V moderním světě se úspora energie stává stále aktuálnějším tématem. Pokračující růst populace, industrializace a zvyšující se spotřeba energie představují obrovské výzvy pro životní prostředí a přírodní zdroje. Nedostatek energetických zdrojů a negativní dopady na životní prostředí podněcují hledání nových způsobů, jak energii efektivně využívat.
V tomto projektu jsme se zaměřili na úsporu energie a vyvinuli zařízení na úsporu energie. Pohybové senzory pomáhají snížit spotřebu energie o 30–80 %.
Význam problému. Úspora energie, jako jeden ze způsobů řešení problému znečištění životního prostředí, se platí po celém světě. Spotřeba energie po celém světě i v Rusku neustále roste.
Výzkumná hypotéza: znalosti o způsobech, jak ušetřit energii, se mohou stát návyky pro každého člověka.
terč výzkum: rozvíjení myšlenek o energeticky úsporném životním stylu a dovednostech v oblasti úspory energie ve sklepech.
Cíle výzkumu:
1) Prostudujte si problém spotřeby energie;
2) Zvažte vlastnosti snímače pohybu;
3) Ověřit v praxi účinnost metod úspory energie;
4) Vypočítejte úspory z použití snímače pohybu;
5) Analyzujte výsledky;
6) Vyvodit závěry.
Očekávané výsledky. Tento projekt umožní:
1.Snížit vliv člověka na přírodu.
2. Šetřete energetické zdroje pro budoucí generaci.
3.Ušetřete rozpočet rodin a organizací.
4.Tvoří ekologickou kulturu jedince.
KAPITOLA I. POHYBOVÉ SNÍMAČE JAKO PROSTŘEDEK ÚSPORY
1.1. Problém úspory energie
Proč potřebujete šetřit energií? Otázka je velmi relevantní a než se začne mluvit o úsporách energie, je nutné jasně pochopit, proč a proč je to nutné. Chcete-li odpovědět na tuto otázku, musíte zvážit schéma a princip výroby elektřiny.
Každý den pravidelně využíváme elektřinu, která se již stala nepostradatelným pomocníkem v našem moderním životě. Jsme tak zvyklí na jeho přítomnost, že často nemyslíme na to, jak se elektrický proud dostane do našeho domu.
Vše začíná v elektrárnách. Hlavní součástí každé elektrárny je generátor, s jehož pomocí je pomocí nějakého zdroje generován střídavý proud. Zdrojem mohou být fosilní paliva, atomové reakce, energie z říčních toků, příliv a odliv, vítr, sluneční záření a další. V tomto případě se pouze část energie přijaté ze zdroje přemění na elektřinu. Faktor účinnosti (účinnost) závisí na mnoha faktorech: typu elektrárny, druhu paliva, kvalitě přenosových vedení a dalších.
Za elektrárnou je elektrický proud přiváděn dráty do zvyšovacích rozvoden. Výsledkem je, že napětí stoupne na stovky kilovoltů. To se provádí za účelem snížení energetických ztrát při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti. Dráty se táhnou od zvyšovacích rozvoden až po klesající rozvodny, kde napětí opět klesne na 220 V a vstupuje do našeho domu.
Přenos elektřiny je spojen se znatelnými ztrátami, protože elektrický proud ohřívá dráty elektrického vedení. V souladu s Joule-Lenzovým zákonem je energie vynaložená na ohřev vodičů určena podle vzorce:
kde e R je odpor vedení e, U je přenos napětí, P je výkon a zdroj proudu.
P p i o n o větší délce vedení e může být přenos energie ekonomický. To znamená, že je nutné snížit odpor vedení R p p a t i c h ec k i v e c m a t p u d n o , takže tento o m p p i jde c i m e n s h a t výkon o na I .
Jaký je tedy výkon a zdroj proudu P pa vn a p po vydávající výkon proudu I n a n a p y e n e U t o pro mysl n s h e n e n g p e p e d a in e m o i o m o c h n e c h n octi je nutné zvýšit výkon y e n e v řadě p epe d a chi .
K tomu o g o n a k p u p n x e l e c t p o c t a n s t i o n x u c t a n a vyluhovat vyšší e t p a n c f o p m a t o p s . Tpa n c f o p m a t o p e l i c h a e t n a p p y a n e n e v řadě v o l o f e p a z , v o l k o pa s u m e n s h a e t c i l u e p a t o k a
Čím delší je linie, tím lepší den a tím větší užitek z toho budete mít. Z ř ejm ě n á p ř e p ř e m e n e n o t o k a n a t n a n á n a p p e s , n e p p e vyšší a 16 – 20 kV. adopce jsou obtížné xc p e c i a l x m e p pro izolaci o bm o t o kid p ugi x h ac t e ig e n epa t opo v . Dále, pro přímé využití elektřiny spotřebitelem, je nutné snížit napětí.
Toho je dosaženo pomocí redukčních transformátorů. Snížení napětí (a tedy zvýšení proudu) se provádí postupně. Při velmi vysokém napětí může mezi dráty začít výboj, což vede ke ztrátě energie. Přípustná amplituda střídavého napětí by měla být taková, aby pro danou plochu průřezu drátu byla ztráta energie v důsledku výboje nevýznamná.
Elektrické stanice jsou propojeny vysokonapěťovým elektrickým vedením, které tvoří společnou elektrickou síť, ke které jsou připojeni spotřebitelé.
Pokud vezmeme v úvahu tepelnou elektrárnu, vidíme, že stanice spotřebovává konstantní množství paliva (například plynu) za jednotku času. Stanice přitom vyrábí konstantní množství energie. Pokud nejsou žádní spotřebitelé energie, pak je stanice nečinná. Stanice nevykonává žádnou užitečnou práci, ale pouze ztrácí energii ztrátami v okruhu. V tomto případě je účinnost stanice 0 %.
Obr. 1. Princip činnosti tepelných elektráren
Na jedné straně, čím více spotřebitelů energie je, tím efektivněji je přenášena elektrická energie a tím vyšší je účinnost elektrárny. To může vyvolávat dojem, že úspora energie není nutností, ale spíše se vyplatí toho využít naplno.
Úspora energie však zůstává důležitá. Za prvé pomáhá šetřit peníze. Za druhé, praxe úspory energie, včetně elektřiny, přispívá k vytvoření obecné kultury šetrnosti mezi lidmi. Lidé se vědomým šetřením energie stávají zodpovědnějšími a mohou efektivněji využívat zdroje, včetně peněz.
I když je tedy přenos elektrické energie efektivnější s velkým počtem spotřebitelů, je důležitá ochrana a úspora elektrické energie.
Úspora energie má také významný dopad na životní prostředí. Výroba a spotřeba elektřiny je spojena s uvolňováním skleníkových plynů a dalších škodlivých látek, které přispívají ke změně klimatu a znečištění ovzduší. Úspora energie proto pomáhá snižovat negativní dopady na životní prostředí a přispívá k udržitelnému rozvoji.
1.2. Pohybový senzor: výhody a nevýhody
Pohybové čidlo je zařízení pro získávání informací o stavu systému, který řídí, převádění dat o změnách charakteristik zkoumané oblasti na signál vhodný pro další použití.
Pohybové senzory v každodenním životě se nejčastěji používají v:
1) alarmy, bezpečnostní systémy, systémy kontroly přístupu;
2) ovládání osvětlení;
3) pro ovládání ventilačních zařízení, inteligentních domácích systémů, klimatizace, automatického otevírání dveří atd.
Použijeme pohybové čidlo ve sklepě.
V současné době jsou nejběžnější typy pohybových senzorů: infračervené pohybové senzory (IR), ultrazvukové pohybové senzory (US), mikrovlnné pohybové senzory (MIS).
IR pohybové senzory reagují na změny tepelného záření vyzařovaného okolními předměty. Každý objekt má infračervené záření, které prochází soustavou čoček nebo speciálních konkávních segmentových zrcadel a dopadá na citlivý senzor umístěný uvnitř senzoru, který jej registruje.
Naše práce využívá infračervený pohybový senzor, pojďme se tedy podívat na jeho výhody a nevýhody.
Hlavní nevýhody IR senzorů jsou:
1) možnost falešných poplachů. Vzhledem k tomu, že čidlo reaguje na jakékoli tepelné záření, může dojít k falešným poplachům i na teplý vzduch vycházející z klimatizace, radiátorů topení apod.;
2) nízká přesnost venkovní práce;
3) relativně úzký rozsah provozních teplot;
4) nefunguje na předmětech potažených materiály, které nepropouštějí infračervené záření.
Výhody infračervených snímačů pohybu:
1) schopnost poměrně přesně nastavit rozsah a úhel detekce pohybujících se objektů;
2) vhodné pro použití venku, protože reaguje pouze na předměty, které mají svou vlastní teplotu;
3) během provozu jsou absolutně bezpečné pro lidské zdraví nebo domácí zvířata, protože pracují v režimu „přijímače“, aniž by cokoliv emitovaly.
KAPITOLA II. PRAKTICKÁ ČÁST
2.1. Vytvoření pohybového senzoru
K vytvoření pohybového senzoru a jeho instalaci do suterénu jsme použili toto vybavení: pohybový senzor s PIR senzorem, propojovací vodiče, pouzdro, žárovku, objímku žárovky a elektrickou zástrčku.
1. Vzali jsme pouzdro a udělali do něj 2 otvory pro světelný senzor a zásuvku.
2. Vložte světelný senzor a kazetu do otvorů.
3. Kazetu jsme rozebrali, vše smontovali podle schématu a zajistili vodiče na svorky.
Obr.2. Schéma zařízení
4. Zařízení je připraveno.
Fotografie pracovních fází naleznete v příloze 1. A provoz vyvíjeného zařízení si můžete prohlédnout na odkazu: https://disk.yandex.ru/d/8N1p_8pd3PlTRQ
Princip činnosti námi vytvořeného senzoru je detekovat změny v úrovni infračerveného záření v jeho detekční zóně, když v něm dojde k pohybu.
Detekční zónou se rozumí část prostoru, ve které detektor detekuje změnu polohy sledovaného objektu.
Objektem ovládání je zpravidla osoba a účelem její detekce je vyvolat poplach v zabezpečovacích poplašných systémech nebo aktivovat akční členy v automatizačních zařízeních (např. ovládání světel).
Fresnelova čočka je optické zařízení, které promítá prostor kontrolní zóny ve formě samostatných sektorů na pyroelektrický modul. Pyroelektrický modul sleduje úroveň infračerveného záření v každém z nich.
Když se v detekční zóně objeví pohyb a tyto sektory protne předmět s jinou teplotou než okolní, objeví se na senzoru elektrický náboj.
Je zpracován elektronickým obvodem a signál je převeden a odeslán do akčního členu. Jako takové zařízení se používají elektromagnetická relé.
Zapnout osvětlení mávnutím ruky se donedávna dalo zařadit mezi sci-fi. V moderním životě se světla, která se rozsvítí ve správný okamžik, stala běžným jevem. Díky senzorům pohybu a přítomnosti se už nemusíte ve tmě marně pokoušet dostat klíč do klíčové dírky, hledat spínač dotykem, narážet do nějakých předmětů nebo si dělat starosti, zda po odchodu nezhasla světla. Chytrá zařízení sama zapnou světlo, když se objeví osoba, a poté jej vypnou.
Světla, která se rozsvěcují ve správnou chvíli, se stala běžným jevem.
Osvětlení bez zbytečných vypínačů
Lokální čidla ovládání osvětlení kromě komfortu šetří životnost svítidel a dokážou snížit náklady na energii až o 50 %. Téměř všechna zařízení, která reagují na pohyb, jsou vybavena senzorem ovládání světla. To vám umožní zapnout světlo pouze při nedostatku přirozeného světla. To znamená, že senzory nebudou fungovat například ve dne. Zařízení sama rozpozná pohyb nebo přítomnost v různých detekčních zónách díky PIR senzoru. Detekuje pohyb infračerveného záření, které má každé těleso s teplotou nad absolutní nulou.
Kromě komfortu šetří senzory místního ovládání osvětlení životnost svítidel
Stejný princip fungování, ale různé zóny citlivosti
Jak jsme již pochopili, dva typy senzorů fungují na stejném principu. Reagují na pohyb, ke kterému dochází v oblasti v rámci viditelnosti PIR senzoru, zapnou osvětlení a zhasnou, když objekt opustí dosah. Rozdíl je v tom, že senzory mají různé zóny citlivosti. Snímač přítomnosti má zónu s vysokou citlivostí. Pohybový senzor zase nemá zónu vysoké citlivosti.
Snímač pohybu nemá zónu vysoké citlivosti a reaguje pouze na velké objekty s nedostatkem přirozeného světla. Zařízení měří osvětlení při detekci známek pohybu a zapnou osvětlení, pokud je úroveň osvětlení nedostatečná. Po zastavení pohybů v oblasti pokrytí senzorem senzor po určité době vypne světlo. Obvykle mají tato zařízení vysokou úroveň ochrany proti prachu a vlhkosti, takže je lze používat venku nebo ve vlhkých prostorách s nízkou úrovní světla.
Pohybový senzor bude výborným řešením pro vnější osvětlení vchodových dveří ve tmě nebo rozsvítí světlo na schodišti, technické místnosti, garáži, skladu, sklepě a podobně. To znamená, že pohybový senzor by měl být použit k ovládání osvětlení v průchozích prostorách a místnostech s malým nebo žádným přirozeným světlem.
Pro vnější osvětlení vstupních dveří bude výborným řešením pohybový senzor
Snímač přítomnosti Neustále zaznamenávají každý pohyb a jsou vysoce citlivé. Zařízení jsou schopna detekovat i drobnou aktivitu a nechat osvětlení zapnuté po celou dobu, kdy je zaznamenáváno. Ovládejte například osvětlení kanceláře nebo místnosti po celý pracovní den.
Multifunkční jsou také čidla přítomnosti. Mohou upravit jas lamp pomocí různých řídicích protokolů v závislosti na úrovni přirozeného světla mimo okno. Nebo provádějte složité scénáře pro správu dalších zátěží s různými časovými intervaly odezvy. Například použijte hlavní kanál k ovládání osvětlení kanceláře a navíc zapněte klimatizaci.
Důležité! Vypnutí světel během dne neovlivní provoz klimatizace. Protože přídavný kanál nemá žádné spojení se světelným senzorem.
To znamená, že senzory přítomnosti jsou vhodné pro prostory s velkým množstvím přirozeného světla a místnosti, kde se lidé zdržují dlouhou dobu: ať už jde o kanceláře, veřejná místa nebo soukromé nemovitosti.
Automatickým ovládáním zapínání světel, úrovně jasu lamp a zahrnutím dalších domácích spotřebičů zajišťují místní senzory život co nejpohodlnějším a plným světla.
Díky místním senzorům je život co nejpohodlnější a plný světla
Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki
