Федеральное агентство по образованию РФ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Системный анализ по теме дипломного проектирования

«ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСВЕЩЕНИЯ»

Выполнила

студентка гр. 32Р-2

________ Я.А.Семененок

«____» _____________

Проверил

методист дипломного

проектирования каф. КИПР

______ В.П.Алексеев

«____» ____________

Томск 2008

1. Фиксация проблемы

1.1 Определение потребности в разрабатываемом изделии

В настоящее время проблема экономии энергоресурсов имеет одно из первостепенных значений во всем мире. Очевидно, что при постоянном увеличении населения Земли и ограниченности полезных ископаемых необходимо изыскивать альтернативные источники энергии, а также рационально относится к уже существующим. В частности, экономия электроэнергии одинаково актуальна как для частных лиц, так и для предприятий, офисов, присутственных мест. Для России проблема экономии электроэнергии имеет несколько специфических особенностей, которые следует отметить.

Большую часть территории России занимают регионы Сибири и Дальнего Востока, которые можно отнести к северным регионам. Для таких регионов характерно, во-первых, длительное темное время суток, а во-вторых, использование электроэнергии как дополнительного ресурса для обогревания жилья. Следовательно, особенно остро встает вопрос о рациональном использовании электроэнергии.

Для большинства жителей России концепция «умный дом», с успехом применяемая в развитых зарубежных странах, пока относится к области фантастики. Причинами тому являются: несоразмерность уровня жизни россиян и стоимости переоборудования жилья в соответствие с концепцией «умный дом»; слабо развитая инфраструктура обслуживания сложных электронных компьютерных комплексов; неприспособленность российского жилья для переоборудования в соответствие с концепцией «умный дом». Учитывая сказанное, в России обитателями «умного дома» могут быть только жители крупных городов (Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург и т.д.)

Наконец, еще одна российская особенность – постоянное повышение тарифов на электроэнергию. Например, в г. Томске в 2008 году установлен новый тариф в 100 коп. за 1 кВтч.

Таким образом, можно сформулировать потребность в разрабатываемом изделии. Необходимо сконструировать интеллектуальное энергосберегающее устройство для регулирования освещения. Пользователями такого устройства должны быть жители средних и малых городов, жители сельской местности. Возможно применение такого устройства и для малых предприятий. Главная особенность такого устройства должна заключаться в простоте, а именно в отсутствии сложных компьютерных систем и интерфейсов.

2.2 Анализ состояния рынка. Поиск аналогов и прототипов

Рассмотрим аналогичные устройства, предназначенные для регулирования освещения и экономии электроэнергии.

Переносной компактный светильник с инфракрасным детектором движения LXP-300 (рисунок 1).

Рисунок 1 – Переносной компактный светильник с инфракрасным детектором движения LXP-300

Изделие является новым видом переносного энергосберегающего светильника, совмещенного с высокочувствительным детектором движения, выполненного на основе SMD-технологии. Детектор реагирует на тепловое (инфракрасное) излучение от человеческого тела и передает соответствующий сигнал на интегральную схему. Когда кто-либо в темное время суток входит в зону контроля детектора, светильник автоматически включается. После того, как пребывание человека в названной зоне прекратилось, светильник автоматически выключается. Если пользователь желает включить светильник на продолжительный период времени, то необходимо переместить клавишу переключателя в положение «ON». Светильник останется во включенном состоянии до тех пор, пока пользователь его не выключит.

 

Технические характеристики:

Источник питания:………………………………4 элемента питания АА – 1.5 В

Время задержки срабатывания:……………..……………………..20 сек  5 сек

Максимальная рабочая нагрузка:…………………………………………..0.5 Вт

Дальность обнаружения:……………………………………………….7 м (22С)

Угол обзора:…………………………………………………………………….120

Температурный режим:…………………………………...…………….10…40С

Включатель/выключатель света для помещений (сенсорный) (рисунок 2).

Рисунок 2 – Включатель/Выключатель света для помещений (сенсорный)

Указанная серия изделий создана с применением достижений современной акустики, оптики и технологии автоматического управления. Устройства предназначены для работы в ночное время (днем не включаются). Когда ночью пользователю понадобится свет, то нужно просто включить свет звуком, либо прикосновением к поверхности включателя. Свет будет гореть примерно 60 секунд, после этого он автоматически выключится.

Надежность, высокая чувствительность, долговечность, помехоустойчивость и отсутствие помех для другого оборудования делают данные устройства совершенными помощниками в жизни современного человека.

Устройства просты в установке и могут использоваться на лестничных клетках и пролетах, в ванных комнатах, на балконах, в коридорах, во дворах, в подвальных помещениях и погребах, в туалетах, на балконах, в парках и т.д.

Технические характеристики:

Рабочее напряжение:...………………………………………………..100…250 В

Рабочая частота:…...……………………………………………………50…60 Гц Тип нагрузки:.......……………………………….лампа накаливания 15…100 Вт Время задержки:………………………………………………………..60 с ± 20 с Габариты:………………………..…………………………………...868637 мм

Автоматический включатель освещения от звука QS-902 (рисунок 3).

Рисунок 3 – Автоматический включатель освещения от звука QS-902

Конструктивно устройство представляет собой цоколь для обыкновенных ламп накаливания, который управляется фотодатчиком и схемой звукового включения. Включатель подает на лампу напряжение после поступления звукового колебания средней интенсивности (хлопка, негромкого голоса). Фотодатчик не дает устройству включить свет (лампу) если в помещении (коридоре, тамбуре и т.д.) достаточно светло, даже если Вы пытаетесь включить его звуком. Устройство крепится на стену (потолок), используя крепежное съемное дно.

Технические характеристики:

Напряжение питания……………………………………………………….220 В Предельная мощность ламп……………………………………………....100 Вт Период свечения…………...………………………………………….……1 мин Встроенный фотоэлемент и микрофон. Включение в сумраке или темноте при хлопке или звуках речи и т.д.

Блок дистанционного управления TELEUR (рисунок 4).

Рисунок 4 – Блок дистанционного управления TELEUR

Блок Teleur предназначен для дистанционного ручного управления светильниками. Работает с большинством светильников. Позволяет принудительно отключать аварийный режим работы вне зависимости от того, есть ли на нем питающее напряжение или нет. Применяется преимущественно на сезонных объектах (летние дома отдыха, санатории и т.д.), которые обесточиваются по окончании туристического сезона.

Технические характеристики:

Входное напряжение:…...……...…………………………………………...230 В

Частота:……………………………………………………………………….50 Гц Максимальное количество светильников на 1 блок:…………………….100 шт. Максимальное расстояние от блока до светильника:……………………...500 м Источник питания:……………………………………...51.2 В, 500 мАч, Ni-Cd Время заряда аккумуляторной батареи:…………………………………..24 часа Материал корпуса:………………………………………………….поликарбонат Размеры:…………………………………………………………….7710281 мм Общий вес устройства составляет:………………………………………….0.3 кг

Автоматический включатель освещения на базе датчика движения (рисунок 5).

Рисунок 5 – Автоматический включатель освещения

Устройство включает освещение при появлении в зоне его обнаружения движущихся предметов, и выключает его через заданное время. Время, на которое включается освещение, может регулироваться в пределах 5 мин. В состав блока входит также датчик освещенности, что позволяет настроить блок таким образом, что дополнительное освещение включается только при недостатке естественного освещения. Блок выполнен на базе современного инфракрасного пассивного датчика движения, используемого в охранных системах.

Устройство монтируется в малогабаритном корпусе с поворотным кронштейном, что позволяет установить его в любом удобном месте. Так как в устройстве присутствуют опасные для жизни высокие напряжения, при монтаже и настройке необходимо строго соблюдать правила техники электробезопасности.

Технические характеристики: Напряжение питания:……………………………………………….220 ± 10% В Максимальная мощность лампы:…...……………………………………..500 Вт Время включенного состояния:…………………………………... ……….5 мин Дальность срабатывания:...………………………………………………...3…5 м

Габариты корпуса:……………………………………………...……855035 мм

Существующие устройства регулирования освещения отличаются большим разнообразием по физическому принципу действия, параметрам, области применения. Систематизировав анализ рассмотренных устройств, сведем полученные результаты в таблицу.

Таблица 1 – Существующие устройства для регулирования освещения и экономии электрической энергии

Название, фирма- разработчик	Выполняемые функции	Достоинства	Недостатки
LXP-300	Реагирует на тепловое (инфракрасное) излучение от человеческого тела, после чего в темное время суток автоматически включается. Возможность включения на продолжительное время	Привлекательный внешний вид. Возможность использования в жилых помещениях без ущерба интерьеру. Современные технологии, используемые при изготовлении устройства	Отсутствие промежуточных режимов работы: умеренно светло, полумрак и т.д.
???	Акустическое или сенсорное включение света в темное время суток	Современные технологии, используемые при изготовлении прибора. Возможность выбора оптимального для пользователя вида из серии выпускаемых устройств. Широкая область применения	Неудовлетворительные эргономика и дизайн устройства. Устройства работают только в ночное время
QS-902	Подает на лампу напряжение после поступления звукового колебания средней интенсивности. Запрет на включение при достаточной освещенности помещения	Конструктивная простота устройства. Надежность. Защита от случайного срабатывания. Возможность крепления на стену и потолок	Устройство может работать только с обычными лампами накаливания
TELEUR	Дистанционное ручное управление светильниками. Принудительное отключение в случае аварийного режима	Надежность функционирования. Безопасность эксплуатации	Ограниченность применения – только сезонные объекты
???	Включает освещение при появлении в зоне его обнаружения движущихся предметов. Дополнительное освещение включается только при недостатке естественного освещения	Современные технологии и элементная база, применяемая при изготовлении устройства. Хорошие массогабаритные показатели. Универсальность при монтаже устройства	При настройке и монтаже предъявляются повышенные требования к технике безопасности