Димерите в системи за регулиране на осветлението

Дистанционно управление, интерфейси и централизирани системи

Централизираното регулиране от разстояние на осветлението в големи помещения, започнало от театри и концертни зали преди близо век, днес масово се използва в административни и производствени сгради, за художествено осветление на фасади и паметници на културата. Съвсем естествено е и удобството на дистанционното управление на битова техника да се прилага и при димерите, управляващи силата на светене на различни лампи. Все по-широко приложение намират и димерите с автоматично регулиране в зависимост от околното осветление.

Дистанционното управление

В зависимост от начина на предаване на управляващите сигнали съществуват 3 основни вида дистанционно управление на каквито и да е устройства. Най-старо е управлението по проводникова линия чрез протичане на електрически ток, като се използват специално прекарани проводници (управляваща линия) или самата електрическа мрежа. Неговата реализация е най-проста, но гъвкавостта на експлоатацията е затруднена, тъй като всички устройства задължително са свързани с линията. Вторият исторически появил се вид е безжичното управление с радиовълни. Монтажът на устройствата е безспорно по-прост, но цената им е по-висока заедно с повишената опасност от взаимни смущения с радиопредаватели. Третият тип използва инфрачервени лъчи като управляваща линия и се нарича оптично управление. Смущения при него реално няма, но за осъществяването му е необходима пряка видимост между устройствата. За дистанционно управление на осветлението се използват и трите вида, както и техни комбинации.

Според характера на използваните сигнали има две разновидности на дистанционното управление - аналогово и цифрово. Исторически по-старо е първото, сред предимствата му е сравнително простата структура на устройствата, а основните недостатъци са уязвимостта от смущения и необходимостта от отделна управляваща линия за всяко устройство. Цифровото управление е по-сигурно, по една управляваща линия могат да се командват много устройства, а по-голямата му сложност е лесно преодолима със средствата на съвременната електроника.

Обхватът на регулиране

Неговата горна граница е максималната осигурявана сила на светлината, приемана за 100%. В зависимост от долната граница се приема че съществуват 3 обхвата. Първият е за “обикновеното” осветление, използвано за помещения в обществени сгради, коридори, стълбища, големи офиси, учебни зали. Димерите в тях трябва да намаляват силата на светлината до 10%. Поради разширяването на зеницата на окото при слабо осветление, тази сила реално се възприема като 32%, т.е. реалният обхват на регулиране е 3:1, а не задаваният от димера 10:1. Висококачественото осветление изисква от димера минимална сила на светлината 5% (обхват на димера 20:1), на която съответства субективно възприеманата 22% и обхват 5:1. Това осветление се препоръчва за жилища, хотелски стаи и малки заседателни зали.

При т.нар. художествено осветление димерът осигурява 1% (обхват 100:1), на което съответства възприятие 10% и обхват 10:1. Приложенията са в офиси, заседателни зали, центрове за управление, болнични стаи, театри и ресторанти. Вече има димери за луминесцентни лампи с минимална сила на светлината 0,7%.

Управление по проводникова линия

То се използва както за местно управление (на отделни лампи), така и в централизираното управление на димерите в административни, обществени и производствени сгради. Все повече се използват луминесцентни лампи поради поне 3 пъти по-малката им консумация на електроенергия в сравнение с тези с нажежаема нишка. Поради това повечето методи са за дистанционно управление на луминесцентни лампи, като не трябва да се забравя, че то е възможно само при наличие в тях на димиращ баласт (електронен баласт с възможност за регулиране). Най-просто е двупроводното управление, което е аналогово и при него управляващият блок “се вмъква” във фазата между мрежата и лампата и може да се постави на мястото на ключ. Управляващото напрежение се подава към лампата по мрежата, като обикновено силата на светлината се регулира между 5% и 100%.

Трипроводното управление също е аналогово и изисква прекарването на допълнителен проводник за управление, като “нулата” на мрежата служи за втори управляващ проводник. Долната граница на силата на светлината е 1% или 5%. Към това предимство спрямо двупроводното управление се прибавя и фактът, че формата на тока по мрежата е по-близка до синусоидалната, което означава по-малки създавани смущения.

Третият аналогов вид е управлението 0-10 V, използвано както за лампи с нажежаема нишка и халогенни, така и за луминесцентни лампи. Обикновено то е централизирано. Необходима е двупроводна управляваща линия, по която от управляващия блок (електронен потенциометър) се подава постоянно напрежение между 0 (или +1V) и +10 V. В димера се създава линейно нарастващо напрежение, което започва в началото на всеки полупериод на мрежовото напрежение и достига +10 V в края му. Токът през лампата започва в началото на полупериода и завършва, когато нарастващото напрежение се изравни с управляващото. Поради това лампата е изгасена при минималното управляващо напрежение и има максимална сила на светлината при +10 V. Възможно е един управляващ блок да се свърже към много димери (обикновено между 10 и 100). Единственото ограничение е токът по управляващата линия да не надхвърли максимално допустимия за съответния блок (дава се в проспекта му и е между 50 mA и 16 А).

Цифровото управление

може да се реализика с използване електрическата мрежа или отделна управляваща линия. Самото управление се извършва чрез предаване на импулси, като наличието на импулс условно се означава с 1, а липсата му с 0. Така на една група импулси съответства комбинация от единици и нули - двоично число. Предаваните по линията числа достигат до всички димери, но дадено число се възприема само от един от тях. За целта числата са разделени на групи, като две от тях са задължителни независимо от метода на предаване. Първата група е т. нар. адрес, който е индивидуален за всеки димер и позволява втората група да бъде приета само от него. А именно тя установява силата на светлината на лампите, свързани към димера. Този принцип позволява по една линия да се управляват произволен брой димери, което определя едно от приложенията за регулиране на осветлението на много места от един управляващ блок. Друга особеност и предимство е, че числата могат да се запомнят в паметта на управляващия блок и да се изпращат към всеки димер в точно определен момент. Това означава програмиране на работата на осветлението във всяко помещение или част от него. И не на последно място, управляващият блок би могъл да изпраща числа и на други места, например да управлява вентилатори, т.е. регулирането на осветлението да стане част от по-сложна система за създаване на оптимални условия на работа в една или повече сгради. Логично е, че димерите трябва да са специално разработени за цифрово управление. Същевременно съществуват модели, които могат да се управляват дистанционно и чрез някой от аналоговите методи.

Начинът на организация на предаването по линията към димерите и евентуално от тях към управляващия блок заедно с техническите средства за това се нарича интерфейс. В зависимост от последния съществуват няколко вида цифрово управление, първият от които е интерфейсът Х10. Той е еднопосочен, т.е. има предаване на числа само към димерите. Като управляваща линия се използва електрическата мрежа, което е основното му предимство. При него един блок може да управлява до 256 димера, тъй като адресът съдържа 8 цифри (28 = 256). Също 256 може да са стойностите на силата на светлината на всеки димер, т.е. управлението представлява изпращане на 16 импулса. Всеки от тях е съчетание от синусоидално напрежение с честота 100 kHz и продължителност 1 милисекунда и пауза и се предава в моментите на нулево мрежово напрежение. Предаването на 1 е напрежение последвано от пауза, а 0 - пауза и напрежение. Чрез този интерфейс се управляват главно лампи с нажежаема нишка, като за всеки димер те са с мощност между 40 и 500 W. Димерите се монтират на стената вместо ключ или са с два едисонови цокъла - единият се завива на мястото на лампата, а тя се поставя в другия.

Друг интерфейс е DMX, създаден специално за регулиране на осветлението и известен с последната си версия DMX512/1990. Необходима е отделна управляваща линия от 3 проводника - два за предаване на импулсите и един нулев, наричан маса. Обикновено се използва 5-жилен кабел - две двойки и маса. Всеки димер е с 2 гнезда за вход и изход, като входът на всеки се свързва към изхода на предния, а на изхода на последния трябва да се постави специален накрайник, съдържащ резистор 120 ома. Към един управляващ блок могат да се свържат до 512 димера, които осигуряват 256 стойности на силата на светлината. За редките случаи на повече димери производителите предлагат специални допълнителни устройства. Предаването се осъществява чрез подаване на постоянно напрежение между проводниците - за 1 с една полярност и за 0 с обратната. Съществуват димери за различни видове лампи и мощност до 2000 W. В някои от тях могат да бъдат записвани програми (до 16) за промяна на силата на светлината в определен ред, например за получаване на движещи се светлини. Има многоканални димери (димерни блокове) с няколко еднакви димера в кутията си, всеки с независимо управление (архитектурно осветление, реклами). Максималната дължина на управляващата линия е не по-малка от 300 m, което е напълно достатъчно за голяма част от приложенията. В сгради с малко електрически смущения дължината може да е до 500 m.

Третият интерфейс е DALI, с приложения за управление на луминесцентни лампи, включително енергоспестяващи, халогенни с електронен трансформатор, светодиодни и лампи с метални пари с голяма мощност и много силна светлина. Засега това е единственият двупосочен интерфейс, като всеки димер изпраща обратно данни към управляващия блок за състоянието на управляваните лампи (запалени или не), за силата на светлината им и условията на работа на техния баласт. Управляващата линия е от 2 проводника, към които се свързва управляващият блок и до 64 димера. Необходимият постоянен ток за работа на димерите се доставя от управляващия блок, който може да осигури до 250 mA. Когато димерите консумират повече от 250:64»4 mA, техният брой трябва да е под 64. Постоянното напрежение по линията е между 9,5 и 22,5 V с типична стойност 16 V, а дължината им не може да надхвърля 300 m и същевременно напрежението на най-отдалечения димер трябва да е с не повече от 2 V по-малко от това на управляващия блок. Поради това при използването на твърде тънки проводници максималното разстояние намалява.

Освен тези интерфейси съществуват и фирмени, всеки от които се използва само от съответния производител, като по принцип не се дават сведения за начина на реализацията им. Те използват някой от описаните начини за връзка между управляващия блок и димерите. Характерни примери са i-bus EIB на ABB, както и Hi-Lume 3D и EcoSystem на Lutron. Съществуват димери, които освен с фирмения интерфейс могат да работят и с DALI.

Безжично управление

То е еднопосочно, като в управляващия блок има радиопредавател, а във всеки от димерите - приемник. Използват се нелицензирани обхвати, работата в които не изисква разрешение, всеки обхват има определен брой канали с фиксирани честоти, а даден комплект управляващ блок с димери работи в един обхват.

Споменатият интерфейс Х10 има свой безжичен вариант, работещ в обхвата 433 MHz. По-голямата част от безжичните системи са фирмени разработки, но практически във всички случай външният вид и монтирането на димерите не се различават от тези на проводниковите системи, а тяхната антена е в кутията им. Много често димерите са с безжично и ръчно управление, което увеличава удобствата при използването им.

Оптично управление

По принцип на действие и начин на използване то не се различава от това на другите типове битова електроника. Задължително е цифрово, но без адресиране, управляващата линия е инфрачервен лъч, а регулирането на силата на светлината става чрез натискане на бутони на управляващия блок. Рядко се произвеждат димери само с оптично управление, обикновено им се прибавя и ръчно. Има системи в които управляващият блок може да програмира желани бутони на дистанционното на телевизора за регулиране на осветлението.