Освещение в умном доме

В современных условиях освещение в системе умный дом является одной из важнейших систем для формирования необходимого уровня комфорта в помещении. Сегодня это не просто люстра с выключателем возле двери, а многофункциональные решения.

Например, система управления освещением в умном доме способна самостоятельно подстраивать яркость света для создания оптимальных условий с учетом уровня естественной освещенности. В этом случае человек получает не только комфорт, но и снижение расходов на электроэнергию. Такие системы можно использовать и автономно, не соединяя их, с другими smart-решениями в единый комплекс. 

Сегодня интеллектуальное освещение производит огромное количество компаний, поэтому не составляет труда сформировать системы различной сложности в соответствии с потребностями заказчика. Главное, что их можно подобрать самостоятельно, обратившись к специалистам только для окончательного подбора оборудования, монтажа и настройки. 

Основные принципы работы

Любая система управления светом предусматривает возможность включения в нее различных компонентов, разделяемых на несколько категорий:

• непосредственно осветительные приборы (светильники, ленты);
• средства управления (диммеры, управляющие реле);
• источники управления (панели, выключатели);
• контроллеры;
• элементы вспомогательного назначения (усилители, блоки питания).

Каждый из этих компонентов требует отдельного рассмотрения.

Осветительные приборы

Несмотря на многообразие вариантов светильников, свет в умном доме управляется посредством двух принципиальных схем: «включить/выключить» или изменением яркости освещения. Конкретный тип управления зависит от возможностей прибора. Одни не предусматривают изменения яркости света, для других требуется отдельный адаптер, третьи работают только под управлением цифровых систем. 

Среди осветительных приборов можно выделить:

• лампы накаливания, светодиодные лампы 230V – позволяют управлять по принципу «вкл/выкл» выключателем иди изменять через диммер яркость свечения;
• светодиодные ленты – обеспечивают возможность управления яркостью свечения, но нуждаются в отдельном блоке питания и управляющем диммере;
• светильники не диммируемые – имеют интегрированный драйвер и работают только в режиме «вкл/выкл»;
• светильники диммируемые – по возможностям управления не отличаются от моделей с LED-элементами;
• управляемые светильники с напряжением до 10B – предусматривают возможность изменять яркость свечения посредством аналогового управления;
• светильники с управлением через протокол DALI – самостоятельное направление осветительных приборов для объектов с дизайнерским ремонтов или крупных офисов.

Отдельно необходимо указать на «умное освещение», когда управление светом в квартиреосуществляется через протокол ZigBee и возможностью соединения с контроллерами Wiren Board.

Исполнительные устройства

Любое освещение в умном доме предусматривает наличие исполнительных устройств. с их помощью включают/выключают свет, изменяют его яркость. В зависимости от используемых светильников будут различаться и исполнительные устройства.

Модули реле

Популярный вид управляющих устройств, обеспечивающий максимальную простоту включения/выключения. Их применение допускается с любыми типами источников света, будь это классические лампы накаливания или современные светодиодные ленты. 

Мы предлагаем реле семейства WB-MR с дискретным входом. Они способны различать четыре варианта нажатий, для каждого из которых активируется определенное действие. Возможна работа вместе с контроллерами или без их участия.

Выстраивая управление освещением дома, целесообразно сделать выбор в пользу реле WB-MR6C v.3 с блоком питания. К числу его сильных сторон необходимо отнести:

• способность работы с большими пусковыми токами, необходимыми для LED-освещения;
• возможность совместного применения с элементами «умного дома» без контроллеров;
• за счет существования различных типов нажатий возможно задавать сценарии или применять проходные выключатели;
• возможность интеграции в автоматизированные системы под управлением контроллеров с удаленным управлением и реализацией сценариев.

Реализуя умное управление освещением, подбор модуля реле осуществляется в соответствии с суммарной мощностью потребления и предельными значениями пусковых токов. 

Диммеры

Данные устройства позволяют изменять уровень яркости света. Например, диммеры WB-MDM3 созданы для сетей переменного тока и максимальной мощностью для классических ламп накаливания и LED-освещения в 300 и 180 ватт соответственно. Устройства относятся к числу универсальных и работают совместно с различными источниками генерации света, допускающих диммирование. 

Необходимо учитывать, способность лампы к диммированию в обязательном порядке указывается производителем на упаковке изделия или непосредственно в инструкции к ней. Любые попытки диммирования подобных устройств способны привести не только к перегоранию ламп, но и поломке диммера.

Для диммеров WB-MDM3 допускается непосредственное управление от выключателей или через RS-485 (Modbus).

При диммировании LED-лент, не имеющих драйверов, используют специальные диммеры WB-LED. С ними умная подсветка дома может быть различных цветов, включая ленты RGB или RGB+W. Для устройств предусмотрено существование 11 различных рабочих режимов с возможностью настройки частоты ШИМ и функцией распознавания нажатия. В стандартном исполнении максимальная сила тока в канале до 5А. При условии превышения этих параметров в сети, требуется установка усилителей WB-AMPLED.

Модуль аналоговых выходов

Для светильников с напряжением до 10В применяют модули аналоговых выходов. В нашей линейке представлены модели WB-MAO4, допускающие работы в низковольтном режиме или ШИМ, с управлением через стандартные выключатели или через RS-485 (Modbus). Они же подходят и для совместной работы с диммерами до 10В.

Шлюз Modbus-DALI

Протокол DALI является специализированным стандартом, через который организуется автоматизация управления освещением в квартире. При его использовании необходима прокладка двухпроводных линий, совместимых с силовой электропроводкой объектов, включая совмещение в едином кабеле. Максимальное количество устройств, подключаемых по протоколу DALI на одну линию, достигает 64 единиц. 

В последние годы светильники на основе протокола DALI набирают популярность при создании оригинальных, дизайнерских проектов. Они имеют эстетически привлекательный вид, позволяют применять различные режимы работы, а одного кабеля (пять жил) достаточно для одновременного электропитания и управления. Кроме того, такие устройства обладают функционалом самодиагностики и информируют владельца о наличии проблем в работе.

В случае, если система освещения умного дома строится на сочетании светильников DALI и контроллеров Wiren Board, интеграция устройств осуществляется через шлюзы ECOdim DALI GW2, позволяющие преобразовывать команды от контроллера в формат DALI, принимаемый конечными устройствами. Полностью ознакомиться с возможностями шлюза позволяет его техническая документация, предоставляемая в комплекте с изделием. 

Источники управляющих сигналов

Данная группа объединяет в себе широкий спектр устройств, включая выключатели пульты ДУ, различные датчики контроля и иные элементы, способные отдавать сигналы на исполнительные устройства.

Клавишные выключатели

Выстраивая умный дом для света в квартире, целесообразно делать выбор в пользу выключателей без фиксации. Их преимуществом является возможность установления нескольких действий в зависимости от типа нажатия. 

Любой умный дом включение света предусматривает различными способами, но выключатели продолжают оставаться наиболее распространенным и используемым вариантом, несмотря на существование других средств. 

Датчики движения

Подобные датчики, как и датчики, реагирующие на присутствие человека в помещении, позволяют автоматизировать процессы включения/выключения света.

Датчики движения построены на основе инфракрасного излучения. Их срабатывание происходит в случае фиксации движения человека в зоне действия. В отличие от них датчики присутствия работают на основе ультразвукового излучения (возможно микроволнового), они способны фиксировать присутствие человека даже при условии отсутствия его движения. Интеллектуальная подсветка будет работать только в моменты, когда в ней есть необходимость, отключаясь в дальнейшем автоматически. 

В зависимости от конкретной модели датчика возможно наличие у них цифровых выходов (альтернатива дискретные). Различаются они между собой и по типу установки, одни устанавливаются на поверхность в скрытом исполнении, другие монтируются непосредственно в подрозетник.

Датчики освещенности

В умном доме подобные устройства замеряют естественный свет, система управления же на основе этих данных принимает решение о необходимости включения светильников. Внедрение таких датчиков позволяет непрерывно поддерживать в помещениях оптимальный уровень освещения, без непосредственного участия человека, гарантируя комфорт. 

Чаще всего освещенность определяют комбинированные датчики, самой распространенной их моделью является WB-MSW v.3. 

Комбинированные датчики WB-MSW v.4

Данные датчики относятся к числу многофункциональных устройств и обеспечивают автоматическое освещение в помещениях, как при нахождении человека (по командам датчиков движения), так и при необходимости поддерживать установленный уровень освещения (по командам датчика освещенности). Они же применяются для управления микроклиматом в помещении и отдачи команд на предметы бытовой техники, включенные в контур умного дома. 

Пульты ДУ

Это основные устройства для дистанционного управления светом, включая изменение яркости, цвета и так далее. В большинстве случаев работа пультов ДУ осуществляется посредством Bluetooth или ZigBee.

Если KNX управление освещением строится на контроллерах Wiren Board, целесообразно использовать пульты, работающие на основе протокола ZigBee.

Панели управления

Настенные панели в зависимости от своего функционала могут быть универсальными или специализированными. В последнем случае они способны выполнять одну роль, например управлять элементами освещения. Среди основных протоколов таких панелей: Modbus, KNX, ZigBee и так далее. 

Для контроллеров Wiren Board чаще всего применяют KNX-панели, HMI-панели с программированием Modbus. Возможна установка и классических планшетов, с выводом на дисплей данных в текстовом или графическом исполнении. 

Мобильное управление

В умном доме устройство управления освещением строится через контроллеры, уже в базовом исполнении обладающие адаптивным web-интерфейсом. В этом случае есть возможность обеспечить доступ к системе через приложения с мобильных устройств и разнообразные голосовые помощники, например сервис «Дом с Алисой» от компании «Яндекс», Home Kit от Apple и так далее. Последние реализованы посредством облачных сервисов. Такие голосовые сервисы могут управлять умным домом, запускать сценарии, отдельные устройства и так далее. 

Источники питания

Любая система умного освещения предусматривает обеспечение электропитанием. В большинстве случаев в сети поддерживает постоянное напряжение в 24V. Источники питания монтируют в щитах автоматики. В случаях больших потребностей в мощности, превышающей возможности блока, проводится группировка потребителей на несколько групп, для каждой из которых выделяется самостоятельный источник питания. 

У нас представлено несколько вариантов источников питания, каждый из которых предусматривает стандартное крепление к din-рейке. Познакомиться с ними можно в разделе каталога «Комплектующие». 

Контроллеры автоматизации

Простое управление светильником можно реализовать посредством аппаратного функционала, если же потребуется реализовать различные сценарии, необходим полноценный контроллер. С его помощью осуществляется автоматизация управленческих процессов, происходит интеграция в SCADA-системы, подключение к управляющим панелям. 

В большинстве случаев интеллектуальное управление освещением позволяет реализовать контроллер Wiren Board на основе операционной системы Debian Linux. Его функционала и универсализма достаточно для решения всех типовых задач. 

Контроллер предусматривает наличие предустановленного программного обеспечения, а при необходимости подгружается ПО сторонних организаций для построения более сложных структур.

Примеры систем управления светом

Схема работы и интерфейс

Управление освещением в умном доме кратко можно рассмотреть на конкретном примере. Схемы доступны на сайте технической поддержки и в предлагаемой документации. В рассматриваемом примере применяется следующий состав оборудования:

• контроллеры Wiren Board 7, как основной управляющий элемент;
• реле WB-MR6C v.2, средством управления работой светильников;
• диммер WB-MDM3, основное средство изменения уровня яркости света;
• диммер WB-LED, специально созданный для изменения яркости и цвета LED-лент;
• датчики WB-MSW v.3, фиксирующие наличие движения и уровня естественного света;
• источник питания Li60-20B24PR2, для питания основных управляющих элементов. 

С целью создания наглядной и при этом не громоздкой схемы, отражающей освещение в системе умный дом, целесообразно использовать для каждого из типов оборудования по одной единицы. В общей сложности возможно подключение до 247 различных единиц. Электропитание в сети составляет 24V, а в случае, если сила тока меньше 1А, питание элементов возможно организовать через Vout-выход контроллера. Если используются LED-ленты, для них целесообразно дополнительно устанавливать самостоятельный блок питания. Основным средством управления различными модулями выступает интерфейс RS-485. Также можно использовать выключатели. 

Для настенных выключателей используются настройки подключения через web-интерфейсы самого контроллера с дискретным вводом. В результате управлять элементами освещения можно непосредственно через интерфейс контроллера или используется для этого решения более высокого уровня, включая голосовые сервисы от поставщиков программного обеспечения, основнных на технологиях облачных данных.

В результате управление света в квартире допускается с планшетов, смартфонов, посредством голосовых сервисов, например, «Дом с Алисой». 

Щиты управления

Средства управления по варианту монтажа можно разделить на две группы: 

• с установкой по месту;
• с установкой в щиты управления.

Состав оборудования, монтируемого в щитах, включает в себя: контролеры, реле, диммеры, источники питания, автоматы и так далее. 

В свою очередь по месту приходится устанавливать непосредственно элементы освещения, выключатели, все типы датчиков. В случае, если элементы питания и диммеры LED-лент при установке в щит оказываются удалены от последних более, чем на 10 метров, монтаж рекомендуется проводить по месту. В этом случае можно будет применить провода меньшего сечения. В документах на диммеры представлены расчетные формулы для определения оптимального сечения провода. 

Подключение проводится в соответствии с требованиями и рекомендациями производителей, представленных в документации на оборудование. Кабельные линии прокладываются стандартным электромонтажным кабелем с сечением, подбираемым в зависимости от силы тока в системе. 

При использовании интерфейса RS-485 необходимы кабели UTP, а в случае присутствия на объектах источников помех целесообразен переход на экранированные кабели, способные минимизировать возможные потери сигнала. Элементы под управлением протокола DALI нуждаются в прокладке кабельных соединений с проводом из 5 жил.

Процесс подсоединения модулей к контроллерам и их последующая настройка детально описываются в технической документации на предлагаемые изделия. 

Ниже представлена типовая схема обустройства управляющего щита на основе контроллеров и иного оборудования производства Wiren Board. В этом случае на освещение управлениепредусматривает размещение в щите следующих элементов:

• в левой части собраны источник питания, автоматы и контроллер;
• в центральной части установлены реле и диммеры для управления LED-лентами;
• в правой части сгруппированы диммеры для остальных светильников и источники питания лент.

В этом случае обеспечивается простое и одновременно удобное размещение всех основных элементов системы.