Роль освещения в современной жизни является одной из ключевых при создании комфортных условий проживания, дизайнерских решений интерьера помещения, экстерьера здания.
Соответственно появилась необходимость и в качественно новом подходе к системам управления освещением, более удобном и функциональном.
Долгое время главным, да в принципе и единственным средством коммутации являлся обычный выключатель. Конечно, они были и одноклавишные и двухклавишные и даже трехклавишные, сути это не меняет. Но жизнь не стоит на месте и с развитием технологий, наряду с традиционными схемами, стали применяться все новые и новые решения, благодаря которым можно реализовать более гибкий подход к управлению системами освещения.
Проходные выключатели
Одними из первых появились проходные и перекрестные выключатели, точнее переключатели, которые позволяют реализовывать схемы управления освещением из нескольких мест. Внешне они похожи на обычные выключатели, но имеют несколько другую логику работы.
В отличие от выключателя они не разрывают электрическую цепь, а переключают контакты с одного на другой. Это дает возможность включать освещение в одном месте, а выключать в другом.
В случае необходимости управления освещением из трех мест, одних проходных переключателей будет уже недостаточно. Поэтому в схему добавляется еще перекрестный выключатель, который в отличие от проходных, имеет уже четыре, а не три клеммы.
При такой схеме проходные выключатели ставятся в начале и конце линии, а перекрестный между ними, выполняя роль промежуточного. При нажатии клавиши он попарно переключает контакты крест-накрест, отсюда, кстати, и пошло название выключателя – перекрестный.
Добавляя в схему перекрестные выключатели, можно управлять освещением из четырех мест и т.д.
Импульсные реле
Но такие схемы имеют свои недостатки. С увеличением точек подключения, усложняется монтаж, увеличивается количество используемых проводов. Поэтому в таком случае целесообразнее использовать еще один вид коммутирующих устройств - импульсные, или бистабильные реле.
Данный вид реле предназначен для управления нагрузкой из нескольких мест, а также для централизованного управления всем освещением дома, квартиры, офиса.
В отличие от предыдущей схемы с переключателями, в случае использования импульсных реле упрощается схема подключения, уменьшаются затраты на используемый кабель, так как выключатели управляют не самой нагрузкой, а обмоткой импульсного реле. Поэтому для подключения достаточно будет двухжильного провода сечением 0,5 - 0,75 мм2, тогда как в схеме с переключателями сечение провода подбирается исходя из нагрузки, обычно это 1,5 мм2. Кроме того, такую схему проще модернизировать в случае необходимости.
Единственно, на что следует обратить внимание при использовании импульсных реле это то, что они работают с кнопочными выключателями, обычные клавишные выключатели в данном случае не подходят. Дело в том, что они срабатывают при подаче импульса на катушку. И этот импульс должен быть кратковременным, в противном случае есть риск, что катушка просто сгорит.
Но и схемами управления с импульсными реле на данный момент дело не ограничивается. С увеличением количества электроприборов, в том числе осветительных, стали востребованы интеллектуальные системы управления, появилась необходимость в создании новых алгоритмов и сценариев управления.
Программируемые реле
Все чаще стали внедряться решения на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК) и их разновидности – программируемых реле, которые предоставляют широкие возможности по автоматизации различных процессов и по управлению освещением в частности.
Они позволяют значительно расширить функционал системы. Помимо основной задачи включения-отключения освещения, можно реализовать всевозможные дополнительные функции, такие как работа по расписанию, временные задержки включения/отключения, ручной и автоматический режим работы, управление группами и т.д.
Кроме освещения, они могут быть задействованы и для управления другими объектами, такими как вентиляция, отопление, кондиционирование, системы контроля доступа. То есть позволяют организовать централизованное управление системами всего помещения или целого здания, а также осуществлять дистанционный мониторинг и управление.
Системы автоматизации на основе ПЛК и программируемых реле сегодня широко применяются для управления различными объектами и зданиями, в первую очередь коммерческой направленности. А вот в частных домов и квартирах все же пока они не получили действительно широкого распространения.
Связано это в первую очередь с таким факторам, как относительная сложность интеграции таких систем, так как требуется создание проекта, написание программы, монтаж щитового оборудования. И вторым сдерживающим фактором является цена вопроса.
Хотя по цене создание систем управления освещением на базе программируемых реле обойдется дешевле, чем других интеллектуальных систем управления, в частности KNX, DALI, о которых и поговорим далее.
KNX, DALI
Системы на основе технологии KNX применяются для автоматизации управления зданиями, в том числе управления освещением. Все используемое оборудование обменивается информацией по коммуникационной шине KNX. Она представляет собой витую пару, соединяющую все устройства KNX между собой. По этому кабелю передаются данные, и подается питание на устройства.
В отличие от классических схем, когда выключатели и нагрузка соединены между собой напрямую, в системе KNX все управляющие сенсоры, в качестве которых используются кнопки, датчики и т.д. соединяются с исполнительными устройствами, активаторами с помощью шины данных. Те в свою очередь управляют цепью питания потребителей.
Связь между всеми устройствами системы осуществляется с помощью телеграмм. Телеграммы состоят из нескольких блоков данных – служебного, информационного, который отвечает за событие и контрольного, позволяющего обнаружить ошибки при передачи данных. Любое нажатие кнопки вызывает передачу телеграммы через шину данных к соответствующему активатору, который включает нагрузку.
Настройка KNX систем и ввод в эксплуатацию осуществляется программным обеспечением ETS (Engineering Tool Software). С его помощью можно определить функции для каждого помещения, управляющие и исполнительные устройства, формировать последовательность действий, групповые запросы, взаимосвязи между отдельными устройствами.
Системы на базе KNX являются децентрализованными, то есть в отличие от систем на ПЛК, где все управление идет через главный контроллер, в KNX обмен данным между устройствами осуществляется напрямую, без участия центрального контроллера. Каждое устройство, задействованное в системе, имеет свою встроенную логику, которая сама принимает решение, когда и куда отправлять данные. Такой подход имеет свои положительные стороны, такие как надежность системы, но обратной стороной является высокая стоимость устройств, по сравнению с централизованными системами.
Наряду с KNX распространение получили и системы управления на базе DALI (Digital Addressable Lighting Interface), которые можно использовать независимо, а также интегрировать в систему KNX.
В отличие от протокола KNX, который разрабатывался для управления системами автоматизации всего здания, DALI используется непосредственно для управления освещением.
С помощью протокола DALI освещением можно управлять как дискретно (включить/выключить), так и с помощью регулирования яркости (0,1-100%). Управление по протоколу осуществляется с помощью команд. Каждая команда может быть назначена отдельному устройству, группе устройств или всем slave-устройствам. Командами можно задать действия, сценарии, получить информацию о статусе и состоянии работы оборудования.
Каждое подчиненное устройство имеет стандартный набор параметров, которые могут конфигурироваться master-устройством. Этот набор включает в себя:
· адрес устройства;
· принадлежность к той или иной группе;
· время и скорость плавного включения/ выключения;
· уровни яркости
· яркость в зависимости от выбранной сцены.
В качестве таких устройств выступают различные источники освещения, а в качестве master-устройств – контроллеры, датчики, выключатели и т.д.
Подобно KNX, DALI также является децентрализованной системой.
Несмотря на все преимущества технологий KNX и DALI цена на оборудование остается высокой. Поэтому их применение ограничено в основном бизнес центрами, торговыми центрами, другими коммерческими объектами. В жилом секторе распространения они до сих пор не получили.
Беспроводные технологии
В последнее время набирают популярность системы управления освещением, основанные на беспроводных технологиях на базе протоколов Z-Wave и Zigbee. Оба этих протокола разрабатывались в первую очередь для решения задач автоматизации “умных” домов, но в отличие от проприетарного Z-Wave, Zigbee является открытым протоколом. То есть любая компания может производить свои модули согласно открытой спецификации.
В основе данных протоколов лежит так называемая mesh топология сети, представляющая собой ячеистую сеть, в которой все устройства взаимосвязаны между собой. В такой сети каждое устройство может связываться с любым другим устройством как напрямую, так и через промежуточные узлы сети. Если произошел обрыв связи или отказ одного из устройств, сеть способна перестроить маршрут, используя другие узлы. Таким образом, обеспечивается самовосстановление и гарантированная доставка пакетов.
Тем не менее, для сетей с ячеистой топологией, все же требуется основное устройство, которое будет координировать работу других устройств, формировать топологию сети и устанавливать связи с другими сетями. Таким устройством является координатор (хаб, шлюз).
Также в сети могут использоваться маршрутизаторы, выступающие в роли промежуточного звена, передавая данные с других устройств. В роли таких устройств могут выступать умные розетки, блоки управления, другие устройство, которые имеют подключение к электрической сети.
И третьим типом являются конечные устройства, это различные датчики, выключатели, исполнительные механизмы, которые могут обмениваться данными с координатором или маршрутизатором, но при этом не участвуют в маршрутизации. Работают такие устройства от встроенного источника питания. Большую часть времени конечные устройства находятся в спящем режиме, и активируются только по определенному событию, благодаря чему поддерживается режим энергосбережения.
Даже несмотря на то, что в статье перечислены не все возможные варианты, а лишь наиболее распространенные, становится очевидным, что на сегодняшний день на рынке присутствует большое количество современных технологий и устройств, позволяющих организовать ручную и автоматизированную системы управления освещением, а также интегрировать ее в общую систему автоматизации.
Выбор, какое именно решение применить, остается за пользователем.
