Regulación Astrónómica en Drivers para LED

Configuraciones electrónicas típicas en drivers para LED
10 April, 2019

Dentro de nuestra gama de drivers regulables, uno de los sistemas más demandados es la regulación astronómica, por sus siglas AST.

La ventaja más importante de este sistema es que el driver es completamente autónomo y no necesita líneas adicionales de mando, lo cual lleva a un ahorro de dos maneras:

  • No es necesaria una línea de mando a lo largo de la instalación.
  • En caso de drivers IP67, no se necesita un cable para el control de la regulación. Incluso, para drivers programables, se dispone de la versión AOL que soporta todas las regulaciones que no requieren dicho cable (AST, ORT, LC).

driver programa AOL

conexión AST 06

Fig.1.- Driver programable sin cable de regulaciones y esquema de conexionado a red.

El principio de funcionamiento se basa en el hecho de que el driver calcula el punto medio entre el encendido y el apagado, que se controlarán externamente, y toma dicho punto como referencia para los intervalos de cambio de nivel.

niveles AST 01

Fig.2.- Gráfica de niveles y tiempos disponibles en regulación astronómica (AST)

El software del driver medirá los tiempos transcurridos entre el ON y el OFF de la instalación durante varios días e irá fijando el punto medio.

Uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta cuando se pretende utilizar este tipo de regulación es que el driver NO dispone de reloj interno. Sin embargo, a lo largo de este artículo presentaremos la manera de ajustar los intervalos temporales para conseguir que los cambios se realicen a las horas requeridas. Además, conoceremos el nivel de la correspondiente tolerancia.

LAYRTON® ofrece dos maneras de conseguir la programación de los drivers:

  • En la gama estándar, la programación se realiza en fábrica de acuerdo a los requerimientos del cliente. Así, ofrecemos la posibilidad de ahorro de tiempo de programación y coste. Nuestro departamento técnico podrá realizar el asesoramiento necesario.
  • En la gama programable, la configuración la puede realizar el cliente antes de la instalación, aportando este sistema la flexibilidad de poder tener drivers en stock y programarlos en pequeñas cantidades según los requerimientos del cliente final.

El procedimiento que se explica a continuación pretende facilitar la programación del driver, principalmente en lo que se refiere a los intervalos temporales, de manera que podamos fijar la hora aproximada a la que se producirán los cambios.

Para el cálculo de los parámetros se proporciona una hoja Excel donde, a partir de ciertos datos básicos de localización geográfica y temporal, se ayuda a corresponder los intervalos de tiempos referenciados a la medianoche solar (parámetros de programación) con las horas de cambio. Recordamos que el driver no sabe qué hora es.

Para un correcto funcionamiento del sistema, el driver deberá estar lo más sincronizado posible con el dispositivo de control de encendido y apagado de la instalación y su programación se deberá realizar de acuerdo a cómo se controle.

Podemos distinguir varios sistemas:

  • Reloj astronómico. Es un dispositivo que dispone de un relé controlado por un reloj que dará señales para el encendido y apagado según la hora del anochecer y amanecer, que se fija según la localización y zona horaria.
  • Célula fotoeléctrica. Es un dispositivo que dispone de un relé controlado por un sensor de luz para dar las señales de encendido y apagado.
  • Programador. Un dispositivo con un relé controlado por un reloj en el que se han programado los momentos de encendido y apagado según un criterio. También se puede controlar a través de un ordenador o autómata.
  • Manual. La instalación es encendida y apagada por alguien manualmente.

 

El sistema está pensado principalmente para la utilización de un reloj astronómico. De esta manera se podrá, de una manera bastante precisa, prever las horas de cambio de nivel combinando dos datos:

  • El relé astronómico aportará las horas de encendido y apagado (TON-anochecer y TOFF-amanecer), dependiendo de la localización de la instalación.

  • El driver se programa con intervalos de tiempo referenciados al valor medio de las horas correspondientes a la medianoche solar (calculado por software), siendo estas horas las intermedias entre el encendido y apagado de cada día.

Vamos a suponer que utilizamos un relé astronómico. Para entender mejor el principio de funcionamiento, mostramos a continuación una gráfica con la evolución anual de las horas de luz en Madrid, tomado de la web www.timeanddate.com

evolución sol Madrid

Fig.3.- Evolución anual de los diferentes periodos de luz solar en Madrid – 2019

En este gráfico podemos identificar los valores que nos servirán como referencia para ajustar nuestro sistema a la evolución requerida de los niveles de iluminación.

Así, los valores de inicio y apagado de la instalación serán normalmente (fijados por el relé astronómico) los de “Daylight”. En la figura vemos como el día 15 de Abril de 2019 la instalación se conectará a las 20:53 y se apagará a las 7:37, estando encendida un total de 10hr y 44min (duración del día 13h 16min).

El driver tomará como referencia el valor “Solar midnight”, que corresponde a la línea amarilla de la gráfica y es el momento de la noche donde la noche es más oscura.

Este valor no es constante, aunque la oscilación es pequeña. En el caso de Madrid, la diferencia entre el valor máximo y mínimo en todo el año es de 30 minutos. Por lo tanto, como el driver toma como referencia este valor para los intervalos de tiempo en los que se producen los cambios de nivel, las horas a las que dichos cambios se producen no serán fijas, sino que oscilarán según el cambio del valor “Solar midnight”.

Para la programación utilizaremos el valor medio, por lo que podemos tener variaciones en nuestros valores estimados de entre 0 y 16 minutos a lo largo de todo el año. Si calculamos la desviación estándar como la media de las diferencias respecto al valor medio, tendríamos 9 minutos aproximadamente. En la gráfica siguiente se puede observar como se distribuyen las desviaciones.

evolución medianoche

Fig.4.- Variación del valor de la medianoche solar en Madrid 2019 y desviaciones del valor medio.

En la gráfica podemos ver que el 65% de las horas están en el margen de 9 minutos, por lo que si calculo respecto al punto medio tendré esa diferencia durante el 65% de los días del año.

Ejemplo de cambio de nivel:

Cambio programado: Reducción de nivel a las 23:00

Cambio real: 65% de los días reducción entre las 22:51 y las 23:09

35% de los días reducción entre las 22:44 y las 23:16

Metodología de programación:

Hemos dicho que la programación de la regulación astronómica se realiza a través de intervalos fijos referenciados a la medianoche solar.

También hemos visto cómo la medianoche solar oscila a lo largo del año de manera asimétrica en torno a su valor medio, por lo que las horas de cambio también lo harán.

La pretensión de este sistema no es evitar esta oscilación sino optimizar la elección de los intervalos T1, T1’, T2 y T2’ de acuerdo a horas fijadas de cambio y conocer sus desviaciones típicas.

El método seguirá los siguientes pasos:

  1. Debemos conocer la latitud y longitud del emplazamiento de la instalación e introducirlo en las celdas correspondientes.

  2. Zona horaria. Hay que introducir el valor de zona horaria que coincida con la del relé astronómico en el momento de la instalación, de manera que se puedan sincronizar. En caso de que en el momento de la instalación no coincidan por haber pasado más tiempo del esperado, se podrá ajustar un offset en el relé astronómico.

  3. Introducir la fecha. Este valor servirá principalmente de manera informativa puesto que en la pantalla nos aparecerán los valores de ON y OFF para el día indicado. Debe estar dentro de la zona horaria asignada.

Con estos datos, el sistema nos dará:

  • El valor promedio de la medianoche solar para todo el año.

  • Los máximos y mínimos de la medianoche solar y la desviación estándar.

  • La hora de amanecer y anochecer para la fecha introducida.

Ahora ya podemos introducir los valores deseados para los niveles de iluminación:

  1. Nivel inicial L3 . Habitualmente es el 100%.

  2. Hora y nivel L2 del primer cambio.

  3. Hora y nivel L1 del segundo cambio.

  4. Hora y nivel L2’ del tercer cambio.

  5. Hora y nivel L3’ del cuarto y último cambio.

Debemos tener en consideración lo siguiente:

  • El formato de la hora será hh:mm:00

  • Los niveles irán desde el mínimo y máximo admisibles del driver. Habitualmente serán 10% al 100%. Recomendable entre el 50% y 100%.

  • Las horas para el primer y segundo cambio serán anteriores a la medianoche solar.

  • Las horas para el tercer y cuarto cambio serán posteriores a la medianoche solar.

  • Cada intervalo tiene un máximo de 240 minutos. En caso de necesitar más, deberán utilizarse dos intervalos seguidos.

  • Los niveles inmediatamente anteriores y posteriores a la medianoche solar (L1 y L1’) son iguales. L1’ se ajusta automáticamente.

Con estos datos el sistema nos dará los periodos T2, T1, T1’ y T2’ que, referenciados a la medianoche solar, correspondan a las horas de cambio requeridas, con sus correspondientes tolerancias.

introducción datos excel

Fig.5.- Pantalla de introducción de datos de cálculo. Parámetros de programación en función de horas de cambio.

pantalla configuración programable

Fig.6.- Pantalla de configurador de driver programable con niveles e intervalos.

Además, se representará la gráfica con los periodos de cambio teóricos. Siempre correspondiendo a la zona horaria indicada.

gráfica excel

Fig.7.- Gráfica resultante de la configuración de ejemplo.

La gráfica debería tener una forma como la indicada en la figura. En caso de discrepancias, deben comprobarse los criterios en cuanto a posición de los intervalos respecto al centro, duración de los intervalos, valores de latitud y longitud, zona horaria…

Comportamiento ante cambios horarios.

Debe tenerse en cuenta que las horas estimadas de cambio sólo coincidirán con el horario real en el periodo de la zona horaria en la que se ha parametrizado el sistema.

Tras un cambio horario, como el driver medirá la duración de la noche y ésta prácticamente no cambia (en los dos días consecutivos), no se producirán cambios en los intervalos, pero sí en las horas programadas, que se desplazarán una hora, siguiendo el desplazamiento de la medianoche solar.

Otras características.

  • El punto medio se recalcula con las medias de los cuatro últimos periodos de T-ON. El valor inicial de fábrica es de 11hr.

  • El driver no tendrá en cuanta para el cálculo valores de T-ON menores de 4hr y mayores de 16hr. De esta manera se facilita la realización de paradas pequeñas para mantenimientos o cortes de red o desconexiones más largas por diferentes razones.

 

Rafael del Águila

Engineer-Export Area Manager

raguila@layrton.com