Regulaci贸n Astr贸n贸mica en Drivers para LED

Configuraciones electr贸nicas t铆picas en drivers para LED
10 April, 2019

Dentro de nuestra gama de drivers regulables, uno de los sistemas m谩s demandados es la regulaci贸n astron贸mica, por sus siglas AST.

La ventaja m谩s importante de este sistema es que el driver es completamente aut贸nomo y no necesita l铆neas adicionales de mando, lo cual lleva a un ahorro de dos maneras:

  • No es necesaria una l铆nea de mando a lo largo de la instalaci贸n.
  • En caso de drivers IP67, no se necesita un cable para el control de la regulaci贸n. Incluso, para drivers programables, se dispone de la versi贸n AOL que soporta todas las regulaciones que no requieren dicho cable (AST, ORT, LC).

driver programa AOL

conexi贸n 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 controlar谩n externamente, y toma dicho punto como referencia para los intervalos de cambio de nivel.

niveles AST 01

Fig.2.- Gr谩fica de niveles y tiempos disponibles en regulaci贸n astron贸mica (AST)

El software del driver medir谩 los tiempos transcurridos entre el ON y el OFF de la instalaci贸n durante varios d铆as e ir谩 fijando el punto medio.

Uno de los aspectos m谩s importantes a tener en cuenta cuando se pretende utilizar este tipo de regulaci贸n es que el driver NO dispone de reloj interno. Sin embargo, a lo largo de este art铆culo presentaremos la manera de ajustar los intervalos temporales para conseguir que los cambios se realicen a las horas requeridas. Adem谩s, conoceremos el nivel de la correspondiente tolerancia.

LAYRTON ofrece dos maneras de conseguir la programaci贸n de los drivers:

  • En la gama est谩ndar, la programaci贸n se realiza en f谩brica de acuerdo a los requerimientos del cliente. As铆, ofrecemos la posibilidad de ahorro de tiempo de programaci贸n y coste. Nuestro departamento t茅cnico podr谩 realizar el asesoramiento necesario.
  • En la gama programable, la configuraci贸n la puede realizar el cliente antes de la instalaci贸n, aportando este sistema la flexibilidad de poder tener drivers en stock y programarlos en peque帽as cantidades seg煤n los requerimientos del cliente final.

El procedimiento que se explica a continuaci贸n pretende facilitar la programaci贸n del driver, principalmente en lo que se refiere a los intervalos temporales, de manera que podamos fijar la hora aproximada a la que se producir谩n los cambios.

Para el c谩lculo de los par谩metros se proporciona una hoja Excel donde, a partir de ciertos datos b谩sicos de localizaci贸n geogr谩fica y temporal, se ayuda a corresponder los intervalos de tiempos referenciados a la medianoche solar (par谩metros de programaci贸n) con las horas de cambio. Recordamos que el driver no sabe qu茅 hora es.

Para un correcto funcionamiento del sistema, el driver deber谩 estar lo m谩s sincronizado posible con el dispositivo de control de encendido y apagado de la instalaci贸n y su programaci贸n se deber谩 realizar de acuerdo a c贸mo se controle.

Podemos distinguir varios sistemas:

  • Reloj astron贸mico. Es un dispositivo que dispone de un rel茅 controlado por un reloj que dar谩 se帽ales para el encendido y apagado seg煤n la hora del anochecer y amanecer, que se fija seg煤n la localizaci贸n y zona horaria.
  • C茅lula fotoel茅ctrica. Es un dispositivo que dispone de un rel茅 controlado por un sensor de luz para dar las se帽ales de encendido y apagado.
  • Programador. Un dispositivo con un rel茅 controlado por un reloj en el que se han programado los momentos de encendido y apagado seg煤n un criterio. Tambi茅n se puede controlar a trav茅s de un ordenador o aut贸mata.
  • Manual. La instalaci贸n es encendida y apagada por alguien manualmente.

 

El sistema est谩 pensado principalmente para la utilizaci贸n de un reloj astron贸mico. De esta manera se podr谩, de una manera bastante precisa, prever las horas de cambio de nivel combinando dos datos:

  • El rel茅 astron贸mico aportar谩 las horas de encendido y apagado (TON-anochecer y TOFF-amanecer), dependiendo de la localizaci贸n de la instalaci贸n.

  • 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 d铆a.

Vamos a suponer que utilizamos un rel茅 astron贸mico. Para entender mejor el principio de funcionamiento, mostramos a continuaci贸n una gr谩fica con la evoluci贸n anual de las horas de luz en Madrid, tomado de la web www.timeanddate.com

evoluci贸n sol Madrid

Fig.3.- Evoluci贸n anual de los diferentes periodos de luz solar en Madrid – 2019

En este gr谩fico podemos identificar los valores que nos servir谩n como referencia para ajustar nuestro sistema a la evoluci贸n requerida de los niveles de iluminaci贸n.

As铆, los valores de inicio y apagado de la instalaci贸n ser谩n normalmente (fijados por el rel茅 astron贸mico) los de 鈥淒aylight鈥. En la figura vemos como el d铆a 15 de Abril de 2019 la instalaci贸n se conectar谩 a las 20:53 y se apagar谩 a las 7:37, estando encendida un total de 10hr y 44min (duraci贸n del d铆a 13h 16min).

El driver tomar谩 como referencia el valor 鈥淪olar midnight鈥, que corresponde a la l铆nea amarilla de la gr谩fica y es el momento de la noche donde la noche es m谩s oscura.

Este valor no es constante, aunque la oscilaci贸n es peque帽a. En el caso de Madrid, la diferencia entre el valor m谩ximo y m铆nimo en todo el a帽o 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 ser谩n fijas, sino que oscilar谩n seg煤n el cambio del valor 鈥淪olar midnight鈥.

Para la programaci贸n 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 a帽o. Si calculamos la desviaci贸n est谩ndar como la media de las diferencias respecto al valor medio, tendr铆amos 9 minutos aproximadamente. En la gr谩fica siguiente se puede observar como se distribuyen las desviaciones.

evoluci贸n medianoche

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

En la gr谩fica podemos ver que el 65% de las horas est谩n en el margen de 9 minutos, por lo que si calculo respecto al punto medio tendr茅 esa diferencia durante el 65% de los d铆as del a帽o.

Ejemplo de cambio de nivel:

Cambio programado: Reducci贸n de nivel a las 23:00

Cambio real: 65% de los d铆as reducci贸n entre las 22:51 y las 23:09

35% de los d铆as reducci贸n entre las 22:44 y las 23:16

Metodolog铆a de programaci贸n:

Hemos dicho que la programaci贸n de la regulaci贸n astron贸mica se realiza a trav茅s de intervalos fijos referenciados a la medianoche solar.

Tambi茅n hemos visto c贸mo la medianoche solar oscila a lo largo del a帽o de manera asim茅trica en torno a su valor medio, por lo que las horas de cambio tambi茅n lo har谩n.

La pretensi贸n de este sistema no es evitar esta oscilaci贸n sino optimizar la elecci贸n de los intervalos T1, T1鈥, T2 y T2鈥 de acuerdo a horas fijadas de cambio y conocer sus desviaciones t铆picas.

El m茅todo seguir谩 los siguientes pasos:

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

  2. Zona horaria. Hay que introducir el valor de zona horaria que coincida con la del rel茅 astron贸mico en el momento de la instalaci贸n, de manera que se puedan sincronizar. En caso de que en el momento de la instalaci贸n no coincidan por haber pasado m谩s tiempo del esperado, se podr谩 ajustar un offset en el rel茅 astron贸mico.

  3. Introducir la fecha. Este valor servir谩 principalmente de manera informativa puesto que en la pantalla nos aparecer谩n los valores de ON y OFF para el d铆a indicado. Debe estar dentro de la zona horaria asignada.

Con estos datos, el sistema nos dar谩:

  • El valor promedio de la medianoche solar para todo el a帽o.

  • Los m谩ximos y m铆nimos de la medianoche solar y la desviaci贸n est谩ndar.

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

Ahora ya podemos introducir los valores deseados para los niveles de iluminaci贸n:

  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鈥 del tercer cambio.

  5. Hora y nivel L3鈥 del cuarto y 煤ltimo cambio.

Debemos tener en consideraci贸n lo siguiente:

  • El formato de la hora ser谩 hh:mm:00

  • Los niveles ir谩n desde el m铆nimo y m谩ximo admisibles del driver. Habitualmente ser谩n 10% al 100%. Recomendable entre el 50% y 100%.

  • Las horas para el primer y segundo cambio ser谩n anteriores a la medianoche solar.

  • Las horas para el tercer y cuarto cambio ser谩n posteriores a la medianoche solar.

  • Cada intervalo tiene un m谩ximo de 240 minutos. En caso de necesitar m谩s, deber谩n utilizarse dos intervalos seguidos.

  • Los niveles inmediatamente anteriores y posteriores a la medianoche solar (L1 y L1鈥) son iguales. L1鈥 se ajusta autom谩ticamente.

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

introducci贸n datos excel

Fig.5.- Pantalla de introducci贸n de datos de c谩lculo. Par谩metros de programaci贸n en funci贸n de horas de cambio.

pantalla configuraci贸n programable

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

Adem谩s, se representar谩 la gr谩fica con los periodos de cambio te贸ricos. Siempre correspondiendo a la zona horaria indicada.

gr谩fica excel

Fig.7.- Gr谩fica resultante de la configuraci贸n de ejemplo.

La gr谩fica deber铆a tener una forma como la indicada en la figura. En caso de discrepancias, deben comprobarse los criterios en cuanto a posici贸n de los intervalos respecto al centro, duraci贸n de los intervalos, valores de latitud y longitud, zona horaria鈥

Comportamiento ante cambios horarios.

Debe tenerse en cuenta que las horas estimadas de cambio s贸lo coincidir谩n 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 medir谩 la duraci贸n de la noche y 茅sta pr谩cticamente no cambia (en los dos d铆as consecutivos), no se producir谩n cambios en los intervalos, pero s铆 en las horas programadas, que se desplazar谩n una hora, siguiendo el desplazamiento de la medianoche solar.

Otras caracter铆sticas.

  • El punto medio se recalcula con las medias de los cuatro 煤ltimos periodos de T-ON. El valor inicial de f谩brica es de 11hr.

  • El driver no tendr谩 en cuanta para el c谩lculo valores de T-ON menores de 4hr y mayores de 16hr. De esta manera se facilita la realizaci贸n de paradas peque帽as para mantenimientos o cortes de red o desconexiones m谩s largas por diferentes razones.

 

Rafael del 脕guila

Engineer-Export Area Manager

raguila@layrton.com