2561 был выбран для установки в LLMD, потому что это усовершенствованный цифровой датчик освещения, применимый в широком спектре устройств. Датчик очень точен и позволяет выбирать различные режимы работы, изменяя коэффициент усиления и синхронизацию, с диапазоном измерения от 0,1 до 40 000+ люкс.Датчик состоит из двух диодов, один для инфракрасной части спектра, а другой для остальной части спектра, что позволяет проводить раздельное измерение обеих областей светового спектра.
Связь между датчиком и Arduino осуществляется через шину I2C, и для датчика могут быть выбраны три разных направления, гарантируя, что он может работать с другими устройствами, подключенными к шине, не вызывая проблем с адресацией. Характеристики TSL2561 можно найти в [51].6.Диммер переменного тока
Используемый диммер производства RobotDyn может управлять оборудованием напряжением до 600 В и 16 А. Управление освещением можно использовать для управления вентиляторами, насосами и т. Д.
прерывания Arduino используются для управления диммером, что сокращает количество проводов между диммером и микроконтроллером. Диммер выполнен на базе симистора BTA16-600B [68] с оптопарной изоляцией. Характеристики диммера можно увидеть в [50].7. Датчик движения
Используется датчик типа PIR (пассивный инфракрасный) с двумя отдельными детекторными элементами, сигнал, активирующий тревогу движения, представляет собой дифференциальный сигнал между двумя детекторами.Модель HC-SR501 с датчиком PIR LHI778 [69], управляемым интегральной схемой BISS0001 [70], была выбрана в качестве датчика для установки в MCDSL. Можно выбрать диапазон обнаружения движения с отверстиями от 90 ° до 110 °. , а расстояние составляет от 3 до 7 м. Его можно установить на полу, на стене или на крыше в зависимости от потребностей обнаружения. В нем используются два потенциометра и мост для настройки чувствительности обнаружения, времени активации и реакции на повторяющиеся действия.В [71] можно ознакомиться с характеристиками датчика.Интеллектуальное уличное освещение с возможностью подключения к Интернету вещей (IoT)
Индустрия освещения открыла новую волну революции. Как неотъемлемая часть инфраструктуры городского освещения, уличное освещение находится в авангарде цифровой трансформации. Инициатива начинается с энергоэффективности и устойчивости, но выходит далеко за рамки замены неэффективных разрядных ламп высокой интенсивности (HID), натриевых ламп высокого давления (HPS) и металлогалогенных ламп (MH).Унаследованные системы уличного освещения могут обеспечивать достаточное количество освещения для удовлетворения требований безопасности дорожного движения и освещения, но они требуют затрат энергии и технического обслуживания из-за устаревших источников света, что дает возможность для появления новых технологий освещения, которые обеспечивают значительную экономию энергии, повышенную надежность, надежная функциональность и производительность. Самая последняя эволюция в твердотельном освещении, основанная на технологии светоизлучающих диодов (LED), ускорила постепенный отказ от неэффективных систем освещения и неожиданно ускорила переход к интеллектуальному освещению, которое использует технологию Интернета вещей (IoT), чтобы помочь организовать инфраструктуру для устойчивого развития. умные города. Цифровой источник света для интеллектуального освещения
Сектор общественного освещения находится на пороге серьезной трансформации, обусловленной радикальным повышением энергоэффективности, достигнутым за счет массового внедрения светодиодного освещения. Светодиод представляет собой полупроводниковый диод, пропитанный или легированный слоями GaN для создания PN-перехода и испускающий электромагнитное излучение в виде видимого света, когда PN-переход смещен в прямом направлении. Технология светодиодного освещения обещает эффективность преобразования энергии и высокое качество спектрального излучения с хорошей цветопередачей.Процесс генерации света осуществляется в твердотельных материалах, в виде блока полупроводников, что обеспечивает высочайшую надежность и стабильность светодиодов, что способствует длительному сроку службы светодиодных уличных осветительных приборов. Технология полупроводникового освещения положила начало новой эре передовых приложений цифрового освещения. По своей природе твердотельные источники света имеют отличную совместимость с электронными логическими схемами и соответствующими элементами управления. Исключительные возможности цифрового подключения и гибкие возможности системной интеграции способствовали более сложным алгоритмам управления освещением и расширенным сетевым возможностям.Интеллектуальное уличное освещение обеспечивает преобразование цифровых характеристик технологии светодиодного освещения в повсеместную реализацию инициатив умного города.
Критически важные компоненты инфраструктуры умных и устойчивых городов
Известны системы уличного освещения, в которых установлено множество систем освещения проезжей части, улиц и территорий для облегчения движения транспорта и обеспечения безопасности пешеходов. Обширное развертывание дорожных светильников формирует обширную физическую сеть с высокой проникающей способностью по всему городу, которая создает перспективную инфраструктуру прототипа для множества сетевых приложений.Энергоемкие системы уличного освещения привели к использованию ориентированных на потребности схем управления и мониторинга. Уличные фонари — это самые ранние системы освещения, которые были оснащены светочувствительными фотоэлементами для автоматической регулировки уровня освещенности или включения / выключения нескольких источников света. Датчики присутствия и пассивные инфракрасные (PIR) датчики использовались для обнаружения присутствия или отсутствия людей в помещении для простого включения / выключения отдельных источников света. Система адаптивного и переходного освещения обеспечивает централизованное управление уличными фонарями, которые могут быть сгруппированы в одну или несколько зон.Такие системы управления освещением состоят из микроконтроллеров, схем регулирования яркости, устройств синхронизации, датчиков, приемопередатчика, цифровых входов и аналоговых входов. Первоначальное применение технологии управления освещением для повышения энергоэффективности подсознательно сделало шаг в сторону интеллектуального освещения. Кроме того, столбы уличных фонарей являются идеальными держателями для крепления периферийных устройств, предназначенных для управления освещением. Поскольку беспроводные сети и доступ в Интернет становятся все более распространенными, светодиодное уличное освещение с возможностью подключения к сети готово сыграть важную роль в инфраструктурах умного города.
Интеллектуальное уличное освещение
Переход к цифровому управлению открывает новые горизонты автоматизации для систем уличного освещения. Однако настоящая революция наступает, когда в светодиодные системы уличного освещения включается интеллектуальный потенциал за счет использования сетевого управления, осуществляемого через множество модулей управления, что делает их по-настоящему умными. Интеллектуальная система уличного освещения — это система освещения с интеллектуальным управлением и функциями удаленной связи. Сетевая система освещения обеспечивает мониторинг, измерение и управление посредством проводной или беспроводной связи между центральной системой управления, модулями связи и уличными фонарями.Интеграция интеллектуальных средств в приложения для светодиодного уличного освещения позволяет реализовать множество интеллектуальных функций посредством двунаправленного обмена данными.
Интеллектуальное освещение обеспечивает удаленное адаптивное управление освещением, выявляя возможности для улучшения энергопотребления и динамически оптимизируя операционную эффективность с помощью датчиков и микроконтроллеров в зависимости от погодных условий, плотности движения и даже естественных особенностей.
Прогнозная диагностика может быть реализована путем предупреждения о ненормальных условиях, проверки функциональных дефектов, обнаружения неисправных ламп и планирования профилактического обслуживания.Прогностический мониторинг значительно сокращает расходы на обслуживание освещения и упрощает управление активами.
Интеллектуальные системы уличного освещения предоставляют интеллектуальные интерфейсы для подключения, общения и взаимодействия в социальных, экологических и пользовательских контекстах, что является основной теорией Интернета вещей (IoT).
Уличное освещение соответствует Интернету вещей (IoT)
Интернет вещей (IoT) — это сеть однозначно идентифицируемых физических объектов (вещей), которые объединены в сеть для обеспечения контроля и обмена информацией через носитель информации на основе стандартных протоколов связи.Интернет вещей позволяет широкому кругу устройств удаленно создавать беспрепятственную связь и контекстное взаимодействие через существующую сетевую инфраструктуру. Интернет вещей позволяет всем физическим объектам действовать как узлы с уникальной адресацией и добавляет сетевые функции для улучшения и расширения их основных функций. Эта функция представляет огромные новые возможности и создает ряд возможностей, обеспечивая контролируемую и даже персонализированную функциональную совместимость и управляемость в современных системах умного города и умного управления энергопотреблением.
Добавление подключения к Интернету вещей к уличному освещению позволяет количественно оценить преимущества устойчивого развития. Комбинация сетевых коммуникаций, интеллектуального зондирования и сложных возможностей анализа данных позволяет муниципальным властям контролировать и динамически управлять системами уличного освещения. Технология освещения на основе IoT решает проблемы масштабируемости для управления большим количеством объектов уличного освещения за счет агрегации и обработки больших объемов данных, генерируемых уличным освещением IoT, для улучшения услуг городского освещения, максимальной экономии энергии и снижения эксплуатационных расходов.Таким образом, сетевая технология IoT создает практическую возможность для более прямой интеграции светодиодного уличного освещения в компьютерные системы
Интернет вещей выходит за рамки мощной межмашинной связи (M2M) в управлении уличным освещением. Большое количество приложений может быть реализовано на практике в более широком контексте широкого развития инициатив умных городов по всему миру. Системы умного уличного освещения могут быть реализованы в качестве критически важного компонента в инфраструктуре умного города и обеспечивать расширенные возможности, такие как мониторинг общественной безопасности, управление дорожным движением, мониторинг погоды, защита окружающей среды, умная парковка, доступ к Wi-Fi, учет коммунальных услуг и обнаружение утечек, а также голосовое вещание. , так далее.
Архитектура для Интернета вещей Уличное освещение
Уличное освещение на основе Интернета вещей можно определить как объединенные в сеть цифровые системы освещения, в которых отдельные источники света используются в качестве узлов сетевых узлов для приема, сбора и передачи данных. Интернет вещей состоит из трехуровневой иерархической модели. Нижний слой состоит из оконечных узлов, установленных на уличных фонарях для измерения и измерения. Второй уровень иерархии обеспечивает связь как с удаленными серверами систем управления, так и с конечными узлами.Самый высокий уровень иерархии — это прикладной уровень, который состоит из системы или сервера дистанционного управления, в задачи которого входит оптимизация управления и эффективности систем уличного освещения и выполнение других применимых стратегий.
В зависимости от характеристик системы освещения может использоваться множество различных узлов, чтобы облегчить мониторинг и управление характеристиками уличного освещения и другими функциями IoT. Такие сетевые узлы включают светозависимые резисторы (LDR), пассивные инфракрасные (PIR) датчики, датчики тока, датчики на эффекте Холла и реле.LDR или фоторезистор — это входной преобразователь, который преобразует яркость (свет) в сопротивление. Светозависимые резисторы работают по принципу фотопроводимости, чтобы регулировать яркость уличного фонаря в различных погодных условиях. Датчики PIR используются для определения плотности или потока трафика путем определения длин волн инфракрасного излучения, проникающих через переднюю часть датчика. Схема часов реального времени установлена для предоставления информации о времени и дне. Датчик температуры регистрирует локальную температуру системы.Датчик тока используется для обнаружения и преобразования электрического тока (переменного или постоянного) в измеряемое выходное напряжение. Реле представляют собой переключатели дистанционного управления для включения / выключения.
Аналоговые данные, собранные сетевыми узлами, преобразуются в цифровую форму, обрабатываются вторым уровнем архитектуры IoT, который обычно представляет собой микроконтроллер, который может быть встроенным процессором со связанной схемой, специализированными интегральными схемами (ASIC) или полевыми схемами. программируемые вентильные матрицы (ПЛИС). Драйверы светодиодов часто взаимодействуют с интеллектуальными микроконтроллерами для выполнения назначенных инструкций, таких как адаптивное управление затемнением.Микроконтроллер дополнительно сопряжен с модулями связи, служащими шлюзами для обеспечения связи между системой дистанционного управления, модулями связи и уличными фонарями.
Связь сети уличного освещения IoT
Системы уличного освещения IoT используют комбинацию технологий связи сетей дальнего, среднего и ближнего действия. Существует три типа систем связи, доступных для реализации сетевого подключения в интеллектуальной системе уличного освещения: 1) связь по линиям электропередач (PLC), которые модулируют сигналы связи по существующим сетям распределения электроэнергии, 2) сеть широкополосных линий электропередач (BPL), в которых сигналы данных модулируются на несущие в мегагерцовом диапазоне и выше, 3) Беспроводная связь, реализованная с использованием радиочастотных модулей.
Беспроводные технологии играют решающую роль в реализации интеллектуальных систем уличного освещения, объединенных в сеть Интернета вещей. Поскольку подключение огромного количества датчиков требует огромных затрат, беспроводная связь является единственным решением для развертывания гибких сетей датчиков на больших или недоступных территориях. В концепции Интернета вещей стандартная связь с низким энергопотреблением является предпочтительной для взаимодействия между многими интеллектуальными устройствами. Беспроводные ячеистые сети становятся все более популярными для приложений инфраструктуры IoT для подключения устройств друг к другу и к облачным сервисам.ZigBee — это надежный стандарт беспроводной ячеистой сети, основанный на стандарте IEEE 802.1 5.4 для беспроводных персональных сетей (WPAN). ZigBee определяет протоколы связи высокого уровня и обеспечивает высокую надежность и большую дальность связи с ячеистой сетью. Для реализации ZigBee требуется дополнительное оборудование, такое как координатор, маршрутизатор и оконечные устройства ZigBee.
Другие беспроводные технологии, связанные с IoT, включают Wi-Fi, 6LoWPAN (стандарт LWPAN, указанный для адаптации связи IPv6), Z-Wave, Bluetooth с низким энергопотреблением, беспроводные сенсорные сети (WSN), Dash7 (протокол WSN для километрового диапазона). связь, работающая на частоте 433 МГц, что означает лучшее проникновение через стены, чем 2.4 ГГц), радиочастотной идентификации (RFID) и связи ближнего поля (NFC) и т. Д.
Введение в средства управления освещением
Хороший дизайн освещения включает в себя хороший дизайн элементов управления. Элементы управления освещением играют важную роль в системах освещения, позволяя пользователям вручную или автоматически:
• включать и выключать свет с помощью выключателя; и / или
• отрегулируйте светоотдачу вверх и вниз с помощью диммера.
Эта базовая функциональность может быть использована для получения следующих преимуществ для владельца освещения:
• гибкость для удовлетворения визуальных потребностей пользователя; и / или
• автоматизация для снижения затрат на электроэнергию и повышения устойчивости.
В последние годы в средствах управления освещением появились две дополнительные возможности:
• регулировка цвета источника света, включая оттенок белого света; и / или
• генерировать данные посредством измерения и / или мониторинга.
На основе обновления LCA Education Express EE101: Введение в управление освещением, эта статья представляет собой обзор основных функций современных средств управления освещением, преимуществ и основных вопросов, которые следует задать при определении подходящей стратегии управления освещением.
Эффекты управления освещением
Элементы управления освещением обеспечивают следующие основные функции. Конечные пользователи используют эти функции для поддержки управления энергопотреблением и / или визуальных потребностей.
Элементы управления освещениемразвиваются, чтобы обеспечить расширенные функции, доступность которых зависит от типа системы и потребностей приложения.
Преимущества: визуальные потребности
Регулируя интенсивность одного или нескольких слоев освещения в пространстве, элементы управления освещением могут:
• изменить внешний вид помещения;
• облегчить выполнение различных функций пространства;
• изменить атмосферу и настроение;
• уменьшить блики; и / или
• повысить удовлетворенность пользователей, предоставляя пользователям возможность управлять своим освещением.
Изображения любезно предоставлены Finelite.
Преимущества: Управление энергопотреблением
За счет уменьшения времени включения освещения, интенсивности или зонирования, средства управления освещением снижают как спрос, так и потребление энергии. Согласно исследованию Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL), популярные стратегии управления освещением дают в среднем 24-38% экономии энергии освещения, что снижает эксплуатационные расходы здания.
Из-за значительного сбережения энергии большинство государственных нормативов по энергопотреблению в коммерческих зданиях требует применения широкого диапазона средств контроля при новом строительстве.В существующей конструкции управляемость светодиодного освещения приводит к идеальному сочетанию с элементами управления, что позволяет минимизировать затраты на электроэнергию.
Основная функция
Элементы управления освещением — это устройства и системы ввода / вывода. Система управления получает информацию, решает, что с ней делать, а затем соответствующим образом регулирует мощность освещения. Здесь мы видим базовую схему освещения (ножка переключателя). Энергия проходит по цепи, чтобы активировать группу огней. Эта система освещения обеспечивает освещение.
Переключение
Один из основных выходов переключается. Здесь мы видим переключатель, расположенный на линии между источником питания и нагрузкой. Когда переключатель замыкается (т. Е. Переключатель находится в положении «ВКЛ»), цепь замыкается, позволяя току течь к нагрузке. Когда он размыкается, цепь размыкается (переключатель в положении «ВЫКЛ.»), Что приводит к прекращению подачи питания на нагрузку. Это делает коммутатор контроллером мощности.
Диммирование
Другой основной выход — затемнение.Если используется диммерный переключатель, в дополнение к включению / выключению, он может изменять ток, протекающий через нагрузку во время состояния включения, что увеличивает или уменьшает световой поток. Здесь мы видим диммер, помещенный на линию, при этом выходной сигнал постоянно диммируется в пределах диапазона диммирования нагрузки.
Управление цветом и CCT
Со светодиодами относительно экономично предоставить пользователям возможность регулировать цвет освещения и CCT.
В устройствах с настраиваемыми белыми светодиодами, отдельно регулируемые матрицы теплых и холодных белых светодиодов позволяют пользователям регулировать CCT источника света.Могут быть добавлены другие цвета для улучшения доступного цветового спектра и обеспечения хорошей цветопередачи.
Два других подхода — от тусклого до теплого (светодиоды, которые затемняются до очень теплого белого цвета, как при диммировании лампами накаливания) и полноцветная настройка (отдельно регулируемые красные, зеленые и синие светодиоды плюс желтый или белый и, возможно, другие цвета).
Изображение любезно предоставлено USAI Lighting.
Ручной или автоматический ввод
Вход может быть ручным, автоматическим или их комбинацией, как показано на этом чертеже, изображающем функциональные возможности датчика присутствия настенного бокса с ручным включением.
При ручном управлении ввод инициируется пользователем и осуществляется вручную. Он идеально подходит для приложений, движимых визуальными потребностями.
При автоматическом управлении входным сигналом является сигнал от датчика (датчика присутствия или освещенности), компьютера или другой системы здания. Входной сигнал может зависеть от времени суток, количества людей, уровня освещенности или некоторых других условий. Автоматическое управление идеально подходит для приложений управления энергопотреблением.
Разведка
При ручном управлении человек принимает решение о том, регулировать ли освещение и насколько.При автоматическом управлении эту функцию выполняет микропроцессор или логическая схема. Этот микропроцессор или логическая схема называется контроллером освещения, который обеспечивает интеллектуальную систему управления. Контроллер освещения оценивает входные управляющие сигналы на основе своего алгоритма и решает, регулировать ли мощность освещения, когда и в какой степени.
Контроллер может быть установлен как логическая схема в автономном устройстве управления или как отдельный компонент в системе управления.Если это отдельный компонент, он может находиться в центральном месте (централизованный интеллект), находиться рядом с нагрузкой или быть встроенным в светильники (распределенный интеллект). Чем более распределен интеллект системы, тем более гибким и гибким становится освещение.
Выход переключения или диммирование
Часто и переключение, и диммирование желательно в одном здании.
Коммутация проста, но имеет ограниченную гибкость и может мешать работе в местах, занятых более чем одним пользователем.В результате он особенно эффективен для приложений управления энергопотреблением, таких как автоматическое отключение или уменьшение количества свободных помещений, а также для ручного управления в помещениях, где у пользователя (-ей) есть единое ожидание, когда будет включен свет.
Регулировка яркости изменяет интенсивность с плавными переходами между уровнями освещенности, что обеспечивает высокий уровень гибкости, который может удовлетворить визуальные потребности пользователя. Большинство светодиодных светильников имеют драйверы с регулируемой яркостью как стандартную или стандартную опцию, что снижает затраты на регулирование яркости.Регулировка яркости особенно подходит для приложений с визуальными потребностями и для реализации стратегий управления энергопотреблением, таких как управление дневным светом или настройка задач, в занятых помещениях.
Правое изображение любезно предоставлено Schneider Electric.
Контрольное зонирование
Управление зонированием — важный аспект проектирования системы управления освещением, так как зонирование — это механизм, посредством которого управление освещением назначается осветительным нагрузкам. Зона управления определяется как один или несколько источников света, управляемых одновременно одним управляющим выходом.Зоны могут быть организованы в соответствии с энергетическими нормами, желаемой экономией энергии и гибкостью, обычным осветительным оборудованием (например, флуоресцентное или светодиодное), характеристиками пространства (например, меблировка и отделка), задачами, наличием дневного света и графиками освещения.
Меньшие зоны управления (более высокая степень детализации зон в пространстве или здании) обеспечивают большую гибкость и, как правило, большую экономию энергии. По этой причине большинство энергетических кодексов регулируют контрольное зонирование, налагая ограничения на площадь.
Традиционно контрольное зонирование и будущее изменение зонирования ограничивалось разводкой цепи освещения. Достижения в области коммуникаций делают возможным относительно экономичное зонирование, такое как отдельные светильники или балласты / драйверы, а также зонирование и изменение зон с использованием программного обеспечения вместо аппаратной разводки.
Изображение любезно предоставлено Wattstopper.
Элементы управления Описание
Еще одним важным аспектом проектирования системы управления освещением является определение последовательности операций для системы.Последовательность операций — это описание выходов системы в ответ на различные входы для каждой контрольной точки. Он представлен в виде описательной части элементов управления, письменного документа, созданного на этапе концептуального проектирования проекта. Этот документ служит дорожной картой проекта для предполагаемой системы управления освещением.
В частности, его можно использовать для:
• сопровождение контрактной документации и подготовка спецификаций;
• давать четкие указания подрядчикам и производителям во время торгов;
• определить критерии для тестирования и принятия системы управления; и
• служат в качестве общего справочника для владельца, подробно описывая, как работает система управления.
Взаимодействие
Чтобы система управления обеспечивала правильную работу, балласт / привод и источник света должны быть совместимы; балласт / водитель должны быть совместимы со стратегией управления и устройствами управления; и устройства управления должны иметь возможность обмениваться данными, если это необходимо.
В основном функциональная совместимость зависит от метода управления или протокола. Протокол — это набор правил, которые определяют поведение компонентов в системе. В сети это включает в себя общение.Примеры включают Digital Addressable Lighting Interface (DALI) и ZigBee. Все элементы управления должны быть спроектированы для одного и того же протокола, чтобы обеспечить надежную совместимость, хотя системы с разными протоколами, включая освещение и автоматизацию зданий, могут интегрироваться с использованием шлюза, который может быть устройством или функцией программного обеспечения.
Протокол может быть:
• открытый или стандартизованный и доступный для всех производителей, что дает возможность выбора нескольких поставщиков;
• закрытый или зависящий от производителя, который предоставляет решение, оптимизированное производителем, но связывает владельца с этим производителем для будущего обслуживания, изменений или расширения; или
• сочетание этих двух типов, например, открытый протокол, адаптированный под конкретного производителя, или протокол, зависящий от производителя, который предоставляется другим производителям посредством лицензирования.
Обратите внимание, что регулировка яркости 0–10 В — это метод, а не протокол. Таким образом, элементы управления и балласты / драйверы, предназначенные для регулирования яркости 0-10 В, могут быть совместимы, но дают несколько иные характеристики регулирования яркости. Это потому, что они тускнеют одинаково, но в остальном не работают в соответствии с одними и теми же унифицированными спецификациями. Чтобы обеспечить постоянное диммирование, рекомендуется избегать смешивания типов балласта / драйверов от разных производителей в одной и той же системе диммирования.
Программное обеспечение
Различные приложения и программное обеспечение поддерживают внедрение систем управления освещением.Наиболее надежное программное обеспечение доступно для централизованных интеллектуальных сетевых систем управления освещением. Находясь на сервере или в облаке, программное обеспечение может предоставлять множество функций, например:
1) обнаруживать контрольные точки (устройства и т. Д.)
2) назначать контрольные точки зонам
3) программировать последовательность операций для зон
4) откалибровать датчики
5) контролировать контрольные точки и выдавать служебные предупреждения / сигналы тревоги
6) запись и отображать потребление энергии и другие записанные данные
7) резервное копирование данных и журналов событий и создание пользователей / уровней доступа
Изображение любезно предоставлено Lutron Electronics.
Проводные системы
Управляющие устройства могут обмениваться данными, используя:
• Проводка сетевого напряжения , также называемая связью по линии питания или регулировкой яркости с управлением фазой. При использовании для управления проводка линейного напряжения обеспечивает путь как для сигналов питания, так и для сигналов управления. Несмотря на простоту, он не является гибким, ограничивая возможности управления.
• Электропроводка низковольтная . При использовании для управления низковольтная проводка обеспечивает выделенный путь для управляющих сигналов, которые проявляются в виде колебаний напряжения.Поскольку этот тип проводки не ограничивается кабелепроводом, он является гибким. Однако для каждой совместно используемой функции требуется свой собственный провод, что может привести к появлению большого количества низковольтных проводов и связанных с этим рисков неправильного подключения.
• Цифровая низковольтная проводка . Этот тип низковольтной проводки передает управляющие сигналы, состоящие из цифровых двоичных сообщений, вместо изменений напряжения. Пара проводов образует шину или путь передачи управляющих сигналов, соединяющих несколько светильников и управляющих устройств, которые обмениваются данными.Зоны управления создаются с помощью программного обеспечения, а не проводки. Оператор может дистанционно программировать и калибровать устройства управления. Потенциально двусторонняя проводка позволяет собирать данные с датчиков.
Низковольтная управляющая проводка обычно перевозится навалом и разрезается в полевых условиях. Доступны варианты структурированной проводки, такие как установленные на заводе заделки с разъемами RJ45, RJ11 или другими, которые могут упростить установку, хотя для них требуется заранее определенная длина проводов.
Беспроводные системы
Беспроводные элементы управления обмениваются данными с помощью радиоволн или другого беспроводного подхода, что устраняет необходимость в проводке управления. Это особенно привлекательно для реализации сложных средств управления в существующих зданиях. Устройства ввода управления могут питаться от внутренней батареи или за счет сбора энергии окружающего света, перепада температур или механической энергии, производимой переключением переключателя. Они передают управляющие сигналы от беспроводного передатчика к беспроводному приемнику в контроллере освещения, который устанавливается на светильник, распределительную коробку или на панель.
Изображение любезно предоставлено Daintree / GE.
Ввод в эксплуатацию
Ввод в эксплуатацию — это рекомендуемый процесс обеспечения качества, который гарантирует, что установленные системы управления освещением работают в соответствии с рекомендациями производителя и строительной документацией. Процесс ввода в эксплуатацию определяется директивой 0 ASHRAE (и кратко изложен в IES-DG-29) и требует ряда этапов, включая требования к проекту владельца, основы проектирования, функциональное тестирование, руководство по системе и обучение операторов.Некоторые пусконаладочные работы требуются в соответствии с последними требованиями коммерческих строительных норм и правил. Для поддержки ввода в эксплуатацию производители предлагают устройства, которые калибруются самостоятельно или их легче калибровать.
Стратегии управления
Комбинация различных входов и выходов приводит к нескольким доступным уникальным стратегиям управления освещением, которые могут удовлетворить визуальные потребности, потребности в управлении энергопотреблением или и то, и другое. В свою очередь, стратегии управления могут быть объединены в одном и том же пространстве с помощью многоуровневого разделения, чтобы максимизировать ценность.
• Ручное управление
• Определение присутствия
• Расписание
• Дневной свет
• Настройка институциональной задачи
• Настройка цвета
• Генерация данных
• Ответ на запрос
Ручное управление
Ручное управление — это простая стратегия, дающая пользователям возможность выбирать уровни освещенности ступенчато (переключение) или в широком диапазоне с плавными переходами между уровнями (затемнение). Визуальные потребности управляют ручным управлением, хотя это может сэкономить энергию в качестве побочного продукта.Типичные области применения включают частные и открытые офисы, помещения для встреч и обучения, молитвенные дома, развлекательные заведения и другие помещения. Согласно LBNL, эта стратегия может привести к экономии энергии освещения в среднем на 31%.
Переключение может быть ВКЛ / ВЫКЛ или многоуровневым посредством отдельного управления ВКЛ / ВЫКЛ отдельных балластов / драйверов или светильников. Регулировка яркости может быть непрерывной, обеспечивая плавный переход через диапазон затемнения, или ступенчатой, обеспечивая резкий или плавный переход между двумя или более фиксированными выходами.
Изображение любезно предоставлено Lutron Electronics.
Датчик присутствия
Датчики присутствия — это устройства, которые автоматически включают и выключают свет в зависимости от того, занято ли место. Согласно LBNL, гарантируя, что свет включен только тогда, когда пространство занято, стратегии, основанные на занятости, обеспечивают экономию энергии освещения в среднем на 24%.
Датчики присутствияотлично подходят для небольших замкнутых пространств, которые периодически заполняются, таких как частные офисы, классы, конференц-залы, комнаты для копирования и отдыха, туалеты и другие помещения.Они могут быть объединены в сеть для больших пространств.
Если датчик обеспечивает автоматическое отключение, но требует ручного включения, его обычно называют датчиком незанятости. В качестве альтернативы датчик может автоматически включать нагрузку до 50% с ручным управлением с помощью переключателя, необходимого для полного включения света. Эти датчики обычно называются датчиками присутствия с частичным включением.
Расписание
Планирование регулирует выходную мощность системы освещения на основе временного события, реализованного с использованием часов, которые могут быть реализованы с использованием микропроцессора, встроенного в систему управления.В определенное время контролируемое освещение будет включаться, выключаться или тускнеть, чтобы либо сэкономить энергию, либо поддержать изменение пространственных функций. Планирование очень подходит для больших открытых пространств, которые регулярно используются, а также для пространств, которые периодически заполняются, но где свет должен оставаться включенным весь день по соображениям безопасности. Локальные элементы управления стеной (продление времени) часто используются для нерегулярного использования пространства. По данным LBNL, стратегии, основанные на загруженности (объединение планирования времени с отслеживанием присутствия), могут обеспечить экономию энергии освещения в среднем на 24%.
Дневной свет
Управление с учетом дневного света (также называемое сбором дневного света) использует датчик освещенности (также называемый фотосенсором или фотоэлементом) с контроллером мощности для переключения или затемнения освещения в ответ на доступный дневной свет. Когда уровни освещенности поднимаются выше целевого порога из-за дневного света, фотодатчик подает сигнал контроллеру о снижении светоотдачи, тем самым экономя энергию. Согласно LBNL, управление с учетом дневного света может обеспечить экономию энергии освещения в среднем на 28%.
Эта стратегия хорошо подходит для освещения зон, прилегающих к окнам и потолочным окнам, а также под мансардными окнами и мониторами на крыше — везде, где дневной свет постоянный и обильный.
Настройка задач
Также называемая «институциональная настройка» и «высококачественная отделка», настройка задачи включает уменьшение освещения в пространстве на основе требований поддерживаемого рабочего уровня освещенности, рекомендованных IES, или предпочтений пользователя для отдельных пространств, а не изначально спроектированных поддерживаемых уровней освещенности, которые могут быть выше, чем нужно.По данным LBNL, настройка задач дает в среднем 36% экономии энергии на освещение.
Настройка цвета
Путем раздельного затемнения светодиодов красного, зеленого, синего и потенциально других цветов можно получить практически любой цвет. Это называется настройкой цвета. Настройка цвета подходит для развлечений, вывесок и подобных приложений. Путем раздельного затемнения матриц белых светодиодов теплого и холодного CCT, CCT светильника может регулироваться в диапазоне, который называется настраиваемым белым освещением.Ниже приведены несколько примеров возможностей настраиваемого белого общего освещения:
• Автоматический переход на очень теплую CCT во время диммирования, чтобы имитировать диммирование лампами накаливания.
• Динамически калибруйте CCT для установленных светильников и поддерживайте заданный CCT с течением времени.
• Отрегулируйте CCT после первоначальной установки, чтобы настроить внешний вид помещений и объектов, например, произведений искусства.
• Отрегулируйте CCT в соответствии с изменяющимся использованием пространства, дисплеями, внутренней отделкой и предпочтениями пользователя.
• Автоматическая регулировка CCT для создания идеального дневного цикла или оптимального сочетания с реальным дневным светом.
• Имитируйте внешний вид популярных традиционных источников света и настраивайте новые источники света.
• Играет потенциальную роль в циркадном освещении, поскольку свет, насыщенный синими волнами, действует как циркадный стимул.
Изображение предоставлено Cree, Inc.
Создание данных
Некоторые системы управления освещением позволяют собирать данные с контрольных точек, подключенных через цифровую сеть. Система может напрямую измерять или оценивать потребление энергии и / или контролировать рабочие параметры.Дополнительные датчики могут собирать такие данные, как занятость и температура. В некоторых системах управления наружным освещением могут быть добавлены другие датчики, которые собирают данные обо всем, от угарного газа до снегопада.
Данные передаются на сервер или в облако для извлечения и использования через программное обеспечение. Данные о потреблении энергии можно анализировать и использовать для различных целей. Контролируемые условия могут вызывать срабатывание аварийных сигналов при проведении технического обслуживания, как в примере, показанном здесь.
Изображение любезно предоставлено Lutron Electronics.
Ответ на спрос
Реагирование по запросу (DR) включает снижение мощности освещения либо по запросу от поставщика электроэнергии во время аварийного события (аварийный DR), либо в зависимости от времени суток для минимизации затрат по запросу (экономичное DR). Поскольку значительная часть световой нагрузки типичного здания не может быть отключена в рабочее время, это обычно влечет за собой затемнение.
Изображение любезно предоставлено OSRAM Encelium.
Общие типы управления освещением
Элементы управления освещением могут быть отнесены к следующим категориям:
• Автономные устройства
• Комнатные системы управления
• Централизованные системы управления зданием
Автономное управление
Автономные органы управления — это устройства управления, предназначенные для обеспечения автономной работы осветительной нагрузки, которой может быть светильник или светильники, установленные на опоре переключателя.Обычно они устанавливаются на линии питания переменного тока и напрямую управляют нагрузкой.
Примеры включают тумблеры, датчики присутствия, таймеры, диммеры, датчики света и переключатели с карточками отелей.
Преимущества заключаются в том, что они относительно просты в установке, знакомы установщикам и не требуют подключения к контроллеру освещения. Недостатками являются регулируемые автономные элементы управления, требующие индивидуальной калибровки, а наложение нескольких стратегий управления на одну и ту же нагрузку может привести к сложной разводке.
Изображение любезно предоставлено Wattstopper.
Автономные встроенные датчики
Автономные датчики присутствия и света могут быть установлены в светильниках или прикреплены к ним для автономного управления светильниками. Обычно датчики указываются производителем светильника и устанавливаются на заводе. Тем не менее, они могут быть указаны производителем управления для относительно простого монтажа в полевых условиях. Элементы управления могут предлагать такие опции, как затемнение или переключение на более низкий уровень освещенности во время отсутствия, вместо выключения.Если светильники тускнеют, а не выключаются, может потребоваться дополнительное управление планированием для обеспечения отключения в соответствии с энергетическим кодексом.
Преимущество этого подхода — индивидуальное управление светильниками, которое обеспечивает максимальную экономию энергии и оперативность, но без дополнительной проводки. Проблема заключается в том, что автономное управление отдельным светильником может вызывать сочетание состояний ВКЛ, затемнения и ВЫКЛ на потолке, что может представлять собой эстетический компромисс.
Изображения любезно предоставлены Левитоном.
Комнатные системы управления
Комнатные системы управления включают в себя комплект контроллеров освещения и устройств ввода, предназначенных для установки по принципу «plug-and-play», готовых к соблюдению норм энергопотребления и автономной работы в помещении.
Большинство контроллеров комнатного освещения оснащены ручным переключателем, входами датчиков присутствия и освещенности; 2-3 реле для переключения; и 2-3 диммирующих выхода для диммирования. Обычно кабели Ethernet соединяют переключатели и датчики с контроллером. Проводка линейного напряжения соединяет контроллеры освещения и светильники. Для диммирования контроллер передает сигналы по сети или по низковольтной проводке. Контроллеры устанавливают возле светильников.
Эти системы часто имеют заранее сконфигурированные последовательности операций для упрощения соблюдения энергетического кодекса.Некоторые системы позволяют контроллерам подключаться друг к другу и к центральному серверу для масштабируемого централизованного сетевого управления освещением. Преимущество такого подхода — простота.
Изображение любезно предоставлено Eaton.
Сетевые системы на базе светильников
При таком подходе светодиодные светильники оснащены встроенными датчиками и контроллером освещения, устанавливаемыми на заводе. Контроллеры освещения имеют уникальные адреса в сети освещения, что позволяет их группировать и программировать.Многие решения имеют предварительно сконфигурированные последовательности операций для упрощения настройки и обеспечения соответствия нормам энергопотребления. Контроллеры подключаются с помощью низковольтной проводки или по беспроводной связи с использованием радиоволн. Некоторые системы предлагают возможность распределять светильники по группам и программировать их с помощью портативного ИК-пульта дистанционного управления. Управление зонированием не ограничивается сменой ног. Некоторые системы позволяют взаимодействовать с системами управления зданием, центральным сервером или другими сетями.
Изображение любезно предоставлено Acuity Brands.
Комнатные сетевые системы
При таком подходе в каждый светильник встроен контроллер освещения, но датчики устанавливаются вне светильника. Светильники и устройства ввода обычно подключаются с помощью Ethernet или другой низковольтной проводки, образуя сеть индивидуально адресуемых / управляемых светильников. Это позволяет зонировать и повторно зонировать светильники индивидуально или в группах и с несколькими стратегиями управления. Программируемые функции могут включать расписание, целевые уровни освещенности и временные задержки.Некоторые системы позволяют взаимодействовать с системами управления зданием, центральным сервером или другими сетями.
Изображение любезно предоставлено Wattstopper.
Традиционное управление на уровне здания
Традиционно автоматизация освещения на уровне здания реализовывалась с помощью панелей управления, обычно размещаемых в центральном месте, например, в электрическом помещении. Эти панели представляют собой металлические корпуса, в которых размещены реле, контакторы, дистанционно управляемые автоматические выключатели или диммерные модули.Типичная низковольтная панель имеет низковольтные входы для управляющих сигналов и линейные выходы для управления нагрузками. Интеллектуальные панели оснащены встроенным контроллером освещения для назначения устройств ввода нагрузкам и планирования функций управления. Подключение локальных переключателей к панели позволяет локально переопределить запланированное отключение, чтобы пользователи не оставались в темноте в нерабочее время.
Этот подход централизует управление освещением и может быть интегрирован с системами управления зданием, но обеспечивает ограниченную гибкость в зонировании управления.Каждая зона требует прокладки низковольтной проводки обратно к панели.
Изображение любезно предоставлено Институтом Новостройки.
Централизованные интеллектуальные сетевые системы управления
Централизованные интеллектуальные сетевые системы управления обеспечивают программируемое управление освещением для целых этажей, зданий или кампусов. Они могут быть расширенными функциями решения для управления на базе помещения или упакованы в виде комплексной системы. Операционное программное обеспечение и данные хранятся на центральном сервере или в облаке.
Светильникиимеют индивидуальную адресацию в сети, что позволяет зонировать и изменять зонирование с помощью программного обеспечения, обеспечивая максимальную гибкость. Светильники принимают управляющие входные сигналы от самых разных устройств управления, обеспечивая полный спектр стратегий управления, включая сложные последовательности операций. Основным преимуществом этого типа системы является потребление энергии, загруженность, состояние светильника / зоны и, возможно, другие данные могут быть записаны, сохранены и отображены для анализа энергии и технического обслуживания.
Изображение любезно предоставлено OSRAM Encelium.
СвязанныеSimlug Light Control Switch, выключатель уличного фонаря Фотоэлемент Датчик света, автоматическое включение / выключение выключателя освещения Элемент автоматического управления освещением Photoswitch AC 12V / 24V / 110V / 220V 10A (12V): Amazon.com: Инструменты и товары для дома
Размер: 12В
Q: 【Что вас беспокоит】
A: Вы сомневаетесь, что его уже используют другие люди, независимо от того, по какой причине вы видите этот продукт.За это время, находясь дома, мне кажется, что мне очень скучно, но с этим продуктом в моей жизни есть надежда. Продавайте только товары хорошего качества, низкие цены принесут только товары худшего качества, вы можете попробовать наш продукт
Особенности:
Встроенный датчик освещенности позволяет этому переключателю автоматически управлять включением / выключением света, выключать свет в дневное время при включении В ночное время. С этим переключателем он предложит вам максимальное удобство в ночное время и обеспечит меньшее энергопотребление. Широко используется, его можно использовать с крыльями, садовыми огнями, уличными фонарями, проходными фонарями, дверными проемами и т. Д.Широкий диапазон напряжений для стабильных характеристик, защиты от помех и защиты от молний. Легко установить.
Спецификация:
(опционально) Ток: 12 В / 24 В / 110 В / 220 В переменного тока Название продукта: Переключатель управления освещением
Напряжение нагрузки: 10 А
Мощность нагрузки: 2200 Вт
Время задержки выключения: 0,1 с
Частота: 50-60 Гц
Вес нетто продукта: прибл. 50G
Принцип индукции: управление освещением
Диапазон индукции: 10M
Функция продукта: автоматическое включение света в темноте, автоматическое выключение света в дневное время
Список пакетов:
1 * Переключатель управления освещением
Примечание:
1.Пожалуйста, позвольте небольшую ошибку из-за ручного измерения.
2. Цвета монитора могут отличаться. Спасибо за понимание.
Меры предосторожности:
1. Не устанавливайте этот переключатель в особенно темном месте между мелками или там, где он напрямую освещен обычно закрытым светом.
2. Автоматический переключатель Красная линия Черная линия к источнику питания, белая линия к нагрузке.
Беспроводная адаптивная система для эффективного дорожного освещения
Датчики(Базель).2019 Dec; 19 (23): 5101.
Хуан Антонио Гомес-Галан
2 Departamento de Ingeniería Electrónica, Sistemas Informáticos y Automática, Universidad de Huelva, 21007 Huelva, Spain
Departamento Departamento de Ingeniería Electrónica Ingeniería Química y Ambiental, ETS Ingenieros, Университет Севильи, 41092 Севилья, Испания; se.su@4zerepv
2 Departamento de Ingeniería Electrónica, Sistemas Informáticos y Automática, Universidad de Huelva, 21007 Huelva, Spain
3 Departamento de Ingeniervilleville de la Química, Seilla y Ambienta, 4 ; se.su @ 4zerepvПоступила в редакцию 07.11.2019; Принято 19 ноября 2019 г.
Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Эта статья цитировалась другими статьями в PMC. .Abstract
В данной работе представлена разработка и построение адаптивной системы уличного освещения, которая повышает безопасность на перекрестках, что является результатом применения маломощных технологий Интернета вещей (IoT) в интеллектуальных транспортных системах.Набор беспроводных сенсорных узлов, использующих стандарт Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) 802.15.4 с дополнительным подключением к Интернет-протоколу (IP), измеряет как условия окружающей среды, так и транзит транспортных средств. Эти измерения отправляются в узел-координатор, который собирает и передает их локальному контроллеру, который затем принимает решения, ведущие к включению уличного фонаря и контролю его уровня освещенности. Уличные фонари автономны, питаются от фотоэлектрической энергии и подключаются по беспроводной сети, что обеспечивает высокую степень энергоэффективности.Соответствующие данные также отправляются в центр охраны шоссе, что позволяет поддерживать актуальную информацию для системы и проводить профилактическое обслуживание.
Ключевые слова: IoT, беспроводные датчики, маломощное, интеллектуальное освещение, дорожное освещение, интеллектуальные транспортные системы, транспортные развязки
1. Введение
До недавнего времени общение считалось типом взаимоотношений между людьми. Интернет был создан в 1970-х годах для обмена информацией между подключенными компьютерами.Возможность подключения интеллектуальных устройств с уникальным адресом к Интернету проложила путь так называемому Интернету вещей (IoT). Ожидается, что «вещи», общающиеся с другими «вещами» от имени людей, будут доминировать в будущем интернет-коммуникаций. Фактически, по оценкам, в какой-то период между 2008 и 2009 годами количество устройств, подключенных к Интернету, стало больше, чем количество подключенных к нему людей. С тех пор это число выросло в геометрической прогрессии.
Недавно была исследована интеграция IoT с интеллектуальными системами трафика [1,2,3,4,5].Интернет вещей может обеспечить как инфраструктуру, так и транспортные средства датчиками, которые могут измерять общие условия движения, параметры окружающей среды, параметры транспортного средства (такие как положение и скорость) и условия водителя. Например, с помощью этой информации можно измерить интенсивность движения и степень загруженности, а также выявлять ситуации риска. Посредством локальной и глобальной интеллектуальной обработки можно воздействовать на системы управления дорожным движением и взаимодействовать с водителями, чтобы сократить время ожидания, повысить эффективность транспортных систем и снизить количество аварий.В конечном итоге, на основе информации, полученной от подключенных устройств, можно разработать инструменты для принятия решений и провести средне- и долгосрочное планирование инвестиций в инфраструктуру и системы управления.
Дорожное освещение представляет собой одну из наиболее эффективных мер, которые интеллектуальная транспортная система может предпринять для снижения количества аварий. Влияние введения или улучшения освещения на количество дорожно-транспортных происшествий широко изучено. Авторы в [6,7] обнаружили статистически значимую зависимость «доза-реакция» между средней яркостью дороги и безопасностью дорожного движения.Несмотря на то, что в литературе имеются различия в отношении процента снижения количества аварий в ночное и дневное время из-за наличия освещения, общий вывод состоит в том, что это немалое число, даже если оно не так высоко, как сообщенные 30%. в некоторых исследованиях, проведенных в начале этого века [8,9,10]. В [11] сообщается о снижении на 19% количества аварий ночью / днем из-за наличия освещения пункта назначения на перекрестках с контролируемой остановкой. Авторы [12,13] снизили этот показатель до 12%, если учесть другие факторы, влияющие на безопасность.
Хорошо известно, что высокий процент дорожно-транспортных происшествий со смертельным исходом (до 55% в Европе в 2017 году) происходит на сельских дорогах [14,15], в частности, из-за того, что они очень чувствительны к окружающим условиям. Тем не менее, многие перекрестки второстепенных и сельских дорог в настоящее время не освещены из-за проблем с доступом к электросети или из-за высоких затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание систем освещения. Освещение перекрестков на основе фотоэлектрической энергии оказалось дорогостоящим из-за высокой стоимости батарей, необходимых для ночного освещения, и связанного с ними энергетического оборудования.
Значительной экономии можно добиться за счет использования последних достижений в области информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). Например, метод классификации объектов для общих сценариев движения с использованием датчиков обнаружения и дальности (LIDAR) описан в [16]. Однако применение ИКТ для обеспечения безопасности дорожного движения остается низким, особенно по сравнению с другими секторами, имеющими большое экономическое или социальное воздействие. Этот сценарий меняется в связи с тремя факторами: появлением энергоэффективных ламп на основе светодиодной технологии; снижение стоимости и повышение эффективности энергетического оборудования; и использование систем адаптивного освещения, которые включают уличные фонари только при необходимости, уменьшая размер и стоимость батарей.Их комбинированный эффект не только позволяет проектировать автономные светодиодные светильники с фотоэлектрическим питанием, но также снижает затраты на их установку, эксплуатацию и техническое обслуживание, позволяя устанавливать уличные фонари в тех местах, где это ранее было невозможно, или обеспечивая больше света в тех областях, которые ранее были недоступны. ранее тускло освещенный.
В этом документе описываются результаты проекта IoT-технологий для эффективного дорожного освещения (ITERL), который сочетает в себе использование светодиодных светильников с интеллектуальной системой, основанной на энергоэффективных методах IoT, которые управляют функцией включения-выключения и интенсивностью света уличные фонари в зависимости от дороги, движения и окружающих условий.Для этой цели были разработаны автономные уличные фонари с возможностью беспроводного IP-подключения, специально разработанные для освещения удаленных перекрестков с небольшой проходимостью. Уличные фонари включаются при обнаружении прибывающих транспортных средств с помощью автономных датчиков, которые также подключаются по беспроводной сети; затем они постепенно отключаются, когда автомобили выезжают с перекрестка. Оптимизировано энергопотребление, так как уличные фонари выключены в течение дня, кроме случаев, когда условия видимости недостаточны.
2. Предварительные соображения
При разработке интеллектуальной системы освещения необходимо учитывать знания, относящиеся к различным технологическим областям: датчики, беспроводная связь, уличные фонари, возобновляемые источники энергии, а также управление и хранение энергии. Чтобы объединить разнообразные требования всех этих областей, для ITERL была выбрана общая архитектура. Для построения такой системы необходимо разработать:
Энергоэффективную недорогую систему освещения с использованием:
- ○ Энергоэффективные уличные фонари на основе светодиодных диодов;
- ○ Интеллектуальные контроллеры уличных фонарей с высокой энергоэффективностью и регулировкой яркости;
- ○ Высокопроизводительные электронные преобразователи для преобразования энергии, необходимой для питания уличных фонарей и систем управления;
- ○ Современные системы накопления энергии с высокой емкостью и простотой обслуживания;
- ○ Контроллеры на базе микроконтроллеров, подключаемые через сотовый модем;
- ○ Датчики для контроля параметров окружающей среды, а также для обнаружения транспортных средств;
- ○ Автономная беспроводная связь между компонентами системы.
Безопасные алгоритмы управления освещением на перекрестках, в том числе:
- ○ Регулировка уровня освещенности в зависимости от окружающих переменных, обнаружения транспортного средства и уровня заряда элементов аккумулирования энергии;
- ○ Надежные технологии с резервированием, гарантирующие безопасную и надежную работу.
Канал связи с центральным центром эксплуатации и управления, использующий сотовую сеть для получения обновленной информации о состоянии элементов питания, управления и освещения.
Система технического обслуживания, способная обеспечить:
- ○ Раннее обнаружение неисправности или старения компонентов освещения, управления, накопления и преобразования энергии, чтобы обеспечить их профилактическое обслуживание;
- ○ Быстрое обнаружение неисправностей, аварийных ситуаций и аварийных ситуаций, о которых немедленно сообщается на центральную станцию.
Общая архитектура технологий Интернета вещей (IoT) для эффективного дорожного освещения (ITERL).
3. Описание аппаратного обеспечения
показывает аппаратную архитектуру ITERL, которая подробно описывается ниже.
Функциональная схема ИТЕРЛ.
3.1. Датчики
Набор датчиков использовался для измерения условий окружающей среды (освещенность, дождь, температура и влажность), а видеокамеры использовались для обнаружения транспортных средств. показывает выбранные датчики и видеокамеру, а также их основные характеристики.
Таблица 1
Выбранные датчики и основные характеристики.
Измеряемая величина | Ссылка на датчик | Основные характеристики | |||
---|---|---|---|---|---|
Освещенность | Датчик LLO Trend Control | Выбираемые диапазоны обнаружения 4–20 мА интерфейс IP65 | 909 Температура | Влажность 909 Датчик Vaisala HMP110 | Диапазон выходного сигнала 0–1 В |
Датчик дождя | Датчик Honeywell LLE101000 | Определение уровня жидкости Требуется адаптация сигнала | |||
Видеоизображение | Камера Logitech C920 HD40 с разрешением 1080 x 1080 (Full HD 1080) 909 пикселей) H.264 сжатие видео |
3.2. Беспроводные узлы
Существует большой спрос на беспроводные решения в приложениях, где не требуется высокоскоростная передача данных, но требуются небольшие, дешевые и автономные (маломощные) терминалы, которые гарантируют безопасную и надежную связь. Многие из этих приложений требуют топологий с большим количеством узлов и минимально возможной стоимостью узла. Развитие технологии IEEE 802.15.4 с различными стеками протоколов предоставило решение для этого спроса, который за последнее десятилетие пережил экспоненциальный рост.IEEE 802.15.4 отличается низкой скоростью передачи данных и высокой энергоэффективностью, а также универсальностью для развертывания больших сетей со сложной топологией. Мы хотели бы упомянуть о существовании стеков протоколов, таких как ZigBee и Rime, а также некоторых других реализаций, которые позволяют создавать IP-сети, например TCP / IP micro-IP (uIP) в версиях V4 и V6.
В ITERL беспроводная сеть собирает данные, измеренные датчиками, устанавливает связь со шлюзом и получает данные от узлов управления уличным освещением (передает команды).Беспроводная сеть состоит из узлов трех типов: узла координатора, узла датчика и узла исполнительного механизма. У них есть общая беспроводная платформа, в которой используются трансивер CC1125 и микроконтроллер семейства MPS430, оба от Texas Instruments. Семейство микроконтроллеров MPS430 состоит из устройств со сверхмалым энергопотреблением, архитектура которых в сочетании с режимами работы с низким энергопотреблением оптимизирована для увеличения срока службы батарей в портативных приложениях. В частности, здесь использовалось устройство MSP430F5438A. Он объединяет контакты ввода-вывода общего назначения, этап управления питанием и универсальный асинхронный приемник-передатчик (UART), Joint Test Action Group (JTAG) и интерфейсы mini USB.a показывает оборудование беспроводной платформы, разработанное для диапазона 868 (Европа) / 915 (США) МГц.
( a ) Оборудование беспроводной платформы; ( b ) сенсорный узел; ( c ) исполнительный узел.
Аппаратное обеспечение пограничного маршрутизатора совпадает с беспроводной платформой, показанной на a, так как не требует дополнительных компонентов. Этот узел действует как узел-координатор для сети 802.15.4. Он отвечает за создание сети, управление маршрутизацией, а также за подключение и отключение узлов.Он принимает сообщения, отправленные узлами датчиков на локальный контроллер, и повторно отправляет команды, полученные от локального контроллера, на узлы исполнительных механизмов, расположенные в уличных фонарях. В сети всего один пограничный маршрутизатор.
Для сенсорного узла (b) была разработана специальная карта для обработки сигналов, поступающих от сенсоров. Он подключается к ранее упомянутой общей беспроводной аппаратной платформе. Он также содержит регулятор напряжения, необходимый для питания как датчиков, так и самого узла датчиков.
Узел исполнительного механизма (c) управляет включением-выключением уличных фонарей, а также их уровнем освещенности с помощью широтно-импульсной модуляции (PWM). С этой целью была разработана карта управления, которая включает и выключает уличное освещение с помощью реле (PE014005), которое действует как выключатель питания. Чтобы установить уровень освещенности, от внутреннего источника напряжения, программируемый делитель напряжения, построенный с цифровым потенциометром (MAX5160), выбирает одно из 32 различных источников напряжения для ШИМ-регулятора (a).
( a ) Регулятор широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления уличным освещением; ( b ) Изображение уличного фонаря.
3.3. Светодиодные светильники
Для ITERL был выбран светодиодный светильник мощностью 84 Вт (б). Он поставляется с регулятором, который повышает уровень напряжения до 48 В, и диммером, который принимает сигнал ШИМ от упомянутой выше карты регулирования напряжения. показывает технические характеристики выбранного уличного фонаря.
Таблица 2
Основные характеристики выбранного фонаря.
Общие | Светодиоды | ||
---|---|---|---|
Размеры | 579 × 315 × 204 см | Коррелированная цветовая температура (CCT) | 6000 K |
Чип | EPISTAR Fluuminous 41 909 L 909 | 8100 лм | |
Мощность | 84 Вт | Угол наклона | 120 ° |
Регламент | 1–10 В |
3.4. Локальный контроллер, процессор изображения и шлюз
Сигналы, поступающие от датчиков, обрабатываются локально в микроконтроллере, доступном в соответствующем узле датчиков. Локальный контроллер, построенный на платформе BeagleBone Black, концентрирует информацию, поступающую из беспроводной сети (и направляемую ей). Что касается видеокамер, для построения процессора изображений требуется мощное оборудование, и для этой цели был выбран промышленный компьютер (VBOX 3200). Процессор изображений также отвечает за передачу данных на удаленный сервер по каналу 3G, выступая в качестве шлюза для ITERL
4.Сеть связи
4.1. Беспроводная сенсорная сеть (WSN)
Топология сети показана на. Он организован как подсеть IPv6. На функциональном уровне соблюдалась парадигма связи клиент-сервер, так что конечные устройства устанавливают связь по протоколу дейтаграмм пользователя (UDP) с узлом-координатором, который также действует как граничный маршрутизатор (BR) 6LowPAN. Узлы датчиков собирают информацию об окружающей среде (освещенность, температура окружающей среды, относительная влажность и дождь). Узел-координатор собирает данные, поступающие от узлов-датчиков, и отправляет их на коммуникационный шлюз через последовательное соединение, через которое реализуется Интернет-протокол последовательной линии (SLIP).Хотя можно было бы выбрать звездообразную топологию, наличие маршрутизатора позволяет в будущем управлять несколькими перекрестками с помощью одного и того же локального контроллера. На уровне срабатывания исполнительный узел размещается в каждом из фонарей для управления уровнем освещенности.
Топология сети. Примечание: SLIP = Интернет-протокол последовательной линии.
В качестве операционной системы (ОС) была выбрана Contiki. Contiki — это небольшая, очень портативная и многозадачная ОС с открытым исходным кодом, разработанная для небольших систем, от 8-битных компьютеров до микроконтроллеров, с упором на беспроводные сенсорные сети.Хотя Contiki имеет полный стек TCP / IP, ему требуется всего несколько килобайт кода и несколько сотен байтов оперативной памяти.
Для обмена данными между устройствами беспроводной персональной сети (WPAN) Contiki включает два коммуникационных стека: Rime и uIP. Пакеты с IP-адресом назначения, который соответствует адресу, связанному с допустимым узлом, регистрируются. Если они используют протокол IPv6, стек uIP проверяет наличие любого заголовка расширения и обрабатывает его, генерируя сообщение об ошибке протокола управляющих сообщений Интернета (ICMP) в случае ошибок.Пакет загружается на транспортный уровень только в том случае, если при обработке заголовков ошибок не обнаружено, длина пакета верна, а адрес назначения совпадает с адресом принимающего узла. Транспортный протокол может быть UDP, TCP или ICMP (обратите внимание, что хотя последний не является транспортным протоколом, он считается протоколом в стеке uIP). Сокращение программного кода и памяти uIP достигается тремя способами: ( a ) интерфейс программирования на основе событий, ( b ) простая схема управления буфером памяти и ( c ) эффективная реализация протокола TCP. .
В этой работе использовалось несколько адресов узлов с использованием преимуществ различных уровней протокола, предлагаемых Contiki: адрес приложения, адрес uIP (сетевой) и адрес Rime (ссылка). Каждое из сетевых устройств в каждый момент времени имеет по одному уникальному адресу каждого типа. Протоколы, выбранные для реализации каждого из уровней модели OSI, а также конкретные параметры конфигурации ОС Contiki, были следующими:
Application Protocol: отвечает за кодирование сгенерированных данных. датчиками.Он также определяет кадры тревоги в нештатных ситуациях;
Транспортный протокол: Узлы датчиков и исполнительных механизмов устанавливают UDP-соединение с граничным маршрутизатором. Этот протокол предпочтительнее TCP, потому что его проще реализовать;
Сетевой протокол: выбран протокол uIPv6. В ОС Contiki использовался сетевой драйвер sicslowpan_driver и был выбран макрос WITH_UIP6 = 1 ;
Протокол управления доступом к среде (MAC): для протокола управления доступом к среде выбирается маска множественного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA / CA).Поэтому в ОС Contiki был выбран csma_driver ;
Протокол RDC: В ОС Contiki выбран драйвер contikimac_driver ;
Протокол формирования кадра: кадры генерируются в соответствии с протоколом IEEE 802.15.4. В ОС Contiki использовался драйвер framer_802154 ;
Протокол радиосвязи: определяет драйвер трансивера. В ОС Contiki для трансивера CC1125 выбран драйвер cc1125_driver .
В беспроводной сети используется ячеистая топология с адаптивной оптимизацией маршрута. Для оптимизации пропускной способности использовалось обширное моделирование с использованием COOJA [17], симулятора, специально разработанного для ОС Contiki.
4.2. Граничный маршрутизатор, локальный контроллер и шлюз
Граничный маршрутизатор имеет возможность выполнять двунаправленное преобразование дейтаграммы IPv6 в Ipv4 для связи с WSN с Интернетом через шлюз. Шлюз процессора изображений отвечает за получение, управление, обработку и хранение сетевой информации, полученной в результате обмена данными между узлами координатора, датчика и исполнительного механизма и видеокамерами.Кроме того, он также обрабатывает команды воздействия на фонари, которые срабатывают при наступлении события.
Каналы связи между этими элементами используют следующее:
Интерфейс SLIP, который связывает локальный контроллер с координатором беспроводной сети (т. Е. Пограничным маршрутизатором). Использование этого протокола позволяет простым способом передавать IP-пакеты по последовательной линии. Он не поддерживает ни контроль ошибок, ни фрагментацию кадра.Contiki использует SLIP для адаптации беспроводной сети на основе IPv6 к устройствам с большей пропускной способностью, таким как коммуникационный шлюз через узел координатора. В шлюзе из доступных инструментов использовался инструмент slattach , который позволяет создать интерфейс для подключения узла координатора через локальный сетевой адрес.
Интерфейс Ethernet, который связывает локальный контроллер со шлюзом процессора изображений.
Интерфейс UART, который связывает шлюз процессора изображений с модемом 3G.
5. Программное обеспечение ITERL
В этом разделе описаны основные функции и алгоритмы, реализованные в устройствах, входящих в ITERL.
5.1. Обнаружение событий с помощью камер
Управляемые события связаны с прибытием транспортных средств в некоторые заранее определенные области интереса. Обнаружив эти события, система анализирует их и генерирует серию ответов в уличных фонарях.
Обнаружение событий выполняется с помощью Imageprocess, приложения, основанного на библиотеке компьютерного зрения с открытым исходным кодом (OpenCV) для обнаружения объектов на изображениях.Когда Imageprocess активен, он принимает видео в реальном времени, полученное с камеры, и предварительно определенные области интереса в качестве источников данных. Когда автомобиль входит в одну из предопределенных областей камеры, Imageprocess генерирует событие, которое обрабатывается другими программами в процессоре изображения, производя действие на уличных фонарях. Это событие содержит идентификатор области, где было обнаружено приближающееся транспортное средство, идентификатор обнаруженного объекта, тип обнаруженного события, направление транспортного средства, скорость транспортного средства, размер обнаруженного объекта и дату обнаружения.Для каждой камеры запускается независимый экземпляр Imageprocess, который анализирует назначенную ей область.
Программа обнаружения событий с помощью камеры требует определения так называемых областей интереса. Они определены как файлы расширяемого языка разметки (XML), которые фиксируют свои границы с помощью координат в плоскости изображения; Для каждой интересующей области требуется отдельный файл XML. Интерфейс прикладного программирования (API), отвечающий за анализ событий, генерируемых процессом изображения, был создан во Flask, микрофреймворке API на языке Python.Первая цель этого API — определить, актуально ли полученное событие. Затем приложение проверяет, содержит ли оно ожидаемую информацию и правильное ли содержимое. В этом случае API преобразует это событие в кадр данных, который отправляется через сокет TCP в программу, отвечающую за управление и хранение системных кадров данных. Если ожидаемая информация отсутствует или имеет недопустимое содержание, событие отбрасывается.
Что касается обнаружения движения, различные алгоритмы были запрограммированы и протестированы в лаборатории с использованием испытательного стенда, состоящего из последовательностей изображений, взятых из академических репозиториев в Интернете, и из базы данных изображений, записанных камерами ITERL в демонстрационной зоне.Этот тестовый стенд включает изображения, записанные в различных условиях (днем или ночью, с хорошей видимостью, дождем или туманом.
Алгоритм, используемый в ITERL, представляет собой эволюцию ориентированного FAST и Rotated BRIEF (ORB) [18], где обнаруживается движение путем сравнения текущей фотограммы с фоном, который, в свою очередь, медленно адаптируется к изменениям в атмосферных и окружающих условиях. Алгоритм был настроен в полевых условиях, чтобы уменьшить количество ложноотрицательных результатов до нуля в условиях хорошей видимости, как на день и ночь.Обратите внимание, что наличие ложных негативов в условиях плохой видимости не так важно, поскольку в этих условиях ITERL запрограммирован на освещение перекрестка независимо от активности движения.
5.2. Локальный контроллер
изображает логическую архитектуру локального контроллера. Коммуникационный менеджер — это сервер, разработанный на языке C, который получает информацию из беспроводной сети как через граничный маршрутизатор, так и через процессор изображений, и отправляет эту информацию внутреннему процессору данных.Сервер устанавливает канал связи путем создания сокета UDP. После создания сокета он подключается к свободному порту прослушивания и инициирует процесс внимания. Он постоянно прослушивает подключенный порт, и при обнаружении входных данных запускает функцию проверки, которая обрабатывает заголовок кадра и проверяет правильность полученных данных (Rx). Если в заголовке кадра обнаруживается ошибка (неправильная проверка циклическим избыточным кодом, не обнаружен флаг начала кадра и т. Д.), Он отклоняется, и соответствующий порт прослушивается снова.Если поле заголовка правильное, то необработанный кадр отправляется в процессор данных. а показывает блок-схему менеджера связи.
Логическая архитектура локального контроллера.
( a ) Блок-схема коммуникационного менеджера; ( b ) Блок-схема процессора данных.
Что касается процессора данных, он отвечает за прием кадров от диспетчера связи и обработку входящей информации. Этот процесс следует за конечным автоматом, реализованным на C ++, который проходит следующие этапы (b):
Получение одного кадра данных от диспетчера связи;
Чтение полей идентификации кадра:
- ○ Во-первых, индикатор API (API ID) и тип команды (CMD) обрабатываются для проверки того, что это фрейм считывающего типа;
- ○ Затем полезная информация сохраняется для дальнейшего использования.
Чтение поля универсального уникального идентификатора (UUID) идентификации услуги с двойной целью:
- ○ Чтобы убедиться, что идентификатор услуги принадлежит измерению датчика или событию; и
- ○ В случае события предпринять необходимые действия с уличными фонарями, если это необходимо.
Процессор данных выполняет различные действия в зависимости от того, соответствует ли информация измерению температуры или влажности, событию тумана (требующему вычисления точки росы), измерению яркости или событию, исходящему от любого полевых камер.После обработки заданной рамки считывания и обнаружения необходимости срабатывания уличных фонарей модуль «мгновенной установки» из отвечает за программирование требуемого действия. Кадры срабатывания отправляются на граничный маршрутизатор упорядоченным образом с добавлением 0,1-секундной задержки между кадрами. Реализован механизм повторной отправки, чтобы гарантировать, что кадры срабатывания прибывают в пункт назначения.
Блок «веб-сервис» — это механизм запроса информации, основанный на веб-сервисах, реализованный в локальном контроллере для внешнего просмотра системных данных (т.е.е., те измерения и события, которые хранятся в базе данных). Наконец, необходимо предоставить метод для синхронизации времени и даты. Это цель модуля «клиента штампа», показанного на.
5.3. База данных сервера и графический интерфейс
База данных типа My Structured Query Language (MySQL) была реализована на удаленном сервере, где хранятся данные, поступающие с камер и датчиков, измеряющих окружающие условия. Это позволяет пользователю или аналитику иметь историческую запись поведения системы, а также представление данных в графическом интерфейсе.показывает снимки графического интерфейса. Это позволяет пользователю выбрать измерение для отображения и дату консультации (с помощью календаря). Измерения можно отображать графически или распечатывать в виде обычного текста. Доступны дополнительные страницы для предоставления информации о состоянии ITERL и его компонентов, а также для конфигурации системы.
Снимок графического интерфейса.
Примечательно, что на нем показан график измеренной внешней освещенности для двух разных дат.Продолжительность светового дня можно определить так, чтобы срабатывание уличных фонарей производилось при необходимости (ночью, восходом и заходом солнца). Для дат в:
—
2 ноября 2017 года: с 00:00 до 07:50 и с 17:50 до 24:00.
—
29 июля 2018 года: с 00:00 до 07:30 и с 21:15 до 24:00.
6. Экспериментальные результаты
Экспериментальная проверка системы ITERL проводилась с использованием упрощенной версии, состоящей из одной точки обнаружения и четырех точек срабатывания.Точки обнаружения включают датчики, измеряющие условия окружающей среды, и камеры, обнаруживающие присутствие транспортного средства. Точки срабатывания состоят из светодиодных светильников (питание от солнечной панели) и исполнительного узла, используемого для их управления. и показать компоненты точек обнаружения и срабатывания, соответственно, за исключением компонентов питания (солнечные панели, регуляторы и батареи).
Таблица 3
Сводка компонентов для каждой точки обнаружения.
Номер | Компонент | Функциональность |
---|---|---|
Получение и обработка изображений | ||
3 1 | Видеокамеры Обработчик изображений | Присутствие автомобиля и обнаружение движения (скорость), включая обработку изображений |
Датчики окружающей среды и обработка сигналов | ||
3 | Датчики окружающей среды: с соответствующей картой адаптации сигнала | Измерение условий окружающей среды:
|
Беспроводная сенсорная сеть | ||
3 | Модемы WSN | Интеграция датчиков в WSN |
1 | Граничный маршрутизатор | Граничная маршрутизация, координация сети |
Местное управление | ||
1 | Локальный контроллер | Локальный контроль |
Удаленное подключение | ||
1 | 3G-модем | Удаленное подключение шлюза ITERL |
Таблица 4
Сводка компонентов для каждой точки освещения.Примечание: WSN = беспроводная сенсорная сеть.
Номер | Компонент | Функциональность |
---|---|---|
Привод | ||
1 | Исполнительный узел | Управление уличным освещением (включение-выключение и затемнение) |
Беспроводная сенсорная сеть | ||
1 | Модем WSN | Интеграция исполнительных механизмов в сенсорную сеть |
Уличный фонарь | ||
1 | Уличный свет | Дорожное освещение |
Что касается инвентаризации компонентов в и, потребление энергии было рассчитано и измерено в лаборатории.Результаты показаны в (для точки обнаружения) и (для каждой точки срабатывания). Энергопотребление точек обнаружения и освещения составляло 523 и 542 Втч в сутки соответственно. Для питания точки обнаружения были выбраны две параллельно соединенные солнечные панели по 100 Вт и одна батарея 12 В, 85 Ач. Одна солнечная панель мощностью 190 Вт и две последовательно соединенные батареи 12 В, 66 Ач снабжали точки освещения, поскольку для ее регулятора мощности требуется входное напряжение 24 В.
Таблица 5
Расчетное потребление устройств, используемых для точки обнаружения.
Оценка потребления | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Устройства | Мощность (Вт) | Часы / день | Энергия (Втч / день) | Превышение мощности (Втч / день) | |||
24 | 6 | 7,58 | |||||
Процессор изображения | 18 | 24 | 432 | 545,68 | |||
Узел координатора | 0,140 9409 | 844,85 | |||||
Сенсорный узел и датчики | 0,85 | 24 | 20,28 | 25,62 | |||
Локальный контроллер | 1,25 | 24 | 909 909 909 909 909 909 909 909 909 | 522,72 | 660,2 | ||
Данные места проведения установки | |||||||
Пиковые солнечные часы (PSH) | 4.06 | ||||||
Производство энергии | |||||||
Пиковая мощность панели | 100 Вт | ||||||
Общий рабочий коэффициент | 90% | ||||||
Количество элементов | 660,2 / (0,9 · 4,06 · 100) = 1,81 ≥ 2 | ||||||
панель напряжение | 18,78 В | ||||||
Общее количество панелей | 2 панели по 100 Вт | ||||||
Система хранения | |||||||
Номинальное напряжение установки | 12 В | ||||||
Номинальное напряжение батареи | 12 В | ||||||
Глубина разряда | 70% | ||||||
Требуемая емкость накопителя | 62 / (0,7 · 12) = 78,6 Ач | ||||||
Количество аккумуляторов | 1 аккумулятор на 12 В и 85 Ач | ||||||
Выходной ток регулятора | 1,25 · 21,78 / 12 = 2,27 A |
Таблица 6
Расчетное потребление устройств, используемых для точки срабатывания.
Оценка потребления | ||||
---|---|---|---|---|
Устройства | Мощность (Вт) | Часы / день | Энергия (Втч / день) | Превышение нормы (Втч / день) |
14 | 2,24 | 2,83 | ||
Регулятор модуляции ширины канала (ШИМ) | 0,45 | 14 | 6,3 | 7,96 |
909 53 Уличные фонари | ||||
Итого | 45,61 | 541,54 | 684 | |
Данные места реализации | ||||
Пиковые солнечные часы (PSH) | 4.06 | |||
Производство энергии | ||||
Пиковая мощность панели | 190 Вт | |||
Общий рабочий коэффициент | 90% | |||
Количество позиций | 684 / (0,9 · 4,06 · 190) = 0,985 ≥ 1 | |||
напряжение | 36,50 В | |||
Общее количество панелей | 1 панель при 190 Вт | |||
Система хранения | ||||
Номинальное напряжение установки | 24 В | |||
Номинальное напряжение аккумуляторной батареи | 12 В | |||
Глубина разряда | 70% | |||
Требуемая емкость накопителя | 6 / (0,7 · 12) = 96 Ач | |||
Количество батарей | 2 батареи на 12 В и 66 Ач | |||
Выходной ток регулятора | 1,25 · 45,61 / 24 = 2,37 А |
Правильный Функционирование систем было сначала проверено в лаборатории, как для аппаратных, так и для программных компонентов, включая сеть беспроводной связи и подсистему хранения и управления энергией. Что касается программного обеспечения, тесты состояли из моделирования серии событий через коммуникационный шлюз с последующим анализом реакции системы по сравнению с ожидаемой.Среди прочего, были выполнены следующие тесты:
Обнаружение, прием и сохранение измерений и событий, поступающих как из беспроводной сети, так и с камер;
Срабатывание уличных фонарей после приема события в различных условиях окружающей среды;
Взаимодействие с системой через внутренний веб-сервис.
После завершения лабораторных испытаний была гарантирована правильная работа диспетчера связи, процессора данных и приложений мгновенной настройки, а также правильное использование внутренней базы данных.Только после этого можно было приступить к полевым испытаниям. С этой целью прототип ITERL был развернут на перекрестке в деревне Виллафранка-де-Кордова на юге Испании. показывает аэрофотоснимок района развертывания и показывает географические координаты его компонентов.
Зона развертывания для полевых испытаний ITERL.
Таблица 7
Координаты положения каждого элемента.
Точка | Описание | Широта | Долгота |
---|---|---|---|
A | Точка обнаружения | 37 ° 58’3.88 » N | 4 ° 32’28.07 » W |
B | Точка освещения 1 | 37 ° 58’4.49 » N | 4 ° 32’28.71 » W |
C | Точка освещения 2 | 37 ° 58’5,06 » N | 4 ° 32’28,88 » W |
D | Точка освещения 3 | 37 ° 58’5,63 » N | 4 ° 32 ‘ 29.08 » W |
E | Точка освещения 4 | 37 ° 58’6.18 » N | 4 ° 32’29.27 » W |
В соответствии с введенной номенклатурой, a показывает точку обнаружения A .Три камеры были размещены около вершины столба на высоте 11 метров, одна из которых обращена к дороге CP-227, а две другие — в обе стороны от дороги A-421. Камеры охватили 200 метров. На высоте 5,5 метра сенсорный узел (включая сенсоры) размещался внутри его защитного кожуха. Немного выше сенсорного узла, на высоте около 6 метров, процессор изображения, шлюз и пограничный маршрутизатор были помещены внутри защитной крышки. Две солнечные панели точки обнаружения, соединенные параллельно, были размещены на высоте 6 и 9 метров соответственно с южной ориентацией и углом наклона 40 °.Батарея и ШИМ-регулятор были помещены в небольшую стойку с защитой от несанкционированного доступа, встроенную рядом с основанием мачты.
( a ) Точка обнаружения A; ( b ) Точки освещения B, C, D и E.
Что касается точек освещения (B, C, D и E, соответственно), были установлены четыре опоры высотой около 8 метров с относительной расстояние примерно 18 метров (б). На каждой опоре использовался один светодиодный светильник, установленный на опоре на высоте примерно 8,5 метров.Точка B, ближайшая к перекрестку, находилась в 24 метрах от точки обнаружения A. Каждая точка освещения обеспечивала достаточно света для расстояния 20 метров вдоль дороги. Узел исполнительного механизма с соответствующим защитным кожухом крепился к соответствующему столбу возле фонаря. Одна солнечная панель, также ориентированная на юг и под углом наклона 40 °, была размещена прямо на опоре на высоте 9 метров. Батареи и регуляторы мощности располагались внутри оснований каждого столба под защитными кожухами.Электропроводка прошла через опору внутри.
Аспекты реализации, такие как расстояние между обнаружением, точками освещения и перекрестком, были выбраны в соответствии с национальными правилами и отраслевыми рекомендациями [19] под наблюдением экспертов из наших промышленных партнерских организаций и администрации. Эти значения можно считать адекватными для Т-образных перекрестков, например, с выбранными уличными фонарями, хотя их следует тщательно пересматривать для каждого нового развертывания.
7. Обсуждение
Демонстрационный образец ITERL находился в эксплуатации с июля 2016 года по декабрь 2018 года. В первом семестре он находился под ежедневным контролем со стороны центральных подразделений, а отчет был подготовлен группой экспертов из ответственной компании. использования и обслуживания транспортной инфраструктуры. Как следствие, последовательность освещения и уровень яркости уличных фонарей были обновлены до их окончательной версии, которая проиллюстрирована на. В соответствии со средней измеренной освещенностью ITERL разделил день на четыре последовательных интервала: ночь, восход, закат и дневной свет, и каждому из них была назначена своя конфигурация освещения.В каждом интервале светодиоды по умолчанию загорались при низком уровне освещения и на высоком уровне при обнаружении транспортного средства. Максимальные и минимальные значения освещенности были зафиксированы в каждом интервале, хотя ITERL определил окончательное значение в соответствии с текущим интервалом и мгновенными условиями окружающей среды. В качестве иллюстрации, по умолчанию светодиоды не активны в дневное время, даже когда было обнаружено транспортное средство. Однако в дневное время перекресток мог быть освещен до высокого уровня, если транспортное средство было обнаружено в условиях плохой видимости (т.э., туман или дождь). Для выполнения этого выбора у ITERL был полный набор правил принятия решений.
Дневные интервалы в ITERL. Уровни освещенности соответствуют выбранному демонстратору.
Некоторые другие общие правила были приняты во внимание в целях безопасности, чтобы водители не сбились с толку или не ослепляли внезапными изменениями освещения:
При переходе с дневного времени был учтен определенный гистерезис измеренной освещенности. интервал к другому.Кроме того, во избежание ложных изменений также учитывались дата и предполагаемая продолжительность каждого интервала;
Когда было принято решение об изменении уровня освещения уличного фонаря, это было сделано постепенно, с шагом в 1 секунду, не более 10% от максимального освещения.
Что касается энергоэффективности, показывает процент снижения мощности в ITERL по сравнению с традиционной системой освещения, у которой уличные фонари полностью «включены» в течение ночи (12 часов) и «выключены» в остальное время дня.Видно, что энергопотребление ITERL во многих случаях было примерно на 50% меньше, в среднем на 36,78%. По сравнению с традиционной системой, ITERL также освещал перекресток при неблагоприятных погодных условиях, независимо от времени суток, что является значительным вкладом в безопасность дорожного движения.
Таблица 8
Измеренное улучшение потребления за квартал.