ساعت نجومی:

بهتر است قبل از پرداختن به ساختمان و روش کار ساعت‌های نجومی  یا Astronomical Clock، راه‌های موجود برای خاموش و روشن کردن چراغ‌های روشنایی یا معابر را به صورت دستی و خودکار بررسی کنیم. روش‌های مختلفی برای هر دو گزینه وجود دارد و ما باید بهترین حالت را از نظر دقت، میزان صرفه‌جویی در انرژی الکتریکی، طول عمر لامپ‌ها، نوع محیط، وسعت آن و … انتخاب کنیم.

برای روشن و خاموش کردن لامپ‌ها به صورت دستی در یک ساختمان معمولا از کلیدهای یک پل، دو پل و … استفاده می‌شود. برای کنترل تعداد بیشتری از لامپ‌ها مثلا در معابر عمومی، ادارات، پارک‌ها و … می‌توان از کلیدهای گردان، کلید فیوز، رله‌های صنعتی، کنتاکتور، رله‌ی حالت جامد و … استفاده کرد. انواع این کلیدها در کتاب و دوره‌ی تخصصی کلیدهای فشار ضعیف به صورت کامل بررسی شده‌اند.  به عنوان مثال در تصویر زیر، از کلید فرمان S1 برای روشن کردن کنتاکتور D1 و در نتیجه روشن کردن معابر یک بخش استفاده شده است.

صرف نظر از نوع تجهیزات قطع و وصل، نکته‌ِی مهم در کنترل دستی این است که باید یک شخص در محل نصب کلیدها حضور پیدا کرده و قبل از تاریک شدن هوا، لامپ‌ها را روشن و بعد از پایان شب، آن‌ها را خاموش کند. این کار ساده‌ترین و ارزان‌ترین حالت ممکن است ولی معایب زیادی از جمله موارد زیر را دارد:

  • عدم خودکار بودن سیستم و وابستگی آن به انسان و مشکلات مربوط به آن مانند نیاز به نیروهای متعدد، فراموشی، کم‌کاری، خطا حین کار، نیازمندی به استراحت و …
  • خطرات ناشی از قطع و وصل کلیدها به صورت دستی. لازم به ذکر است که قطع و وصل کلیدها در حالت اتصال کوتاه، شرایط نامساعد جوی و … می تواند باعث بروز آرک فلش و سوختگی های شدید شود.
  • احتمال خاموش یا روشن ماندن لامپ‌ها در زمان نامناسب و افزایش نرخ حوادث برای عابرین یا افزایش مصرف انرژی
  • افزایش میزان مصرف انرژی و کاهش طول عمر لامپ‌ها با توجه به زمان‌بندی غیر دقیق و احتمال روشن ماندن بیش از حد آن‌ها

برای رفع مشکلات ذکر شده، می‌توان از سیستم‌های خودکار مانند ساعت‌های الکترومکانیکی، ساعت‌های دیجیتال، فتوسل و یا گزینه‌ی دیگری تحت عنوان ساعت نجومی در کنترل معابر استفاده کرد. در تصویر زیر یک نمونه ساعت دیجیتال به همراه حافظه‌ی قابل حمل جهت برنامه ریزی را مشاهده می کنید.

استفاده از ساعت‌های قابل برنامه‌ریزی جهت کنترل معابر به علت تغییر طول زمان شب و روز در فصل‌های مختلف توصیه نمی‌شود چون این کار نیاز به تغییر دائمی تنظیمات دارد. در صورتی که از ساعت های بسیار زیادی در مناطق مختلف استفاده شده باشد تغییر تنظیمات تمام آن‌ها به صورت مرتب کار زمان بر و پر هزینه ای است.

به عنوان مثال اگر ساعت بر اساس روزهای زمستان تنظیم شود، لامپ‌ها ساعت‌های بسیار زیادی را در فصل تابستان و بدون علت روشن خواهند ماند. در طرف مقابل اگر برنامه بر اساس روزهای تابستان انجام شود، چراغ‌های معابر در ساعت‌های اولیه‌ی شب‌های زمستانی خاموش خواهند ماند.

برای رفع مشکل استفاده از ساعت‌های معمولی، باید کنترل روشنایی را بر اساس میزان نور محیط انجام داده و یا ترتیبی اتخاذ کنیم تا تغییرات ساعت به صورت خودکار و با توجه به روزهای سال انجام شود.

میزان نور محیط یک نشانه‌ی خوب برای تشخیص روز و شب است. با استفاده از انواع سنسور حساس به نور می‌توان میزان تابش خورشید را تشخیص داده و بر اساس آن یک یا چند چراغ را به صورت خودکار روشن و خاموش کرد. در تصویر زیر علامت مداری تجهیزات کنترل روشنایی را مشاهده می کنید.

به همین منظور یک سنسور یا مقاومت حساس به نور، برد الکترونیک، رله و قسمت‌های قابل تنظیم در یک قاب تحت عنوان فتوسل یا Twilight Switch, Photocell قرار داده می‌شود. فتوسل‌ها از نظر نصب، نوع سنسور، سیم‌بندی و … در مدل‌های بسیار متنوعی ساخته می‌شوند.

از نظر ساختمان و روش نصب فیزیکی می‌توان فتوسل‌ها را به دو گروه یک‌پارچه و دو تکه تقسیم کرد. طبق تصویر زیر، در مدل یک‌پارچه، سنسور، برد، رله و … در یک قاب قرار داده شده و به صورت کلی در محیط باز و در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار می‌گیرد.

این مدل از فتوسل ها معمولا سه سیمه بوده و برای روشن و خاموش کردن یک یا چند لامپ به صورت مستقیم و یا صدور فرمان به کنتاکتور استفاده می‌شوند قسمت بالایی فتوسل جهت دریافت نور خورشید به صورت شفاف طراحی می‌شود. این قسمت باید هنگام نصب رو به آسمان بوده و به نحوی قرار بگیرد که روشنایی لامپ‌های محیط روی آن تأثیری نگذارد. به این منظور فتوسل باید بالاتر از لامپ‌ها نصب شود.

اگر فتوسل هنگام نصب زیر لامپ‌ها قرار بگیرد، با روشن شدن آن‌ها در شب دوباره تحریک شده و برق را قطع می‌کند. در صورتی که لامپ‌های تحت کنترل یک فتوسل در طول شب دائم خاموش و روشن می‌شوند، این امکان وجود دارد که موارد مربوط به نصب صحیح رعایت نشده باشد. قرار گرفتن فتوسل های یک‌پارچه در محیط باز مشکلات خاصی مانند موارد زیر را ایجاد می‌کند:

  • فتوسل، اتصالات، کابل‌های برق و … در معرض تابش مستقیم نور و عوامل محیطی مانند سرما، بارش و … قرار دارند.
  • هرگونه تنظیم فتوسل، اصلاح یا تغییر در سیم‌بندی، عیب یابی، تعویض فیوز و … نیاز به صعود و کار در ارتفاع دارد.
  • با توجه به وجود فاز و نول در فتوسل، احتمال بروز برق گرفتگی هنگام کار و یا بروز اتصال کوتاه به علت نفوذ آب در آن وجود دارد.

طبق تصویر زیر، مشکلات فوق با جدا کردن سنسور از تجهیزات قطع و وصل و ساخت فتوسل دو تکه تا حد قابل قبولی حل می‌شود. در این روش برد الکترونیک، رله‌ی فرمان، ترمینال‌ها، قسمت‌های تنظیم و … در یک قاب جداگانه قرار داده می‌شود. این قاب در تابلو برق و معمولا روی ریل‌های استاندارد نصب شده و سپس توسط سیم به سنسور متصل می‌شود.

طبق تصویر زیر، در این روش نیز سنسور همانند فتوسل های یک‌پارچه در محیط باز و در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار می‌گیرد اما مشکلات تنظیم، عیب یابی، وجود برق در سنسور و …  به علت نصب رله در تابلو برق و سیم‌بندی آن کاملا حل می‌شود.

صرف نظر از نوع فتوسل، بزرگ‌ترین مشکل آن نصب تجهیزات در محیط باز و تاثیر عوامل محیطی، احتمال دست کاری، تحریک، آسیب زدن، سرقت، تعمیرات و عیب یابی سخت و زمان بر و … می‌باشد.

در قسمت‌های قبل با مشکلات استفاده از ساعت‌های معمولی و فتوسل ها برای کنترل روشنایی معابر آشنا شدیم. این جا این سوال مطرح می‌شود که می‌توان کنترل روشنایی محیط را بدون سنسور نور و یا تغییر دائم تنظیمات ساعت انجام داد؟

پاسخ این سوال مثبت است. طبق تصویر زیر و با استفاده از اطلاعات دقیق زمان طلوع و غروب خورشید در طول روزهای سال می‌توان سیستمی طراحی کرد که  لامپ‌ها را بدون سنسور نور و بدون تغییر تنظیمات به صورت خودکار روشن و خاموش کند. این سیستم تحت عنوان ساعت نجومی شناخته می‌شود.

در حافظه‌ی داخلی این ساعت‌ها اطلاعات مربوط به غروب و طلوع خورشید تمام روزهای سال وجود دارد و کافی است ساعت، تاریخ و موقعیت جغرافیایی نصب ساعت را مشخص کنیم تا کار خود را به صورت اتوماتیک انجام دهد. همانند فتوسل ها این ساعت می‌تواند به صورت مستقیم و یا جهت صدور فرمان به کنتاکتور استفاده شود.

قابل ذکر است که اطلاعات مربوط به طلوع و غروب خورشید غیر قابل تغییر بوده و علاوه بر تغذیه‌ی مستقیم، یک باتری داخلی در ساعت وجود دارد تا اطلاعات مربوط به تاریخ و زمان تنظیم شده از بین نرود. همانند ساعت‌های دیجیتال این باتری یا قابل شارژ بوده و یا از طول عمر بسیار بالایی برخوردار است.

طبق تصویر زیر، در مدل‌های پیشرفته‌تر، ساعت نجومی می‌تواند قسمتی از روشنایی و یا تمام آن‌ها را در ساعت‌های غیر ضروری شب خاموش کند. به عنوان مثال بین ساعت های ۱ تا ۳ بامداد که تردد حداقل می باشد می توان از این روش استفاده کرد. این کار باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش طول عمر لامپ‌ها خواهد شد. در این روش هنگام غروب لامپ‌ها روشن شده و در ساعات غیر ضروری خاموش می‌شود. با گذشت زمان و قبل از طلوع خروشید چراغ‌ها روشن شده و بعد از طلوع آن مجدد خاموش می‌شوند. استفاده از این قابلیت به سیاست‌های کاهش مصرف انرژی، محیط، میزان تردد و المان‌های دیگر بستگی دارد.

دوره ی تصویری تجهیزات کنترل و فرمان