Автомат управления уличным освещением с астротаймером

IOPA4ЭлектроникаДобавлено 22 комментария Принципиальная схема.Для того чтобы облегчить труд человека и для экономии электроэнергии, опять же из-за забывчивости человека, в практике применяются всевозможные автоматы. В частности автоматические выключатели наружного освещения. В основе их работы для удешевления схемы применяют фотооптику и компараторы. Недостатки очевидны: фотоприемник нужно установить в определенное место, защитив от природных осадков, пыли и постороннего света. Из-за чего приходится устройство размещать в неблагоприятных условиях (вне помещений) и тщательно герметизировать и утеплять, изобретать защиту от постороннего света, влаги и защиту фотоприемника. В зимнее время фотодатчик будет обмерзать и забиваться снегом.Данное устройство лишено этих недостатков. Его можно расположить непосредственно в электрощите рядом с контактором (магнитным пускателем, выключателем). Питание осуществляется от этой же сети.В основу работы устройства положен математический расчет астрономических явлений, таких как восход и заход солнца. В книге Я. Меёуса «Астрономические формулы для калькуляторов» (М., «Мир» 1988 г.) были опубликованы очень точные формулы для астрономических расчетов. В 1989 году О.Монтенбрук и Т.Пфлегер в книге «Астрономия с персональным компьютером» выложили основы применения математических формул для машинных языков высокого уровня Pascal и C. Что есть современный компьютер – это микро ЭВМ. Почему бы эти изыскания не применить к AVR микроконтроллерам. Выбор пал на Atmega8 из-за относительной дешевизны. Индикатор семисегментый светодиодный на четыре знакоместа. Часы реального времени (DS1307) с батареей (CR2032), а также использование eeprom позволяет запоминать настройки в случае пропадания сетевого питания. Схема довольно простая и под силу радиолюбителю средней квалификации. Печатная плата изготовлена методом ЛУТ, поэтому дорожки выполнены утолщенными, со стороны деталей проложены перемычки из одножильного луженого провода диаметром 0,5 мм. Микросхемы в DIP корпусе. Математика в программе расчета восхода и захода солнца довольно сложная, но даже микроконтроллер с тактовой частотой в один мегагерц справляется быстро, то есть при программировании нового МК, фьюзы установлены по умолчанию.Особенности программы.Должно получиться примерно так.Заготовку накладываем на рисунок, не прикасаясь к поверхности фольги. Заворачиваем концы бумаги на плату, чтобы она не елозила. На утюге регулятор температуры ставим на двойку. Прогреваем утюг. Под плату подкладываем лист писчей(офисной) бумаги, сложенной в четверо и ставим сверху утюг. Прогреваем этот «пирог» в течение 10 минут. Переворачиваем плату и накрываем утюгом. Греем еще пять минут и затем аккуратно, без сильного нажима, проглаживаем бумагу, пока не начнет выступать рисунок платы. Осторожно кладем на холодное место плату и даем остыть до комнатной температуры. Остывшую плату замачиваем в теплой воде минут на 10. Затем осторожно отделяем бумагу и в проточной воде начинаем смывать остатки бумаги, протирая пальцами. Иногда между дорожками бумага не смывается до конца. Тогда готовим слабый раствор уксуса или лимонной кислоты, опускаем туда плату. Будет небольшой пшик, это растворятся остатки мела в кислоте и тщательно промываем плату. Если вдруг обнаружится, что некоторые проводники плохо пропечатались, подправляем радиомаркером R-teck. Травим в хлорном железе и лудим в расплаве Розе, затем распаиваем радиодетали.Вид распаяной платы.Первое включение.После того, как мы распаяли плату, тщательно ее промываем кисточкой, смоченной сначала в бензине и затем смоченной в ацетоне. Просушиваем. Программируем микроконтроллер двумя прошивками. Flash файлом с расширением *.hex или *.rom, EEPROM *.eep.Проверяем на наличие ошибок и коротышей. Подключаем питание, сначала на несколько секунд появляется заставка с версией прошивки, за это время заряжается конденсатор управления затвором мосфет и запускается программа, вычисляющая время моментов гражданских сумерек, далее она будет запускаться один раз в сутки в 00:00 часов и подпрограмма, решающая включить или выключить свет. Эта подпрограмма запускается каждую минуту. Нажав кнопку «Ввод», левая когда индикатор внизу, выставляем Lt широту, Ln долготу, 2n зону, 2018 год, Г⅂ месяц, dn день, hr часы, nn минуты, tu время выключения и tn время включения в ночное время для экономии энергии, чтобы отключить эту опцию, нужно выставить одинаковое время. Допустим 00 и 00. Следующее нажатие переведет в рабочий режим с отображением времени с мигающей секундной точкой. Устройство готово к работе. Номиналы деталей допускают отклонения в разумных пределах +-20%. Начало светлого времени Начало темного времени Данные рассчитаны для широты 69, долготы 33, временная зона 3. Для проверки расчетов данные брались с сайта.Дополнительная информация.Это относится к тем, кому трудно изготовить плату самостоятельно. Заходим на сайт, расплачиваться можно несколькими способами, в том числе и картой банка.Щелкаем по кнопочке «Add your gerber file», выбираем ваши гербер файлы, при изготовлении астротаймера выбираем Proteus_LED_smd(GR) — CADCAM.ZIP прямо в сжатом виде. Через несколько секунд видим рисунок платы. По умолчанию 10 плат стоят 2 доллара.Выбираем «SAVE TO CART» и переходим к оформлению заказа. Дополнительная плата за тоставку появится в итоговой сумме. Проверить и просмотреть вид платы можно нажав «Gerber Viewer», там будет два вида Top и Bottom.Мои файлы, исходники в CodeVisionAVR, проекты в Proteus, гербер файлы, PDF файлы, рисунки прилагаются. Архив zip.Приложение:Посмотреть онлайн файл: bottomgr.pdfПосмотреть онлайн файл: bottom_smd.pdfПосмотреть онлайн файл: proteus_led_smdgr.pdfПосмотреть онлайн файл: proteus_led_smd.pdfПосмотреть онлайн файл: topgr.pdfПосмотреть онлайн файл: top_smd.pdfПосмотреть онлайн файл: astrotaymer2.docДоставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

• Цена: $8.94 (25.31 за 2 штуки с доставкой)

Понадобился мне для одного задания таймер управления освещением. Освещение (рекламная вывеска) должна была включаться на темное время суток. Обычно для этого ставят просто фотореле, но оно имеет свои недостатки. Разобраться с этой задачей я решил при помощи специального таймера. Такие своеобразные реле еще называют Астротаймерами. Астротаймер это по сути обычный таймер, но имеющий привязку к циклам заходавосхода солнца. Так как на разной широте время захода и восхода отличается, то в таких таймерах присутствует установка широты. В микроконтроллере зашита таблица времени восхода захода, по которой и определяется это время в зависимости от числа и месяца. Как я писал в самом начале, самый простой пример применения такого устройства это включение освещения ночью. Можно поставить фотореле, оно обычно стоит меньше, но имеет свои недостатки: Фотодатчик надо выносить на улицу. За состоянием фотодатчика надо следить (если загрязнится, то свет будет гореть и днем) Если появится паразитная засветка датчика, то свет не будет гореть когда надо. Нельзя настроить автоматическое выключение когда свет не нужен. Нельзя включать свет с опережениемзапаздыванием относительно уровня освещения. Всех этих недостатков лишен астротаймер. Я вообще изначально собирался изготовить такой таймер сам, вернее не сам, а при поддержке знакомого программиста, уже и интерфейс продумали и схему нарисовал, но потом подумал, а не проще ли купить. Оказалось что при наличии таких устройств от брендов, по довольно большой цене, есть и китайские устройства, которые можно найти на Али. Заказал, оплатил, получил. Немножко фоток упаковки, ничего особенного, упаковано аккуратно, более подробно под спойлером.УпаковкаКак я писал, заказал я таких таймеров два, упаковано вполне нормально, ничего не болталось. Каждый таймер был дополнительно упакован в индивидуальную коробочку. В комплект входит сам таймер и инструкция к нему, больше ничего нет, да и в принципе ничего больше к нему и не нужно. Инструкция на английском языке, куча картинок. Но когда начал искать в инете, то нашел только брошюру на английском и инструкцию на испанском. На всякий случай добавил к себе на яндекс диск — ссылка. Изначально, когда разбирался с настройками, то долго не могу понять по инструкции как его настраивать, очень помогла именно инструкция на испанском, которую я частично переводил гугл переводчиком, после этого все пошло как по маслу.Инструкция комплектная

На боковой стороне присутствует картинка с назначением контактов и краткая памятка как переключать режимы управления выходом. Более подробно о подключении. Таймер содержит внутри реле с одной переключающей группой контактов. Питание подается на контакты А1 и А2. Таймер исходно рассчитан на подключение к сети 220-230 Вольт, но его легко переделать под питание 24 Вольта (такой вариант так же выпускается). На схемах присутствует перемычка между контактами 3 и 4, ее ставить не надо, это контакты полного сброса устройства (вплоть до времени и т.п.). С выходными контактами думаю понятно и так. Снизу расположено стандартное крепление на DIN рейку. Выглядят таймеры вполне аккуратно. Я не знаю, оригинал это или клон более известного таймера с таким же названием но более известной фирмы chint-electric, но к внешнему виду нареканий точно не было. На передней панели расположен ЖК экран, светодиод индикации состояния выхода и пять кнопок управления. Слева направо. MD — блокировкаразблокировка устройства, выбор режима. R — включениевыключение индикации, сброс параметра, функциональная кнопка к кнопке MD.< — выбор устанавливаемого параметра Вниз — уменьшение выбранного параметра Вверх — увеличение выбранного параметра. На индикаторе присутствует довольно много разных символов, но в реальности используются не все. Как минимум нет индикации дней недели, подозреваю что этот экран используется в каких то других таймерах данной фирмы. Таймер имеет стандартный размер в два модуля для DIN рейки. Более подробно размеры указаны в чертеже производителя. В реальности размеры полностью соответствуют размерам из даташита.Измеренные размеры Не разобрать устройство я не мог, так как не разбираю электронику только в двух случаях: Устройство не разборное или есть шанс потом его не собрать. У меня украли пароль к сайту и обзор пишу не я :)РазборкаРазбирается таймер очень легко, гораздо проще чем настраивается (вернее чем то, как я пытался его настраивать изначально). Сначала поддеваем чем то тонким и острым две защелки с одной стороны, разводим немного половинки корпуса, потом повторяем это со второй стороной. После этого корпус разделяется на две половинки. Внутри электроника ничем не закреплена, большая плата прижимается самим корпусом, а маленькая четырьмя штифтами, которые авляются частью нижней половины корпуса. Само устройство состоит из двух плат. Плата с контроллером и экраном, так сказать «мозги» устройства. Плата с реле, разъемами, батарейкой, схемой питания и вспомогательными компонентами. Верхнюю часть мелкой платки закрывает пластиковая рамка, она же защищает ЖК экран от повреждений, сделано хорошо и вполне надежно. Садится плата на место плотно, думаю что с защитой от пыли справится без проблем. Всеми отсчетами управляет 8 бит микроконтроллер содержащий на борту так же RTC (часы реального времени). По маркировке нашелся и даташит — ht49ra1 Пайка не идеальная, но весьма неплохая. Как я выше писал, на второй плате установлены разъемы, реле, батарейка и т.д. Мелкая платка подключается четырехпроводным шлейфом. Контакты подписаны. Выше я писал, что устройство легко переделать под 24 Вольта питание. Для этого достаточно закоротить желтый конденсатор слева. Кстати, маркировка на нем отсутствует как класс. 24 Вольта можно подавать как переменку, так и постоянку, работать будет одинаково. На плате установлено реле рассчитанное на 16 Ампер. Но зная то, что часто параметры таких реле несколько завышены, то я бы не стал использовать его при токах более 10 Ампер. Ниже реле видна литиевая батарейка. В описании было указано, что это аккумулятор и время автономной работы около 60 дней (если я правильно понял инструкцию). На самом деле стоит батарейка и они без проблем отработали пол года в дежурном режиме пока ждали установки (так уж сложилось). На плате в некоторых местах присутствуют следы флюса, хотя сама пайка аккуратная. Силовые дорожки дополнительно пролужены припоем, это довольно хорошо, видно что производитель думал о надежности работы. К разъема претензии отсутствуют, нормальные качественные разъемы. По крайней мере при работе под током 10-16 Ампер работать должны вполне нормально, провод затягивается плотно. А вот дальше я перейду к описанию настройки устройства. Как мне не хватало этого описания когда я получил таймеры. В инструкции есть картинка описания меню, и есть пояснение всех пунктов, вроде все понятно, но при этом непонятно. Описание настройки я так же спрячу под спойлер.НастройкаИзначально я хотел перевести инструкцию на русский язык, но потом решил просто оформить более понятное описание с картинками. Итак начнем.1, Первым делом настраиваем время. Для этого разблокируем устройство кнопкой MD (удерживать около 3 секунд пока не пропадет надпись LOCK). Далее нажимаем кнопку <, начнет мигать разряд минут, кнопками вверхвниз выставляем время, переключая то, что устанавливаем кнопкой <. После настройки нажимаем и удерживаем кнопку MD для запоминания (по инструкции, у меня запоминало и без этого)2. Устанавливаем широту (у нас же астротаймер). Так как я живу в Харькове, то установил 50 градусов северной широты. Для этого нажимаем одновременно MD и R. Выбор параметра кнопка <, настройка кнопками вверхвниз.3. После настройки широты нажимаем MD и попадаем в меню настройки даты и года. Как и в настройке времени при помощи кнопок < и вверхвниз устанавливаем числомесяцгод.4, Нажимаем и удерживаем MD для запоминания настроек. Все, основные параметры установлены. Дальше я перешел к настройке параметров включениявыключения нагрузки. Таймер имеет 8 ячеек настроек, каждая ячейка содержит две настройки времени, первая включение, соответственно вторая — выключение. Для простоты объяснения я буду вводить параметры исходя из требования: Включать нагрузку на закате солнца, выключать с восходом. Хотя при желании можно настроить и включениевыключение за некоторое время допосле закатавосхода, для этого надо просто выставить время на +- необходимое количество минутчасов. Так как я настраивал таймер 9 мая, то посмотрев в календарь я увидел, что в этот день закат солнца в 20.05, восход в 4.58.1. Разблокируем таймер, после этого еще раз нажимаем кнопку MD, попадаем в меню настройки параметров времени.2. Нажимаем кнопку <, символы —.— сменяются на 00.00, параметр включен и установлен на 00 часов 00 минут.3. Выставляем время включения 20 часов 5 минут.4. Нажимаем кнопку MD, переходим к установке времени выключения.1. Аналогично параметру включения устанавливаем время выключения 4 часа 58 минут.2. Если надо установить дополнительное время включениявыключения, то нажимаем кнопку MD и переходим ко второй ячейке, это можно понадобиться например для выключения нагрузки глубокой ночью. К примеру включаем свет как зашло солнце, в 12 ночи выключаем, в 4 утра включаем и выключаем как взойдет солнце. Так как ячеек восемь, то можно создавать и более сложные программы.3. После настройки времени (третий клик кнопкой MD) устанавливаемый параметр перестает моргать, но если нажать кнопку вверхвниз, то можно включить значок широты. Это отключает привязку таймера к зависимости времени от времени восходазаката солнца.4. Если вы установили время ячейки ошибочно (время 00.00 тоже время и значит таймер будет его учитывать), то нажав кнопку R можно отключить эту ячейку. Отключенное состояние —.— на дисплее. Как это работает. В процессе описания настройки я показал, что выставил 9 мая и включение 20.05, выключение 4.58. Ради эксперимента я перевел часы на 18 мая. После этого зашел в меню настройки времени включениявыключения (там где я устанавливал 20.05 и 4.58). На фото видно, что время автоматически сменилось на 20.16 и 4.45, это означает, что 18 мая нагрузка включится в 2.16, а выключится в 4.45. На самом деле календарь показывает что 18 мая закатвосход будет в 20.17 и 4.45, но думаю это просто небольшая ошибка программы, так как она не увеличивается с переходом к более далеким датам. Все, на этом настройка закончена. Вообще настраивается это довольно быстро, время на прочтение описание куда больше, чем время необходимое на настройку. Выход устройства может быть сконфигурирован в четырех режимах. 1. постоянно включен 2. постоянно выключен 3. режим авто и включен 4. режим авто и выключен. На фото порядок немного другой, но суть та же. Если с режимом постоянно включен и постоянно выключен все понятно, эти режимы можно использовать для принудительного включения нагрузки (например при проверкенастройке), то про два других режима я напишу отдельно. После установки времени устройство переходит в нормальный режим работы, но если стоит режим Авто и выключено, а сейчас устройство должно быть включено (по таймеру), то есть два пути, либо просто оставить как есть и нагрузка будет включена при наступлении следующего временного интервала включения, либо перевести устройство в режим Авто-включено. Так как при настройке я не попадал в интервал когда нагрузка включена автоматически, то для проверки я перевел устройство в режим Включено. Если подключено питания, то засветится светодиод и щелкнет реле. Кстати насчет реле, есть глюк (который проявляется только при питании от 220). Если реле было выключено, но потом пропало питание 220 Вольт и через некоторое время появилось опять, то реле не включится. Происходит так потому, что фильтрующий конденсатор еще не заряжен, а емкость гасящего конденсатора подобрана впритык и не хватает тока для включения реле. надо либо принудительно его включить выключить, либо оно включится само в следующем цикле. Можно так же при необходимости отключать вывод информации на экран, чтобы не раздражала или было меньше потребление, не знаю, но функция такая есть. Включениевыключение экрана производится удержанием кнопки R. Управление этим не зависит от того, заблокирована клавиатура или разблокирована, так же это не влияет на включениевыключение нагрузки, режим просто отключает индикацию. Итак резюме:Плюсы. Цена Функциональность, 8 ячеек для настройки времени включениявыключения нагрузки. Отсутствие нагрева Качественное исполнение. Простая настройка (как выяснилось потом)Минусы. Нехватка питания для включения реле при попадании питания (подробнее в обзоре). Мое мнение. Довольно качественное и удобное устройство, когда надо иметь возможность управления нагрузкой в зависимости от времени восходазахода солнца. не думаю что мне пригодятся все 8 ячеек настроек, но запас может быть полезен. Исполнение порадовало, конечно реле стоит средненькое, но такое встречается довольно часто. Реле вполне стандартное и его можно без проблем заменить либо применить внешний контактор для включения мощной нагрузки. Вот такой получился обзор. У продавца этих реле уже нет, да и продавец был с очень низким рейтингом, но как видно все пришло во вполне нормальном состоянии. Не думаю что проблема найти то же реле у других продавцов, скажу лишь одно, вещь полезная. Случайно заметил, что у продавца они есть, но только лотом по 10 штук, так что думаю можно договориться и насчет поштучно. upd. У продавца опять появился данный лот. ДомойСтатьи по электромонтажуАстрономический таймер. Конструкция, настройка и применение.

Астрономический таймер, или, как иногда называют данные приборы — астрономическое реле и реле с астрономической программой — позволяет автоматически управлять освещением в зависимости от географического местоположения и астрономического времени, т.е. времени года и реального времени.

В наше время для управления освещением на улице и прилегающей к дому территории чаще всего используются фотодатчики. Фотодатчики включают освещение в зависимости от величины естественной освещенности. Как-то так получилось, что все немного подзабыли наиболее популярное техническое решение относительно недавнего прошлого — включение и выключение освещения с помощью суточного реле времени.

Еще до появления фоторезисторов и других фотоэлементов для автоматизации освещения активно применялись различные автоматические устройства с часовыми механизмами. Эти устройства включали и отключали освещение в предварительно заданное время суток.

Принцип работы этих реле был основан на вращении программного диска с отверстиями, в которые вкручивались специальные штифты по заданной программе. Диск вращался с помощью часового механизма. Пружина часового механизма заводилась под действием электромагнита. При вращении диска штифты нажимали на микровыключатели и при этом включали и отключали освещение.

   Реле времени 2РВМ

У этого способа управления освещением есть свои преимущества и недостатки. Преимущества, в основном, связаны с тем, что на работу  осветительной установки не влияют никакие случайные засветки. Реле — это относительно простое устройство и его можно размещать абсолютно в любом месте, в том числе и в помещении. В то время, как фотодатчик должен обязательно находится в месте контроля естественной освещенности. 

Главный недостаток использования суточного реле времени заключается в том, что время восходов и закатов солнца постоянно меняется, что требует регулярной подстройки механизма на новые значения времени восхода и заката солнца что очень не удобно. Если этого не делать, то через определенное время такие реле давали большие погрешности при включении, например включали лампы, тогда когда в этом необходимость полностью отсутствовала из-за достаточно хорошего уровня естественной освещенности.

С бурным развитием электроники и микропроцессорной техники появляются все более умные устройства, которые напоминают старые проверенные технические решения на более качественном уровне.

   Современный астрономический таймер

Так как в некоторых случаях ограничить обычный датчик освещенности от случайных засветок неимоверно сложно, то на помощь может прийти устройство, в котором необходимость во внешнем датчике освещенности полностью отсутствует — цифровой астрономический таймер.

По своему принципу действия такое устройство похоже на реле времени с часовым механизмом. Но в отличии от свои предшественников, современные устройства такого типа способны производить автоматический расчет времени восхода и захода солнца и производить переключения в выходных цепях (включая и отключая источники света) только тогда, когда в этом действительно имеется необходимость.

Цифровые астрономические таймеры выпускаются большим количеством производителей и по своим техническим характеристикам они все очень похожи.

Астрономический таймер Legrand

Для того, что бы астрономический таймер Rex 2000 правильно мог определять время восхода и захода солнца в память таймера при его первоначальной настройке необходимо ввести дату, время и локальные координаты (долготу и широту) той местности, где он будет эксплуатироваться. При этом астрономический таймер Rex пригоден для использования в любой точке Земли.

Переключение таймера (управление источниками света) происходит без использования светочувствительного элемента. В целях экономии электроэнергии ночью возможно программированное отключение таймера. Время переключения легко определяется по сегментированному дисплею.

   Астрономический таймер Rex2000 компании Legrand

Возможна коррекция времени включения и выключения в пределах +/- 60 мин от рассчитанных астрономическим таймером значений времени восхода и захода солнца. Кроме этого, управляющий вход «S» таймера позволяет включить таймер независимо от текущей программы. Как заявляет фирма-производитель, точность таймера составляет +/- 1 с/сут.

Таймер автоматически совершает переход на «зимнее»/«летнее» время. Имеется пломбируемая крышка. Интерфейс программирования «FACE». Разные модели таймеров могут получать питание от напряжения 230 В или 24 В. Рабочая температура -20…+55 ^оС. Степень защиты – IP20.

Существует модель астрономического таймера, который может управлять сразу двумя каналами. В таймере имеется 1 или 2 переключающих контакта на 16 А для чисто активной нагрузки или 4 А для индуктивной (при cos фи = 0,6). Если Вам необходимо подключить через таймер более мощные лампы, то в этом случае подключение ламп нужно производить через электромагнитные пускатели. При этом астрономический таймер уже будет управлять не непосредственно линией, а катушкой электромагнитного пускателя.

   Схема подключения астрономического таймера Rex2000

У некоторых производителей в астрономический таймер заложена функция автоматического определения времени восходов и закатов солнца по введенному названию города и текущей дате. Кроме этого в таймере может быть встроенный счетчик отработанного таймером времени и количества включения нагрузки, возможность ввода пароля для того, чтобы исключить чужое вмешательство в работу устройства.

Большинство автоматических таймеров выпускаются для монтажа на DIN-рейку (стандартную металлическую рейку шириной 35 мм) и имеют простую схему подключения.

Астрономический таймер сохраняя все достоинства устройства с часовым механизмом (главное преимущество заключается в том, что отсутствует необходимость в монтаже датчика освещенности) управляет источниками света в зависимости от естественной освещенности (правда определенной расчетным путем).

</span></p>

Смотрите также по теме:

   Схема подключения датчика движения для освещения.

   Как смонтировать и подключить уличный прожектор с датчиками движения.

   Фотореле для уличного освещения: виды, применение, схема подключения.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Используемые источники:

• https://usamodelkina.ru/10739-astronomicheskiy-taymer-umnoe-rele-vklyucheniya-osvescheniya.html
• https://mysku.ru/blog/aliexpress/31895.html
• https://powercoup.by/stati-po-elektromontazhu/astronomicheskiy-taymer