Automatisierung der Klassenzimmerbeleuchtung

Energieeinsparung ist eine Aktivität (praktisch, wissenschaftlich, organisatorisch, informativ), die auf die rationelle und wirtschaftliche Nutzung von transformierten und primären Energie- und natürlichen Energieressourcen abzielt.

Ein wesentlicher Teil der Kosten der Organisation im Bereich Wohnen und kommunale Dienstleistungen sind Stromkosten. Schauen wir uns ein Beispiel an, wie Sie eine der Maßnahmen zur Stromeinsparung organisieren können, indem Sie die Lichtsteuerung in Klassenzimmern automatisieren.

Moderne Lichtsteuersysteme ermöglichen es Ihnen, optimale Bedingungen für den Aufenthalt, die Anwesenheit von Menschen zu schaffen und erheblich Energie zu sparen.

Eine sehr häufige Situation - Schüler und Lehrer, die eine Unterrichtsstunde im Klassenzimmer verbracht haben, vergessen ständig, das Licht nach dem Verlassen auszuschalten. Dies wirft das Problem auf - wie kann sichergestellt werden, dass sich das Licht selbst ausschaltet, nachdem die letzte Person das Klassenzimmer verlassen hat?

Ziel unserer Arbeit war es, ein Computermodell eines automatisierten Lichtsteuersystems im Klassenzimmer zu erstellen, das Energie spart.

Bei der Entwicklung wurde eine Computersimulationsmethode verwendet. Wir haben ein automatisches Lichtsteuersystem im Klassenzimmer entwickelt, das das Licht automatisch einschaltet, wenn sich Personen im Klassenzimmer befinden, und es ausschaltet, wenn die letzte Person den Raum verlässt.

Dazu müssen am Eingang des Klassenzimmers in geringem Abstand zwei diskrete Bewegungssensoren installiert werden: einer außerhalb, der andere innerhalb des Raums. Der Sensor wird ausgelöst, wenn eine Person die Zone ihrer Aktion betritt.

Wenn der externe Sensor ausgelöst wird, bedeutet dies, dass eine Person den Raum betreten hat. Wenn der interne Sensor ausgelöst wird, bedeutet dies, dass die Person den Raum verlassen hat.

Es ist notwendig, die Anzahl der Personen im Raum zu berücksichtigen. Wenn eine Person eingetreten ist, schalten Sie das Licht ein. Wenn eine Person aussteigt, schalten Sie das Licht aus. Solange mindestens eine Person im Raum bleibt, muss das Licht an sein.

Zur Erstellung eines automatischen Lichtsteuersystems wurde die Steuerung SPS 150 von OVEN verwendet. Dies ist eine einteilige Steuerung mit diskreten und analogen Ein- / Ausgängen an Bord zur Automatisierung kleiner Systeme. Die SPS150 ist mit 6 diskreten 4 universellen Analogeingängen, 4 Relaisausgängen und 2 Analogausgängen ausgestattet. Es verfügt über Ethernet-, RS-232- und RS-485-Schnittstellen.

Mit diesem Gerät können Sie die Beleuchtung nahezu beliebiger Komplexität automatisieren. Gleichzeitig werden keine Zwischenkontakte benötigt, das Schalten von Stromkreisen erfolgt über eingebaute elektromagnetische Relais. Zum Schalten von Beleuchtungskreisen müssen Magnetstarter verwendet werden (ein Starter pro Stromkreis). Die Spule jedes Starters ist mit den Relaisausgängen der SPS verbunden.

Zusätzlich zur Steuerung verwendet die Automatisierungsschaltung 2 Bewegungssensoren HC-SR501. Diese Ausgangsbewegungssensoren geben eine logische Einheit, wenn sich jemand bewegt, und Null, wenn keine Bewegung stattfindet. Wenn jeder Bewegungssensor ausgelöst wird, wird eine Einheit an einen der SPS-Relaiseingänge gesendet.

Die Erstellung des Arbeitsalgorithmus beginnt mit dem Download des CoDeSys-Programms. Es ist kostenlos und im Lieferumfang der SPS enthalten. CoDeSys implementiert verschiedene Methoden (Sprachen) zur Entwicklung eines Algorithmus gemäß der internationalen Norm IEC 61131.

Das in CoDeSys geschriebene endgültige Programm ist in der Abbildung dargestellt.

Programm zur Automatisierung der Beleuchtung im Klassenzimmer

Das von uns erstellte Programm verwendet 2 R-Flip-Flops, zwei AND-, einen CTUD-Zähler und einen TOF-Timer.

Der Funktionsblock R_TRIG erzeugt einen Impuls bei der ansteigenden Flanke des Eingangssignals.

Ausgang Q ist FALSE, solange Eingang CLK FALSE ist. Sobald der CLK TRUE wird, wird Q auf TRUE gesetzt.Beim nächsten Aufruf des Funktionsbausteins wird der Ausgang auf FALSE zurückgesetzt. Somit gibt der Block bei jedem CLK-Übergang von FALSE nach TRUE einen einzelnen Impuls aus.

UND - logische Operation I. Das Ergebnis der logischen Operation UND ist 1, wenn a und b 1 sind, und in allen anderen (anderen) Fällen ist das Ergebnis 0.

CTUD ist ein reversibler Zähler. Mit diesem Funktionsbaustein wird herunter- und hochgezählt. Das Signal "1" am Eingang R bewirkt die Zuordnung des Wertes "0" zum Ausgang CV. Das Signal "1" am Eingang LD bewirkt die Zuordnung eines Wertes am Eingang PV zum Ausgang CV. Bei jedem Übergang von "0" zu "1" an der Eingangs-CU erhöht sich der CV-Wert um 1. Bei jedem Übergang von "0" zu "1" an der Eingangs-CD nimmt der CV-Wert um 1 ab.

TOF - Funktionsblock „Ausschaltverzögerungs-Timer“. Es bietet eine Zeitverzögerung, bevor das Licht ausgeschaltet wird, nachdem die letzte Person das Klassenzimmer verlassen hat.

Zusätzlich kann der Schaltung ein Fotorelais hinzugefügt werden, das die Beleuchtung je nach Lichtverhältnissen automatisch ein- und ausschaltet. Der Kontakt des Fotorelais muss mit einem der Relaiseingänge der SPS hergestellt werden, und im Programm muss vor dem Timer ein weiteres UND-Element (UND) eingefügt werden, von dem einer der Eingänge eine logische Einheit mit dem Fotorelais darstellt.

In diesem Fall wird das Licht im Raum nur eingeschaltet, wenn sich Personen im Raum befinden und es im Klassenzimmer dunkel wird.

Als Ergebnis der Studie wurde ein elektrischer Schaltplan des Beleuchtungssystems entwickelt, ein Programm geschrieben und ein Computermodell des Beleuchtungssystems im Klassenzimmer erstellt.

Unser automatisiertes Lichtsteuersystem im Klassenzimmer spart erheblich elektrische Energie und dank seiner Arbeit erhöht sich die Lebensdauer der Lampen selbst.