Астрономические таймеры для управления освещением по времени
Фотодатчики включают освещение в зависимости от величины естественной освещенности. Как-то так получилось, что все немного подзабыли наиболее популярное техническое решение относительно недавнего прошлого — включение и выключение освещения с помощью суточного реле времени.
Еще до появления фоторезисторов и других фотоэлементов для автоматизации освещения активно применялись различные автоматические устройства с часовыми механизмами. Эти устройства включали и отключали освещения в предварительно заданное время суток. Например, широко распространены были реле 2РВ (однопрограммное) и 2РВМ (двухпрограммное).
Принцип работы этих реле был основан на вращении программного диска с отверстиями, в которые вкручивались специальные штифты по заданной программе. Диск вращался с помощью часового механизма. Пружина часового механизма заводилась под действием электромагнита. При вращении диска штифты нажимали на микровыключатели и при этом включали и отключали освещение.
Главный недостаток использования суточного реле времени заключается в том, что время восходов и закатов солнца постоянно меняется, что требует регулярной подстройки механизма на новые значения времени восхода и заката солнца что очень не удобно. Если этого не делать, то через определенное время такие реле давали большие погрешности при включении, например включали лампы, тогда когда в этом необходимость полностью отсутствовала из-за достаточно хорошего уровня естественной освещенности.
С бурным развитием электроники и микропроцессорной техники появляются все более умные устройства, которые реализуют напоминают старые проверенные технические решения на более качественном уровне.
Так как в некоторых случаях ограничить обычный датчик освещенности от случайных засветок неимоверно сложно, то на помощь может прейти устройство, в котором необходимость во внешнем датчике освещенности полностью отсутствует — цифровой астрономический таймер.
По своему принципу действия такое устройство похоже на реле времени с часовым механизмом прошлого. Но в отличии от свои предшественников, современные устройства такого типа способны производить автоматический расчет времени восхода и захода солнца и производить переключения в выходных цепях (включая и отключая источники света) только тогда, когда в этом действительно имеется необходимость.
Цифровые астрономические таймеры выпускаются большим количеством производителей и по своим техническим характеристикам они все очень похожи.
Пример такого устройства — астрономический таймер Rex 2000 компании Legrand .
Для того, что бы астрономический таймер Rex 2000 правильно мог определять время восхода и захода солнца в память таймера при его первоначальной настройке необходимо ввести дату, время и локальные координаты (долготу и широту) той местности, где он будет эксплуатироваться. При этом астрономический таймер Rex пригоден для использования в любой точке Земли .
Астрономический таймер Rex2000 компании Legrand
Переключение таймера (управление источниками света) происходит без использования светочувствительного элемента. В целях экономии электроэнергии ночью возможно программированное отключение таймера. Время переключения легко определяется по сегментированному дисплею.
Возможна коррекция времени включения и выключения в пределах +/- 60 мин от рассчитанных астрономическим таймером значений времени восхода и захода солнца. Кроме этого, управляющий вход «S» таймера позволяет включить таймер независимо от текущей программы. Как заявляет фирма-производитель, точность таймера составляет +/- 1 с/сут.
Таймер автоматически совершает переход на «зимнее»/«летнее» время. Имеется пломбируемая крышка. Интерфейс программирования «FACE». Разные модели таймеров могут получать питание от напряжения 230 В или 24 В. Рабочая температура -20…+55 о С. Степень защиты – IP20.
Существует модель астрономического таймера, который может управлять сразу двумя каналами. В таймере имеется 1 или 2 переключающих контакта на 16 А для чисто активной нагрузки или 4 А для индуктивной (при cos фи = 0,6). Если Вам необходимо подключить через таймер более мощные лампы, то в этом случае подключение ламп нужно производить через электромагнитные пускатели. При этом астрономический таймер уже будет управлять не непосредственно линией, а катушкой электромагнитного пускателя.
Схема подключения астрономического таймера Rex2000
У некоторых производителей в астрономический таймер заложена функция автоматического определения времени восходов и закатов солнца по введенному названию города и текущей дате. Кроме этого в таймере может быть встроенный счетчик отработанного таймером времени и количества включения нагрузки, возможность ввода пароля для того, чтобы исключить чужое вмешательство в работу устройства.
Большинство автоматических таймеров выпускаются для монтажа на DIN -рейку (стандартную металлическую рейку шириной 35 мм) и имеют простую схему подключения.
Астрономический таймер сохраняя все достоинства устройства с часовым механизмом (главное преимущество заключается в том, что отсутствует необходимость в монтаже датчика освещенности) управляет источниками света в зависимости от естественной освещенности (правда определенной расчетным путем).
Источник
Астрономический таймер. Конструкция, настройка и применение.
Астрономический таймер
Астрономический таймер, или, как иногда называют данные приборы — астрономическое реле и реле с астрономической программой — позволяет автоматически управлять освещением в зависимости от географического местоположения и астрономического времени, т.е. времени года и реального времени.
В наше время для управления освещением на улице и прилегающей к дому территории чаще всего используются фотодатчики . Фотодатчики включают освещение в зависимости от величины естественной освещенности. Как-то так получилось, что все немного подзабыли наиболее популярное техническое решение относительно недавнего прошлого — включение и выключение освещения с помощью суточного реле времени.
Еще до появления фоторезисторов и других фотоэлементов для автоматизации освещения активно применялись различные автоматические устройства с часовыми механизмами. Эти устройства включали и отключали освещение в предварительно заданное время суток.
Принцип работы этих реле был основан на вращении программного диска с отверстиями, в которые вкручивались специальные штифты по заданной программе. Диск вращался с помощью часового механизма. Пружина часового механизма заводилась под действием электромагнита. При вращении диска штифты нажимали на микровыключатели и при этом включали и отключали освещение.
Реле времени 2РВМ
У этого способа управления освещением есть свои преимущества и недостатки. Преимущества, в основном, связаны с тем, что на работу осветительной установки не влияют никакие случайные засветки. Реле — это относительно простое устройство и его можно размещать абсолютно в любом месте, в том числе и в помещении. В то время, как фотодатчик должен обязательно находится в месте контроля естественной освещенности.
Главный недостаток использования суточного реле времени заключается в том, что время восходов и закатов солнца постоянно меняется, что требует регулярной подстройки механизма на новые значения времени восхода и заката солнца что очень не удобно. Если этого не делать, то через определенное время такие реле давали большие погрешности при включении, например включали лампы, тогда когда в этом необходимость полностью отсутствовала из-за достаточно хорошего уровня естественной освещенности.
С бурным развитием электроники и микропроцессорной техники появляются все более умные устройства, которые напоминают старые проверенные технические решения на более качественном уровне.
Современный астрономический таймер
Так как в некоторых случаях ограничить обычный датчик освещенности от случайных засветок неимоверно сложно, то на помощь может прийти устройство, в котором необходимость во внешнем датчике освещенности полностью отсутствует — цифровой астрономический таймер.
По своему принципу действия такое устройство похоже на реле времени с часовым механизмом. Но в отличии от свои предшественников, современные устройства такого типа способны производить автоматический расчет времени восхода и захода солнца и производить переключения в выходных цепях (включая и отключая источники света) только тогда, когда в этом действительно имеется необходимость.
Цифровые астрономические таймеры выпускаются большим количеством производителей и по своим техническим характеристикам они все очень похожи.
Астрономический таймер Legrand
Для того, что бы астрономический таймер Rex 2000 правильно мог определять время восхода и захода солнца в память таймера при его первоначальной настройке необходимо ввести дату, время и локальные координаты (долготу и широту) той местности, где он будет эксплуатироваться. При этом астрономический таймер Rex пригоден для использования в любой точке Земли .
Переключение таймера (управление источниками света) происходит без использования светочувствительного элемента. В целях экономии электроэнергии ночью возможно программированное отключение таймера. Время переключения легко определяется по сегментированному дисплею.
Астрономический таймер Rex2000 компании Legrand
Возможна коррекция времени включения и выключения в пределах +/- 60 мин от рассчитанных астрономическим таймером значений времени восхода и захода солнца. Кроме этого, управляющий вход «S» таймера позволяет включить таймер независимо от текущей программы. Как заявляет фирма-производитель, точность таймера составляет +/- 1 с/сут.
Таймер автоматически совершает переход на «зимнее»/«летнее» время. Имеется пломбируемая крышка. Интерфейс программирования «FACE». Разные модели таймеров могут получать питание от напряжения 230 В или 24 В. Рабочая температура -20…+55 о С. Степень защиты – IP20.
Существует модель астрономического таймера, который может управлять сразу двумя каналами. В таймере имеется 1 или 2 переключающих контакта на 16 А для чисто активной нагрузки или 4 А для индуктивной (при cos фи = 0,6). Если Вам необходимо подключить через таймер более мощные лампы, то в этом случае подключение ламп нужно производить через электромагнитные пускатели. При этом астрономический таймер уже будет управлять не непосредственно линией, а катушкой электромагнитного пускателя.
Схема подключения астрономического таймера Rex2000
У некоторых производителей в астрономический таймер заложена функция автоматического определения времени восходов и закатов солнца по введенному названию города и текущей дате. Кроме этого в таймере может быть встроенный счетчик отработанного таймером времени и количества включения нагрузки, возможность ввода пароля для того, чтобы исключить чужое вмешательство в работу устройства.
Большинство автоматических таймеров выпускаются для монтажа на DIN -рейку (стандартную металлическую рейку шириной 35 мм) и имеют простую схему подключения.
Астрономический таймер сохраняя все достоинства устройства с часовым механизмом (главное преимущество заключается в том, что отсутствует необходимость в монтаже датчика освещенности) управляет источниками света в зависимости от естественной освещенности (правда определенной расчетным путем).
Источник
Астрономический таймер — умное реле включения освещения
АСТРОТАЙМЕР v.6.9
Для того чтобы облегчить труд человека и для экономии электроэнергии, опять же из-за забывчивости человека, в практике применяются всевозможные автоматы. В частности автоматические выключатели наружного освещения. В основе их работы для удешевления схемы применяют фотооптику и компараторы. Недостатки очевидны: фотоприемник нужно установить в определенное место, защитив от природных осадков, пыли и постороннего света. Из-за чего приходится устройство размещать в неблагоприятных условиях (вне помещений) и тщательно герметизировать и утеплять, изобретать защиту от постороннего света, влаги и защиту фотоприемника. В зимнее время фотодатчик будет обмерзать и забиваться снегом.
Данное устройство лишено этих недостатков. Его можно расположить непосредственно в электрощите рядом с контактором (магнитным пускателем, выключателем). Питание осуществляется от этой же сети.
В основу работы устройства положен математический расчет астрономических явлений, таких как восход и заход солнца. В книге Я. Меёуса «Астрономические формулы для калькуляторов» (М., «Мир» 1988 г.) были опубликованы очень точные формулы для астрономических расчетов. В 1989 году О.Монтенбрук и Т.Пфлегер в книге «Астрономия с персональным компьютером» выложили основы применения математических формул для машинных языков высокого уровня Pascal и C.
Что есть современный компьютер – это микро ЭВМ. Почему бы эти изыскания не применить к AVR микроконтроллерам. Выбор пал на Atmega8 из-за относительной дешевизны. Индикатор семисегментый светодиодный на четыре знакоместа. Часы реального времени (DS1307) с батареей (CR2032), а также использование eeprom позволяет запоминать настройки в случае пропадания сетевого питания. Схема довольно простая и под силу радиолюбителю средней квалификации. Печатная плата изготовлена методом ЛУТ, поэтому дорожки выполнены утолщенными, со стороны деталей проложены перемычки из одножильного луженого провода диаметром 0,5 мм. Микросхемы в DIP корпусе. Математика в программе расчета восхода и захода солнца довольно сложная, но даже микроконтроллер с тактовой частотой в один мегагерц справляется быстро, то есть при программировании нового МК, фьюзы установлены по умолчанию.
Особенности программы.
1. Основные данные сохраняются в EEPROM и восстанавливаются при перезагрузке микроконтроллера.
2. Применена динамическая индикация, ток ограничем пятью миллиамперами, при применении индикатора SR410281K повышенной яркости, индикация яркая, легко различаемая даже на свету. Все восемь одновременно зажженых сегмента индикатора не дадут ток более 40 миллиампер (предельный ток выхода микроконтроллера). Микроконтроллер абсолютно холодный.
3. Применен watchdog, при зависании микроконтроллера произойдет перезагрузка.
4. В стабилизаторе +5 вольт стоит мощная микросхема 7805 в корпусе ТО220, что расширяет диапазон питающих напряжений с 9 до 35 вольт.
5. При использовании IRF840 с радиатором и диодного моста на 8 ампер, можно управлять нагрузкой до 1.6 киловатта.
6. Моменты включения и выключения вычисляются по гражданским сумеркам, что дает большее удобство. Расчет по закату и восходу менее рациональный, так как после захода солнца еще некоторое время довольно светло и за несколько минут до восхода тоже уже светло. Это дает экономию электричества допустим в марте у нас на севере два часа в сутки.
7. Дополнительную экономию можно включить в меню таймера, допустим с часа ночи и до 5 утра свет не нужен. Удобно для светящейся рекламы.
8. Применена RTC микросхема с аварийным батарейным питанием, что дает сохранность времени и даты. Также от этой микросхемы синхронизирована мигающая секундная точка на индикаторе. Сразу видно, что обе микросхемы работают.
9. В меню выставляются координаты и временная зона, поэтому устройство применимо для любого региона. Также предусмотрен перевод на зимнее и летнее время, по умолчанию выключен.
10. Погрешность вычисления времени начала гражданских сумерек не более 1 минута, обычно не более 10 сек.
11. Управление производится тремя кнопка «Ввод», «+» и «-».
Вырезаем заготовку из фольгированного стеклотекстолита размером 54х69 мм. Зачищаем мелкой наждачкой и обезжириваем тампоном, смоченным ацетоном. В качестве тампона я использую высохшие салфетки для экранов ТФТ/ЖК/ЛЦД. На лазерном принтере печатаем рисунок платы (не зеркалить). В настройках принтера выключаем экономию тонера, рисунок темнее, контрастность полная. Стопроцентную гарантию дает применение мелованной глянцевой бумаги из журналов.
После того, как мы распаяли плату, тщательно ее промываем кисточкой, смоченной сначала в бензине и затем смоченной в ацетоне. Просушиваем. Программируем микроконтроллер двумя прошивками. Flash файлом с расширением *.hex или *.rom, EEPROM *.eep.
Проверяем на наличие ошибок и коротышей. Подключаем питание, сначала на несколько секунд появляется заставка с версией прошивки, за это время заряжается конденсатор управления затвором мосфет и запускается программа, вычисляющая время моментов гражданских сумерек, далее она будет запускаться один раз в сутки в 00:00 часов и подпрограмма, решающая включить или выключить свет. Эта подпрограмма запускается каждую минуту. Нажав кнопку «Ввод», левая когда индикатор внизу, выставляем Lt широту, Ln долготу, 2n зону, 2018 год, Г⅂ месяц, dn день, hr часы, nn минуты, tu время выключения и tn время включения в ночное время для экономии энергии, чтобы отключить эту опцию, нужно выставить одинаковое время. Допустим 00 и 00. Следующее нажатие переведет в рабочий режим с отображением времени с мигающей секундной точкой. Устройство готово к работе. Номиналы деталей допускают отклонения в разумных пределах +-20%.
Начало светлого времени
Начало темного времени
Данные рассчитаны для широты 69, долготы 33, временная зона 3. Для проверки расчетов данные брались с сайта .
Это относится к тем, кому трудно изготовить плату самостоятельно. Заходим на сайт , расплачиваться можно несколькими способами, в том числе и картой банка.
Щелкаем по кнопочке «Add your gerber file», выбираем ваши гербер файлы, при изготовлении астротаймера выбираем Proteus_LED_smd(GR) — CADCAM.ZIP прямо в сжатом виде. Через несколько секунд видим рисунок платы. По умолчанию 10 плат стоят 2 доллара.
Выбираем «SAVE TO CART» и переходим к оформлению заказа. Дополнительная плата за тоставку появится в итоговой сумме. Проверить и просмотреть вид платы можно нажав «Gerber Viewer», там будет два вида Top и Bottom.
Мои файлы , исходники в CodeVisionAVR, проекты в Proteus, гербер файлы, PDF файлы, рисунки прилагаются. Архив zip .
bottomgr.pdf [569.08 Kb] (скачиваний: 136)
Посмотреть онлайн файл: bottomgr.pdf
bottom_smd.pdf [559.94 Kb] (скачиваний: 139)
Посмотреть онлайн файл: bottom_smd.pdf
topgr.pdf [113.25 Kb] (скачиваний: 150)
Посмотреть онлайн файл: topgr.pdf
top_smd.pdf [104.85 Kb] (скачиваний: 141)
Посмотреть онлайн файл: top_smd.pdf
astrotaymer2.doc [1000.5 Kb] (скачиваний: 215)
Посмотреть онлайн файл: astrotaymer2.doc
Источник