ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) И СЕНСОР ДВИЖЕНИЯ ДЛЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к энергосбрегающим системам освещения и датчику движения, используемому в схеме. Решение предназначено для создания автоматизированных энергосберегающих систем освещения на складах, парковках, лестницах и других помещениях, где требуется постоянное освещение, но присутствие людей ограничено по времени.
В настоящее время известны решения систем, направленных на экономию энергии.
Так, из патента РФ №80087 (МПК Н05В 37/02 (2006.01), опубликован 20.01.2009) известна ресурсо- и энергосберегающая система освещения, содержащая источник питания и светильники, в состав которых входят осветительный прибор, соединенный с источником питания через преобразователь напряжения источника в напряжение питания осветительного прибора, а также схема управления преобразователем, при этом преобразователь напряжения источника в напряжение питания осветительного прибора выполнен управляемым с возможностью регулирования мощности осветительного прибора, схема управления преобразователем выполнена с возможностью реализации энергосберегающего алгоритма управления, а источник питания выполнен в виде преобразователя напряжения сети переменного тока в напряжение сети постоянного тока. Схема управления содержит датчик движения и таймер.
Также из описания к международной заявке №9844467 (МПК: F21V 23/04, опубликована 08.10.1998) известен светильник, который содержит осветительное устройство, которое может быть активировано реакцией на внешний сигнал от движения, определяемого датчиком, расположенным в корпусе светильника. Электронное детекторное устройство включено в корпус и может быть активировано внешним сигналом движения, определяемым датчиком и управляемым в режиме определения, кроме того сконфигурированными для взаимодействия с беспроводным передающим модулем для сигналов.
Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является осветительное устройство, известное из европейского патента №0871350 (МПК 7: Н05В 37/02, опубликован 14.10.1998), которое содержит электронный управляющий балласт и газоразрядную лампу, стандартные блоки (12, 14), генерирующие управляющие сигналы, как реакцию на начальный сигнал импульса, устройство управления (20) с электронной переключающей схемой для управления рабочими параметрами осветительного устройства, зависящими от параметров управления. Устройство управления (20) предназначено для генерирования начального сигнала и связано со стандартным блоком генератора для передачи начального сигнала, сенсор яркости связан с устройством управления.
Недостатками известных решений являются задержка включения лампы после срабатывания сенсора движения, связанная с процедурой зажигания лампы, существенное снижение ресурса лампы с увеличением количества циклов включения-выключения, а также использование дополнительных источников света (например, светодиодов) для организации дежурного освещения (фоновой подсветки).
Техническим результатом патентуемой полезной модели является экономия электроэнергии, сокращение количества циклов включения-выключения лампы, сохранение ресурса работы вне зависимости от количества циклов включения-выключения лампы, сокращение трудозатрат на обслуживание системы, а также минимизация времени переключения лампы из минимального режима в рабочий и наоборот.
Заявленный технический результат достигается за счет использования энергосберегающей системы, которая содержит, согласно первому патентуемому варианту, сенсор движения и электронный управляемый балласт, к которому подключена люминесцентная лампа, при этом сенсор движения выполнен с возможностью взаимодействия с электронным управляемым балластом по каналу управления и включает чувствительный элемент сенсора движения, чувствительный элемент сенсора естественного освещения, выходы которых подключены к основному таймеру, и преобразователь выходного сигнала сенсора движения, при этом сенсор движения подключен к аналоговому входу (1-10 В) электронного управляемого балласта посредством преобразователя выходного сигнала сенсора движения, который своими контактами шунтирует порт (1-10 В) электронного управляемого балласта.
Если условия применения системы требуют поддержания постоянного уровня освещенности, то патентуемая система, выполненная согласно первому варианту, может дополнительно содержать сенсор поддержания заданного уровня освещенности, подключенный в канал управления между преобразователем выходного сигнала сенсора движения и электронным управляемым балластом.
Заявленный технический результат достигается также за счет применения энергосберегающей системы освещения, которая содержит, согласно второму варианту исполнения, сенсор движения, электронный управляемый балласт, к которому подключена люминесцентная лампа, при этом сенсор движения выполнен с возможностью взаимодействия с электронным управляемым балластом по двум каналам управления и включает чувствительный элемент сенсора движения, чувствительный элемент сенсора естественного освещения, выходы которых подключены к основному таймеру, преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта, дополнительный таймер, по первому каналу управления сенсор движения подключен к электронному управляемому балласту посредством преобразователя выходного сигнала сенсора движения, при этом сенсор движения подключен к аналоговому входу (1-10 В) электронного управляемого балласта посредством преобразователя выходного сигнала сенсора движения, который своими контактами шунтирует порт (1-10 В) электронного управляемого балласта, одновременно по второму каналу управления сенсор движения подключен к электронному управляемому балласту через дополнительный таймер, при этом второй канал управления выполнен с возможностью управления питанием электронного управляемого балласта.
Кроме этого, если условия эксплуатации требуют поддержания постоянного уровня освещенности, то сенсор движения энергосберегающей системы освещения по второму варианту может дополнительно содержать сенсор поддержания заданного уровня освещенности, подключенный в первый канал управления между преобразователем выходного сигнала сенсора движения и электронным управляемым балластом.
Конструктивно преобразователь, дополнительный таймер, сенсор поддержания заданного уровня освещенности могут входить в состав сенсора движения.
Заявленный технический результат достигается также за счет применения в патентуемой системе освещения сенсора движения для энергосберегающей системы, включающего чувствительный элемент сенсора движения, чувствительный элемент сенсора естественного освещения, выходы которых подключены к основному таймеру, и преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта, при этом сенсор движения выполнен с возможностью подключения к электронному управляемому балласту системы посредством преобразователя выходного сигнала сенсора движения.
При этом сенсор движения, выполненный в соответствии с первым вариантом, может дополнительно содержать сенсор поддержания заданного уровня освещенности, подключенный в канал управления между преобразователем выходного сигнала сенсора движения и электронным управляемым балластом.
Согласно второму варианту, сенсор движения для энергосберегающей системы содержит чувствительный элемент сенсора движения, чувствительный элемент сенсора естественного освещения, выходы которых подключены к основному таймеру, преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта, дополнительный таймер, при этом сенсор движения выполнен с возможностью подключения к электронному управляемому балласту по двум каналам управления, причем по первому каналу управления сенсор движения подключен к аналоговому входу (1-10 В) электронного управляемого балласта посредством преобразователя выходного сигнала сенсора движения, который своими контактами шунтирует порт (1-10 В) электронного управляемого балласта, одновременно по второму каналу управления сенсор движения подключен к электронному управляемому балласту через дополнительный таймер, при этом второй канал управления выполнен с возможностью управления питанием электронного управляемого балласта.
Также сенсор движения по второму варианту может дополнительно содержать сенсор поддержания заданного уровня освещенности, подключенный в первый канал управления между преобразователем выходного сигнала сенсора движения и электронным управляемым балластом.
В случае, если условия использования системы требуют поддержания заданного уровня освещенности, то сенсор может содержать дополнительный таймер и сенсор поддержания заданного уровня освещенности, выполненные с возможностью одновременного воздействия на электронный управляемый балласт, при этом вход сенсора поддержания заданного уровня освещенности подключен к преобразователю выходного сигнала сенсора движения.
Конструктивно преобразователь, дополнительный таймер, сенсор поддержания заданного уровня освещенности могут входить в состав сенсора движения.
Патентуемое решение раскрывает два варианта выполнения сенсора движения, используемого в энергосберегающей системе.
Согласно первому варианту, сенсор движения включает чувствительный элемент сенсора движения, чувствительный элемент сенсора естественного освещения, выходы которых подключены к основному таймеру, и преобразователь выходного сигнала сенсора движения, при этом сенсор движения выполнен с возможностью подключения к аналоговому входу (1-10 В) электронного управляемого балласта посредством преобразователя выходного сигнала сенсора движения, который своими контактами шунтирует порт (1-10 В) электронного управляемого балласта.
При этом сенсор движения может дополнительно содержать сенсор поддержания заданного уровня освещенности, подключенный в канал управления между преобразователем выходного сигнала сенсора и электронным управляемым балластом.
Согласно второму варианту выполнения, сенсор движения содержит чувствительный элемент сенсора движения, чувствительный элемент сенсора естественного освещения, выходы которых подключены к основному таймеру, преобразователь выходного сигнала сенсора движения, дополнительный таймер, при этом сенсор движения выполнен с возможностью подключения к электронному управляемому балласту по двум каналам управления, причем по первому каналу управления сенсор движения подключен к аналоговому входу (1-10 В) электронного управляемого балласта посредством преобразователя выходного сигнала сенсора движения, который своими контактами шунтирует порт (1-10 В) электронного управляемого балласта и одновременно по второму каналу управления сенсор движения подключен к электронному управляемому балласту через дополнительный таймер, а второй канал управления выполнен с возможностью управления питанием электронного управляемого балласта.
Также сенсор движения может дополнительно содержать сенсор поддержания заданного уровня освещенности, подключенный в первый канал управления между преобразователем выходного сигнала сенсора движения и электронным управляемым балластом.
Далее патентуемые решения поясняются ссылками на фигуры, на которых изображено следующее:
На фиг.1 - схема энергосберегающей системы, согласно первому варианту исполнения;
На фиг.2 - схема энергосберегающей системы, согласно первому варианту исполнения, содержащая сенсор поддержания заданного уровня освещенности;
На фиг.3 - схема энергосберегающей системы, согласно второму варианту исполнения;
На фиг.4 - схема энергосберегающей системы, согласно второму варианту исполнения, сенсор движения которой дополнительно содержит сенсор поддержания заданного уровня освещенности.
Система, изображенная на фигуре 1, содержит следующие элементы:
1 - чувствительный элемент сенсора движения;
2 - чувствительный элемент сенсора естественного освещения;
3 - основной таймер 4-600 секунд;
4 - преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта;
5 - электронный управляемый балласт (ЭПРА);
6 - люминесцентная лампа.
Сенсор движения содержит чувствительный элемент сенсора движения 1, чувствительный элемент сенсора естественного освещения 2, таймер 3, преобразователь выходного сигнала сенсора движения 4, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта и с возможностью подключения к ЭПРА по одному каналу управления, по которому, путем воздействия на аналоговый вход ЭПРА 5, изменяется режим работы лампы 6.
В исходном состоянии лампа 6 включена на уровень, соответствующий минимальной мощности. При обнаружении движения в зоне чувствительности сенсора движения, в том случае если уровень освещенности в окружающем пространстве ниже порога, установленного сенсором естественного освещения 2, сигнал чувствительного элемента сенсора движения 1 через таймер 3, преобразователь сигнала 4 воздействует на аналоговый вход ЭПРА 5. Лампа 6 переключается на уровень, соответствующий максимальной мощности. Как только движение прекращается, спустя установленное таймером 3 время задержки, лампа 6 переключается на уровень, соответствующий минимальной мощности. Всякий раз, когда движение возобновляется, лампа 6 переключается на уровень, соответствующий максимальной мощности.
Согласно варианту, приведенному на фиг.2, система содержит:
1 - чувствительный элемент сенсора движения;
2 - чувствительный элемент сенсора естественного освещения;
3 - основной таймер 4-600 секунд;
4 - преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта;
5 - электронный управляемый балласт (ЭПРА);
6 - люминесцентная лампа;
7 - сенсор поддержания заданного уровня освещенности.
При этом сенсор движения содержит в своем составе чувствительный элемент сенсора движения 1, чувствительный элемент сенсора естественного освещения 2, таймер 3, преобразователь выходного сигнала сенсора движения 4, сенсор поддержания заданного уровня освещенности 7, подключенный в первый канал управления между преобразователем выходного сигнала сенсора движения 4 и электронным управляемым балластом 5.
В исходном состоянии, также как и в вышеописанном варианте, лампа 6 включена на уровень, соответствующий минимальной мощности. При обнаружении движения в зоне чувствительности сенсора движения, в том случае если уровень освещенности в окружающем пространстве ниже порога, установленного чувствительным элементом сенсора естественного освещения 2, сигнал чувствительного элемента сенсора движения 1 через таймер 3, преобразователь сигнала 4 и сенсор поддержания заданного уровня освещенности 7 воздействует на аналоговый вход ЭПРА 5. Лампа 6 включается на уровень, заданный сенсором поддержания заданного уровня освещенности 7. Как только движение прекращается, спустя установленное таймером 3 время задержки, лампа 6 переключается в режим, соответствующий минимальной мощности. Всякий раз, когда движение возобновляется, лампа 6 переключается на уровень, заданный сенсором поддержания заданного уровня освещенности 7.
В приведенных на фиг.1-2 вариантах систем, основной режим свечения лампы соответствует минимальной яркости и минимальному энергопотреблению. При обнаружении движения в помещении, сенсор движения переключает лампу из минимального режима в рабочий (максимальный) и снова в минимальный после непродолжительной задержки, определяемой таймером. При этом частота и количество переключений не отражаются на ресурсе лампы.
Энергосберегающая система, выполненная в соответствии со вторым вариантом, приведена на фиг.3. Система содержит:
1 - чувствительный элемент сенсора движения;
2 - чувствительный элемент сенсора естественного освещения;
3 - основной таймер 4-600 секунд;
4 - преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта;
5 - электронный управляемый балласт (ЭПРА);
6 - люминесцентная лампа;
8 - дополнительный таймер 1-3 часа.
При этом сенсор движения содержит в своем составе чувствительный элемент сенсора движения 1, чувствительный элемент сенсора естественного освещения 2, основной таймер 3, преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта 4, дополнительный таймер 8 и выполнен с возможностью подключения к ЭПРА по двум каналам управления, по одному из которых сенсор движения подключен к ЭПРА посредством преобразователя 4 выходного сигнала сенсора движения и одновременно по второму каналу управления сенсор движения подключен к ЭПРА через дополнительный таймер 8.
В исходном состоянии лампа 6 выключена, напряжение питания на ЭПРА 5 не подается. При обнаружении движения в зоне чувствительности сенсора движения, в том случае если уровень освещенности в окружающем пространстве ниже порога, установленного сенсором естественного освещения 2, сигнал чувствительного элемента сенсора движения 1 через дополнительный таймер 8 подает напряжение питания на ЭПРА 5 и одновременно через таймер 3 и преобразователь сигнала 4 воздействует на аналоговый вход ЭПРА 5. Лампа 6, включается на уровень, соответствующий максимальной мощности. Как только движение прекращается, спустя установленное таймером 3 время задержки, лампа 6 переключается на уровень, соответствующий минимальной мощности. По истечении установленного дополнительным таймером 8 времени задержки, напряжение питания ЭПРА 5 отключается. Если движение возобновляется до истечения установленного таймером 8 времени задержки, то лампа 6 переключается на уровень, соответствующий максимальной мощности, отсчет времени задержки, установленного дополнительным таймером 8 возобновляется.
Система, изображенная на фиг.4, включает:
1 - чувствительный элемент сенсора движения;
2 - чувствительный элемент сенсора естественного освещения;
3 - основной таймер 4-600 секунд;
4 - преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт (1-10 В) электронного управляемого балласта;
5 - электронный управляемый балласт (ЭПРА);
6 - люминесцентная лампа;
7 - сенсор поддержания заданного уровня освещенности;
8 - дополнительный таймер 1-3 часа
При этом сенсор движения содержит в своем составе чувствительный элемент сенсора движения 1, чувствительный элемент сенсора естественного освещения 2, основной таймер 3, преобразователь выходного сигнала сенсора движения, выполненный в виде нормально замкнутых контактов, шунтирующих порт 1-10 В электронного управляемого балласта 4, сенсор поддержания заданного уровня освещенности 7, дополнительный таймер 8, и выполнен с возможностью подключения к ЭПРА по двум каналам управления, по одному из которых подается электропитание на ЭПРА 5, а по другому, путем воздействия на аналоговый вход ЭПРА 5, изменяется режим работы лампы 6.
Работа системы осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии лампа 6 выключена, напряжение питания на ЭПРА 5 не подается. При обнаружении движения в зоне чувствительности сенсора движения, в том случае если уровень освещенности в окружающем пространстве ниже порога, установленного сенсором естественного освещения 2, сигнал чувствительного элемента сенсора движения 1 через дополнительный таймер 8 подает напряжение питания на ЭПРА 5, одновременно через основной таймер 3, преобразователь сигнала 4 и сенсор поддержания заданного уровня освещенности 7 воздействует на аналоговый вход ЭПРА 5. Лампа 6, включается на уровень, заданный сенсором поддержания заданного уровня освещенности 7. Как только движение прекращается, спустя установленное основным таймером 3 время задержки, лампа 6 переключается в режим, соответствующий минимальной мощности. По истечении установленного дополнительным таймером 8 времени задержки, напряжение питания ЭПРА 5 отключается. Если движение возобновляется до истечения установленного дополнительным таймером 8 времени задержки, то лампа 6 переключается на уровень, заданный сенсором поддержания заданного уровня освещенности 7, отсчет времени задержки, установленного дополнительным таймером 8 возобновляется.
Применение дополнительного таймера 8 обеспечивает дополнительную экономию электроэнергии, т.к. при отсутствии людей в зоне чувствительности сенсора движения свыше времени заданного таймером 8 лампа полностью выключается.
Таким образом, на фигурах 1-4 приведены системы, технология управления которых реализует особенность аналогового порта (1-10 В) электронных управляемых балластов. Если к порту не подключены никакие управляющие устройства, то лампа (лампы), подключенная к балласту включаются на полную мощность. Если шунтировать аналоговый порт (1-10 В), то балласт переходит в режим минимальной яркости (от 1% до 10% в зависимости от конструктивных особенностей электронного балласта). При этом потребление электроэнергии системой ЭПРА-лампа снижается до уровня 10%-20% от номинального.
Если для управления режимами работы электронного управляемого балласта использовать сенсор движения, отличительной особенностью которого является формат выходного сигнала (вместо выходного сигнала срабатывания в формате напряжения питания нагрузки, применить нормально замкнутые контакты, шунтирующие вход (1-10 В) электронного управляемого балласта и разрывающие цепь управления при срабатывании датчика движения, фиг.1-4), то в состоянии покоя (при отсутствии движения) цепь управления (1-10 В) будет замкнута, и система ЭПРА-лампа будет находиться в режиме минимальной яркости и минимального потребления электроэнергии. При срабатывании сенсора движения контакты размыкаются и система ЭПРА-лампа переходит в режим номинальной яркости и мощности.
Эффект энергосбережения в помещениях, где требуется непрерывное освещение, но присутствие людей ограничено по времени и/или по площади достигается за счет того, что система ЭПРА-лампа находится в режиме минимального потребления электроэнергии постоянно, и переключается в номинальный только на время появления людей.
Описанное решение может служить базовым элементом при создании автоматизированных энергосберегающих систем освещения, в которых каждый светильник оснащен сенсором движения, зоны чувствительности соседних сенсоров соприкасаются или пересекаются.
Системы освещения, сформированные на основе патентуемого решения, обладают высокой степенью адаптивности за счет того, что каждый источник света управляется отдельным сенсором, в максимальный режим переключаются только те светильники, в зоне которых находятся люди, остальные источники света при этом будут выключены или находиться в режиме минимальной яркости.
Как показали проведенные испытания систем, в малолюдных помещениях, в которых присутствие людей не превышает по площади или по времени 10%, экономия энергии составляет 80-90% от уровня энергопотребления неавтоматизированной системы освещения.