Система управления освещением

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ –

УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

Факультет Дистанционного обучения

Допустить к защите  «____»_________ 2011 г.

Руководитель  ______________   Тугарев А.С.

Курсовая работа

по курсу «Основы проектирования электронных средств»

тема: «Система управления освещением»

Курсовая работа защищена с оценкой ____________  «___»  __________  2011 г.

Подпись преподавателя  ________________

г. Орел, 2011 г.

- 5 -

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ –

УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

Факультет Дистанционного обучения

Кафедра: «Электроника, вычислительная

техника и информационная безопасность»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по курсу:

«Основы проектирования электронных средств»

Тема работы: «Система управления освещением»

Выполнил студент: __________ Савин В.Ф.

Группа: 4-1В, факультет: дистанционного обучения, шифр: 087062

Специальность: 210202 «Проектирование и технологии ЭВС»

Курсовая работа защищена с оценкой __________

Руководитель работы ___________ Тугарев А.С.

г. Орел, 2011 г.

- 5 -

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ –

УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

Факультет Дистанционного обучения

Кафедра «Электроника, вычислительная

техника и информационная безопасность»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по курсу «Основы проектирования электронных средств»

1.   Наименование изделия: система управления освещением.

2.   Назначение: включение света в помещении при уменьшении естественного освещения ниже порогового значения и выключения света при увеличении естественного освещения выше порогового значения.

3.   Система управления освещением предназначена для работы в производственных помещениях с комбинированным освещением.

4.   Технические параметры:

              – напряжение питания              ~220В, 50Гц;

              – коммутируемый ток              не менее 5А;

              – порог включения              50 лк (возможно регулировка);

              – порог выключения              70 лк (возможно регулировка);

              – постоянная времени защиты от

              ложных срабатываний (при случайном

              освещении или затемнении фотодатчика)              30..40 с.

5.   Требования к конструкции:

              – внешний вид устройства должен отвечать современным требованиям к аппаратуре;

              – конструкция должна предусматривать работу без применения специальных мер безопасности.

6.   Характеристики внешних воздействий:

              – окружающая температура 0...+400С;

              – относительная влажность 70% при температуре +250С.

7.   Тип производства – серийный.

Руководитель работы __________ Тугарев А.С.

Задание принял к исполнению  «  25  »      марта     2011 г.

Подпись студента __________

- 5 -

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обзор системы управления освещением

1.2 Назначение и область применения

1.3 Принцип работы

2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Разработка структурной схемы

2.2 Выбор элементной базы

2.3 Разработка принципиальной электрической схемы

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет потребляемой мощности

3.2 Расчет площади печатной платы

3.3 Расчет параметров элементов печатного монтажа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВНИСИ –              Всероссийский научно-исследовательский светотехнический институт имени Вавилова С.И.

ИМС –              Интегральная микросхема.

НИИ –              Научно-исследовательский институт.

СУО –              Система управления освещением.

УЗО –              Устройство защитного отключения.

ЭНЭФ –              Открытое акционерное общество «ЭНЭФ», г. Молодечно, Минская область, Республика Беларусь.

ЭПРА –              Электронный пускорегулирующий аппарат.

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсовой работы является проектирование относительно недорогой конкурентоспособной системы управления освещением производственного помещения.

Среди способов сокращения расхода электроэнергии на нужды освещения одним из наиболее эффективных является применение систем управления освещением (СУО). Существующие системы освещения в подавляющем большинстве случаев не удовлетворяют требованиям энергосбережения, что ведет к увеличению затрат на освещение, а так же расходов на электроэнергию. В тоже время за счет использования современных источников света и применения систем управления светотехническими установками можно существенно понизить расходы электроэнергии на освещение, одновременно обеспечивая соблюдение требований российских и международных стандартов по качеству (безвредности) освещения.

Использование передовых информационных технологий позволяет автоматизировать сам процесс управления. Наибольшим энергосберегающим эффектом обладают сложные интеллектуальные системы управления освещением. Основные производители интеллектуальных систем управления освещением – PHILIPS Lighting, Osram, Lutron Electronics. Выпускается данная продукция в ограниченных количествах, вследствие чего цены поддерживаются на высоком уровне. Поэтому наличие интеллектуальной системы управления освещением даже в локальных зонах продолжает оставаться не столько средством энергосбережения, сколько показателем престижа. Принимая во внимание выше описанное, в данной курсовой работе и будет уделено внимание как раз разработке недорогой системы управления освещением ориентированной на специфику производственных помещений с круглосуточным режимом работы с комбинированной системой освещения.

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обзор системы управления освещением

В настоящее время системы управления освещением в готовом виде или в виде разрозненных компонент выпускаются многими фирмами – Zumtobel Lighting, Philips, Helvar, TridonicAtco и др. В СССР очень высококачественные СУО были разработаны еще в 80-х годах прошлого века во ВНИСИ, в Ленинградском НИИ точной механики, позднее – на заводе ЭНЭФ в г. Молодечно, однако серийный выпуск таких систем так и не был налажен.

Принципиально все СУО построены по одинаковой блок-схеме и содержат регуляторы светового потока, регулируемые источники света и датчики суммарной освещенности, присутствия и реального времени, иногда – программаторы, в которых заранее устанавливается программа изменения освещенности на определенный период (рабочий день, неделю, год). Основой всех СУО служат регулируемые электронные аппараты включения источников света.

Достижения современной электроники позволили создать полностью автоматизированные СУО, обеспечивающие наиболее комфортные условия освещения и одновременно значительную экономию электроэнергии. Одной из таких систем является система luxCONTROL, разработанная и серийно выпускаемая австрийской фирмой TridonicAtco. Система содержит набор блоков и модулей, управляемых цифровыми сигналами по одному из стандартов – DSI (modularDIM) или DALI (comfortDIM), клавишными выключателями SWITCH, а также датчиками SMART [1].

Набор блоков modularDIM обеспечивает дистанционное включение/выключение светильников, плавное регулирование их светового потока. Блоки, входящие в этот набор, могут управляться только цифровыми сигналами по стандарту DSI (применяемому исключительно фирмой TridonicAtco). В состав набора входят блоки modularDIM BASIC, modularDIM SC, modularDIM DM, modularDIM LC, а также датчики SMART. Блок-контроллер modularDIM BASIC позволяет управлять одной, двумя или тремя группами (в каждой до 100 светильников) с люминесцентными лампами, а также с лампами накаливания и электронными трансформаторами или фазовыми регуляторами. Контроллер modularDIM SC позволяет создавать до четырех режимов управления освещением («световых сценариев»). Для подключения датчиков суммарной (естественной и искусственной) освещенности или датчиков присутствия служит блок modularDIM DM. Датчики освещенности SMART LS или универсальные датчики DSI-SMART, smartDIM Sensor 1 и smartDIM Sensor 2 могут встраиваться в потолки или непосредственно в светильники. Датчики позволяют осуществлять дистанционное управление светильниками с помощью инфракрасного пульта управления DSI-SMART Controller или программатора DSI-SMART Programmer. Блоки серии modularDIM могут монтироваться в стандартных распределительных шкафах аналогично широко распространенным устройствам защитного отключения (УЗО).

Набор блоков comfortDIM работает по командам цифровых сигналов в общеевропейском стандарте DALI. В состав этого набора входят блоки питания DALI PS (PS 1), контроллеры групп DALI GC, контроллеры режимов DALI SC, реле DALI RM, датчики освещенности и присутствия DALI RD с пультом дистанционного управления. Этот набор позволяет управлять 16 группами светильников, в каждой из которых может быть до четырех светильников, и создавать 4 режима освещения («световых сценария»). Оба контроллера отличаются очень малыми размерами и могут встраиваться в коробки стандартных клавишных выключателей.

Один контроллер групп DALI GC позволяет включать, выключать и регулировать две группы светильников. Для управления большим числом групп (до 16) можно использовать несколько таких модулей. Модуль DALI SC позволяет заранее устанавливать и затем вызывать до четырех «световых сцен» (режимов освещения, т.е. сочетаний светильников, каждый из которых настроен на определенную яркость). Настройка контроллеров и последующий вызов групп светильников и режимов освещения в стандарте DALI осуществляется простой последовательностью нажатий обычных одно- или двухклавишных выключателей. Процесс настройки прост и может осуществляться даже неподготовленным персоналом.

Блоки питания DALI PS (PS 1) обеспечивают ток до 200 мА, которого достаточно для питания управляющих входов всех 64 светильников системы luxCONTROL с аппаратами, работающими в стандарте DALI, и контроллеров. Напряжение в стандарте DALI – от 9 до 22,5 В, наиболее распространенное – 16В. Управляющие сигналы передаются по тем же проводам, по которым осуществляется питание, то есть прокладка отдельных управляющих проводов не требуется. Европейские стандарты допускают прокладку проводов системы DALI в общем кабеле или в одной трубе с силовыми проводами с напряжением 220-240 В; лучше всего для этого использовать пятижильные кабели (две жилы – силовое напряжение, две жилы – DALI и нейтраль).

Использование стандарта DALI делает систему comfortDIM значительно более гибкой и функциональной, чем система modularDIM, работающая в стандарте DSI, и чем системы с аналоговым управлением напряжением 1 – 10 В.

Для обеспечения возможности использования пускорегулирующих аппаратов и трансформаторов, работающих только в стандарте DSI, имеется преобразователь сигналов DALI/DSI. Подключение к компьютерам осуществляется через специальный интерфейс DALI SCI. Панель управления DALI TOUSHPANEL позволяет управлять группами светильников, режимами их работы, а также программировать эти режимы для отдельных светильников или групп. В отличие от стандарта DSI, в котором все подключенные светильники регулируются одновременно и одинаково, стандарт DALI позволяет осуществлять независимое адресное управление отдельными светильниками или группами светильников.