2. Áp dụng mô hình điều khiển chiếu sáng
3.7. Mạch ổn áp thi công
Mạch l y nguồn xoay chiều qua adapter AC/DC 220VAC/12VDC và đ ợc ổn áp nh
IC7805.
43
3.1.2 Khối cảm biến quang
Hình 3.8: Sơ đồ mạch c m biến quang
Hình 3.9: Mạch thi công c m biến quang Chức năng: Đ a dữ liệu từ c m biến ánh sáng vào khối điều khiển.
44
3.1.3 Bộ điều khiển trung tâm
Hình 3.10: Sơ đồ mạch bộ điều khiển trung tâm
Hình 3.11: Mạch thi công bộ điều khiển trung tâm
Chức năng: Dùng để xử lỦ dự liệu ngõ vào và ngõ ra ( ngõ vào bao gồm bộ c m biến ánh sáng và nút nh n, ngõ ra bao gồm lcdvà khối băm xung ).
45
3.1.4 Bộ dimming
Hình 3.12: Sơ đồ mạch bộ diming
Hình 3.13: Mạch thi công bộ diming
Chức năng: Bộ dimming nhận tín hiệu từ bộ điều khiển. Xung ra sẽ đóng cắt một linh kiện, với độ rộng xung xác định sẽ tạo ra một điện áp trung bình xác định để điều chỉnh điện áp đèn. Thay đổi độ rộng xung sẽ thay đổi điện áp này do đó có thể điều khiển độ sáng c a LED.
46
3.2 S ăđ ăm chăđi uăkhi nt ngăth :
47
Nguyên lỦ hoạt động c a mạch điều khiển là tạo một điện áp tuyến tính điều khiển đ ợc từ 0-12VDC c p cho đèn LED nhằm băm xung điện áp c p ra đèn với tần số từ 500Hz để điều khiển c ng độ sáng c a đèn LED. Tổng công su t ngõ ra mà mạch có thể điều khiển đ ợc là 135W.
Môăhìnhăm chăin
48
M chăthiăcông
Hình 3.16: Mạch điều khiển tổng thể thi công
Nguyên lỦ hoạt động: Gi sử cần điều chỉnh độ rọi c a đèn Led theo độ rọi c a ánh sáng tự nhiên để đạt đ ợc một giá trị tham chiếu và ta có thể thay đổi giá trị này bằng nút nh n. Bộ ổn ápc p nguồn cho các khối còn lại, khối c m biến quang đo độ rọi và hồi tiếp về khối điều khiển trung tâm (so sánh và khuếch đại). Nếu có sai số giữa giá trị tham chiếu và giá trị đo đ ợc c a khối c m biến quang, khối xử lỦ trung tâm sẽ tự điều chỉnh sai số này và xu t tín hiệu đến bộ dimming để điều chỉnh độ rọi c a đèn đồng th i xu t tín hiệu ra màn hình LCD, quá trình này x y ra theo một chu kỳ.
49
4. ĐOăĐ C THÔNG S VÀ D NG SÓNG NGÕ RA
Gi lập cài đặt thông số độ rọi yêu cầu cho mạch là SV ( setting value) = Eyc =450
(lux).Giá trị độ rọi đo đ ợc c a c m biến quang là PV ( present value ) = Ett (lux).
4.1 Tr ngăh păSV > PV đènăb tăsáng
a. Khi SV = 450 lux và PV = 250 lux
Hình 3.17: Tr ng hợp SV (450 lux ), PV (250 lux )
Với SV – PW = 450-250 = 200 lux > E1 = 100 lux PWM =100% (t0
= 1
T )
Điện áp trung bình trên t i sẽ là: Ud = 12 * 100% = 12 (V) Gi sử đèn có Pđm = 7 (W) Pđ = 100% x 7 = 7 (W)
50
b. Khi SV = 450 lux và PV = 430 lux
Hình 3.19: Tr ng hợp SV (450 lux ), PV (430 lux )
Với: SV – PV = 450 - 430 = 20 lux < E1=100 lux PWM = 20% (t0
T =0.2)
Điện áp trung bình trên t i sẽ là: Ud = 12*20% = 2.4 (V)
Gi sử đèn có Pđm = 7 (W) Pđ = 20% x 7 = 1.4 (W)
51
c. Khi SV = 450 lux và PV = 400 lux
Hình 3.21: Tr ng hợp SV (450 lux ), PV (400 lux )
Với: SV – PV = 450 - 400 = 50 lux < E1 = 100 lux PWM = 50% (t0
T =0.5)
Điện áp trùng bình trên t i sẽ là: Ud = 12*50% = 6 (V)
Gi sử đèn có Pđm = 7 (W) Pđ = 50% x 7 = 3.5 (W)
52
d. Khi SV = 450 lux và PV = 330 lux
Hình 3.23: Tr ng hợp SV ( 450 lux ), PV ( 330 lux )
Với SV – PV = 450 - 330 = 80 lux < E1= 100 lux PWM = 80% (t0
T =0.8)
Điện áp trùng bình trên t i sẽ là: Ud = 12*80% = 9.6 (V)
Gi sử đèn có Pđm = 7 (W) Pđ = 80% x 7 = 5.6 (W)
53
4.2 Tr ngăh păSVă<ăPV
a. Khi SV = 450 lux và PV = 380 lux
Hình 3.25: Tr ng hợp SV ( 450 lux ), PV ( 480 lux )
Với PV – SV = 480 - 450 = 30 lux < E2= 50 lux PWM = 1% (t0
T =0.01)
Điện áp trùng bình trên t i sẽ là: Ud = 12*1% = 0.12 (V)
Gi sử đèn có Pđm = 7 (W) Pđ = 1% x 7 = 0.07 (W)
54
b. Khi SV = 450 lux và PV = 520 lux
Hình 3.27: Tr ng hợp SV ( 450 lux ), PV ( 520 lux ) Với PV – SV = 520 - 450 = 70 > E2= 50 PWM = 0% (t0 T =0) Điện áp trùng bình trên t i sẽ là: Ud = 12*0% = 0 (V) Gi sử đèn có Pđm = 7 (W) Pđ = 0% x 7 = 0 (W) Hình 3.28: Dạng sóng ngõ ra PWM = 0
55
CH NGă4. ĐỄNHăGIỄă NG D NG TH C TI N C A H TH NG
1. ĐỄNHăGIỄăM CăTIểUăTH ăNĔNGăL NGăC AăCỄCăLO IăĐỆN
Trong đề tài này, ng i nghiên cứu sẽ xây dựng bộ điều khiển cho một phòng làm việc với các thông số sau:
Diện tích phòng 5m (rộng)x10m (dài), độ rọi yêu cầu là 400lx.
Hệ thống chiếu sáng nhân tạo, đây áp d ng phần mềm chiếu sáng Dialux ta tính
đ ợc 3 mô hình sau:
Mô hình 1
Sử d ng hệ thống bộ đèn âm trần (Glamox MODUL-R100 214 MP - 2x14W T5 14W HE), công su t Pbđ = 33W ( bộđèn huỳnh quang T5 )
Sốl ợng bộđèn: 24 bộ.
Phân bố thành 4 hàng và 6 dãy.
Mô hình 2
Sử d ng hệ thống bộ đèn âm trần (Glamox TRAVEL-R125 2305 118 SI - 1x18W TC-TEL 18W), công su t Pbđ = 20W ( bộđèn compact )
Sốl ợng bộđèn: 42 bộ
Phân bố thành 6 hàng và 7 dãy.
Mô hình 3
Sử d ng hệ thống bộ đèn âm trần (Glamox D70-R155 LED 1100 840 SF IP55 CL - 1x15W LED D70 1100 840), công su t Pbđ = 15W ( bộđèn LED )
Sốl ợng bộđèn: 35 bộ.
Phân bố thành 5 hàng và 7 dãy.
Hệ thống chiếu sáng tự nhiên:
Sốl ợng cửa sổ l y ánh sáng: 2 cửa (2 m x 1.6 m) đ ợc đặt cách mặt đ t là 1m. Mặt phẳng vị trí đặt bộ đèn nh hình sau (được thiết kế dựa trên phần mềm thiết kế chiếu sáng DIALUX):
56
1.1. Mô hình 1
57
Hình 4.2: Phân bố giá trị độ rọi tại các điểm trên bề mặt làm việc
Hình 4.3: Kết qu tính toán trong Dialux
Công su t tổng: PΣ = 729 ( W)
58
1.2. Mô hình 2
59
Hình 4.5: Phân bố giá trị độ rọi tại các điểm trên bề mặt làm việc
Hình 4.6: Kết qu tính toán trong Dialux
Công su t tổng: PΣ = 840 ( W)
60
1.3. Mô hình 3
61
Hình 4.8: Phân bố giá trị độ rọi tại các điểm trên bề mặt làm việc
Hình 4.9: Kết qu tính toán trong Dialux
Công su t tổng: PΣ = 525 ( W)
62
ngăd ngăth căt ăcácălo iăđènăvƠoăbƠiătoánăkinhăt ătrongălĩnhăv căchi uăsángă dơnăd ng
Với phòng làm việc có diện tích 50m2 (5m * 10m), độ rọi yêu cầu là 400lx. Th i gian chiếu sáng 1 ngày là 10 gi và mỗi phòng sử d ng 1 loại bộ đèn. Với giá điện coi nh không đổi là 2500đ/1kwh. Huỳnhăquangă(T5) Mô hình 1 Compact Mô hình 2 Led Mô hình 3 Giá bán/bộ 490.000 86.200 480.000 Tuổi thọ trung bình (h) 20.000 10.000 50.000 Quang thông (lm) 2 * 1200 1200 865 Số bộ đèn Nbđ 24 42 35 Pbđ(W) 33 20 15 PΣ (kW) 0.792 0.84 0.525
L ợng điện tiêu th trong 1 gi (kWh)
0.792 0.84 0.525
L ợng điện tiêu th trong 1
ngày (kWh)
7.92 8.4 5.25
L ợng điện tiêu th trong 1 năm (kWh)
2090.88 2217.6 1386
L ợng điện tiết kiêm trong 1 nămgiữa 3 loại đèn (kWh)
126.72 0 831.6
Điện năng tiết kiệm (%) 5.7 0 37.8
Số tiền điện ph i tr trong 1h (đ/h)
1.980 2.100 1.312
Số tiền điện ph i tr trong 1 tháng (đồng/tháng)
435.600 462.000 288.750
Số tiền điện ph i tr trong 1 năm (đồng/năm)
5.227.200 5.544.000 3.465.000
63
Nhận xét:qua b ng so sánh điện năng tiêu th c a 3 loại đèn đ ợc dùng ta th y
Mô hình tốt nh t: mô hình 3 ( dùng đèn LED ) so với 2 mô hình còn lại
o L ợng điện tiết kiệm 37.8% ( so với đèn compact )
o Số tiền điện ph i tr trong 1 năm là th p nh t: 3.465.000đ
o Tuổi thọ đèn cao ( 50.000h ) g p 5 lần so với bóng đèn compact, và 2.5 lần so với bóng đèn huỳnh quang T5 chi phí thay đèn th p nh t
Mô hình x u nh t: mô hình 2 ( dùng đèn Compact ) so với 2 mô hình còn lại
o L ợng điện tiêu th cao nh t không tiết kiệm
o Số tiền điện ph i tr trong 1 năm là cao nh t: 5.544.00đ
o Tuổi thọ đèn ( 10.000h ) chi phí lắp đặt và sửa chữa cao
Mô hình trung bình: mô hình 1 ( dùng đèn huỳnh quang T5 ) so với 2 mô hình còn lại.
2. ỄPăD NGăMỌăHỊNHĐI UăKHI NăCHI UăSỄNG
Phòng có diện tích là 50m2 có 2 cửa sổ l y sáng , độ rọi yêu cầu là 400lx, theo tính toán bằng phần mềm chiếu sáng Dialux ta cần có 35 bộ đèn LED với công su t mỗi bộ đèn là 15W và đ ợc bố trí nh hình 4.7. Phòng chỉ sử d ng 1 bộ điều khiển với 2 kênh tín
hiệu ngõ vào là 2 c m biến quang, c m biến quang sẽ đ ợc đặt tại các vị trí nh hình.
2.1. H ăth ngăchi uăsángăđènăLEDăkhiăch aăápăd ngăh ăth ngăđi uă khi năcôngăsu tăđèn
64
2.1.1. Tr ngăh păkhôngăcóăánhăsángăt ănhiên
Hình 4.10: Phân bố giá trị độ rọi tại các điểm trên bề mặt làm việc khi không
65
2.1.2. Tr ngăh păcóăánhăsángăt ănhiênăk tăh păv iăh ăth ngăđènăLED
Hình 4.11: Phân bố giá trị độ rọi tại các điểm trên bề mặt làm việc khi có sự tác động c a ánh sáng tự nhiêntại th i điểm 11h00:AM ( Eav = 712 lx )
66
Nhận xét: qua 2 hình phân bố độ rọi bên trên ta th y sự tác động về độ rọi c a ánh sáng tự nhiên trong phòng tại các vùng chiếu sáng gần cửa l y sáng là r t lớn. Để kh o
sát rõ hơn đặc tính phân bố độ rọi và kh năng tiết kiệm khi áp d ng mô hình điều khiển trong đề tài này sẽ thực hiện hai tr ng hợp phân vùng điều khiển, ứng với mỗi tr ng hợp có số l ợng đèn điều khiển khác nhau và độ rộng vùng l y sáng tự nhiên khác nhau.
2.2. Môăhìnhăápăd ngăh ăth ngăđi uăkhi năcôngăsu tăđènăLED 2.2.1. Các mô hình đi uăkhi n
2.2.1.1. Mô hình 1
Trong mô hình 1 này hệ thống điều khiển công su t đèn sẽ đ ợc phân làm 3 vùng điều khiển ( cửa sổ l y sáng 2m *1.6m đặt cách sàn 0.8m ):
Zone 1: gồm 1 dưy đèn đầu tiên tính từ cửal y sáng ( 5 bộ )
Zone 2: gồm 2 dưy đèn tiếp theo ( 10 bộ )
Zone 3: gồm 3 dưy đèn còn lại ( 20 bộ )
67
Tr ngăh pă1:ăT iăth iăđi mă8h
Ánh sáng tự nhiên ( không có đèn )
Hình 4.13: Độ rọi c a ánh sáng tự nhiên lúc 8:00AM (Eav = 112 lx)
Ánh sáng đèn ( không có ánh sáng tự nhiên )
68
Ánh sáng tự nhiên và đèn ( đèn đ ợc dim với giá trị sao cho độ rọi tại các điểm làm việc trong phòng t ơng ứng độ rọi tại các điểm khi chỉ có ánh sáng đèn )
69
Hình 4.16: Độ rọi tổng hợp trong phòng khi zone1 = 0%, zone2 = 75%, zone3 = 100%
Với Pzone = Pbđ * Nbđ
Ta có: P = (Pzone1*dimming) +(Pzone2*dimming) +(Pzone3*dimming)
70
Tr ngăh pă2:ăT iăth iăđi mă11h
Ánh sáng tự nhiên ( không có đèn )
Hình 4.17: Độ rọi c a ánh sáng tự nhiên lúc 11:00 ( Eav = 276 lx)
Ánh sáng đèn ( không có ánh sáng tự nhiên )
71
Ánh sáng tự nhiên và đèn (đèn đ ợc dim với giá trị sao cho độ rọi tại các điểm làm việc trong phòng t ơng ứng độ rọi tại các điểm khi chỉ có ánh sáng đèn )
72
Hình 4.20: Độ rọi tổng hợp trong phòng khi zone1 = 0%, zone2 = 45%, zone3 = 100%
Với Pzone = Pbđ * Nbđ
Ta có: P = (Pzone1*dimming) +(Pzone2*dimming) +(Pzone3*dimming)
73
Tr ngăh pă3:ăT iăth iăđi mă13h
Ánh sáng tự nhiên ( không có đèn )
Hình 4.21: Độ rọi c a ánh sáng tự nhiên lúc 01:00PM ( Eav = 301 lx)
Ánh sáng đèn ( không có ánh sáng tự nhiên )
74
Ánh sáng tự nhiên và đèn (đèn đ ợc dim với giá trị sao cho độ rọi tại các điểm làm việc trong phòng t ơng ứng độ rọi tại các điểm khi chỉ có ánh sáng đèn )
75
Hình 4.24: Độ rọi tổng hợp trong phòng khi zone1 = 0%, zone2 = 38%, zone3 = 100%
Với Pzone=Pbđ * Nbđ
Ta có: P = (Pzone1*dimming) + (Pzone2*dimming) + (Pzone3*dimming)
P=[18 * 5 * 0% ] + [18 * 10 * 38%] + [18 * 20 * 100%] = 428.4 (W)
Các tr ng hợp còn lại làm t ơng tự ( vì độ rọi buổi sáng x p xỉ với buổi chiều nên chon ph ơng án điều khiển công su t đèn giống nhau )
STT Th iă gian (h) Đ ăr iă ASTN Eav (lm) Dimming (%) (kWh) A Zone1
5ăb ăđènă 10ăb ăđènăZone2 Zone3 20 b ăđènă
1 8 112 0 75 100 0.495 2 9 180 0 70 100 0.486 3 10 236 0 50 100 0.45 4 11 276 0 45 100 0.441 5 12 299 0 42 100 0.4356 6 13 301 0 75 100 0.4356 7 14 283 0 70 100 0.441 8 15 247 0 50 100 0.45 9 16 194 0 45 100 0.486 10 17 128 0 42 100 0.495
L ngăđi nătiêuăth ătrongă1ăngƠyăkhiăápăd ngăh ăth ngăđi uăkhi n 3.1842
76
2.2.1.2. Mô hình 2
Trong mô hình 2 này hệ thống điều khiển công su t đèn sẽ đ ợc phân làm 3 vùng điều khiển(cửa sổ l y sáng 2m * 1.6m đặt cách sàn 0.8m ):
Zone 1: gồm 2 dưy đèn đầu tiên tính từ c a l y sáng ( 10 bộ )
Zone 2: gồm 2 dưy đèn tiếp theo ( 10 bộ )
Zone 3: gồm 3 dưy đèn còn lại ( 15 bộ )
77
Tr ngăh pă1:ăT iăth iăđi m 8h
Ánh sáng tự nhiên ( không có đèn )
Hình 4.26: Độ rọi c a ánh sáng tự nhiên lúc 8:00AM (Eav = 112 lx)
Ánh sáng đèn ( không có ánh sáng tự nhiên )
78
Ánh sáng tự nhiên và đèn ( đèn đ ợc dim với giá trị sao cho độ rọi tại các điểm làm việc trong phòng t ơng ứng độ rọi tại các điểm khi chỉ có ánh sáng đèn )
79
Hình 4.29: Độ rọi tổng hợp trong phòng khi zone1 = 50%, zone2 = 90%, zone3 = 100%
Với Pzone=Pbđ * Nbđ
Ta có: P = (Pzone1*dimming) + (Pzone2*dimming) + (Pzone3*dimming)
80
Tr ngăh pă2:ăT iăth iăđi mă11h
Ánh sáng tự nhiên ( không có đèn )
Hình 4.30: Độ rọi c a ánh sáng tự nhiên lúc 11:00 ( Eav = 276 lx)
Ánh sáng đèn ( không có ánh sáng tự nhiên )
81
Ánh sáng tự nhiên và đèn (đèn đ ợc dim với giá trị sao cho độ rọi tại các điểm làm
việc trong phòng t ơng ứng độ rọi tại các điểm khi chỉ có ánh sáng đèn )
82
Hình 4.33: Độ rọi tổng hợp trong phòng khi zone1 = 10%, zone2 = 75%, zone3 = 100%
Với Pzone = Pbđ * Nbđ
Ta có: P = (Pzone1*dimming) +(Pzone2*dimming) +(Pzone3*dimming)
83
Tr ngăh pă3:ăT iăth iăđi mă13h
Ánh sáng tự nhiên ( không có đèn )
Hình 4.34: Độ rọi c a ánh sáng tự nhiên lúc 01:00PM ( Eav = 301 lx)
Ánh sáng đèn ( không có ánh sáng tự nhiên )
84
Ánh sáng tự nhiên và đèn (đèn đ ợc dim với giá trị sao cho độ rọi tại các điểm làm việc trong phòng t ơng ứng độ rọi tại các điểm khi chỉ có ánh sáng đèn )
85
Hình 4.37: Độ rọi tổng hợp trong phòng khi zone1 = 0%, zone2 = 73%, zone3 = 100%
Với Pzone = Pbđ * Nbđ
Ta có: P = (Pzone1*dimming) +(Pzone2*dimming) +(Pzone3*dimming)
P=[18 * 10 * 0% ] + [18 * 10 * 73%] + [18 * 15 * 100%] = 311.4 (W)
Các tr ng hợp còn lại làm t ơng tự ( vì độ rọi buổi sáng x p xỉ với buổi chiều