Введение
Одним из элементов современного комфортного жилья является система освещения. Если раньше освещение представляло собой люстру с лампочкой и выключатель, то сегодня многие стремятся добавить освещению дополнительные функции.
Например, автоматическое включение и выключение света, поддержание необходимого уровня освещённости, управление цветом подсветки в зависимости от времени суток и многое другое. Все это не только создает удобство, но и экономит электроэнергию. Осуществить эти идеи можно с помощью системы автоматизированного управления освещением, которая может быть частью «умного дома» или самостоятельным решением.
Производители оборудования выпускают огромное количество различных устройств, позволяющих построить «умные» системы любой сложности.
В этой статье расскажем о видах осветительных приборов, о подборе управляющих устройств для каждого вида и о методах взаимодействия пользователя с системой автоматизации. Если вы решили самостоятельно построить систему управления освещением в квартире, доме или офисе и не знаете с чего начать — эта статья для вас.
Как это устроено
Оборудование в системах автоматического управления освещением можно разделить на категории:
- осветительные приборы: лампы, светильники, светодиодные ленты и т.д.;
- устройства управления освещением: реле, диммеры;
- источники управления: клавишные выключатели, датчики, сенсорные панели и т.п.;
- контроллеры;
- вспомогательные устройства: блоки питания, модули передачи данных, усилители мощности и т.д.
Рассмотрим каждый вид устройств более детально.
Структурная схема системы автоматизации освещения
Осветительные приборы
При всем разнообразии видов и типов осветительных приборов, управление освещением сводится всего к двум способам — простое включение и выключение, а также плавное регулирование яркости и цвета.
Выбор способа управления и управляющих устройств зависит от типа осветительного прибора. Например, существуют устройства, яркостью которых нельзя управлять, некоторые требуют собственного блока питания, а другие управляются только по цифровому интерфейсу.
Осветительные приборы делятся на следующие типы:
- лампы накаливания и светодиодные с питанием 230 В — можно включать выключателем или реле и менять яркость с помощью диммера;
- светодиодные ленты — поддерживают управление яркостью, цветом и т.д., в зависимости от типа ленты, требуется диммер постоянного тока и блок питания для лент;
- светильники со встроенными драйверами не диммируемые — только включение и выключение, яркость не меняется;
- светильники со встроенными драйверами с питанием 230 В диммируемые — управляются аналогично светодиодным лампам;
- светильники с управлением 0-10 В — включение и задание яркости с помощью аналогового сигнала 0-10 В;
- светильники с протоколом DALI — отдельный тип устройств, используются в больших офисных зданиях и дизайн-проектах квартир и домов, управляются по специальному протоколу DALI.
Отдельный вид устройств — «умные лампы», которые управляются по протоколу Zigbee. Их тоже можно подключить к контроллеру Wiren Board и управлять ими.
Лампа накаливания
Светодиодная лампа
Светодиодная лента
Встраиваемый светильник
Светильник с протоколом DALI
Исполнительные устройства
Исполнительные устройства включают и отключают осветительные приборы, регулируют их яркость. Для разных типов светильников нужны разные типы исполнительных устройств, рассмотрим каждый тип и покажем способ его применения.
Модули реле
Модули реле — это распространённый тип исполнительных устройств в системах управления освещением. Их применяют везде, где нужно простое включение и выключение осветительного прибора. С их помощью управляют любыми источниками освещения: лампами накаливания, светодиодными лампами, LED-лентами с собственным драйвером и т.д.
Wiren board выпускают реле серии WB-MR Эти реле имеют дискретные входы для прямого управления с выключателей. Входы распознают четыре типа нажатий, по которым выполняются разные действия с выходами. Все модули с входами могут работать в паре с контроллером и без него.
Для управления освещением отлично подойдёт модуль реле со встроенным блоком питания WB-MR6C v.3:
- реле модуля выдерживают большой пусковой ток, что важно для управления светодиодными лампами;
- дискретные входы и автономное питание позволяют использовать реле для создания «умной» электрики в системах без контроллера;
- гибкая настройка входов и распознавание типов нажатий позволяет сделать сценарные и проходные выключатели;
- управление по RS-485 (Modbus) позволяет встроить модуль реле в систему автоматизации с контроллером и управлять освещением удаленно или с помощью сценариев.
Тип модуля реле подбирают исходя из мощности потребителя и с учётом величины пусковых токов. Рекомендации по выбору реле для нагрузки.
Модуль реле WB-MR6C v.3
Схема подключения нагрузки к модулю реле
Представление реле в веб-интерфейсе контроллера
Диммеры
Следующий тип управляющих устройств — это диммеры, которые нужны для управления яркостью осветительных приборов.
У Wiren Board есть диммеры WB-MDM3, которые предназначены для работы в сети переменного тока с напряжением 230 В и мощностью потребителей до 300 Вт на канал для ламп накаливания и 180 Вт — для светодиодных ламп. Они могут работать с лампами накаливания, диммируемыми светодиодными лампами, драйверами светодиодных лент, электронными трансформаторами питания галогенных ламп и т.п.
Важно! Не все типы осветительных приборов диммируются. Если лампу или светильник можно диммировать — это будет явно указано на упаковке или в инструкции. Попытка диммировать не предназначенные для этого лампы может вывести диммер и лампы из строя.
Диммеры WB-MDM3 могут управляться с напрямую выключателей, подключенных к входам и по RS-485 (Modbus).
Диммер WB-MDM3
Схема подключения нагрузки к диммеру
Представление диммера в веб-интерфейсе контроллера
Диммируемая светодиодная лампа
Диммеры светодиодных лент
Для управления светодиодными лентами без собственного драйвера используйте диммер светодиодных лент WB-MRGBW-D. К нему можно подключить цветные (RGB, RGB+W), жёлто-белые (CCT) или белые (W) светодиодные ленты и управлять ими с выключателей или по RS-485 (Modbus).
Диммер поддерживает 11 режимов работы, имеет универсальные входы с аппаратным распознаванием типов нажатий и настраиваемую частоту ШИМ. Каждый канал выдерживает ток до 5 А, если этого недостаточно — следует использовать усилитель WB-AMPLED.
Модули аналоговых выходов
Для управления светильниками и диммерами с входом 0-10 В (1–10 В) используются модули аналоговых выходов. У нас для этого есть WB-MAO4, который поддерживает два режима работы 0-10 В и ШИМ, управляется с выключателей и по RS-485 (Modbus).
Шлюз Modbus-DALI
DALI — специальный цифровой протокол и стандарт связи для управления освещением. Использует двухпроводную линию связи, которую допускается прокладывать вместе с силовыми проводами, в том числе и в одном кабеле. В одной линии DALI могут работать до 64 устройств.
Светильники с протоколом DALI в последнее время популярны в различных дизайн-проектах: они выглядят красиво, поддерживают разные режимы работы и к ним достаточно протянуть один пятижильный кабель для питания и управления. Так же они умеют сообщать свой статус, например, «перегорела лампочка».
Для управления устройствами с протоколом DALI с помощью контроллеров Wiren Board нужно использовать шлюз ECOdim DALI GW2, который преобразовывает команды протокола Modbus RTU/TCP в команды DALI. Более подробную информацию о работе шлюза можно найти в документации.
Источники управляющих сигналов
Следующий тип устройств системы управления освещением — источники управляющих сигналов: выключатели, регуляторы, пульты, датчики движения и освещенности и т.д.
Клавишные выключатели
Клавишные выключатели бывают с фиксацией и без, клавиш может быть одна или несколько. В системах автоматизации удобно использовать выключатели без фиксации (кнопки), это позволяет на один выключатель назначить несколько действий.
Датчики присутствия и движения
Датчики присутствия и движения используются для автоматического включения света когда человек входит в помещение.
Датчик движения — это инфракрасный датчик (ИК), который срабатывает только, когда замечает движение в поле действия. Датчик присутствия — это микроволновый или ультразвуковой датчик, который «видит» человека даже, если он неподвижен.
Выходы таких датчиков могут быть дискретными или цифровыми.
Датчики освещённости
Датчики освещенности — это устройства, которые измеряют уровень освещённости в комнате и передают измеренные показания в систему управления. С помощью этих датчиков можно поддерживать требуемый уровень яркости освещения, создавая комфортную атмосферу.
Обычно они входят в состав комбинированных датчиков, например, WB-MSW v.3.
Комбинированные настенные датчики WB-MSW v.3
Настенные комбинированные датчики WB-MSW v.3 применяют там, где нужно включать свет при нахождении человека в помещении и/или поддерживать заданную яркость освещения. Кроме этого они позволяют следить за климатом в помещении и управлять бытовой техникой по ИК.
Есть модели с интерфейсами RS-485 (Modbus), а также WB-MSW v.3 LoRa и WB-MSW-ZIGBEE v.3.
Пульты управления
С помощью пультов можно дистанционно включать/выключать свет, задавать яркость, управлять цветом RGB подсветки и т.д. Обычно пульты работают по протоколам Zigbee и Bluetooth.
Для использования с контроллером Wiren Board рекомендуем выбирать пульты с поддержкой Zigbee.
Настенные панели управления
Настенные панели бывают универсальными и предназначенными для одной определённой функции, например, управление освещением. Обычно они поддерживают один из протоколов передачи данных: MQTT, Modbus, KNX, Bluetooth и Zigbee.
С контроллером Wiren Board часто используют KNX-панели, программируемые панели (HMI) с Modbus или обычные планшеты, куда выводятся графические и текстовые дашборды.
Мобильные устройства и голосовые помощники
В стандартную поставку контроллера входит адаптивный веб-интерфейс, который можно использовать для управления системой автоматизации с мобильного устройства или настроить интеграцию со сторонними мобильными приложениями и облачными сервисами: Дом с Алисой, Сбер Салют, Apple Home Kit, Home Assistant, MQTT Dash, SprutHub и т.п.
Большинство облачных сервисов предоставляют доступ к голосовому помощнику, который умеет управлять оборудованием и запускать сценарии управления: Ужин, Кино и т.п.
Источники питания для системы автоматизации
Для питания модулей и датчиков системы автоматизации освещения используются блоки питания с постоянным напряжением, обычно это 24 В. Блоки питания устанавливаются в щите автоматики и выбираются исходя из потребляемой системой мощности. Если мощности одного блока недостаточно, то можно разбить потребителей на группы и использовать несколько блоков питания.
Мы предлагаем несколько видов блоков питания различной мощности для установки на din-рейку. Смотрите список в разделе Комплектующие.
Контроллер автоматизации
Простые задачи управления освещением могут быть реализованы с помощью аппаратных функций модулей, но для более сложных сценариев понадобится программируемый контроллер. Он позволит автоматизировать управление освещением и интегрироваться в SCADA системы и панели управления.
Универсального контроллера Wiren Board под управлением свободной ОС Debian Linux хватит для решения большинства типовых задач автоматизации.
В контроллер уже установлено необходимое ПО. Если его недостаточно, не составит труда установить ПО сторонних производителей и интегрировать контроллер в системы верхнего уровня, облачные сервисы и т.п.
Читайте обо всех возможностях на странице контроллера.
Пример системы управления освещением
Схема и интерфейс управления
Покажем пример подключения устройств для управления освещением.
Будем использовать оборудование:
Примерная схема автоматизации освещения
Чтобы не загромождать схему, показано по одному модулю каждого вида, аналогичным образом подключаются до 247 модулей. Питаются модули от отдельного блока питания 24 В. Если потребляемый ток не превышает 1 А можно запитаться от выхода Vout контроллера. Для питания светодиодной ленты рекомендуется использовать отдельный блок питания (на схеме не показан). Управление модулями происходит по интерфейсу RS-485 или выключателями.
Настенные выключатели подключаются к дискретным входам модулей управления, логика их работы настраивается через веб-интерфейс контроллера.
Управлять освещением можно из веб-интерфейса контроллера или организовать взаимодействие с ПО верхнего уровня, например, Node-RED, Home Assistant, IntraHouse, Apple Home,iRidium Server, Дом с Алисой и др.
Щит
Устройства делятся на два типа:
- монтируемые в щите управления;
- устанавливаемые по месту.
В щите управления монтируются контроллер, модуль реле, диммеры, блоки питания, автоматические выключатели и т.д.
По месту устанавливаются сами осветительные приборы, выключатели и датчики. Если светодиодные ленты находятся далеко от щита (больше 10 метров), то диммеры и блоки питания лент рекомендуем устанавливать по месту, чтобы уменьшить сечение силовых проводов. Примеры расчёта сечения провода смотрите в документации на диммер.
Приборы устанавлювают и подключают в соответствии с инструкциями изготовителей. Для монтажа кабельных линий могут быть использованы стандартные кабели для электромонтажа. Сечение жил проводников выбирается исходя из величины протекающего по ним тока в соответствии с требованиями ПУЭ.
Для прокладки линий связи RS-485 используется кабель типа UTP (витая пара). При наличии источников помех рекомендуется использовать экранированный кабель, например, ParLan Patch U/UTP Cat5e PVC. Для светильников, работающих с протоколом DALI, целесообразно использовать 5-жильные кабели.
Подключение модулей к контроллеру Wiren Board и их конфигурация в веб-интерфейсе контроллера подробно описаны в документации на модули.
На фотографиях ниже пример щита управления освещением на оборудовании Wiren Board:
- Слева — автоматы, контроллер и блок питания системы автоматизации.
- По центру — модули реле и диммеры светодиодных лент.
- Справа — диммеры для трековых светильников и блоки питания для светодиодных лент.
#wiren board #умный дом #knx #освещение #диммирование
Спасибо за внимание и не пропустите следующие статьи.
Приобрести оборудование системы умный дом Вы можете в нашем магазине xiot-shop.ru
Построить недорогой умный дом легко! Обратитесь к специалистам компании xiot.ru "Разумная автоматизация" и мы разработаем для Вас детальный проект умный дом любой сложности.
Больше полезных советов, обзоров, интересных статей, оборудования умных домов и новостей о нём Вы можете найти на новостной странице нашего сайта , Ютубе и Инстаграм .
