Как сделать автоматическое управление освещением Умного дома

Преимущества автоматического управления светильниками

Система умный дом включает в себя ультрасовременные датчики движения, выключатели с голосовым управлением, электрические роллетные механизмы и т.д. Специалисты комбинируют эти механизмы и получают современные осветительные системы, которые оптимально совмещают естественное и электрическое освещение, позволяя максимально экономить энергоресурсы.

Преимуществом автоматической системы освещенности является не только экономия энергоресурсов, но и удобство в использовании. Экономия электроэнергии осуществляется благодаря энергосберегающим лампам. Удобство в эксплуатации достигается с помощью автоматических выключателей со встроенными датчиками различного характера (управление которыми осуществляется движением, голосом, уровнем яркости естественного света).

На сегодняшний день набирают популярности светильники с лучевыми и лазерными выключателями. Они работают по принципу разрывания луча — человек проходит в дверь, луч при этом разрывается, срабатывает механизм и включается светильник. Автоматический механизм лазерного типа устанавливается в двери на такой высоте, чтобы не срабатывал на движения домашних котов и собак.

Для помещений, в которых отсутствует естественная освещенность (кладовка, санузел, котельная и др.) оптимальным вариантом станет светильник с датчиком движения. Такой умный светильник автоматически включает свет при одновременном выполнении двух условий — низкая освещенность помещения и движение в радиусе действия датчика. Если в течение пятнадцати секунд станет ярче естественное освещение или прекратится движение, то светильник автоматически прекращает свою работу.

Значительно экономить энергоресурсы помогают разработанные сценарии включения света во всем помещении или отдельной зоне. В этом случае важно правильно расположить группы светильников и автоматических выключателей. Также необходимо грамотно настроить их работу.

Чтобы в пасмурные дни не пришлось переживать за свет в комнате, установите датчик, который реагирует на уровень освещенности в помещении — светильник будет включаться автоматически. Эта функция очень удобна для любителей комнатных растений — яркость света в оранжерее или зимнем саду будет поддерживаться на нужном уровне.

Еще одним преимуществом умного освещения является функция «следящий свет». С ее помощью нет необходимости искать в потемках выключатель — специальные датчики движения «заметят» человека и включат светильник, причем так, чтобы яркий свет не светил в глаза.

С помощью функции динамическое освещение можно менять не только интенсивность освещения, но и переключать цвет подсветки, это поможет сделать комнату еще более уютной.

Функционал «умного освещения»

Включение или выключение осветительных приборов напрямую зависит от смены дня и ночи, присутствия в определенном помещении людей. Различные сценарии отвечают за режимы работы электрического оборудования — в ночное время суток могут работать точечные светильники (настенные бра и ночники) без центрального освещения, вечером — общее освещение (люстры, диодные лампы, вмонтированные в потолок), а днем все это отключается от питания.

Большинство систем имеет возможность управления работой домашнего кинотеатра или подсветки.

Несмотря на многообразие конструкций и наличие большого числа электронных компонентов, применение системы освещения «умный дом» так же просто, как включение или отключение обычной лампочки.

Логическая составляющая конструируется и закладывается в программный интерфейс во время разработки. Изменяя параметры на небольшом дисплее или пульте, вы управляете всем светом в доме. Понятный и простой интерфейс позволит пользоваться устройством даже пожилым людям или детям.

Система автоматического контроля света состоит из следующих компонентов:

• датчик движения, включающий свет только тогда, когда в помещении находится человек, и выключать при его отсутствии;
• диммер — плавная настройка освещенности;
• жалюзи, карнизы с электрическим приводом — используются для поиска баланса между естественным и искусственным освещением;
• электрические приборы — к системе могут подключаться различные бытовые приборы, которые могут функционировать как с ней, так и без нее;
• системное оборудование — различные модули, панели управления, пульт ДУ.

Важно! «Умное освещение» тесно связывают с другими инженерными сетями дома, что позволяет еще больше экономить на потреблении электрической энергии.

Автоматическое управление светом

Существует два готовых решения по автоматизации управления освещением в жилом доме или квартире. Первый метод подразумевает применение отдельных пультов для каждой комнаты. Многочисленные кнопки связаны с определенными осветительными приборами — ночниками, люстрами, бра и т. д.

Это позволяет человеку управлять светом из любой части дома — лежа на диване, сидя в кресле. Когда при чтении книги возникает необходимость в повышении яркости торшера, расположенного в непосредственной близости, достаточно нажать соответствующую кнопку на пульте.

По второму методу настраивается полная автоматизация процесса, требующая установки специальных датчиков. Это могут быть датчики движения, включающие свет при появлении человека и отключающие его через несколько минут после того, как он покинет комнату.

С другой стороны, пользователь имеет возможность выключить свет и находиться в помещении без него — для этого придется щелкнуть по выключателю вручную.

Включение или выключение осветительных приборов по таймеру

При помощи системы настраивается автоматическое управление осветительными приборами по таймеру. Программное обеспечение позволит включать или отключать свет, изменять яркость в зависимости от времени суток. Ближе к вечеру включаются основные светильники, к ночи — ночники и бра с уменьшенной яркостью.

Отличный вариант для загородных домов. Есть возможность настроить включение или отключение света во дворе.

Изменение яркости освещения

Существует три основных способа регулирования яркости осветительных приборов в доме через систему «умного освещения». Первый способ подразумевает применение пульта ДУ, второй — специальной панели на стене, третий — автоматическое изменение яркости через заданный промежуток времени (предыдущий раздел).

Зависимость от времени суток

Такой подход связан с применением отдельных датчиков, фиксирующих изменения освещенности комнат на протяжении всех суток. Это очень удобный вариант, поскольку в отличие от управления освещением по таймеру, позволяет повышать яркость света пасмурным днем, когда в комнате действительно темно.

Часто метод используется в загородных (частных) домах с зимними садами или оранжереями. Светильники размещают над растениями, которые любят свет, после чего они регулируются автоматической системой «умного освещения».

Создание световых сцен

Световые сцены — это дополнительная функция автоматического управления светом, позволяющая запоминать комбинации нескольких включенных светильников и повторять их по нажатию одной кнопки. Удобный и эффектный вариант, подходящий для частных домов и квартир.

Наружное автоматическое освещение

Тяжело представить современный дом, оснащенный такими системами, без автоматического наружного освещения. Автоматизированные датчики на наружных фонарях реагируют на уровень уличного освещения, они включают свет с приходом сумерек и делают его ярче по мере наступления темноты. В ночное время суток система переключается на ночной режим — свет включается только в присутствии человека.

Умный выключатель — хлопаем в ладоши

Умный выключатель

Еще одним довольно оригинальным, но, тем не менее, популярным способом включения света в помещении является установка выключателя, реагирующего на хлопки ладонями.

Такое устройство оснащено микрофоном, для которого характерна высокая избирательность. Этот микрофон способен различать определенный звук и отделять его от других звуковых колебаний. Кроме этого, умный выключатель оснащен специальной автоматикой, которая способна анализировать полученный звуковой спектр и вычленять из него необходимый сигнал.

Обратите внимание! Умный выключатель может реагировать не только на хлопок ладоней, но и на специальное слово. При желании в качестве сигнала можно использовать любую вариацию звуковых колебаний. Здесь главное грамотно все настроить.

Для установки такого выключателя также используют специальные схемы. Это нужно обязательно учитывать при монтаже аппарата в доме.
Использовать выключатель лучше всего в таких комнатах, как спальня, гостиная, кухня, коридор. А вот для ванной комнаты с туалетом умный выключатель не подойдет.

Преимущества использования умного освещения

Определяющим преимуществом использования умного освещения является комфорт, определяемый функциональностью системы. Когда необходимый режим освещения включается автоматически, а система управления светом умеет «сопровождать» объект ночью, с помощью приглушенного освещения и выключаться при отсутствии движения – это вырабатывает совершенно новые поведенческие привычки и экономит время.

Умное освещение полезно с т.з. безопасности. Создание эффекта присутствия является дополнительным барьером от недоброжелателей. Такой режим будет полезен во время отпуска, когда проживающие в доме находятся на отдыхе.

Система позволяет экономить электроэнергию: функция регулировки интенсивности ламп и их автоматическое выключение позволяет снизить расходы. По оценкам, внедрение умного освещения позволяет снизить расходы до 50%.

Среди минусов системы – её сложность и высокая стоимость. Но повод для оптимизма есть: таких систем появляется все больше, их цена снижается. Кроме того, увеличивается надёжность устройств управления и исполнительных механизмов.

Датчики движения – самый распространенный вариант

Чаще всего в доме система автоматического освещения организовывается путем установки датчиков движения. Такие приборы бывают самыми разнообразными:

• инфракрасными. Являются самыми безопасными в плане длительной эксплуатации в жилых помещениях. Они проводят оценку изменений теплового сигнала и при обнаружении разницы между посланным и принятым сигналом могут включать или выключать свет в комнате;

Инфракрасный датчик движения

• микроволновой и ультразвуковой датчик. Такие изделия чаще используются для автоматизации системы освещения на улице. Это связано с тем, что микроволновое управление светом, особенно при длительном использовании, может негативно сказываться на состоянии здоровья людей. Принцип работы микроволнового и ультразвукового датчика практически аналогичен. Разница заключается только в типе принимаемого и испускаемого сигнала: микроволны или ультразвук. Схемы организации таких устройств почти идентичны;

Микроволновой датчик движения

Комбинированный датчик

• комбинированный датчик. Такое управление светом, как и инфракрасное, является наиболее оптимальным для дома. Устройство комбинированного датчика содержит два типа сенсора, которые анализируют сигналы в контролируемой области.

Обратите внимание! Комбинированные и инфракрасные датчики дают минимальное количество ложных срабатываний.

 

Для правильной работы прибора нужны схемы подключения, которые обычно предоставляются производителями и находятся либо в инструкции к прибору, либо нанесены на бок упаковки. Схемы подключения могут иметь разный вид. Все зависит от модели прибора, с помощью которого планируется организовывать управление светом.
Монтаж датчиков движения возможен в любых помещениях дома, включая ванную комнату и туалет. Свет в такой ситуации будет включаться при вхождении человека в комнату, и выключаться при его выходе.
Кроме этого подобные устройства часто комбинируют с таким элементом, как автоматический выключатель света. Он может дополнять и другие типы устройств данной системы.

Преимущества системы освещения «умного дома»

После глобальной настройки останется наслаждаться его функциональностью. Пользователь задает условия, в зависимости от которых изменяется интенсивность светового потока, включаются и выключаются определенные светильники. К ним можно отнести погодные условия, цикл дня и ночи (уровень освещенности за окном).

 

Отдельная сенсорная панель имеет несколько программ для различных сценариев. Вы самостоятельно можете назвать эти программы, например, «Вечерний ужин», «Просмотр кинофильма», «Сон».

Управление электроэнергией

Помимо удобства настроек и беззаботного управления электрическими приборами в доме, используя такой модуль, вы существенно уменьшаете потребление электрической энергии. Датчики движения позволят отключать освещение в помещении, если человек покинул его, или с появлением первых лучей солнца открывать жалюзи и отключать осветительные приборы.

Список возможностей «умного освещения» безграничен. Перечислим лишь часть из них:

• отключение питания в розетках;
• распределение нагрузки по всему дому;
• автоматическое включение или отключение бытовой техники;
• переход на резервные источники питания (при необходимости);
• контроль доступа к сети и приборам.

Безопасность

Есть возможность запрограммировать систему, позволяющую удаленно управлять электросетью, приборами и светильниками. Это требуется в тех случаях, когда необходимо создать эффект присутствия в доме людей. Благодаря этому недоброжелатели не посягнут на ваше жилище, пока вы вместе с семьей находитесь на курорте.

Системы автоматизированного управления освещением на базе решений от Phoenix Contact

Ядром системы управления является программируемый контроллер ILC 130 ETH. Контроллер имеет встроенные часы реального времени с возможностью синхронизации, что позволяет управлять контакторами линий освещения по заранее заданному расписанию. Разработанная программа управления освещением контролирует от одного до 26 контакторов. Причем переключение каждого контактора настраивается как по собственному отдельному расписанию, так и с возможностью объединения нескольких контакторов в групповое расписание. Расписание имеет возможность корректировки из диспетчерского центра. Каждый контактор может быть дистанционно включен, отключен или же временно переведен на альтернативное расписание.

Если вводить альтернативное расписание нецелесообразно, то произвести включение и выключение можно принудительной командой. Также заранее можно настроить возможность автоматического возврата на работу по расписанию, если при принудительном включении в течение заданного времени отсутствует связь с диспетчерским центром.

Связь с диспетчерским центром осуществляется по сети Ethernet. Для этого применяются любые доступные технологии, такие как оптоволоконные линии, сотовые сети 3G или ADSL. Для обеспечения защиты информации система управления может оснащаться межсетевым экраном с технологией VPN по протоколам IPSec или OpenVPN. Так как выделенные линии связи не всегда доступны, то наиболее часто связь осуществляется через Интернет, и шифрование данных с ограничением доступа необходимо для обеспечения безопасности объектов освещения. Связь по сети Ethernet имеет ряд преимуществ. Контроллеры доступны для программирования из сети, и для обслуживания или изменения программы под новое ТЗ нет необходимости выезжать на объект. Для синхронизации времени используется стандартный протокол NTP. Контроллер может подключаться к серверу точного времени в Интернете, к серверу времени диспетчерской или же к серверу времени своего локального маршрутизатора. Для наиболее эффективной синхронизации времени используются маршрутизаторы со встроенным приемником GPS/ГЛОНАСС TC MGUARD. Они получают координаты и точное время со спутников и передают эти данные на контроллер. Таким образом, кроме синхронизации времени, возможна точная привязка объекта к местности в модуле ГИС диспетчерского ПО в автоматическом режиме.

Рис. 2. Структура системы управления

Контроллер имеет возможность подключения собственного модуля измерения параметров электросети или счетчиков электроэнергии по интерфейсу RS485, таких как «Меркурий» или ПСЧ. Как уже говорилось, по измеренным значениям энергопотребления можно судить о количестве сгоревших ламп или нелегальном подключении к электросети. При первом запуске системы контроллер запоминает номинальные значения при полной нагрузке и при полном отключении различных каскадов. В процессе эксплуатации контроллеру можно выдать команду на перезапись данных параметров. На каждую линию освещения опционально устанавливается реле контроля, обеспечивающее диагностику неисправности на всем каскаде.

Рис. 3. Структура системы связи

Для обеспечения непрерывного функционирования системы в шкаф управления установлен блок бесперебойного питания, обеспечивающий автономную работу контроллера до 48 часов или более, в зависимости от батареи/аккумулятора. При наличии резервного ввода система управления может также выполнять функции АВР. При отсутствии напряжения на основном вводе система переключится на резервный.

Рис. 4. Архитектура системы диспетчеризации

На страже безопасности

Система «умный дом» поможет уберечь жилище от вторжения злоумышленников, что особо важно для любителей путешествовать или людей, часто разъезжающих по командировкам. Если дом остается без присмотра на пару недель, то установка дополнительных электронных механизмов создаст имитацию присутствия человека в доме. С ее помощью освещение в доме будет включаться и выключаться, а утром и вечером будут открываться и закрываться роллеты. Умное освещение создаст впечатление, что в доме ведется обычный уклад жизни.

Световые сцены

Световой сценарий позволяет добиться более высокого уровня комфорта. Сценарий – это набор одновременно включающихся и настраиваемых источников света. С помощью настройки у пользователя появляется возможность выставить время включения, задав условия выполнения данного сценария, поведения приборов освещения и т.п.

Базовые сценарии управления светом есть во многих системах управления, однако возможности системы умный дом шире. Кроме визуального деления комнаты на зоны, создания ландшафтной подсветки, утренних, вечерних, дневных и ночных режимов, автоматика позволяет создавать свет «под настроение». Декоративные функции освещения и сценарии, способствующие поддержанию психологического и физического комфорта – это новое направление в дизайне интерьера, которое будет все более популярно.

Также в отсутствии хозяев в доме актуальным остается реализация светового сценария «Имитации присутствия хозяев в доме». Его можно реализовать в системе умного дома или отдельно с помощью умных розеток.

Важность проектирования

При создании системы умного освещения необходимы специалисты – проектировщики, монтажники и настройщики. Работоспособность и комфорт будущей системы освещения зависит от грамотного проектирования, учитывающего особенности помещения и привычки жильцов.

При установке и проектировании умного освещения не стоит ориентироваться только на стоимость. Принятие решения должно основываться на готовности компании предоставить гарантии работоспособности системы, обеспечить её обслуживание и дальнейшую модернизацию.

Умная GSM-Розетка Т4 5720 руб. Цена: 5720 руб.

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.

На фото правильное подключение любого датчика с шунтирующим выключателем

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.

Применение «умного освещения»

Оборудование «умного освещения» предназначено для управления внутренними и наружными осветительными приборами. Сюда подключаются каждая лампа в доме, садовые фонари, точечные светильники и различные подсветки. Также централизованное устройство регулирует работу всех приборов.

Для подключения к сети используются контроллеры, а датчики и детекторы используются для регистрации действий. К примеру, датчик регистрирует любые изменения освещения — наступление вечера и ночи, и в зависимости от того, насколько за окном темно, включает светильники с определенным уровнем яркости. Последнюю операцию выполняет не сам датчик, а контроллер. Датчик отправляет на него сигнал, контроллер его обрабатывает и принимает решение, что и где включать.