Система управления (контроллер) освещением в умном доме

Система управления умным домом

Наибольшая степень комфорта для домочадцев может быть достигнута лишь одним способом — построением единой системой управления всеми электроприборами в пределах одного здания. Для осуществления этой задачи необходимо, чтобы эти электроприборы поддерживали общий «язык» управления — с этой целью в Европе была разработана технология KNX или единый стандарт приемника.

Общий канал связи между всеми существующими в доме электроприборами позволяет им передавать и принимать информацию от системных устройств, управляемых специализированными программами. По принципу работы система KNX внешне схожа с локальной сетевой связью между компьютерами, однако она используется значительно шире — полученные от датчиков сигналы обрабатываются системными устройствами, выработанные на основе программного анализа данных команды отправляются одному исполнительному механизму или нескольким сразу, причем при получении команды каждый исполнитель подтверждает ее получение.

Система управления домом, основанная на технологии KNX, позволяет управлять всеми электроприборами одновременно лишь нажатием одной кнопки. Сценарии, следуя которым система управления создает необходимый уровень комфорта для домочадцев, программируются ими согласно личным потребностям. К примеру, в заданное утреннее время система автоматически откроет рольставни, активирует нагрев воды в бойлере и включит электрическую кофеварку.

В состав системы входит метеорологический комплекс, управляющий температурой воздуха в помещениях на основе анализа текущего состояния атмосферы вне здания — при потеплении интенсивность отопления снижается, увеличивается поступление внешнего воздуха. И, наоборот — при усилении ветра окна будут автоматически перекрыты рольставнями, воздухозабор сводится к минимуму.

Дома, оборудованные такой системой управления, можно без опаски оставлять на время отдыха — электроприборы будут следовать запрограммированному сценарию, полностью имитируя присутствие домочадцев.

Помимо описанных достоинств система KNX позволяет на 1/3 снизить затраты электроэнергии и расходы на ее оплату — включение приборов производится только тогда, когда это необходимо.

Термин «Умный дом»

«Умный дом» — это наступившее будущее. Комплексная система, способная самостоятельно контролировать все инженерные устройства в здании. Модульная структура позволит оперативно вносить изменения и расширять базу функционала. Управление светом — это один из модулей системы «Умный дом». Помимо него к ним относятся устройства слежения, безопасности, климат-контроля.

Каким бы совершенным ни было управление освещением (набор датчиков, детекторов и контроллеров), только при наличии централизованного контроля оно становится частью «умного дома». В систему входит специфическая электрическая проводка и устройства для автоматизированной работы. Каждый модуль тесно связан с остальными.

Применение «умного освещения»

Оборудование «умного освещения» предназначено для управления внутренними и наружными осветительными приборами. Сюда подключаются каждая лампа в доме, садовые фонари, точечные светильники и различные подсветки. Также централизованное устройство регулирует работу всех приборов.

Для подключения к сети используются контроллеры, а датчики и детекторы используются для регистрации действий. К примеру, датчик регистрирует любые изменения освещения — наступление вечера и ночи, и в зависимости от того, насколько за окном темно, включает светильники с определенным уровнем яркости. Последнюю операцию выполняет не сам датчик, а контроллер. Датчик отправляет на него сигнал, контроллер его обрабатывает и принимает решение, что и где включать.

Схемы автоматического управления освещением

Подключение приведенных выше датчиков по схеме «и» или «или», позволяет полностью автоматизировать процесс управления освещением:

• Так называемая логика «и» — это когда включение освещения наступает при срабатывании сразу двух датчиков.
• Например, при снижении освещенности срабатывает датчик освещенности, и падает питание к датчику движения, при срабатывании которого и включается свет. Таким образом, срабатывание одного из этих датчиков не приведет к включению света.
• Логика «или» — это когда свет включится по фактору срабатывания одного из нескольких датчиков. Например: свет включится или по факту снижения освещенности, или по фактору наступления времени срабатывания на таймере.

Схемы подключения с одним датчиком

Чтобы разобраться с этим вопросом более детально, давайте рассмотрим разнообразные схемы подключения датчиков. Начнем с наиболее простых схем с одним датчиком.

В качестве примера возьмем схему подключения датчика освещенности, который при снижении уровня естественной освещенности будет давать импульс на включение искусственного освещения. Принцип подключения других датчиков аналогичен.

• Для этого нам потребуется непосредственно сам датчик освещенности. Он может быть двух типов. В первом случае — это датчик с коммутационным механизмом внутри. Такое устройство способно управлять освещением с токами до 6, 10 или 16А. Более высокие токи приведут к перегоранию контактной части реле.

Принципиальная электрическая схема датчика освещенности

• Второй тип реле — это автомат управления освещением с выносным датчиком. Автомат и датчик соединяются при помощи провода. В этом случае, датчик подает лишь управляющий импульс на автомат, а коммутация цепи происходит уже непосредственно автоматом. Такие устройства способны включать и отключать освещение с номинальными токами до 32А, а иногда и выше.
• В нашем примере мы рассмотрим подключение датчика освещенности первого типа, как более распространенного. Для его работы, нам потребуется подключить к нему фазный и нулевой провод (см. Как прозвонить провода: рассмотрим варианты).

Подключение датчика освещенности без выключателя

• Для этого фазный провод подключаем от выключателя сети освещения, которую мы планируем автоматизировать. Причем, подключаем его на приходящий от распределительной коробки или от группового автомата контакт. Нулевой провод подключаем непосредственно в распределительной коробке — или шкафу управления освещением, как на видео.
• Теперь датчик у нас работоспособен, но пока еще нечего не коммутирует. Для этого нам необходимо к третьему выводу датчика подключить еще один провод. Он так же будет фазным, и подключается либо на уходящий контакт выключателя, либо непосредственно к ближайшему светильнику. Нулевой провод для светильника берется отдельно от распределительного щита или коробки.

На фото правильное подключение любого датчика с шунтирующим выключателем

Обратите внимание! Наша инструкция не даром делает такой акцент на подключение от выключателя. Дело в том, что согласно нормам ПУЭ, любые сети освещения с автоматическим управлением должны быть оборудованы системой ручного управления, которая шунтирует средства автоматизации. Проще говоря, должен стоять выключатель, который позволит включить свет помимо датчика.

Схемы подключения с двумя датчиками

Теперь давайте рассмотрим вопрос подключения сразу нескольких датчиков. При этом у нас будет два варианта: первый подключение по логике «и», а второй по логике «или».

• В качестве примера, давайте рассмотрим вариант, когда нам необходимо, чтобы освещение включалось, когда будет достаточно темно, и когда в определенной зоне есть человек. Для этого нам потребуется датчик освещенности и датчик движения. Вместо датчика движения может быть датчик присутствия.

Последовательная схема подключения датчиков

• Теперь давайте разберем схему подключения – она называется последовательной. Прежде всего, как в варианте с подключением одного датчика, монтируем датчик освещенности. Только провод, который у нас шел к светильникам, подключаем в качестве приходящего фазного к датчику движения. А уже уходящий фазный провод от датчика движения подключаем к светильникам. При этом нулевой провод для датчика движения, мы подключаем в шкаф управления освещением наружным или распределительную коробку. Можно на один контакт с нулевым проводом датчика освещенности.
• При такой схеме, после того как снизится уровень естественного освещения, сработает датчик освещенности. Он подаст фазу на датчик движения, и тот включится в работу. После того, как в зону действия датчика попадет человек, он сработает и включит освещение.
• Теперь давайте рассмотрим вариант, когда у нас имеется длинная дорожка. Нам необходимо, чтобы свет зажегся тогда, когда с одной или со второй стороны дорожки появится человек. Зона действия одного датчика движения недостаточна для охвата всей дорожки. Поэтому нам потребуется два, или даже три датчика.

Параллельная схема включения датчиков движения

• Схема такого подключения достаточно проста. Все датчики должны быть включены параллельно. Для этого из одной точки берем нулевой провод, и подключаем его ко всем датчикам. Так же поступаем и с фазным питающим проводом. А вот уходящие от датчиков фазные провода, соединяем между собой и подключаем к нашим светильникам.

Обратите внимание! Если у нас имеется ящик управления освещением 380В, из которого мы подключаем датчики, то крайне важно чтобы все они были запитаны от одного и того же фазного провода. В противном случае, это приведет к короткому замыканию. Поэтому, для исключения ошибок, подключения лучше выполнять в одной точке.

Схема управления с большим количеством датчиков и единой управляющей системой

При таком способе подключения, при срабатывании хотя бы одного из датчиков, свет включится вдоль всей дорожки. Комбинируя приведенные выше варианты, можно достичь высочайшей степени автоматизации.

Но для сложных схем, становится достаточно накладно монтировать силовые провода от датчика к датчику. Поэтому в таких случаях, все силовые переключения выполняются в силовом шкафу. А к датчикам подводится только питание, и от них исходят управляющие сигналы.

Где используются системы управления освещением

Как сказано выше, системы управления освещением или значительно экономят электроэнергию или же используются для комфорта в умных домах. Для значительной экономии электроэнергии, профессиональные системы управления освещением применяют на самых разных объектах:

• складские помещения;
• офисные и административные здания;
• гостиницы;
• парковки и охраняемые территории;
• многоквартирные жилые дома;
• промышленные предприятия;
• торговые комплексы;
• учебные учреждения;

Очень важно грамотно спроектировать систему управления освещением еще на этапе планирования здания, но возможно её применение и в эксплуатирующемся здании. Применить в проекте подходящее и надежное оборудование, продумать управление группами освещения, спланировать алгоритм работы системы, все это необходимо для стабильной работы системы. Естественно, что для каждого типа объекта система управления будет индивидуальна, но и типовые решения для помещений также имеются.

Способы дистанционного управления электроустановочными изделиями

Практически все современные изделия позволяют управлять ими с пульта дистанционного управления, сигнал от которого передается инфракрасным лучом или по радиоволне. Пульты ДУ с радиоуправлением обладают одним несомненным преимуществом — радиоволны свободно проникают через стены, что позволяет управлять комплексом электроустановочных изделий системы «умный дом» не вставая с кресла и даже дистанционно, используя интернет и коммуникатор (ноутбук).

Типы выключателей

По принципу действия все выключатели, осуществляющие управление освещением наших домов, одинаковы — они замыкают и размыкают электрическую цепь, благодаря чему включается и выключается свет в помещениях. Их разница в конструкции, существуют клавишные, кнопочные и перекрестные выключатели.

В привычных и широко распространенных клавишных выключателях задействован принцип качелей — нажатие на одну сторону замыкает электрическую цепь, нажатие на вторую размыкает ее. Существуют модели клавишных выключателей с нажатием на одну и ту же сторону клавиши — ее исходное положение сообщается пружинным механизмом. Производятся выключатели с одной, двумя, тремя и четырьмя клавишами, при этом наибольшее распространение получили двухклавишные и одноклавишные. В зависимости от числа клавиш такие выключатели позволяют одновременно управлять несколькими осветительными приборами, разделенными на группы и привязанными к данной клавише.

Кнопочные выключатели, нажатие на которые активирует освещение, а повторное нажатие — отключает их, оснащены механизмом, возвращающим положение кнопки после каждого нажатия в исходное. Качественные кнопочные выключатели выдерживают порядка 60000 нажатий на них, т.е. их минимальный срок службы составит не менее 20 лет.

Перекрестные выключатели (переключатели) предназначены для управления включением и отключением освещения одновременно с нескольких точек внутри помещений, к примеру, представляющих анфиладу комнат с общим коридором. С их помощью можно включить освещение на входе в такую группу помещений, пройти их полностью и отключить освещение другим выключателем, т.е. возвращаться к исходному выключателю нет необходимости.

Все описанные виды выключателей могут оснащаться светодиодной подсветкой двух типов — первый тип позволяет с легкостью обнаружить местонахождение выключателя в темном помещении и отключается при замыкании электрической цепи, подсветка второго типа действует наоборот и включается при активации выключателя, что позволяет убедиться во включении некого, удаленно расположенного электроприбора (подвального либо уличного освещения, насоса, вентилятора и т.д.). Как правило, светодиоды подсветки монтируются в клавишные выключатели, при этом выполняется подсветка части клавиши, контур или вся ее поверхность. В зависимости от производителя в подсветке используется от 2 до 5 цветов.

Преимущества системы освещения «умного дома»

После глобальной настройки останется наслаждаться его функциональностью. Пользователь задает условия, в зависимости от которых изменяется интенсивность светового потока, включаются и выключаются определенные светильники. К ним можно отнести погодные условия, цикл дня и ночи (уровень освещенности за окном).

Отдельная сенсорная панель имеет несколько программ для различных сценариев. Вы самостоятельно можете назвать эти программы, например, «Вечерний ужин», «Просмотр кинофильма», «Сон».

Управление электроэнергией

Помимо удобства настроек и беззаботного управления электрическими приборами в доме, используя такой модуль, вы существенно уменьшаете потребление электрической энергии. Датчики движения позволят отключать освещение в помещении, если человек покинул его, или с появлением первых лучей солнца открывать жалюзи и отключать осветительные приборы.

Список возможностей «умного освещения» безграничен. Перечислим лишь часть из них:

• отключение питания в розетках;
• распределение нагрузки по всему дому;
• автоматическое включение или отключение бытовой техники;
• переход на резервные источники питания (при необходимости);
• контроль доступа к сети и приборам.

Безопасность

Есть возможность запрограммировать систему, позволяющую удаленно управлять электросетью, приборами и светильниками. Это требуется в тех случаях, когда необходимо создать эффект присутствия в доме людей. Благодаря этому недоброжелатели не посягнут на ваше жилище, пока вы вместе с семьей находитесь на курорте.

Функционал «умного освещения»

Включение или выключение осветительных приборов напрямую зависит от смены дня и ночи, присутствия в определенном помещении людей. Различные сценарии отвечают за режимы работы электрического оборудования — в ночное время суток могут работать точечные светильники (настенные бра и ночники) без центрального освещения, вечером — общее освещение (люстры, диодные лампы, вмонтированные в потолок), а днем все это отключается от питания.

Большинство систем имеет возможность управления работой домашнего кинотеатра или подсветки.

Несмотря на многообразие конструкций и наличие большого числа электронных компонентов, применение системы освещения «умный дом» так же просто, как включение или отключение обычной лампочки.

Логическая составляющая конструируется и закладывается в программный интерфейс во время разработки. Изменяя параметры на небольшом дисплее или пульте, вы управляете всем светом в доме. Понятный и простой интерфейс позволит пользоваться устройством даже пожилым людям или детям.

Система автоматического контроля света состоит из следующих компонентов:

• датчик движения, включающий свет только тогда, когда в помещении находится человек, и выключать при его отсутствии;
• диммер — плавная настройка освещенности;
• жалюзи, карнизы с электрическим приводом — используются для поиска баланса между естественным и искусственным освещением;
• электрические приборы — к системе могут подключаться различные бытовые приборы, которые могут функционировать как с ней, так и без нее;
• системное оборудование — различные модули, панели управления, пульт ДУ.

Важно! «Умное освещение» тесно связывают с другими инженерными сетями дома, что позволяет еще больше экономить на потреблении электрической энергии.

Автоматическое управление

Дистанционное регулирование сценариев доступно при помощи пульта или единой панели. При желании пользователь после отключения автоматики переходит в ручной режим. Дистанционное управление контролируется с помощью мобильного телефона.

Выбор режима освещения в доме осуществляется путем отправки со смартфона СМС-уведомления на специальный номер. В процессе установки автоматического управления выполняется замена выключателей в доме на единую панель, оснащенную кнопочной или сенсорной клавиатурой.

К каждой кнопке подключено до 3 опций, запрограммированных пользователем.

Панель управления светом включает в себя:

• активацию эффектов регулирования яркости;
• адаптивное определение степени освещения;
• настройку оборудования в каждом помещении;
• активацию режима присутствия в доме.

Управление освещением является одной из ключевых функций в комплексе «умный дом».

Автоматическое регулирование рассчитано на категорию пользователей, стремящихся жить в комфортных условиях, но при этом старающихся экономить средства. Для обустройства «умного дома» компания Яндекс выдала ряд разработок, вписывающих голосового ассистента в систему управления.

Запустить приложение можно со смартфона или планшета. Для управления с мобильного устройства нужно активировать ассистента и после этого диктовать команду.

При использовании станции разработчика программного обеспечения или доступных колонок DEXP Smartbox, Irbis A взаимодействие с Алисой осуществляется удобным способом.

Для активации обращаются к Алисе или Яндексу.

Включение или выключение осветительных приборов по таймеру

При помощи системы настраивается автоматическое управление осветительными приборами по таймеру. Программное обеспечение позволит включать или отключать свет, изменять яркость в зависимости от времени суток. Ближе к вечеру включаются основные светильники, к ночи — ночники и бра с уменьшенной яркостью.

Отличный вариант для загородных домов. Есть возможность настроить включение или отключение света во дворе.

Изменение яркости освещения

Существует три основных способа регулирования яркости осветительных приборов в доме через систему «умного освещения». Первый способ подразумевает применение пульта ДУ, второй — специальной панели на стене, третий — автоматическое изменение яркости через заданный промежуток времени (предыдущий раздел).

Зависимость от времени суток

Такой подход связан с применением отдельных датчиков, фиксирующих изменения освещенности комнат на протяжении всех суток. Это очень удобный вариант, поскольку в отличие от управления освещением по таймеру, позволяет повышать яркость света пасмурным днем, когда в комнате действительно темно.

Часто метод используется в загородных (частных) домах с зимними садами или оранжереями. Светильники размещают над растениями, которые любят свет, после чего они регулируются автоматической системой «умного освещения».

Световые сцены

Базовые сценарии включены в панели управления умных систем. Ночная подсветка включается при движении. Реализация сложных программ предусматривает использование мобильного приложения, подключение к сигнализации.

Самостоятельная настройка не требует специальных технических знаний. Для этого нужно открыть меню панели управления, выставить время и условия выполнения, указав при этом поведение приборов освещения.

Световые сцены — набор одновременно включающихся светильников, которые выступают элементом дизайна помещения. Диммирование (плавной регулировки) освещения создает в помещении с использованием базовых приборов настроение «Лаунж», «Праздник», «Релакс». Технические возможности этого решения применяются в квартирах-студиях, загородных домах, офисах.

При помощи света помещение визуально разделяется на зоны, усиливается внимание на экспозиции картин в помещениях. Световые сцены применяются в ландшафтном дизайне, гостиной, кухне. Умные технологии базируются на свободе изменений дневных, ночных, утренних и вечерни сцен. Освещение можно настроить на автоматические изменения по времени суток.

Наружное автоматическое освещение

За последние годы остается все меньше загородных домов без систем автоматического освещения для наружного оборудования. Специальные датчики регулируют работу наружных светильников, регистрируя изменение уличного света. Электрические устройства включаются с наступлением сумерек. Чем темнее на улице, тем ярче искусственное освещение. Возможен ночной режим, когда приборы включаются только в присутствии людей.

Использовать автоматическое управление освещением в составе системы «умного дома» следует в тех случаях, когда вы преследуете одну или несколько (из перечисленных) целей: удобство эксплуатации осветительных приборов, экономия электрической энергии и защита недвижимого имущества от злоумышленников путем имитации присутствия. Несмотря на высокую стоимость установки, она быстро себя окупает.

Как выбрать умные выключатели Xiaomi/Aqara

И здесь есть несколько вариантов. В модельном ряду умных выключателей от китайского бренда следует выделять три принципиально отличающихся девайса.

1. Беспроводной выключатель

Слева тонкий беспроводной выключатель, справа проводной с внутристенным блоком

Данный выключатель стоит дешевле всего и отличается отсутствием встраиваемого в стену блока. Это плоская кнопка с корпусом и гладкой крышкой на обратной стороне. Она приклеивается на двусторонний скотч в любом месте квартиры, хоть на потолке.

Такой выключатель удобен тем, что может располагаться в удобном месте без переделки проводки. Разумеется, сам по себе он не размыкает контакты.

Беспроводной выключатель через приложение назначается на включение какого-либо устройства из подходящей экосистемы или на дублирование обычного умного выключателя.

Когда нужен такой выключатель

Например, если у вас есть умный светильник Xiaomi/Aqara/Yeelight, то такой выключатель может стать всего рода пультом управления для него. Беспроводной выключатель будет включать и отключать свет, но напряжение с умного светильника не будет сниматься, а значит, им можно продолжать управлять через комплектные пульты, приложение, голосовой ассистент и т.п.

Другой пример – установка так называемого проходного выключателя. С обычными моделями потребуется прокладывать проводку между подрозетниками через всю комнату, а при наличии 3-4 проходных выключателей проводка для них превращается в настоящую паутину.

С умными моделями достаточно установить один физический, который устанавливается на месте старого, размыкающего проводку. Остальные выключатели будут беспроводными и могут устанавливаться в любом удобном месте.

2. Проводной выключатель без нулевой линии

Двухкнопочный выключатель без нулевой линии

Типичный по схеме подключения выключатель, который используется для физического размыканная фазы (или нулевой линии, что часто встречается в домах советской постройки), идущей на осветительный прибор.

При этом выключатель является самостоятельным устройством в приложении, беспроводной только дублирует функцию включения и отключения проводного выключателя или светильника.

Особенность данного выключателя в том, что для работы ему требуется питание и даже в выключенном состоянии он пропускает небольшой ток через осветительный прибор.

В большинстве случаев это некритично, но следует помнить, что для замены светильника придется обесточивать выключатель или комнату целиком.

Когда нужен такой выключатель

С современными светильниками и большинством диодных ламп проблем не возникнет. Сложности будут с «экономками» и недорогими диодными лампочками.

Пропускаемого тока периодически хватает для кратковременной вспышки таких лампочек. Если использовать подобную схему подключения, например, в спальне, то небольшие вспышки света могут серьезно мешать уснуть.

Лучше взять один выключатель для проверки и посмотреть, как будут себя с ним все светильники в доме. В дельнейшем либо заменить лампочки, либо использовать следующую модель выключателя.

3. Проводной выключатель с нулевой линией

Проводной однокнопочный выключатель с нулевой линией

Самая продвинутая модель выключателя, которая выдвигает определенные требования к используемой проводке.

В коробке для установки такого выключателя необходимо наличие как размыкаемой фазы, которой он будет управлять, так и нулевой линии.

Это может быть как ноль, идущий с осветительного прибора, так и любой другой ноль их общей системы разводки.

Такой выключатель полностью отключает напряжение с осветительного прибора и в это же время имеет свое питание для удаленного управления.

Когда нужен такой выключатель

Внутренности выключателей одинаковые, но у беспроводной модели есть элемент питания

Нулевую линию вы не найдете в большинстве типичных домов. Даже в новостройках никто не заботится о прокладке двух кабелей к выключателю вместо одного.

Здесь нужно либо полностью менять проводку и заводить в выключатель и фазу, и ноль, либо подводить ноль из розетки, расположенной недалеко.

Не жадничайте и при замене проводки прокладывайте трехжильный кабель, дополнительные резервные контакты рано или поздно пригодятся

Часто розетку располагают рядом с выключателем и провести нулевую линию от нее достаточно просто.

Еще ноль можно получить прямо со светильника, если его и выключатель связывает пара контактов для управления разными лампочками.

Преимуществом данной модели является наличие счетчика потребленной электроэнергии, которая проходит через данный выключатель.

Все описанные типы выключателей имеют версии с одной или двумя клавишами. Для удобства нашел продавца, у которого есть все описанные гаджеты, выбрать и указать нужный не составит труда.

Купить выключатели Aqara: от 916 руб.

Проводной выключатель можно превратить в беспроводной. Так одну или обе кнопки (для двухкнопочного) через приложение можно сделать логическими. Нажатие на кнопку не будет размыкать реле в выключателе, а будет запускать настроенный сценарий.

В это же время для управления подключенным через выключатель устройством можно осуществлять второй кнопкой или другим гаджетом из экосистемы.

Какие могут быть проблемы?

Собственно, как и любые сложные гаджеты, дистанционные выключатели с радиомодулем для светильника гораздо дороже «проводных». Даже самый экономичный будет стоить около 2000 руб. Кроме того, такие устройства работают на батарейке, а она рано или поздно сядет. Насколько рано или поздно? Например, представители DeLUMO уверяют, что при использовании выключателя 4-6 раз в день заменять батарею придется лет через 6-7. В любом случае эта операция не настолько трудоемка, чтобы задумываться о ней.

Как можно сэкономить?

Покупайте готовые наборы. Например, набор для двух- или трехкомнатной квартиры. Помимо беспроводных выключателей, в такой набор могут входить таймеры, регуляторы температуры (для теплого пола), диммеры (для плавной регулировки освещения). В любом случае умная техника обойдется дешевле проводных устройств, но она намного практичнее, и пользоваться ей гораздо приятнее.