 |
energiansäästö automaattisella ohjauksella |  |
Kuva. 1 automaattinen ohjaus käytetään tässä vedenlämmitin.
Oletko koskaan miettinyt, miten katuvalot ”osaavat” syttyä pimeän tullen ja sammuttaa päivänvalon aikana, tai miten automaattinen ovi ”osaa” avautua sinulle, kun kävelet lähelle ja suljet sen jälkeen, kun olet ohittanut? Oletko ajatellut, miten ilmastointilaite ”tietää”, milloin huone on tarpeeksi viileä ja sammuttaa kompressorinsa, tai miten vedenlämmitin” tietää ” sammuttaa itsensä estääkseen veden keittämisen pois? Kaikki nämä ja monet muut ovat automaattivalvonnan ihmeitä. Kuten näette tässä moduulissa, automaattiohjaukset eivät ole vain käteviä, vaan myös säästävät energiaa. Katsotaanpa tarkemmin.
katuvalot
katuvalot on suunniteltu siten, että ne syttyvät automaattisesti pimeän tullen ja sammuvat valon tullessa energian säästämiseksi. Miten katuvalot aistivat pimeyden ja päivänvalon? Yleinen käytetty laite on nimeltään valo riippuvainen vastus (LDR). Se on vastus, jonka vastus muuttuu sen mukaan, kuinka paljon valoa siihen putoaa. Kun LDR on pimeässä, sen resistanssi on hyvin suuri, tyypillisesti m
– alueella. Kirkkaassa valossa sen vastus on alueella k. Piiri, joka hyödyntää tätä vastuksen muutosta eri valo-olosuhteissa, pystyy kytkemään valot päälle ja pois automaattisesti yöllä ja päivällä vastaavasti. Katuvalojen LDR on sijoitettava siten, että muut valonlähteet eivät paista LDR: ään. Kytkentäpiirin aikaviive on tarpeen myös siksi, että lyhyet pimeät jaksot (esim.kun lintu lentää LDR: n yli päivällä) tai lyhyet kirkkausjaksot (esim. kun auton ajovalot loistavat LDR: n päällä yöllä) eivät kytke valoja päälle tai pois päältä.
 |
 |
| Kuva. 2 Katuvaloissa on valoherkkä ohjaus, jonka avulla ne kytkeytyvät automaattisesti päälle yöllä. | Kuva. 3 valo riippuvainen vastus käytetään monissa automaattisissa ohjauspiireissä. |
vedenlämmittimet, uunit, jääkaapit, ilmastointilaitteet
on monia laitteita, kuten vedenlämmittimet, jääkaapit ja ilmastointilaitteet, jotka on suunniteltu kytkemään päälle tai pois päältä automaattisesti, kun esiasetettu lämpötila on saavutettu. Näin vältetään laitteiden jatkuva käyttö ja liiallisen sähkön kuluttaminen.
jotkut automaattiset Ohjauslaitteet toimivat aistimalla lämpötilan muutoksen ja katkaisemalla tai täydentämällä piirin sen mukaisesti. Näitä laitteita käytetään yleisesti sähkölaitteissa, kuten seuraavissa kohdissa osoitetaan:
Bimetalliliuskojen
periaate bimetalliliuskojen takana on, että eri metallit laajenevat eri laajuisiksi lämpötilan muutosten myötä. Yhdistämällä kaksi eri metallia päällekkäin nauhaksi muodostuu bimetalliliuska. Kun molemmat metallit laajenevat tai supistuvat eri tavalla samassa lämpötilan muutoksessa, nauha taipuu. Sen jälkeen voidaan kytkeä päälle tai pois piiri tietyissä lämpötiloissa. Bimetalliliuskoja on usein uuneissa. Tyypillinen rakenne tämäntyyppisen valvonnan on esitetty Fig. 5.
 |
 |
| Kuva. 4 tyypillinen bimetalliliuska | viikuna. 5 rakenne bimetallic nauhat |
kuvassa näkyvä laite. 5 on tyypillinen uuneissa käytetyille. Ylempi metalli (sininen) laajenee enemmän kuumennettaessa ja supistuu jäähtyessään enemmän kuin alempi metalli. Näin ollen, kun lämpötila uunin sisällä laskee alle tietyn pisteen, bimetalliliuska taipuu ylöspäin tarpeeksi loppuun piiri, kytkemällä lämmityselementti. Jääkaapissa käytetään käänteistä asetelmaa. Kun lämpötila jääkaapin sisällä nousee, bimetalliliuska taipuu kytkemään kompressorin päälle, joka aloittaa jäähdytysjakson.
Termistorit
Kuva. 6 termistori on lämpötilariippuvainen vastus.
termistori muuttaa resistanssiaan lämpötilan mukaan. Toisin kuin metalli, termistorin vastus yleensä pienenee lämpötilan noustessa. Tyypillisen termistorin kestävyys on huoneenlämmössä muutamia satoja ohmeja. Tämä laskee jatkuvasti alle sataan ohmiin 100 oC: ssa. Elektronisesti ohjatussa talousvesikattilassa esimerkiksi prosessori tai piiri mittaa termistorin vastuksen. Kun saavutetaan tiettyä lämpötilaa osoittava vastus, vastukset kytketään päälle tai pois päältä.
termistorit käyttävät puolijohteita vastusmuutosten aikaansaamiseksi. Monet termistorit on valmistettu ohuesta puolijohteesta valmistetusta kelasta, kuten sintratusta metallioksidista. Materiaalilla on se ominaisuus, että lämpötilan noustessa enemmän aineessa olevia elektroneja innostuu ja pystyy liikkumaan sähkön johtamiseksi. Koska johtumiseen on saatavilla enemmän varauskantajia, materiaalin vastus pienenee lämpötilan noustessa.
nykyaikaiset lämpötilansäätimet
Kuva. 7 Tämä lämpötilansäädin käyttää termoparia lämpötilan muutosten mittaamiseen. Kun mitattu lämpötila (22 oC) lähestyy tiettyä arvoa (42 oC), pistorasiaan tuleva sähköteho pienenee automaattisesti.
nykyaikaiset lämpötilansäätimet käyttävät termopareja mittaamaan tarkkailtavan kohteen yksityiskohtaista lämpötilanmuutosta. Termopari muuntaa lämpötilatiedot sähköisiksi signaaleiksi. Ohjaimen elektroniikkakomponentit käyttävät näitä tietoja päättelemään tulevia lämpötilamuutoksia ja ohjaamaan laitteen virransyöttöä (esim. lämmitin tai ilmastointilaite) vastaavasti pitää kohteen lämpötila asetetulla alueella. Käyttäjät voivat helposti asettaa lämpötila-alueen tarpeidensa mukaan.
lämpötilansäätimissä käytettävät termoparit koostuvat yleensä kahdesta toisistaan poikkeavasta metalli – /seoslangasta, jotka on kiinnitetty toisiinsa (esimerkiksi hitsaamalla) toisesta päästä. Kiinnitetty pää on lämpötilan mittaamista varten ja sitä kutsutaan kuumaksi liitokseksi. Termoparin toinen pää on kytketty jännitteen mittauslaitteeseen, ja sitä kutsutaan kylmäliitokseksi. Kun kahden risteyksen lämpötila on erilainen, kahden erilaisen materiaalin välille ilmestyy potentiaaliero. Potentiaaliero on suunnilleen verrannollinen kahden liittymän väliseen lämpötilaeroon. Tätä ilmiötä kutsutaan Seebeck-efektiksi. Termoparit ovat yleensä erittäin kestäviä, ne voidaan sijoittaa ahtaisiin tiloihin ja niillä voidaan mitata korkeita lämpötiloja, mikä tekee niistä erittäin monikäyttöisiä lämpömittareita.
valojen ja liukuportaiden liiketunnistimia
Valaistuksenohjaukseen tarkoitettuja Infrapunaliiketunnistimia
Infrapunaliiketunnistimia käytetään yleisesti sytyttämään valot automaattisesti, kun ihmisten läsnäolo havaitaan. Tämä säästää energiaa, mutta antaa kuitenkin riittävän valaistuksen tarvittaessa. Tämä ohjaus on erityisen hyödyllinen käytäville tai huoneisiin, joita ei käytetä usein.
käytetään yleensä Passiivityyppisiä liiketunnistimia. ”Passiivinen” tarkoittaa tässä sitä, että ne ovat herkkiä havaittavien kohteiden lähettämälle infrapunasäteilylle (esim. ihmiskeho), mutta niillä ei ole aktiivista lähdettä, joka lähettäisi minkäänlaista infrapunasäteilyä.
 |
 |
| Kuva. Käytävien valaistusta ohjataan 8 Infrapunaliiketunnistimella. | Kuva. 9 infrapuna-liiketunnistimen sisäinen rakenne. |
mikä on näiden infrapuna-liiketunnistimien rakenne ja miten ne toimivat? Katso valokuvaa infrapunaliiketunnistimesta. Edessä oleva kaareva pinta on erityinen Fresnel-objektiivi, joka keskittää infrapunasäteilyn infrapunatunnistuslaitteeseen,pyrosähköiseen anturiin, sisälle. Fresnel-linssi on valmistettu materiaalista, joka on läpinäkyvä infrapunasäteilylle, erityisesti ihmiskehon säteilemälle infrapunasäteilylle, mutta ei näkyvälle valolle.
pyrosähköiset anturit koostuvat pyrosähköisestä materiaalista, joka tuottaa jännitteen lämpötilan muututtua. Kun ihminen kävelee esimerkiksi ohi, pyrosähköisiin antureihin saapuvan infrapunasäteilyn määrä muuttuu, mikä puolestaan laukaisee lämpötilan muutoksen ja tuottaa jännitteen . Syntynyttä jännitettä voidaan sitten käyttää valaistuksen ohjaukseen.
liukuportaiden liiketunnistin
Kuva. Liukuportaiden ohjaamiseen käytetään 10 Infrapunaliiketunnistinta energian säästämiseksi muuna kuin ruuhka-aikana.
liukuportaiden ohjauksessa käytetään aktiivisia infrapunaliiketunnistimia, jotka lähettävät infrapunasäteilyä liukuportaiden sisäänkäynnin yli. Yleensä sekä infrapunasäteen lähde (jota kutsutaan lähettimeksi) että infrapunailmaisin ovat samalla puolella, kun heijastin on vastakkaisella puolella. Kun henkilö astuu lähettimen ja heijastimen väliin, infrapunasäde katkeaa ja liukuportaat kytketään päälle. Kun palkkirata palautuu tietyn pituiseksi ajaksi, liukuportaat kytketään pois päältä ja siten energiaa säästyy palveluun vaikuttamatta.
seuraavassa animaatiossa esitellään joidenkin automaattiohjausten toimintaa.
olemme ottaneet käyttöön useita erilaisia automaattiohjauslaitteita ja-materiaaleja. Nyt klikkaa seuraavaa toimintaa kokeilla näitä laitteita.