مخطط تفصيلي
- مقدمة
- ما هو استهلاك الطاقة في عناصر التحكم في الإضاءة ولماذا هذا مهم؟
- من أين يأتي استهلاك الطاقة في أجهزة الاستشعار الكهروضوئية?
- لماذا يجب على المدن والمشغلين الاهتمام باستخدام الطاقة من قبل وحدة التحكم؟
- ماذا تكشف دراسات الحالة الواقعية عن توفير الطاقة؟
- كيف يمكنك اختيار الطاقة المنخفضة المناسبة؟ مستشعر تبديل الصور?
- ما هي النتيجة النهائية لتكاليف الطاقة المخفية في وحدات التحكم في الإضاءة?
- الكلمات النهائية
تعتمد الإضاءة الخارجية على وحدات تحكم الخلايا الضوئية لتشغيل وإطفاء الأضواء تلقائيًا. ولكن هل فكرت يومًا في الطاقة التي تستهلكها هذه الأجهزة؟
حتى الأحمال الاحتياطية الصغيرة قد تتراكم عند تركيب آلاف الوحدات في جميع أنحاء المدينة. الطاقة العالية تستنزف بطاريات الطاقة الشمسية بشكل أسرع، مما يقلل الكفاءة ويزيد التكاليف في النهاية. لهذا السبب، تُعدّ أنظمة الطاقة المنخفضة أجهزة استشعار الضوء أصبحت خيارًا ذكيًا. فهي تقلل من هدر الطاقة الخفي، وتوفر المال، وتطيل عمر النظام.
ما هو استهلاك الطاقة في عناصر التحكم في الإضاءة ولماذا هذا مهم؟
عناصر التحكم الضوئية تكتشف وحدات التحكم الإضاءة المحيطة وتُبدّل أحمال الإضاءة تبعًا لذلك خلال الغسق والفجر. وهي بمثابة العقل المدبر لنظام إضاءة من الغسق إلى الفجر. لكن وحدة التحكم نفسها ليست "خالية" من الطاقة.
دور مفاتيح الخلايا الضوئية في الإضاءة من الغسق إلى الفجر
مفاتيح الخلايا الضوئية المستشعرة للضوء راقب مستويات الإضاءة باستمرار. عندما ينخفض الظلام عن حد معين، تُشغّل المصابيح الضوء. وعندما يعود ضوء النهار، تُطفئه. يُجنّب هذا النظام الآلي الاعتماد على المؤقتات أو المفاتيح اليدوية، ويتكيف آنيًا مع التغيرات الموسمية وتغيرات الطقس.
استخدام الطاقة الذي غالبًا ما يتم تجاهله في وحدة التحكم نفسها
بينما يركز معظمها على استهلاك المصباح للطاقة، يستهلك جهاز التحكم الطاقة حتى في وضع الخمول (وضع الاستعداد/المراقبة). تستهلك بعض الطرز القديمة أو البسيطة ما بين 0.1 و0.3 واط في وضع الاستشعار.
في وحدات التحكم الأكثر تعقيدًا أو "الذكية" ذات الوحدات اللاسلكية، يمكن أن يرتفع هذا الاستخدام الاحتياطي إلى 1-3 وات. حتى هذا الاستهلاك الصغير، مضروبًا في آلاف الوحدات والتشغيل المستمر على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، يصبح ذا معنى.
يوضح الجدول أدناه تكلفة الطاقة المخفية للطاقة الاحتياطية في وحدات التحكم.
| الطاقة الاحتياطية (واط) | الطاقة الإضافية المستخدمة سنويًا (كيلوواط ساعة) | التكلفة السنوية المضافة (بمعدل $0.12/كيلوواط ساعة) |
| 0.5 واط | 4.4 كيلوواط ساعة | $0.53 |
| 1.0 واط | 8.8 كيلوواط ساعة | $1.06 |
| 2.0 واط | 17.5 كيلوواط ساعة | $2.11 |
| 3.0 واط | 26.3 كيلوواط ساعة | $3.16 |
كيف يؤثر استهلاك وحدة التحكم على الأداء العام للنظام
- في الأنظمة المتصلة بالشبكة، تزيد الطاقة الاحتياطية لوحدة التحكم من تكاليف المرافق وتؤدي إلى تآكل المدخرات من مصابيح LED الفعالة.
- في أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة، يستهلك المتحكم احتياطيات البطارية، مما يقلل من الطاقة المتاحة للمصباح نفسه.
- في شبكات الإضاءة الذكية، يتطلب الاتصال المستمر أو استطلاع أجهزة الاستشعار إلكترونيات تعمل دائمًا، مما يجعل الطاقة الاحتياطية المنخفضة أكثر أهمية لإمكانية التوسع.
- على مدى عمر النظام الطويل، قد تتنافس تكلفة الطاقة "المخفية" المتراكمة لوحدات التحكم مع خسائر الأسلاك أو عدم كفاءة التحكم أو تتجاوزها.
من أين يأتي استهلاك الطاقة في أجهزة الاستشعار الكهروضوئية?
حتى عند عدم القيام بأي شيء، يستهلك جهاز التحكم بالخلية الضوئية الطاقة. فيما يلي ملخص لنطاقات استهلاك الطاقة النموذجية للطرازات القياسية والذكية.
| نوع وحدة التحكم | وضع الاستعداد / السحب الخامل | تحميل إضافي من الاتصالات / التبديل |
| الخلية الضوئية الأساسية (غير الذكية) | 0.1 واط – 0.3 واط | الحد الأدنى (فقط تبديل الدائرة) |
| خلية ضوئية محسنة (تناظرية + منطق تأخير) | ~0.3 واط – 0.8 واط | بعض النفقات العامة للمنطق الداخلي |
| وحدة تحكم ذكية (لورا / زيجبي، إلخ.) | 0.5 واط – 1.5 واط+ | ما يصل إلى 1-3 وات إضافية أثناء الاتصالات النشطة |
| وحدة تحكم ذكية للمصباح الكل في واحد | < 3 وات إجمالي (بما في ذلك الاتصالات) | — |
لفهم كيفية عمل هذا، دعنا نقسمه إلى مصادر الطاقة الرئيسية:
دائرة التحكم الداخلية (وضع الاستعداد / الاستشعار)
يجب أن يظل متحكم وحدة التحكم الدقيقة، ومنظمات الجهد، ومستشعر الضوء (الصمام الثنائي الضوئي أو LDR + ADC) نشطًا لمراقبة الإضاءة المحيطة. يُسمى هذا الاستهلاك المستمر والخفيف للطاقة الاحتياطية.
الطرف السفلي مفاتيح استشعار الضوء الخارجية غالبًا ما تبقى أقل من 0.3 واط في وضع الاستشعار، ولكن وحدات التحكم الغنية بالميزات يمكنها استهلاك 0.5 واط أو أكثر. على سبيل المثال، العديد من وحدات التحكم البسيطة المفاتيح الكهروضوئية قائمة ~0.6 واط الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة في حالات الخمول.
تيار تبديل التتابع أو الترانزستور
عندما يقوم المتحكم بتنشيط دائرة الإضاءة أو إلغاء تنشيطها، يجب عليه تحويل التيار عبر مرحل، موسفتأو ترانزستور الحالة الصلبة. أثناء هذا التبديل، وفي حالات التثبيت (عند تنشيط نقاط التلامس)، يحدث فقدان للطاقة:
- تحتوي المرحلات على خسائر تيار الملف
- تتعرض الترانزستورات لخسائر التوصيل ومحرك البوابة
- يضيف تيار الاندفاع عند تشغيل الأحمال الحثية/LED سحبًا مؤقتًا إضافيًا
تعتبر تيارات التبديل هذه صغيرة نسبيًا بالنسبة للمصباح، ولكنها ليست قابلة للإهمال في الأنظمة طويلة الأمد.
وحدات الاتصال في وحدات التحكم الذكية
تتطلب وحدات التحكم اللاسلكية طاقة إضافية. حتى في وضع الخمول أو "السكون"، يجب أن تبقى أجهزة الاتصال نشطة جزئيًا لعمليات التنشيط أو الاستطلاع أو المزامنة.
على سبيل المثال، صُممت أجهزة الاستشعار القائمة على تقنية LoRa لاستهلاك طاقة منخفض للغاية، حيث يبلغ متوسط استهلاك التيار في وضع السكون حوالي 100 نانو أمبير، بينما قد تصل تيارات الإرسال/التنشيط إلى عشرات الملي أمبير. غالبًا ما تبقى وحدات التحكم الذكية شبه نشطة للاستماع إلى رسائل الشبكة.
بعض وحدات تحكم المصابيح الذكية حدد الاستهلاك الإجمالي "< 3 وات" في التشغيل العادي، بما في ذلك وحدات الاتصال.
لماذا يجب على المدن والمشغلين الاهتمام باستخدام الطاقة من قبل وحدة التحكم؟
عندما تُركّب مدينة آلاف مصابيح الشوارع، يُصبح استهلاك وحدة التحكم للطاقة نفقةً خفية. حتى 0.5 واط إضافية لكل وحدة تُضاف إلى استهلاك كيلوواط/ساعة وتكاليف باهظة على مستوى البلدية.
إضاءة طريق المدينة
لنفترض أن مدينةً بها 10,000 مصباح، وأن كل وحدة تحكم تستهلك 0.5 واط أكثر من النسخة المُحسّنة. هذا يعني استهلاكًا إضافيًا قدره 5,000 واط يعمل باستمرار. على مدار عام كامل، يُعادل هذا الاستهلاك الإضافي حوالي 43,800 كيلوواط/ساعة، وهو ما يُمثل فاتورة خدمات عامة غير مُبالَغ فيها بأسعار الطاقة البلدية.
في عمليات التحديث الكبيرة، يهدف مديرو الطاقة إلى ترشيد استهلاك الطاقة. وغالبًا ما تكون طاقة وحدة التحكم الخاملة من أولى أهداف التخفيض.
مصابيح الشوارع الشمسية
في أنظمة الطاقة الشمسية غير المتصلة بالشبكة، يُقلل كل واط يستهلكه جهاز التحكم من الطاقة المتاحة لتشغيل مصباح LED ليلاً. قد يستهلك جهاز تحكم بحمل خامل قدره 1 واط حوالي 12 واط/ساعة خلال الليل. هذه هي السعة المفقودة التي لا يستطيع المصباح استخدامها. تشمل التأثيرات بمرور الوقت ما يلي:
- زيادة دورات البطارية
- عمق التفريغ يزداد سوءا
- عمر البطارية يقصر
شبكات الإضاءة الذكية
عادةً ما تحتفظ أنظمة الإضاءة الذكية بوحدات الاتصال (LoRa وZigBee و إنترنت الأشياء ضيق النطاق) نشط جزئيًا للاستماع للأوامر أو الإبلاغ عن الحالة. تستهلك حالة الخمول أو "الاستماع" هذه الطاقة - حتى في حالة عدم حدوث أي شيء.
ولجعل الشبكة الذكية فعالة، لا بد من تقليل تكلفة "التشغيل الدائم" لوحدات التحكم.
ماذا تكشف دراسات الحالة الواقعية عن توفير الطاقة؟
تُظهر المشاريع الواقعية أن وفورات وحدات التحكم الصغيرة تتطور إلى مكاسب مالية وتشغيلية كبيرة. فيما يلي مثالان ملموسان مستوحيان من مواصفات المنتج والدراسات الميدانية.
الحالة 1 - كيف وفّر مشروع تجديد بلدية صينية أكثر من 100 ألف ين سنويًا؟
تم استبدال المستورد بآخر تم تجديده من قبل البلدية مستشعر الخلايا الضوئية من الغسق إلى الفجر، بمتوسط 1.8 واط في وضع الخمول، مع وحدات JL-243 طويلة الوصل بمتوسط 0.8 واط. JL-243 عبارة عن وحدة تعتيم التحكم الضوئي تستخدم على نطاق واسع في مشاريع إنارة الشوارع الكبيرة.
حساب بسيط للادخار السنوي:
- الوحدات: 30,000
- تقليل وقت الاستعداد لكل وحدة: 1.0 وات (1.8 − 0.8)
- 12 ساعة ليلية × 365 يومًا
- الطاقة الموفرة = 30,000 × 1 واط × 12 × 365 / 1000 = 131,400 كيلوواط ساعة/سنة
- عند ٠.٨ ين/كيلوواط ساعة، يبلغ التوفير السنوي ١٠٥,١٢٠ ين (حوالي ١TP4T14.5k). (تم التحقق من الحساب).
الحالة الثانية - كيف زادت كفاءة بطاريات مصابيح الشوارع الشمسية الأفريقية بمقدار 10%؟
تفقد أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة الطاقة الصالحة للاستخدام بسبب استهلاك وحدة التحكم للطاقة في وضع الخمول. تُظهر الدراسات الميدانية وتقارير الأداء أن استهلاك وحدة التحكم للطاقة الاحتياطية يُقلل ساعات الإضاءة الليلية ويزيد من دورة شحن البطارية.
تفاصيل المشروع (نموذجية):
- وحدة التحكم الأصلية في وضع الخمول: 1.0 وات.
- البديل: JL-240 Long-Join (مُحدد كمقبس/وحدة تحكم ذات سحب منخفض مع ميزات تأخير/تقصير مدمجة).
- صافي تقليل الاستعداد: 0.5 واط (1.0 − 0.5).
- بالنسبة لمصباح واحد يعمل بسعة بطارية محدودة، فإن 0.5 وات توفر ≈ 6 واط في الساعة/ليلة (0.5 وات × 12 ساعة).
- عبر فترات الغيوم الموسمية، يمكن أن تترجم هذه المساحة إلى وقت إضاءة أكثر قابلية للاستخدام بحوالي 10% ودورات تفريغ عميقة أقل.
النقاط الرئيسية المستفادة من كلتا الحالتين
- تتضاعف عمليات قطع الغيار الاحتياطية الصغيرة لكل وحدة بسرعة في الأساطيل الكبيرة.
- في المدن الشبكية، يكون توفير الطاقة والفواتير فوريًا وقابلًا للقياس.
- في الأنظمة غير المتصلة بالشبكة، يؤدي تقليل الحمل الاحتياطي إلى تحسين الاستقلالية وطول عمر البطارية.
- اختيار المنتج (JL-243, JL-240) ينبغي أن تأخذ بعين الاعتبار المواصفات الكهربائية والميزات الموجودة على متن الطائرة مثل أغطية التأخير/التقصير وحماية التيار الزائد لتحقيق أقصى قدر من المكاسب في العالم الحقيقي.
كيف يمكنك اختيار الطاقة المنخفضة المناسبة؟ مستشعر تبديل الصور?
عند اختيار مستشعر الخلية الضوئية الضوئيةكل تفصيل مهم. اختيار التصميم المناسب يُقلل بشكل كبير من هدر الطاقة "الخفي". إليك معايير الاختيار الرئيسية وأفضل الممارسات.
تصنيف الطاقة (< 1 وات في وضع الاستعداد)
استخدم طُرزًا يقل استهلاكها للطاقة في وضع الخمول عن واط واحد. أي قيمة أعلى تعني تزايدًا تدريجيًا في استهلاك الطاقة. في التركيبات واسعة النطاق، يُصبح هذا الواط الإضافي عدة كيلوواط/ساعة سنويًا.
تحسين دائرة التبديل
ابحث عن ميزات مثل التبديل عند الصفر (تشغيل/إيقاف عند تجاوز موجة التيار المتردد الصفر) لتقليل إجهاد الاندفاع. يُفضّل أيضًا التصميمات المُحسّنة لتثبيت المُرحّل أو ملفات التيار المنخفض التثبيت لتقليل الطاقة عند بقاء نقاط التلامس مُتصلة.
الميزات الذكية
إذا كانت وحدة التحكم تدعم الاتصالات اللاسلكية، فتأكد من أنها مزودة بوضع السكون، حيث تُطفأ الوحدات أو تدخل في وضع السكون العميق عند الخمول. يجب تقليل وقت النشاط إلى أدنى حد. يجب أن تنشط وحدة التحكم فقط عند الحاجة (عند الغسق، أو عند أوامر الشبكة، إلخ).
متطلبات الشهادة
تأكد من أن وحدة التحكم لديها شهادات معترف بها:
- يو ال / cUL تضمن الامتثال للسلامة في أمريكا الشمالية.
- م / تغطي EMC المعايير الأوروبية للسلامة والكهرومغناطيسية.
- تقوم وزارة الطاقة/دائرة الطاقة والبيئة بالتحقق من الكفاءة والامتثال للأداء إذا لزم الأمر في منطقتك.
- المعهد الوطني للمعايير الأمريكية C136.10 / C136.41 هي معايير الصناعة لأجهزة التحكم في الضوء وأداء التعتيم/التكامل.
على سبيل المثال، فإن مقابس القفل الملتوي من سلسلة JL-240 من Long-Join حاصلة على شهادة cRUus بموجب ملف UL E188110 وتتوافق مع معايير ANSI C136.41.
ما هي النتيجة النهائية لتكاليف الطاقة المخفية في وحدات التحكم في الإضاءة?
قد تبدو أجهزة التحكم بسيطة مقارنة بالمصابيح، ولكن استهلاكها المخفي للطاقة قد يؤدي إلى تآكل المدخرات - ولم يعد بإمكانك تجاهلها.
تضمين وحدات التحكم في استراتيجية توفير الطاقة
تُركز معظم مشاريع الطاقة على مصابيح LED عالية الكفاءة، والأسلاك، وأنظمة التعتيم الذكية. لكن ترك وحدة التحكم تعمل دون مراقبة يُشبه ترك صنبور الماء مفتوحًا. إنه استنزاف مستمر يتراكم مع مرور الوقت ويزداد حجمه.
فوائد تتجاوز مصابيح LED
من خلال تقليل نفايات وحدة التحكم، يمكنك تحقيق ما يلي:
- انخفاض فواتير الخدمات في الأنظمة التي تعمل بالشبكة
- عمر بطارية أطول ووقت تشغيل أطول في أنظمة الطاقة الشمسية أو خارج الشبكة
- انخفاض عبء الصيانة مع تشغيل الأنظمة بشكل أكثر برودة، وانخفاض الأعطال، والضغط
وحدات التحكم الموصى بها لتحسين الأداء
للنشر العملي مع توفير الطاقة، ننصحك بالتفكير في سلسلة JL-240 وJL-243 وJL-245 من Long-Join. فهي مصممة بما يلي:
- سحب الخمول المنخفض
- ميزات التعتيم والتأخير/التقصير
- الامتثال المعتمد لمعايير الصناعة
- جاهزية التكامل لشبكات الإضاءة الذكية
فيما يلي جدول يوضح أداء نماذج LongJoin منخفضة الطاقة.
| نموذج | الطاقة الاحتياطية | الميزة الرئيسية | التطبيق المثالي |
| JL-240 | 0.5 واط | التأخير + الحد الأقصى للتقصير | أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية |
| JL-243 | 0.8 واط | تصميم تثبيت التتابع | تجديدات المدينة |
| JL-245 | <1 وات | النوم/الاستيقاظ الذكي | الشبكات الذكية واسعة النطاق |
الكلمات النهائية
تُخفّض وحدات التحكم منخفضة الطاقة تكاليف الطاقة الخفية وتُطيل عمر النظام. تُثبت النتائج العملية أن الوفورات كبيرة. للحصول على أداء موثوق، تشي-سوير تُقدّم LongJoin وحدات تحكم ضوئية ذكية تُلبي المعايير العالمية. خيار موثوق لأي ترقية.
Arabic 
English 
Spanish 
Russian 
Italian 
Japanese 
Portuguese