Меню

Датчик напряжения для умного дома

Умный дом или игрушка для мужчин: контроль электричества

Вслед за статёй о контроле температуры, хочется еще немного рассказать о контроле электричества. Конечно, его интереснее контролировать, когда у Вас 3 фазы.

Тут много уже есть статей про измерение качества электричества. Обычно предлагаются дискретные измерения с помощью клещей, например. Не видел графиков, на которых отображаются важные характеристики электричества во времени: напряжение на фазе, нагрузка на фазу, напряжение на нуле и на защитном заземлении, потребление по приборам и др. С помощью таких графиков можно было бы вовремя заметить перекосы фаз, низкие-высокие напряжения на фазе, токи утечки в землю, анализировать причины отключения фаз и др.

Автор статьи не является электриком и не претендует на профессиональную подачу информации. Хотя с ПУЭ и оборудованием заземляющего контура пришлось плотно ознакомиться.

В моем случае (так уж вышло), сделана не совсем правильная схема TN-C-S, я разбил PEN на PE и N уже после счетчика (он на опоре). Но, несмотря на это, все же очень интересно, куда и как ходит электричество по 3-м фазам и 5 проводам. Эту систему можно даже использовать как учебное пособие для начинающих, наблюдая за поведением нуля при загрузке разных фаз. В частности, интересно, что в нулевом проводе всегда есть напряжение (относительно земли). Думаю, в садоводстве, а также в квартирах, полного нуля на рабочем нулевом проводнике вообще не может быть. Соответственно, с нуля в контур заземления практически всегда уходит часть электричества. Начинаешь понимать, что зануление в квартирах и на садовых участках опасно для жизни.

На первый взгляд довольно сложные графики изображены выше. На самом деле все просто. Сверху- 3 фазы, ноль и земля. Снизу – существенные электрические приборы. У меня 3 фазы, на входе стоит 3-хфазный рубильник на 32А и 3 отдельных автомата на 25А. По нагрузке на фазах видно, что запас есть еще вдвое.

Целей измерений много:
• Оптимизация нагрузки по фазам
• Контроль качества входного напряжения
• Защитное отключение приборов при выходе напряжений за пределы допустимых значений
• Предотвращение перегрузки по фазам
• Обработка аварийных ситуаций
• Учет и прогноз использования электроэнергии разными электроприборами

Оптимизация нагрузки по фазам

Когда я подвел 3 фазы к себе (до этого была 1 фаза), встал вопрос о равномерности нагрузок по фазам. Составил табличку в Excel, расписал все нагрузки, провел расчеты, расписал автоматы по фазам. Установил в щите защиту от перегрузок УЗМ-51М 3 штуки по фазам, переразвел автоматы в щите в доме и, наконец-то, подключил к щиту умный дом. Поняв, что фаза C проседает больше, чем A, поменял их местами. Теперь на фазах B и C находятся важные потребители (компьютеры, сетевое оборудование, холодильник и т.п.). Все они подключены за стабилизаторами. Компьютеры и сетевое оборудование подключены еще и за ИБП. Напряжения на фазах (симметрия напряжений) примерно одинаковые. Допустима, по-моему, разница в 10%, т.е. 23V.

Но план есть план. Факт может сильно отличаться от того, что напланировано. Поэтому, конечно, интересно посмотреть, как же по факту ведут себя фазы в момент больших нагрузок. Иногда просто достаточно быстрого взгляда, были ли выходы за 250V сверху и за 190V вниз. В любом случае становится понятно, что достичь полной симметрии напряжений даже на отдельно взятом садовом участке невозможно. Следовательно, к ненулевому рабочему нулю на входе добавляется (геометрически) свой ненулевой нуль. Иногда, геометрическое сложение напряжений в нуле и может привести к почти нулю, но это будет случайностью.

Защитное отключение приборов при выходе напряжений за пределы допустимых значений

В случаях, когда напряжение на фазе падает и держится ниже, скажем 180V, я отключаю осушители и второстепенный холодильник, т.к. перед ними нет стабилизаторов. Отправляю на почту себе сообщение о произошедшем и дальше могу в ручном режиме принимать решение об их включении.

У меня стоят автоматы защиты по фазам (УЗМ), но нет смысла отключать всю фазу в случае выхода напряжения за нижние пределы, скажем, 180V. Лампы освещения, приборы за стабилизаторами вполне в состоянии работать при таких напряжениях. УЗМ у меня отключает фазу при 160V (на нем можно вручную задать допустимые границы напряжений). Когда напряжение на фазу достигнет нормальных значений, УЗМ автоматически включится через заданный мною промежуток времени.

Предотвращение перегрузки по фазам

Когда у меня была 1 фаза и входящий автомат был на 25А, очень важно было не допустить длительной перегрузки, чтобы входной автомат не отключился. Так мне удавалось прогревать поэтапно дом к выходным. Например, бойлер и первый этаж прогревались в ночь со среды на четверг до 15 градусов, с четверга на пятницу прогревался второй этаж до 15°C, в пятницу шел догрев дома до 20°C. В пятницу вечером мы приезжали уже в теплый дом. 25А мне хватало в течение 4-х лет. Дом 7*9, 2 этажа, Ленинградская область.

Читайте также:  Нет напряжения в бортовой сети ваз 2115

Этим летом я провел себе 3 фазы. Получилось 3*25А. Но все равно возможны случаи, когда суммарная нагрузка на фазу может быть выше 25А. Например, включу бойлер на 1,5кВт (сейчас он на 0,6кВт) и забуду про это, детки включат случайно обогреватель на 1,5 кВт, да еще и жена на кухне начнёт готовить, включит электрогриль 2,5 кВт на часик и начнет пылесосить. И это все случайно окажется на одной фазе. Мой умный дом сразу отключит бойлер и обогреватель. Так что даже в этом случае полезно иметь контроль нагрузки на фазы.

Обработка аварийных ситуаций.

Возможны разные нештатные ситуации. Например, дети, балуясь, отключат обогреватель. Умный дом сообщит мне об это письменно. Или наоборот, включат его на полную. Дом отключит обогреватель и сообщит об этом мне.

Часто встречаются случаи, что обогревающий водопроводную трубу кабель выходит из строя и перестает греть. Как узнать об этом вовремя, пока не порвало трубу? Умный дом на страже.

Бывают ситуации, когда дренажный насос заглотит воздушную пробку и будет сутками пытаться выкачивать воду. Умный дом отключит в этом случае насос уже через заданное время, минут через 5.

Ну и, конечно, отключит компрессорные установки при пониженном напряжении, например, если оно будет ниже 180V, сообщив об это хозяину.

Учет и прогноз использования электроэнергии разными электроприборами

Многолетние наблюдения за энергопотреблением позволяют понимать, из чего складывается сумма расходов на электричество и оптимизировать эти затраты. Прогноз расходов позволяет вовремя оплачивать электроэнергию. У нас в садоводстве принято оплачивать заранее. Я, например, оплачиваю сразу за несколько месяцев вперед, чтобы потом зимой не искать бухгалтера.

Ну а теперь посмотрим картинки с графиками измерений показателей.

На картинке показано очень удачное для анализа время, когда наше садоводство посадили на «падший» фидер. Несколько раз на фазе C напряжение падало аж до 160V, что приводило не только к отключению некоторых ИБП, перед которыми не было стабилизатора, а и к отключению УЗМ-51М, т.е. в доме отключалась вся фаза. Сделано это для защиты электрооборудования, в частности, холодильников. Известно, что при таких напряжениях возможно возгорание обмотки компрессора. При этом, разница между минимальным и максимальным напряжениями нередко превышала 20%. Потом нас посадили обратно на нормальный фидер.

Защитный нуль, фазы и рабочий нуль.

Рабочий нуль заземлен. На картинке показан ток на контуре заземления. Из нее видно, что есть ток между рабочим нулем и контуром заземления. И этот ток немаленький. Тут я как непрофессиональный электрик делаю 2 вывода. Первый — защитное заземление работает. И второй — там проходит довольно большой ток. Думаю, что здесь найдется много профессиональных электриков, которые все это прокомментируют. Возможно, что-то надо поменять. Но, если бы не было этих измерений в течение длительного времени, я бы мог и не узнать об этом. Может это и не проблема. Сразу хочу сказать, что системы уравнивания потенциалов у меня пока нет. Из железных предметов только плита газовая, печка и коллекторы в системе водоснабжения.

Поведение нуля

Так как я далеко не электрик, меня порадовала возможность поиграть с нулем. Посмотреть, что будет с нулем, если нагрузить одну фазу, а если две? Оказывается, ноль бежит за этими фазами. В общем и целом, это понятно. Интересно попробовать загрузить симметрично все 3 фазы. Совсем симметрично не получится, но видно, что в этом случае нуль идет к нулю.

Коэффициент мощности

«Коэффициент мощности равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение работы». И на картинке мы видим, что масляные обогреватели и тепловентиляторы имеют коэффициент мощности практически равный 1. Инфракрасный обогреватель уже около 0,91. А вот термопот в режиме ожидания – 0,45. Компьютеры и телевизоры будут иметь от 0,5 до 0,7. Для специалистов – это обычное дело. Для простых смертных – интересный факт.

Общий расход электроприборов за сутки

На графике показан общий расход значимых потребителей за сутки. В субботу в 0:00 включился предварительный нагрев дома, бойлера и термопота. Мы приехали в субботу в полдень. В 7 утра остановилась подготовка дома к нашему приезду, т.к. закончился льготный ночной режим. Дом почти вышел на заданный температурный режим. Бойлер прогрелся уже к 5 утра, термопот – к часу ночи. Пока не очень холодно на улице, дом не греется днем дальше, пока нас нету. За сутки было израсходовано чуть больше 30 кВт/часов.

Читайте также:  Какое напряжение нагревателя лямбда зонда

Раньше, пока не было умного дома, уезжая с дачи, каждый раз мучился мыслью, что что-то забыл выключить. И, надо сказать, бывало, что и правда, на неделю оставались включенные ненужные электроприборы. Умный дом позволяет найти даже такие несущественные нагрузки, как оставленное освещение. Уж тем более обогреватель. После внедрения умного дома, уезжаю совершенно спокойно. Даже если и осталось что-то включенное (по ошибке настройки), то уж удаленно-то без проблем все сделаю, перенастрою, отключу. Надо сказать, сильно спокойнее жить стало.

Прогноз потребления электричества на текущий месяц

Наглядная статистика расхода электроэнергии за предыдущий месяц, на текущий момент и прогноз на текущий месяц в рублях и в Вт. Единственный минус этого умного дома – в нем нет понятия ночного тарифа. Т.е., если в сентябре на электричество было потрачено 621р, то надо вычесть оттуда примерно треть, т.к. основной расход был ночью по половинной ставке.

Выводы.

1. Интересная игрушка, позволяющая заинтересоваться электричеством и немного разобраться в нем;
2. Полезная вещь, позволяющая предотвращать аварийные и нештатные ситуации;
3. Имея учет, появляется возможность серьезно оптимизировать затраты на электричество;
4. Если умный дом уже есть (он занимается обогревом), то можно за почти просто так получить учет, анализ и контроль расхода электричества.

Напоследок хочется разместить загадку:

Вопрос: что произошло, почему отключилось электричество? В 9:23 был отключен контроллер, в 9:35 включен. Сразу скажу, что сам точного ответа не знаю, т.к. в этот момент там меня не было. Есть только предположения.

Источник

Как выбрать датчики для умного дома и какие они бывают

Содержание

Содержание

Одна из причин растущей популярности умных домов — их модульность. Практически любую систему умного дома можно расширить, включив в нее любые совместимые датчики на выбор. О том, какие могут быть датчики умного дома и как их правильно подобрать для своей системы — в этом гайде.

Структура систем умного дома

Датчики в структуре умного дома занимают отдельный сегмент. Как правило, они связываются с центром управления по одной из беспроводных сетей умного дома (ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi), далее собранные центром управления данные обрабатываются в облаке и становятся доступны в приложении пользователя. Но встречаются и автономные датчики, способные передать данные самостоятельно без подключения к центру управления. Поэтому при выборе датчика вам следует определиться, хотите ли вы включить его в существующую систему умного дома или установить автономно. Если первое, то придется озаботиться вопросом совместимости.

Проще всего взять датчик той системы умного дома, которая у вас уже установлена, и того же производителя. Тогда он подключится без проблем. Но что, если нужного вам датчика в линейке этой системы нет? Тогда надо выяснить, по какому протоколу центр управления вашего умного дома связывается с датчиками.

Их существует несколько, но наибольшее распространение получили три: ZigBee, Z-wave и Wi-Fi. Если ваш умный дом построен на протоколе Z-wave, то все просто — все устройства Z-wave совместимы между собой независимо от производителя. А вот с ZigBee и Wi-Fi сложнее — некоторые устройства могут быть совместимы, некоторые — нет. А какие-то будут совместимы частично. Поэтому для датчиков ZigBee и Wi-Fi желательно найти в документации, что устройством поддерживается именно ваша модель умного дома.

Типы датчиков

Датчик движения срабатывает при наличии движущихся объектов внутри определенной зоны. Датчики могут быть настенными, контролирующими движение в секторе 90–180° и потолочными, с круговым обзором. Датчики движения используются в системах безопасности и для управления освещением.

Датчик вибрации (датчик удара) реагирует на вибрацию плоскости, на которой установлен. Обычно устанавливается на стекла и двери для сигнализации о взломе.

Датчик дыма реагирует на наличие дыма в комнате. Используется в системах пожарной сигнализации.

Датчик температуры позволяет определить температуру в комнате или на улице. Может использоваться для управления кондиционером или обогревателем.

Датчик влажности определяет влажность в помещении и может использоваться для управления увлажнителем воздуха.

Датчик климата (термогигрометр) определяет температуру и влажность одновременно. Такие датчики также используются в управлении климатом, включая и выключая кондиционеры, грелки и увлажнители.

Датчик освещенности измеряет и передает в центр управления уровень освещенности в месте установки. Такие датчики (зачастую совместно с датчиками движения) используются для управления освещением умного дома.

Читайте также:  Коэффициент увеличения напряжения при выпрямлении

Датчик открытия устанавливается на оконные рамы и косяки дверей. При открывании окна или двери датчик сообщает об этом в центр управления умного дома. Используется в системах безопасности и для управления освещением. Обычно состоит из двух частей — самого датчика и постоянного магнита, устанавливаемых вплотную друг к другу на разных частях окна или двери. При открывании магнит отходит от датчика, вызывая его срабатывание.

Датчик протечки реагирует на наличие воды. Обычно устанавливается на полу в ванной, в кухне, возле стиральной или посудомойной машины и т.п. При появлении воды датчик срабатывает, передавая сигнал в центр управления. Результатом может быть отключение стиральной машины, остановка насоса и оповещение владельца с помощью СМС или уведомления в приложении умного дома.

Датчик утечки газа срабатывает при обнаружении в воздухе опасной концентрации бытового газа, передавая сигнал в центр управления и оповещая пользователя. В зависимости от модели датчика и конфигурации системы умного дома при срабатывании датчика может быть перекрыта газовая труба, отключены электроприборы, включена принудительная вытяжка и т.п.

Сенсорные панели и выключатели, подключаемые к системе умного дома, предназначены для передачи в центр управления сигналов от пользователя. Нажатием на сенсорную панель пользователь может запускать заранее определенный алгоритм управления.

Функции датчиков

Большинство датчиков выполняет одну основную функцию: измерение влажности и температуры производится датчиками влажности, температуры и климата (термогигрометрами); оповещение об открытии двери и окон производится датчиками открытия и т.д. Но некоторые датчики способны выполнять более сложные функции:

  • выполнение сценариев: по срабатыванию датчика запускается заранее определенная последовательность действий, например, включение или выключение некоторых приборов, включение или выключение света и т.д;
  • удаленное управление работой устройств и дистанционное управление электрическими приборами: при срабатывании датчика включаются или выключаются определенные приборы;
  • управление светом и управление сценариями работы световых приборов: при срабатывании датчика производится заранее запрограммированное изменение освещения в доме, например, включаются или выключаются определенные светильники в доме, включается или выключается уличное освещение и т.д.

Тип оповещения пользователя

Оповещение пользователя о произошедшем событии производится по-разному:

    push-сообщение в мобильном приложении. Этот способ доступен для большинства датчиков, как автономных, так и подключаемых к центру управления. Настройка push-уведомления производится в приложении после подключения датчика.

  • SMS-сообщение. Многие системы умного дома можно настроить на отправку СМС-сообщений при возникновении того или иного события. Но некоторые датчики способны отправлять СМС-сообщение самостоятельно, без подключения к центру управления. Как правило, для этого им нужно предоставить доступ в Интренет по Wi-Fi с помощью мобильного приложения, но встречаются датчики с возможностью установки СИМ-карты и подключения непосредственно к сотовой сети.
  • звуковое оповещение или сирена. Датчики, контролирующие особо важные параметры, например, датчики газа или дыма, иногда снабжаются дополнительной звуковой сигнализацией. Это важно, потому что push-уведомление или СМС-ка могут остаться незамеченными. Громкий звук сработавшего датчика быстрее привлечет внимание, что может сэкономить драгоценные секунды при возникновении опасной ситуации.
  • световая сигнализация обычно дублирует сирену, акцентируя внимание пользователя на точку возникновения внештатной ситации.
  • Питание

    Многие беспроводные датчики питаются от батареек — большинство от двух элементов формата АА или ААА, дающих суммарное напряжение 3 В. Некоторые беспроводные датчики питаются от более узкоспециализированных элементов, например, ER14250 (3,6 В), CR-23А (12 В) или CR-123A (6 В). Благодаря низкопотребляющей электронике, батарей хватает надолго, как правило, на несколько месяцев. Такие датчики удобны в монтаже (не нужно тянуть провода), но менее надежны, так как батареи рано или поздно разряжаются. Если есть возможность протянуть сетевой кабель 230 В к месту установки датчика, лучше выбрать датчик с питанием от сети.

    Советы по выбору

    Если вам нужно настроить автоматическое управление климатическими приборами — увлажнителем, кондиционером, обогревателем — вам потребуется датчик температуры и влажности. Если у вас уже установлена система умного дома, выберите датчик, совместимый с ней.

    Чтобы обезопасить свой дом от пожара, выберите совместимый с вашей системой умного дома датчик дыма.

    Датчик движения — важнейшая часть системы безопасности. Среди них есть как встраивающиеся в систему умного дома, так и автономные, которые при появлении движения в зоне контроля сразу подадут по Wi-Fi сигнал тревоги на телефон пользователя.

    Утечка бытового газа может привести к самым печальным последствиям. Избежать их поможет датчик утечки газа.

    Соседи снизу сделали дорогостоящий ремонт? Установите датчики протечки в ванной и на кухне — вполне возможно, что однажды это убережет вас от непредвиденных затрат.

    Источник

    Adblock
    detector