Comanda iluminatului public prin histerezis inversat

Prof.dr.ing. Cătălin D. GĂLĂTANU, Universitatea Tehnică „Gh.Asachi” din Iași

Comanda iluminatului public, sau chiar aplicațiile individuale, utilizează senzori crepusculari pentru comanda conectării automate a sistemului de iluminat. Problema setării unor astfel de dispozitive este una delicată, deoarece se realizează în prezența unui histerezis impus, dar care este dăunător pentru efectul final obținut. Astfel, histerezisul este necesar pentru a asigura o comutare sigură (cazul general) dar în cazul iluminatului se va obține o întârziere nedorită a deconectării (dimineața), dacă reglajul a fost realizat pentru seara. Lucrarea elimină acest neajuns, prin utilizarea a două cicluri de histerezis, intercalate, care practic inversează pragurile de comutare.

Comanda iluminatului public se realizează prin diverse sisteme automate, printre care senzorul crepuscular și-a păstrat încă actualitatea. Față de ceasurile programatoare cu calendar astronomic anual (specializate pentru calcularea momentelor de apus și de răsărit), senzorul crepuscular își păstrează un avantaj interesant, și anume este capabil să compenseze variațiile imprevizibile date de situația meteorologică la un moment dat. Practic, diferențele de cer senin (cu sau fără Lună) sau cu nori majori pot genera un disconfort vizual de neacceptat. De aceea, lucrarea analizează metode de eliminare a unui dezavantaj delicat, generat de efectul de histerezis. Acest efect este util pentru a realiza o comutare sigură, dar este nedorit pentru deconectarea sistemului de iluminat, care se realizează cu întârziere, dacă reglajul a fost realizat seara. Aspectul nu este lipsit de importanță, deoarece se poate ușor depăși un interval de circa 10 minute, zilnic. Pe durata unui an, sumele pentru acoperirea energiei electrice pot deveni importante.

1. Soluții existente

Diverși furnizori de echipamente au sesizat acest aspect [1], în figura 1 fiind prezentată o astfel de situație: dacă setarea dispozitivului se realizează seara (punctul C), atunci histerezisul se manifestă cu o zonă „moartă” (deadband) care determină ca deconectarea iluminatului să se realizeze cu un decalaj vizibil (punctul B).

Acest decalaj este sesizat în primul rând de utilizatori, prin funcționarea aparatelor de iluminat deși lumina zorilor este suficientă.

Pentru a pune în evidență acest aspect, se utilizează un automat programabil EASY 822 (MOELLER), al cărui programare se realizează cu EASYSOFT 6.20.

Se utilizează un comparator analogic, cu o intrare legată la senzorul crepuscular (doar traductorul primar, cu ieșire 0-10V). Referința este setată demonstrativ la o valoare de 500 (respectiv 5V), cu un histerezis amplificat, pentru o vizualizare rezonabilă. Mărimile vizualizate sunt:

#01 – ieșirea senzorului, respectiv nivelul de iluminare naturală;

#02 – referința (constantă, corespunzător valorii de 500 cuante)

#03 – ieșirea digitală, respectiv bobina contactorului.

Se observă că în momentul 4,3s are loc „deconectarea” iluminatului, la un nivel mult mai ridicat (cca. 800) față de momentul 2,2s, atunci când are loc energizarea ieșirii.

2. Soluția propusă

Pentru a elimina acest dezavantaj, se propune folosirea unei soluții prin care se utilizează două comparatoare analogice, care vor lucra independent, și ale căror ieșiri vor condiționa realizarea unei comenzi optimizate, cu praguri independente pentru conectare și deconectare.

Schema propusă este prezentată în figura 3.

Se remarcă utilizarea unui releu de timp T01, care are rolul de a desensibiliza comparatorul analogic A02 (circuitul 002), imediat după ce comparatorul comută, pentru a permite comutarea sigură pe timp de seară. Temporizarea T01 poate fi setată arbitrar, la circa o oră (0,5 secunde pentru simulare).

Rezultatul obținut este prezentat în figura 4:

3. Concluzii

În figura 4 se remarcă faptul că, deoarece cele două comparatoare pot fi setate separat, momentele în care iluminatul public este conectat și respectiv deconectat nu mai sunt interdependente, pragul de sensibilitate depinzând doar de exigențele utilizatorului. Economia de energie este însă foarte importantă, pentru un oraș de mărime medie putându-se ajunge și la 18,5 MWh/an.

4. Bibliografie

1. http://www.setsquare.com/files/Sensalux.pdf, consultat în data de 15.02.2014

2. http://www.darkskysociety.org/handouts/Lighting PlanGuidelines.pdf

3. http://www.nsiindustries.com/Repository/Files/Pages_from_eAPPLICATION_GUIDE_pg_10.pdf