Устройство автоматического контроля уровня освещенности

Полезная модель относится к электроэнергетике, используется при проектировании и реконструкции осветительных установок промышленных предприятий. Система реагирует на изменение светового потока естественного и искусственного освещения и в соответствии с установленными нормами  освещенности регулирует рабочее освещение.
Известен светодиодный светильник с автоматическим поддержанием уровня освещенности (Описание полезной модели к патенту RU185 485U1, Заявка 2018127739 опубл. 06.12.2018 Бюл. № 34), содержащий корпус с размещенными в нем: драйвером, подсоединенным к внешней сети питания, по меньшей мере, одним светоизлучающим элементом, подключенным к драйверу, а также преобразователем напряжения, блоком компенсации пульсаций тока и блоком управления, выполненным с возможностью передачи драйверу управляющего сигнала, отличающийся тем, что дополнительно содержит фотоэлемент, соединенный с блоком управления, для измерения значения уровня отраженного света, размещенный в корпусе таким образом, чтобы исключить прямое засвечивание фотоэлемента светоизлучающим элементом светильника с направлением его в сторону измерения уровня отраженного света, отличающийся тем, что блок управления дополнительно выполнен с возможностью изменения длины волны излучаемого светильником света.
Недостатками рассмотренного выше светодиодного светильника с автоматическим поддержанием уровня освещенности являются кратковременное отключение питания светильника (от 200мс до 2 секунд) в связи с чем снижается ресурс его работы, а также негативно сказывается на зрительном восприятии, а также использование предлагаемой системы управления освещением на общественных и промышленных объектах затрудняется из-за большой высотой подвеса светильников. Возникает трудность в точном измерении уровня освещенности, так как датчик, монтируемый в корпус светильника, находится на достаточном удалении от рабочей поверхности. Еще одним недостатком  является накопление пыли и грязи на поверхности датчика, что приведет к занижению точности измерения освещенности. Регулярная чистка загрязненного датчика осложняется особенностью его крепления, а также большой высотой подвеса светильника.
Техническими результатами изобретения являются автоматизация управления освещения, повышение энергоэффективности системы освещения, а также соблюдение санитарных норм освещенности на поверхности рабочего пространства.
Задача решается путем функционирования устройства автоматического контроля уровня освещенности в совокупности с существующей или проектируемой системой освещения.
Суть работы изобретения заключается в том, что устройство производит регулирование величины светового потока, основываясь на измеренном уровне освещенности возле рабочей поверхности.
Контроль величины светового потока осуществляется двумя фотореле, имеющими выносные светочувствительные датчики. При отклонении уровня освещенности от заданной величины сигнал от датчиков передается на фотореле, срабатывающие по заданному алгоритму, воздействуя на органы управления осветительной установки.
Одной из проблем, возникающих при использовании светочувствительных датчиков, является попадание на них светового потока от управляемого источника света и, как следствие, появление положительной обратной связи.  Решение данной проблемы в разрабатываемом устройстве автоматического контроля уровня освещенности заключается в использовании двух фотореле, выносные датчики которых располагаются на одном уровне,  максимально близко к рабочей поверхности.
На фигуре 1 изображен внутренний вид устройства автоматического контроля уровня освещенности и выносные светочувствительные датчики, на фигуре 2 – Принципиальная схема устройства автоматического контроля уровня освещенности.
Устройство автоматического контроля уровня освещенности состоит из следующих узлов:
1 - вводной автоматический выключатель QF;
2 - фотореле ФР1, содержащее контакт ФР1;
3 - фотореле ФР2, содержащее контакт ФР2;
4 - промежуточное реле KL1, содержащее две группы контактов KL1.1 и KL1.2;
5 - промежуточное реле KL2, содержащее две группы контактов KL2.1 и KL2.2;
6 - промежуточное реле KL3, содержащее две группы контактов KL3.1 и KL3.2;
7 - модульный контактор KM;
8 - выключатель нагрузки QS;
9 - светочувствительный выносной датчик RF1, подключенный к фотореле ФР1;
10 - светочувствительный выносной датчик RF2, подключенный к фотореле ФР2;
11 - корпус устройства автоматического контроля уровня освещенности.
Устройство работает следующим образом:
1. Для включения и защиты устройства автоматического контроля уровня освещенности используется вводной автоматический выключатель QF (1). При наступлении вечерних сумерек, как только освещенность в месте установки датчиков становится ниже уставки фотореле ФР1, содержащее контакт ФР1 (2), замыкаются контакты фотореле ФР1, содержащее контакт ФР1 (2) и контакты фотореле ФР2, содержащее контакт ФР2 (3). Через контакты ФР1 и ФР2 начинают получать питание промежуточное реле KL1, содержащее две группы контактов KL1.1 и KL1.2 (4) и промежуточное реле KL2, содержащее две группы контактов KL2.1 и KL2.2 (5).
2. Через замкнутые контакты KL1.1 и KL1.2, а также  KL2.1 и KL2.2  начинает получать питание промежуточное реле KL3, содержащее две группы контактов KL3.1 и KL3.2 (6). Далее замыкается контакт KL3.1, шунтирующий контакты KL1.1 и KL2.1. Контакт KL3.2 замыкает цепь питания модульного контактора KM (7), включающего освещение. Для ручного управления осветительной установкой используется выключатель нагрузки QS (8), подающий питание на контактор напрямую.
3. При включении осветительных установок, освещенность в месте установки светочувствительного выносного датчика RF1, подключенного к фотореле ФР1 (9), и светочувствительного выносного датчика RF2, подключенного к фотореле ФР2 (10) повышается до величины, превышающей уставку фотореле ФР1, содержащего контакт ФР1 (2), что приводит к возврату контактов ФР1 в разомкнутое состояние. Но при этом, отключения осветительных установок не произойдёт, так как промежуточное реле KL3, содержащее две группы контактов KL3.1 и KL3.2 (6), контакт которого питает катушку модульный контактор KM (7), продолжит получать питание через цепь содержащую свой же контакт KL3.1. А промежуточное реле KL2, содержащее две группы контактов KL2.1 и KL2.2 (5), будет получать питание через контакт ФР2, остающийся замкнутым, так как уставка срабатывания фотореле ФР2, содержащее контакт ФР2 (3), будет выше уровня текущей освещенности. При дальнейшем снижении естественной освещенности осветительные установки будут оставаться включенными.
4. При наступлении рассвета, в месте установки светочувствительного выносного датчика RF1, подключенного к фотореле ФР1 (9), и светочувствительного выносного датчика RF2, подключенного к фотореле ФР2 (10), освещенность начнет повышаться. Как только уровень освещенности превысит величину уставки фотореле ФР2, содержащего контакт ФР2 (3), произойдет  возврат контакта ФР2 в разомкнутое состояние. Катушка промежуточного реле KL2, содержащего две группы контактов KL2.1 и KL2.2 (5), обесточится и контакт KL2.2 разомкнет цепь питания катушки промежуточного реле KL3, содержащего две группы контактов KL3.1 и KL3.2 (6). Это приведет к размыканию контакта KL3.2, обесточится катушка модульный контактор KM (7) и освещение будет отключено.
5. Уровень освещенности в месте установки светочувствительного выносного датчика RF1, подключенного к фотореле ФР1 (9), и светочувствительного выносного датчика RF2, подключенного к фотореле ФР2 (10) уменьшится до величины, превышающей уставку фотореле ФР1, содержащего контакт ФР1 (2). При этом произойдёт срабатывание фотореле ФР2, содержащее контакт ФР2 (3) и замыкание контактов KL2.1 и KL2.2. Однако повторного включения освещения не произойдет, так как в цепи питания промежуточного реле KL3, содержащего две группы контактов KL3.1 и KL3.2 (6), будут разомкнуты контакты KL1.1 и KL1.2, замыкающиеся, при уровне освещенности ниже уставки фотореле ФР1, содержащее контакт ФР1 (2). Таким образом, в дневное время произойдет отключение освещения. При наступлении сумерек схема продолжит свою работу по алгоритму, начиная с пункта 1. Все компоненты изобретения монтируются в корпус устройства автоматического контроля уровня освещенности (11).
Таким образом, разработано устройство автоматического контроля уровня освещенности  на высоте рабочей поверхности, позволяющее регулировать освещение в рабочих зонах не только в ручном, но и в автоматическом режиме.