ساعت نجومی

ساعت نجومی

ساعت نجومی در گروه تجهیزات مدار فرمان قرار داشته و در تابلو برق های زیادی در بخش معابر استفاده می شود. بهتر است قبل از پرداختن به ساختمان و روش کار ساعت نجومی یا Astronomical Clock، راه‌های موجود برای خاموش و روشن کردن چراغ‌های روشنایی یا معابر را بررسی کنیم. همانطور که می دانید چراغ های معابر و محوطه ها را می توان به صورت دستی و خودکار خاموش و روشن کرد. 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 غیره انتخاب کنیم.

در ویدئوی زیر که برگرفته از دروه ی جامع آموزش مدار فرمان است، ساعت نجومی شیوا امواج را معرفی و بررسی میکنیم:

کنترل دستی روشنایی معابر

برای روشن و خاموش کردن لامپ‌ها به صورت دستی در یک ساختمان معمولا از کلیدهای یک پل، دو پل و غیره استفاده می‌شود. برای کنترل تعداد بیشتری از لامپ‌ها مثلا در معابر عمومی، ادارات، پارک‌ها و غیره می‌توان از کلیدهای گردان، کلید فیوز، رله‌های صنعتی، کنتاکتور، رله‌ حالت جامد یا تجیهزات دیگر استفاده کرد. انواع این کلیدها در کتاب تجهیزات سوئیچ و کنترل 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 غیره
• 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 غیره 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

تفاوت ساعت فرمان و ساعت نجومی

برای رفع مشکلات ذکر شده، می‌توان از سیستم‌های خودکار مانند ساعت‌ فرمان آنالوگ و ساعت‌های دیجیتال 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. در واقع با توجه تغییرات ساعت این کار نیاز به تغییر دائمی در تنظیمات دارد. در صورتی که از ساعت های بسیار زیادی در مناطق مختلف استفاده شده باشد تغییر تنظیمات تمام آن‌ها به صورت 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 روشن خواهند ماند. در طرف مقابل اگر برنامه بر اساس روزهای تابستان انجام شود، چراغ‌های معابر در ساعت‌های اولیه‌ی شب‌های زمستانی خاموش می مانند.

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. تفاوت اصلی ساعت فرمان و ساعت نجومی در عدم تشخیص زمان طلوع و غروب آفتاب است. به عبارت دیگر زمان تنظیم شده در ساعت فرمان ثابت بوده و بر اساس تغییرات دیگر مانند نور یا ساعت طلوع و غروب تغییر نمی کند.

فتوسل

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 غیره 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 غیره 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. همانطور که مشاهده می کنید 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 غیره 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 غیره به علت نصب رله در تابلو برق و سیم‌بندی آن کاملا حل می‌شود. صرف نظر از نوع فتوسل، بزرگ‌ترین مشکل آن نصب در محیط باز و تاثیر عوامل محیطی، احتمال دست کاری، تحریک، آسیب زدن، سرقت، تعمیرات و عیب یابی سخت و زمان بر و غیره است.

ساعت نجومی چگونه کار می کند؟

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. پس از تنظیم دقیق اطلاعات ساعت به صورت اتوماتیک چراغ ها را روشن و خاموش می کند. 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. این باتری تضمین می کند تا اطلاعات مربوط به تاریخ و زمان تنظیم شده از بین نرود. همانند ساعت‌ فرمان های 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 1 تا 3 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.

مدار فرمان ساعت نجومی

ساعت نجومی دارای یک تغذیه و یک یا چند پلاتین فرمان است. برای شروع به کار کافی است تغذیه ی ساعت را وصل کرده و از پلاتین فرمان آن استفاده کنیم. همانند فتوسل ها این ساعت می‌تواند به صورت مستقیم برای روشن کردن تعداد کمی چراغ استفاده شود. توصیه می شود برای کنترل چراغ های بیشتر و حفاظت از رله ساعت از یک کنتاکتور استفاده کنید. در این روش بوبین کنتاکتور مستقیم به پلاتین فرمان ساعت نجومی متصل شده و به سادگی کنترل می شود. در برخی مدل ها مانند ساعت نجومی شیوا امواج تنها یک کنتاکت جهت اتصال به لامپ ها یا کنتاکتور وجود دارد. برای نصب این ساعت کافی است فاز و نول را به آن متصل کرده و فاز خروجی را به بوبین کنتاکتور بدهیم. با اتصال سمت دیگر بوبین کنتاکتور به سیم نول مدار فعال خواهد شد.

به منظور تنظیم ساعت نجومی می توانید از دکمه های روی آن استفاده کنید. معمولا اطلاعات اولیه در خصوص قرار دادن ساعت روی حالت دستی و تنظیم آن روی بدنه حک شده است. تنظیمات ساعت نجومی بسیار ساده بوده و اجرای آن نیازی به تجربه و اطلاعات قبلی ندارد.

در ویدئوی زیر نحوه‌ی تنظیم ساعت نجومی شیوا امواج را بررسی میکنیم. این ویدئو برگرفته از دوره جامع آموزش مدار فرمان است: