Управление освещением с использованием фотореле
Фотореле (сумеречное реле, сумеречный выключатель) используют для управления наружным (уличным, декоративным) освещением. Фотореле состоит из двух частей: самого реле, устанавливаемого в щит, и выносного датчика освещенности.
Рассмотрим работу схемы управления наружным освещением на базе самой простой версии фотореле, реагирующей только на уровень освещенности.
Датчик освещенности (фотодатчик) BL1 подаёт сигнал на фотореле KL1 пропорционально уровню освещённости. При снижении уровня освещённости ниже заданного, фотореле KL1 замыкает свою пару контактов. Силовая цепь замыкается, включается наружное освещение. При повышении уровня освещенности выше заданного, фотореле KL1 размыкает свою пару контактов и наружное освещение отключается.
Управление наружным освещением при помощи фотореле. Базовая схема
В линейках ведущих производителей представлено несколько вариаций фотореле:
- Самая простая версия — фотореле реагирует только на уровень освещенности. Реле комплектуется фотодатчиком;
- Версия с возможностью задать программу включения (одну или несколько). Фотореле замыкает и размыкает свои контакты в зависимости от уровня освещенности и в соответствии с заданной программой. Реле комплектуется фотодатчиком;
- Астрореле. Реле фотодатчиком не комплектуется. Управление включение осуществляется по заданным программам. Время восхода и заката реле определяет автоматически в зависимости от заданных географических высоты, долготы и астрономического времени.
Как видим, по своему функционалу программируемые фотореле являются своего рода реле времени с дополнительными функциями.
На практике базовая схема управления наружным освещением обычное не применяется, т.к. необходимо одновременно включать сразу несколько групповых линий. Установка на каждую групповую линию фотореле нецелесообразно как с экономической точки зрения, так и с точки зрения здравого смысла. Поэтому в щитах наружного освещения и шкафах управления наружным освещением устанавливают одно фотореле, которое управляет питанием катушек контакторов, замыкающих силовые цепи.
Рассмотрим работу доработанной версии схемы управления наружным освещением.
Управление наружным освещением при помощи фотореле и контакторов
Питание на катушки контакторов 1KM1, 2KM1, 3KM1 подаётся через трехпозиционный переключатель SA1 с нейтральным положением:
- В положении «Ручное» питание напрямую подаётся на катушки контакторов KM и они замыкают свои пары контактов, наружное освещение включается вне зависимости от уровня освещённости
- В положении «0» цепь питания катушек контакторов разорвана и наружное освещение отключено вне зависимости от уровня освещённости
- В положении «Автомат» питание на катушки контакторов подаётся через контакты фотореле KL1. Включением и отключением наружного освещения управляет фотореле, замыкая и размыкая свои контакты в зависимости от уровня освещённости.
При необходимости, можно дополнить схему сигнальной лампой HL, включенной параллельно катушкам контакторов, которая будет информировать о включении наружного освещения.
Фотореле с несколькими программами имеет количество пар контактов в соответствии с количеством предусмотренных программ. Таким образом, можно запрограммировать несколько групп включения наружного освещения.
Термин «Умный дом»
«Умный дом» — это наступившее будущее. Комплексная система, способная самостоятельно контролировать все инженерные устройства в здании. Модульная структура позволит оперативно вносить изменения и расширять базу функционала. Управление светом — это один из модулей системы «Умный дом». Помимо него к ним относятся устройства слежения, безопасности, климат-контроля.
Каким бы совершенным ни было управление освещением (набор датчиков, детекторов и контроллеров), только при наличии централизованного контроля оно становится частью «умного дома». В систему входит специфическая электрическая проводка и устройства для автоматизированной работы. Каждый модуль тесно связан с остальными.
Устройство автоматической системы
Аппаратная часть оборудования состоит из таких уровней:
- Верхний уровень представляет собой панель диспетчерского пункта. Управляется диспетчером. На панель приходит информация с нижестоящих систем. На верхнем уровне производится коррекция параметров программы или предпринимаются иные управленческие действия.
- К нижнему уровню относится электрощит, расположенный на участке освещения. Щиты предназначены для коммутации работы светильников и контролируют их функционирование без участия человека.
Процесс управления осуществляется с участием зонального контроллера или серверного оборудования. Контроллер служит для образования сигнала на подключение группы уличных светильников.
Существует несколько способов коммутации между верхними и нижними уровнями:
- Модемный канал. Связь выполняется по телефонной линии. Это самый финансово доступный способ коммутации. Прокладка выделенной линии — достаточно затратное мероприятие.
- GSM-канал. Уличным освещением можно управлять при помощи системы глобального позиционирования или устройства, позволяющего точно определять время восхода и заката. Контроллер включается за 20 минут до заката и отключается за 15 минут до рассвета. Оборудование стоит недорого, однако сама связь будет стоить немалых денег.
- LAN-канал. Способ связи, где блок управления и диспетчерский пункт контактируют через витую пару. Связь бесплатна, однако придется прокладывать кабель к каждому шкафу. Технология актуальна только при близком расположении оборудования разных уровней.
- Радиоканал. Оборудование стоит дорого, связь бесплатна. Недостаток — неустойчивость к помехам.
Управление посредством переключения фаз
В случае применения этого типа управления наружным освещением регулирование интенсивности светового потока, например, ее снижение со 100 % до 60 %, осуществляется посредством переключения фаз.
Балласты (ПРА) светильников имеют два входа для подключения питания. Если на один из них подается постоянная фаза, то светильники работают, например, со 100-процентной мощностью светового потока. Когда же питающая фаза подключается и ко второму входу, интенсивность свечения ламп снижается. При повторном отключении управляющей фазы светильники снова разгораются на полную мощность. Посредством подключения управляющей фазы можно осуществлять скачкообразное снижение интенсивности освещения отдельных участков в то время, когда интенсивность пешеходного и дорожного движения на них снижается, что позволяет экономить электроэнергию. При реконструкции уличного освещения, например, с использованием двухпроводной сети электропитания, этот способ управления требует прокладки дополнительного провода. Как правило, он используется для реконструкции старых систем наружного освещения, реализованных на базе четырехпроводной системы электропитания, когда старые светильники заменяются современными с более высокой эффективностью, т.е. со сниженным энергопотреблением при одинаковом уровне светимости. Именно использование одной из трех фаз питания в качестве управляющей (переключаемой фазы) позволит достичь требуемых характеристик. Переключение управляющей и питающей фаз можно осуществлять централизованно, регулируя таким образом интенсивность освещения с помощью двухканального астрономического таймера или реле времени с сумеречным датчиком (датчиком освещенности).
Советы по подключению
При установке и подключении фотореле необходимо знать некоторые нюансы, которые могут помочь значительно упростить вашу работу. Вот те из них, которые необходимо знать:
при подключении в систему сразу нескольких ламп, необходимо использовать специальный контроллер. Он будет получать сигнал от регулятора датчика, управляя таким образом освещением;
перед подключением фотореле нужно убедиться в том, что его мощностные характеристики подходят к сети
В противном случае датчик может перегореть;
при покупке устройства обратите внимание на способ его подключения. Так вы сможете выбрать более простой способ установки;
при монтаже прибора помните, что его минимальный предел срабатывания будет составлять 5 Люкс
Если не изменить параметров настройки, то свет станет автоматически включаться тогда, когда на улице будет еще светло;
в систему наружного освещения уличного типа вместе с фотореле можно подключать датчики движения и элементы охранной системы.
Руководствуясь такими несложными рекомендациями, любой человек сможет своими руками заняться установкой фотореле для создания у себя дома автоматизированной системы наружного освещения со всеми вытекающими из этого преимуществами.
Щит уличного освещения ЩО, щит наружного освещения ЩНО, щит (шкаф) управления наружного освещения ЩУНО (ШУНО) имеют одинаковое назначение – управление освещением наружных осветительных приборов, т.е включать с наступлением темноты (сумерек) и отключать освещение с рассветом.
Щит управления наружным освещением устанавливается в помещении, имеет 6 линий из которых две резервные. Сигнализация включения линий «Линия 1 . Линия 4» отображается светодиодным индикатором зеленого цвета. Наличие напряжение на ввода указывает индикатор желтого цвета «Сеть».
Режимы работы ЩУНО определяется положением переключателя SA1 «Режим работы»:
– Отключено – Ручное – Таймер – Фотореле
В Ручном режиме управление освещением осуществляется простым включением или отключением контакторов при помощи кнопок «ВКЛ» «ОТКЛ» при положении переключателя SA1 в положении «Ручной режим». В положении «Таймер» работа осуществляется по команде запрограммированного Таймера 1 (КТ1) Для работы щита в зависимости от освещенности применяется режим «Фотореле», для этого необходимо отрегулировать момент срабатывания светочувствительного датчика (фотоэлемента) ФР, который устанавливается вне помещения. «Ночной режим» удобно использовать в том случае, если целесообразно для экономии электроэнергии оставлять дежурное освещение, а в остальное неактивное ночное время отключать освещение, т.е свет включается от фотореле (или от таймера КТ1 включается и выключается) и гаснет с наступлением рассвета. Но так ка нам нет необходимости держать включенным уличное освещение в период, к примеру, с часа ночи до 5 утра, для отключения устанавливаем таймер КТ2 на срабатывание в выбранное время. Ночной режим работает в положении переключателя SA1 «Таймер» или «Фотореле». Автоматика включения и отключения. Для защиты линий от перегрузки по току служат автоматически выключатели на каждую линию. Тепловые реле КК1..КК6 в каждой линии как дополнительная защиты линии от перегрузок. Если во время работы необходимо обесточить линии, то они отключаются при помощи автоматических выключателей выбранной линии, для обеспеченной правильной сигнализации на автоматические выключатели ставятся контакт состояния, который электрически связан с индикацией на передней панели. Комплектация:
Выключатели автоматические трехполюсные, однополюсные 8 шт.; Фотореле ФР-М02 1шт.; Таймер SHT-1 2 штуки; Реле промежуточное 1 штука; Переключатели 4G10-108U, кулачковые 2 позиции черные C2SS2-30B-11 с фиксацией 1HO+1H3 2 шт.; Кнопки зеленая, красная возвратная 22мм 1но 2 шт.; Контактор E 12А катушка управления 220В АС3 50Гц 1НО 6 шт.; Реле тепловые TESYS E 5.5. 8A, TESYS E 9. 13A 6 шт.; Лампы CL-523G зеленая, желтая светодиодные 230V AC; Щит монтажный ЩМП 650х500х220 IP31.
Цена щита наружного освещения ЩУО 33000 рублей с НДС (уточняется на момент заказа).
Управление наружным освещением по астропрограмме
При отсутствии возможности прокладки дополнительных проводов в существующую систему освещения или использования технологии PowerLine можно воспользоваться способом управления, при котором каждый светильник регулируется по отдельности.
В этом случае осветительные приборы оснащаются пускорегулирующим оборудованием, включающим в себя функцию пересчета астрономического времени, на основании которого осуществляется переключение системы в другой световой режим и последующее снижение интенсивности излучаемого светильником светового потока в ночное время. Настройка функциональных характеристик светильников, т.е. снижение интенсивности свечения в ночное время, производится еще при их сборке. Основным преимуществом подобного решения является отсутствие необходимости в прокладке дополнительных управляющих проводов в случае реконструкции наружного освещения. Автоматическое включение освещения осуществляется посредством подключения питающей фазы к осветительным приборам, например, с помощью астрономических реле времени (таймеров) или сумеречных датчиков (датчиков освещенности).
Базовая комплектация устройств
В своей базовой комплектации ЩУ состоят из следующих элементов:
автоматические выключатели, а также устройства для защитного отключения вводной группы. Данные элементы выбираются по тому, какая схема устройства была представлена по электрическому проекту. Здесь расчет нормы опирается на расчетную нагрузку;
Опциональная часть устройства содержит такие элементы:
- групповые контакторы;
- элементы, предназначенные для автоматизации управления;
- фотореле с датчиком выносного типа;
Фотореле с датчиком выносного типа
суточное реле и т.д.
К элементам управления относятся:
- переключатели с подсветкой или без нее;
- кнопки;
- переключатели с разным количеством положений;
- световые указатели для определения режимов работы.
Все эти детали встречаются в базовой комплектации электрощитовой. Но при желании заказчика сюда могут устанавливаться дополнительные комплектующие.
https://youtube.com/watch?v=hFDS1WwFXQE
Управление освещением с использованием реле времени
Реле времени широко используются в схемах автоматики, в том числе для управления освещением.
Реле времени можно разделить на две большие группы:
- Программируемые реле времени — реле замыкает и размыкает свои контакты в соответствии с заданной программой;
- Таймеры — реле времени замыкает размыкает свои контакты на заданное время после приложения управляющего сигнала.
Программируемые реле времени и таймеры могут быть электронными и электромеханическими.
Программируемые реле времени могут быть с суточным (одна и та же программа повторяется каждые сутки), недельным (одна и та же программа повторяется каждую неделю) и годовым циклом (программа задаётся на год).
Базовая схема и принцип работы
Рассмотрим работу схемы управления освещением на базе программируемого реле времени, работающего по одной суточной программе.
Управление освещением при помощи реле времени. Базовая схема
Допустим, освещение должно быть включено ежедневно с 9:00 до 18:00. В реле времени устанавливаем текущее время и задаем программу, в соответствии с которой в 9:00 реле должно замкнуть свои контакты сроком на 9 часов. Ежедневно, при наступлении 9:00 реле времени KT1 замыкает свои контакты, силовая цепь оказывается замкнутой и освещение включено. Через 9 часов работа программы заканчивается и реле размыкает свои контакты — освещение отключается.
Схемы управления освещением нескольких линий при помощи реле времени
Для управления несколькими линиями по одной программе применяют реле времени в комбинации с контакторами. Контакторы включают и отключают питание, а реле времени управляет их работой.
Управление освещением при помощи реле времени и контакторов
Питание на катушки контакторов 1KM1, 2KM1, 3KM1 подаётся через трехпозиционный переключатель SA1 с нейтральным положением:
- В положении «Ручное» питание напрямую подаётся на катушки контакторов KM и они замыкают свои пары контактов, освещение включается в соответствии с заданной программой;
- В положении «0» цепь питания катушек контакторов разорвана и освещение отключено;
- В положении «Автомат» питание на катушки контакторов подаётся через контакты реле времени KT1. Включением и отключением освещения управляет реле времени, замыкая и размыкая свои контакты в соответствии с заданной программой.
При необходимости, можно дополнить схему сигнальной лампой HL, включенной параллельно катушкам контакторов, которая будет информировать о включении освещения.
Управление освещением с использованием реле времени для лестничных клеток
Для экономии электроэнергии и управления освещением с нескольких мест используют реле времени из группы таймеров. Данный тип реле замыкают или размыкают свои контакты после подачи на их катушку управляющего сигнала, замыкание или размыкание контактов происходит с заданной временной задержкой.
Основное применение данный тип реле времени нашёл в схемах управления двигателями и схемах АВР (автоматического ввода резерва), но для управления освещением также используется. Например, для управления освещением лестничных клеток.
Рассмотрим применение и работу реле времени для решения данной задачи:
- В начальный момент времени контакты реле KT1 разомкнуты, освещение отключено. Кнопки SB1, SB2… установлены на каждом этаже лестничной клетки и подключены параллельно к управляющим контактам реле времени KT1.
- При нажатии любую из кнопок SB, на катушку реле времени KT1 поступает управляющий сигнал, оно замыкает свои контакты, освещение включается, а реле времени начинает отсчет.
- По прошествии заданного времени реле KT1 размыкает свои контакты и освещение отключается.
- Если при замкнутых контактах реле (т.е. до истечения заданного времени) поступает новый управляющий сигнал, то отсчет времени начинается заново.
Управление освещением лестничных клеток с использованием реле времени
Таким образом, человек, заходя на лестничную клетку, нажимает кнопочный выключатель SB и включает освещение. На следующем этаже опять нажимает кнопку и т.д. Через заданное время освещение на лестничной клетке отключается. Настройка задержки отключения выбирается таким образом, чтобы человек достаточно времени, чтобы дойти от одного кнопочного выключателя до другого.
Данную схему можно также использовать для управления освещением в коридорах. Она позволяет организовать включение освещения с нескольких мест (как при использовании импульсного реле) и при этом ещё сэкономить электроэнергию.
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.
Составляющие беспроводного модуля
Конструкционно выключатель беспроводного типа очень прост и состоит из двух рабочих компонентов: приемника и передатчика. Каждый из этих узлов имеет свою зону ответственности и выполняет строго определенные функции, обеспечивающие корректное управление осветительной системой.
Устройство и принцип работы приемника
Приемник представляет собой радиоуправляемое реле, которое в процессе работы улавливает соответствующий сигнал и замыкает гальваническую цепь бытовой электропроводки.
Ставится реле в максимальной близости от осветительного прибора, либо где-то по соседству, но обязательно в месте, попадающем в зону охвата действия передатчика.
Благодаря компактности принимающего радиореле, его можно расположить в люстре, бра или торшере. Когда хочется взять под контроль управление точечными светильниками, приемник уместно «спрятать» за подвесной потолок
Еще один вариант – вмонтировать элемент в распределительную коробку, если ее габариты позволяют осуществить это технически. Управление мини-прибором осуществляется с пульта ДУ, смартфона, планшета, компьютера через Wi-Fi или посредством радиоволны.
Специфика действия передатчика
Для корректной работы передатчик не нуждается в подключении к действующей электросети. Питание обеспечивают автономные источники энергии – батарейки.
В более продвинутых моделях стоит маленький внутренний генератор, вырабатывающий электроток в момент, когда пользователь нажимает на клавишу. Энергетический импульс, возникающий в это время, трансформируется в радиосигнал, который улавливает приемное устройство.
Команды модулю подают с пульта ДУ или через телефон, имеющий доступ к Wi-Fi. Таким способом удается контролировать одновременно до 8 приборов
Передатчик сигнала, укомплектованный энергогенератором, стоит дороже аналогичной модели на батарейках. Но цена быстро компенсируется удобством пользования, а хозяевам не приходится всякий раз думать, как не забыть и вовремя заменить отработавшие ресурс батарейки.
Объем зоны охвата устройства зависит от многих параметров. В первую очередь на это влияют общие технические характеристики изделия и конструкционные особенности помещения (планировка, наличие мебели, фальшь-стены и пр.), где размещается модуль.
Простые бюджетные устройства передают корректный сигнал в радиусе 20-50 метров. В более продвинутых моделях этот показатель достигает 350 метров, но цена на такие мощные приборы пока что еще «кусается».
Передатчик сигнала, функционирующий на аккумуляторных батарейках, отлично справляется с включением и выключением света в помещениях, долго служит и требует от хозяев только одного – своевременной подзарядки батареек при помощи зарядного устройства
Отдельные производители выпускают продукцию с расширенным функционалом. «Умные» устройства берут на себя не только стандартное управление включением/отключением лампочек, но и регулируют интенсивность работы световых приборов и степень освещенности помещения. Обеспечивает работоспособность этого режима специальный компонент – диммер.
Устройство, оснащенное диммером, позволяет выставлять максимально удобный для себя уровень насыщенности светового потока. Это действие осуществляется удерживанием или прокручиванием рабочей кнопки, расположенной на самом выключателе
Назначение диммера – регулировка электрической мощности, отвечающей за яркость света. Прибор нормально работает как со светодиодными, так и с традиционными лампами накаливания.
