Реле для автоматического управления освещением, в последнее время приобретают все большую популярность.
Устройства применяемые для автоматизации управления освещением
Дабы разобраться с вопросом автоматического управления, давайте сначала рассмотрим, а чем отличается централизованная система управления от установки обычных датчиков. И какие, собственно говоря, датчики для этого могут применяться?
Для ответа на этот вопрос давайте возьмем шкаф управления наружным освещением с централизованной системой, и посмотрим, что к нему подключено. Вы удивитесь, но это обычные датчики освещенности, движения, присутствия, таймеры и концевые выключатели открывания дверей.
Сам процесс управления осуществляется только за счет этих датчиков. А централизованная система лишь обеспечивает их координацию, изменение режимов работы и удобный интерфейс пользователя для настройки и управления.
- То есть, мы вполне можем своими руками создать подобную систему управления, которая только что и будет не столь удобна в эксплуатации.
- Но столь ли часто нам необходимо изменять настройки? Может быть раз-два в год – да и то, только на отдельных реле.
- Это вполне можно сделать и вручную, а не через WEB-интерфейс. Зато стоимость такой системы будет в разы ниже.
- Что нам для этого необходимо? В первую очередь сами датчики. Поэтому давайте остановимся на них подробнее.
 Датчик движения | Датчик движения – устройство которое срабатывает при наличии в поле его зрения движения. Данный датчик может отстраиваться от незначительно движения – например, движение веток от ветра, движения животных или удаленного движения людей. |
 Датчик освещенности | Датчик освещенности срабатывает при снижении уровня освещенности в месте установки устройства до установленного предела. Предел срабатывания вы будете выставлять самостоятельно, и это может быть как полная темнота, так и незначительное затемнение от тучи. Таймер – это устройство, которое отчитывает время между включениями и отключением света. Таймеры могут быть однозадачные – то есть способные отсчитывать время лишь для одной команды, и многозадачные, способные отчитывать время для большого количества задач одновременно. |
 Концевые выключатели на двери | Концевые выключатели открывания и закрывания дверей. По сути это обычные кнопки, которые монтируются в дверь и фиксируют ее положение. Активно применяются не только для управления освещением, но и для интеграции систем управления освещением с охранными системами. |
 Концевые выключатели на двери | Датчики присутствия – это устройства, которые фиксируют наличие человека в поле зрения датчика. Они могут быть выполнены по разнообразным технологиям, из-за чего цена на устройство может достаточно сильно отличаться. Например, некоторые датчики фиксируют наличие теплового излучения человека, а некоторые — работают по принципу датчика движения, фиксируя движения человека. |
Виды датчиков управления освещением
Датчики для автоматического управления освещением можно классифицировать по типу срабатывания:
- Датчики освещенности. Включают свет, когда на улице темнеет. Преимуществом является то, что не будет ложных срабатываний в светлое время суток, а недостаток один – бесполезный расход электроэнергии при освещении, когда рядом нет людей.
- Акустические датчики. Реагируют на звуки и шумы поблизости, например, на шаги и голос.
- Датчики движения или присутствия. Срабатывают, когда кто-то проходит рядом или появляется в поле зрения другим.Что и является преимуществом — свет включается только тогда, когда есть движение в поле зрения датчика, но это же и недостаток — нужно предусмотреть возможность его отключения днём (и не забывать включать его ночью).
- Комбинированные устройства срабатывают по двум вышеперечисленным факторам. Например, комбинированный датчик движения включает освещение при наличии движения в его зоне контроля только при недостаточной освещенности, а при достаточном уровне освещенности включение света происходить не будет, таким образом устраняется главный недостаток датчика движения.
Из приведенного выше обзора можно сделать следующие выводы:
Для решения проблемы с автоматическим включением и отключением света нужно определиться должен ли быть свет включен постоянно в темное время суток или должен включаться и выключаться в темноте при появлении человека или другого объекта.
У датчиков одного типа может быть разный принцип работы, от чего и зависит точность его срабатывания.
Датчик освещенности (фотореле)
Датчики освещенности или как их ещё называют фотореле нашли широкое применение в области управления наружным освещением. Например, там, где желательно чтобы свет горел постоянно. Принцип их работы основан на том что светочувствительный элемент изменяет свою проводимость в зависимости от степени освещенности. В качестве такого элемента используют:
- Фоторезисторы (чаще и дешевле всего);
- Фотодиоды;
- Фототранзисторы.
Все три типа светочувствительных элементов объединяет то, что их проводимость возрастает вместе с освещенностью. Простым языком, они проводят ток тогда, когда на них попадает свет. Отличием является лишь чувствительность. Сигнал с датчика освещения приходит на усилитель, который в свою очередь управляет силовым коммутационным прибором – электромагнитным реле или симистором. В дешевых малогабаритных устройствах в качестве усилителя используется 1 транзистор. А в дорогих – микросхемы.
Чаще всего их называют «фотореле» или «сумеречный выключатель». Распространенные модели этих датчиков маркируются так – ФР-601, ФР-01 и т.д.
По конструкции фотореле выпускают трёх типов:
- Со встроенным датчиком;
- С выносным (внешним) датчиком (одним или несколькими);
- Встроенные в светильники.
А по типу монтажа они могут быть:
- Для установки на DIN-рейку электрощита;
- Для монтажа на стену, например с кронштейном.
Датчики движения
Датчики движения используют для управления светом в подъезде, на входе в дом и в других местах. Он будет реагировать на движения, как ночью, так и днём – независимо от освещенности
Принцип работы датчика движения зависит от его типа. Они бывают трёх видов:
- Инфракрасные (ИК);
- Ультразвуковые (УЗ);
- Микроволновые.
1. Инфракрасные датчики движения
В качестве чувствительного элемента используются т.н. PIR-сенсоры (пироэлектрический датчик). Это пассивные устройства – они ничего не излучают, а лишь воспринимают излучения окружающей среды:
Для того, чтобы сформировать направленное поле зрения используются линзы Френеля. Они наносятся на одной пластине, что легко заметить, если посмотреть на внешний вид такого устройства. Количество линз в мультилинзе может варьироваться в районе 20-60 штук, в некоторых случаях и более.
Датчики с круговым полем зрения содержат в себе несколько чувствительных элементов и мультилинзу в форме купола или его сектора.
Достоинства ИК датчиков:
- Низкая стоимость;
- Распространённость;
- Простота настройки.
Недостатки ИК датчиков:
- Слепнут в жаркое время года – возможны ложные срабатывания, например от потоков тёплого воздуха (ветер), испарений от обогревателей и даже сквозняков.
- Могут не срабатывать на человека, который зашёл в помещение из улицы в жаркую погоду, а также на фоне окон и прочих источников тепловых излучений. Исходя из этого – не слишком высокая точность обнаружения движения.
2. Ультразвуковые и микроволновые датчики движения
В основе принципа работы ультразвуковых датчиков лежит эффект Доплера. Это явление, при котором волна изменяет свою длину при движении излучателя или приёмника. Такие устройства состоят из двух элементов – излучателя и приёмника. Они закреплены неподвижно на стене или потолке.
В нормальном состоянии, когда ничто в поле действия не движется – посылаемые и принятые отраженные волны одинаковы, при возникновении движений – волны изменяются.На это реагирует схема приема сигнала УЗ-датчика, после чего включается исполнительный (силовой) элемент – реле или симистор.
Кстати, таким же образом в пространстве ориентируются некоторые птицы и животные, например, летучие мыши. В технике такой же принцип используется и для обнаружения преград при движении автомобилей (система «парктроник») и других механизмов.
Важно! Учтите, что животные реагируют на ультразвук, поэтому если ваш кот или собака стали себя ненормально вести после установки такого устройства – просто поменяйте его на ИК-датчик, например.
Достоинства УЗ датчиков:
- в отличие от приборов предыдущего типа не страдают от ложных срабатываний на перемещение тепловых воздушных масс;
- большая точность срабатывания.
Недостатки УЗ датчиков:
- Срабатывают на любые движущиеся предметы, а не только на человека.Это значит, что занавески или качающиеся ветви деревьев (если использовать на улице) станут причиной включения света.
- Не всегда реагируют на плавные движения.
- Могут раздражать животных.
3 Микроволоновые (радиоволновые) датчики
Микроволновые или, как их еще называют, радиоволновые датчики действуют по тому же принципу – есть приёмник и излучатель (обычно у них одна общая антенна), которые реагируют на изменение характера волн. Только в этом случае используются не звуковые, а радиоволны. Их принцип работы вы видите на рисунке ниже.
В отличие от ультразвуковых, микроволновые датчики движения не раздражают животных. При этом могут улавливать движения через стены и двери, что может быть как полезно, так и вредно в эксплуатации. Также существует мнение, что электромагнитные высокочастотные излучения могут быть вредны для живых организмов.
Акустические (шумовые) датчики
Как можно догадаться по названию акустические датчики реагируют на появление шумов и звуков. Самое близкое устройство к ним – хлопковый выключатель света. Отличием от последнего является лишь большая чувствительность и шире диапазон настроек. Чаще всего встречаются в составе комбинированных устройств, работая в паре с фотореле — так называемый светошумовой или фотоакустический датчик (выключатель). Отдельно акустические датчики используются чаще не в схемах управления освещением, а в охранных системах.
Пример фотоакустического выключателя (ФАВ):
Схемы автоматического управления освещением
Подключение приведенных выше датчиков по схеме «и» или «или», позволяет полностью автоматизировать процесс управления освещением:
- Так называемая логика «и» — это когда включение освещения наступает при срабатывании сразу двух датчиков.
- Например, при снижении освещенности срабатывает датчик освещенности, и падает питание к датчику движения, при срабатывании которого и включается свет. Таким образом, срабатывание одного из этих датчиков не приведет к включению света.
- Логика «или» — это когда свет включится по фактору срабатывания одного из нескольких датчиков. Например: свет включится или по факту снижения освещенности, или по фактору наступления времени срабатывания на таймере.
Схемы подключения с одним датчиком
Чтобы разобраться с этим вопросом более детально, давайте рассмотрим разнообразные схемы подключения датчиков. Начнем с наиболее простых схем с одним датчиком.
В качестве примера возьмем схему подключения датчика освещенности, который при снижении уровня естественной освещенности будет давать импульс на включение искусственного освещения. Принцип подключения других датчиков аналогичен.
- Для этого нам потребуется непосредственно сам датчик освещенности. Он может быть двух типов. В первом случае — это датчик с коммутационным механизмом внутри. Такое устройство способно управлять освещением с токами до 6, 10 или 16А. Более высокие токи приведут к перегоранию контактной части реле.
Принципиальная электрическая схема датчика освещенности
- Второй тип реле — это автомат управления освещением с выносным датчиком. Автомат и датчик соединяются при помощи провода. В этом случае датчик подает лишь управляющий импульс на автомат, а коммутация цепи происходит уже непосредственно автоматом. Такие устройства способны включать и отключать освещение с номинальными токами до 32А, а иногда и выше.
- В нашем примере мы рассмотрим подключение датчика освещенности первого типа, как более распространенного. Для его работы, нам потребуется подключить к нему фазный и нулевой провод (см. Как прозвонить провода: рассмотрим варианты).
Подключение датчика освещенности без выключателя
- Для этого фазный провод подключаем от выключателя сети освещения, которую мы планируем автоматизировать. Причем, подключаем его на приходящий от распределительной коробки или от группового автомата контакт. Нулевой провод подключаем непосредственно в распределительной коробке — или шкафу управления освещением, как на видео.
- Теперь датчик у нас работоспособен, но пока еще нечего не коммутирует. Для этого нам необходимо к третьему выводу датчика подключить еще один провод. Он так же будет фазным, и подключается либо на уходящий контакт выключателя, либо непосредственно к ближайшему светильнику. Нулевой провод для светильника берется отдельно от распределительного щита или коробки.
Обратите внимание! Наша инструкция не даром делает такой акцент на подключение от выключателя. Дело в том, что согласно нормам ПУЭ, любые сети освещения с автоматическим управлением должны быть оборудованы системой ручного управления, которая шунтирует средства автоматизации. Проще говоря, должен стоять выключатель, который позволит включить свет помимо датчика.
Схемы подключения с двумя датчиками
Теперь давайте рассмотрим вопрос подключения сразу нескольких датчиков. При этом у нас будет два варианта: первый подключение по логике «и», а второй по логике «или».
- В качестве примера, давайте рассмотрим вариант, когда нам необходимо, чтобы освещение включалось, когда будет достаточно темно, и когда в определенной зоне есть человек. Для этого нам потребуется датчик освещенности и датчик движения. Вместо датчика движения может быть датчик присутствия.
Последовательная схема подключения датчиков
- Теперь давайте разберем схему подключения – она называется последовательной. Прежде всего, как в варианте с подключением одного датчика, монтируем датчик освещенности. Только провод, который у нас шел к светильникам, подключаем в качестве приходящего фазного к датчику движения. А уже уходящий фазный провод от датчика движения подключаем к светильникам. При этом нулевой провод для датчика движения, мы подключаем в шкаф управления освещением наружным или распределительную коробку. Можно на один контакт с нулевым проводом датчика освещенности.
- При такой схеме, после того как снизится уровень естественного освещения, сработает датчик освещенности. Он подаст фазу на датчик движения, и тот включится в работу. После того, как в зону действия датчика попадет человек, он сработает и включит освещение.
- Теперь давайте рассмотрим вариант, когда у нас имеется длинная дорожка. Нам необходимо, чтобы свет зажегся тогда, когда с одной или со второй стороны дорожки появится человек. Зона действия одного датчика движения недостаточна для охвата всей дорожки. Поэтому нам потребуется два, или даже три датчика.
- Схема такого подключения достаточно проста. Все датчики должны быть включены параллельно. Для этого из одной точки берем нулевой провод, и подключаем его ко всем датчикам. Так же поступаем и с фазным питающим проводом. А вот уходящие от датчиков фазные провода, соединяем между собой и подключаем к нашим светильникам.
Обратите внимание! Если у нас имеется ящик управления освещением 380В, из которого мы подключаем датчики, то крайне важно чтобы все они были запитаны от одного и того же фазного провода. В противном случае это приведет к короткому замыканию. Поэтому, для исключения ошибок, подключения лучше выполнять в одной точке.
При таком способе подключения, при срабатывании хотя бы одного из датчиков, свет включится вдоль всей дорожки. Комбинируя приведенные выше варианты, можно достичь высочайшей степени автоматизации.
Но для сложных схем, становится достаточно накладно монтировать силовые провода от датчика к датчику. Поэтому в таких случаях, все силовые переключения выполняются в силовом шкафу. А к датчикам подводится только питание, и от них исходят управляющие сигналы.
Источники:
