System för belysningskontroll

Artikeln tillhandahåller belysningskontrollkretsar med genomgångs- och tvärbrytare, bistabla reläer, dimmare, dimmare, fotoreläge, tidtagare och infraröda rörelsessensorer.

Ljusstyrningssystem har upprepats beaktats i litteraturen och på sidorna på olika webbplatser för elektrisk orientering. Därför kommer vi här att försöka beskriva de olika befintliga lösningarna.

De enklaste kontrollscheman för en eller två knappar är kända för alla och därför är det få som är intresserade, så vi går direkt till diskussionen flerfunktionsbelysningskontrollkretsar.

Låt oss börja med en specifik enkel situation - låt oss säga att du har två våningar i ett hus på landet. På kvällen klättrar du trappan till andra våningen. Naturligtvis måste du slå på lamporna på trappan. Slå på bottenvåningen. Vi reser till andra våningen. Nu måste lamporna på trappan stängas av.

Och hur gör man det om brytaren är installerad på bottenvåningen? Naturligtvis är det uppenbara svaret att kontrollen av lampor bör utföras från två platser - från första och andra våningen.

Vid första anblicken, inget komplicerat - bara installera på varje våning på brytaren, som är anslutna parallellt och hantera dem oberoende av varandra. Men ett sådant schema fungerar inte i enlighet med den algoritm vi behöver - med dess hjälp kan du slå på ljuset från någon av de två omkopplarna, men stänga av det - bara från den från vilken den var påslagen - eftersom en strömbrytare i tillståndsläge kommer att blockera driften av den andra. För den övervägda situationen med stegen är därför detta schema absolut oacceptabelt.

För att implementera belysningskontroll från två platser är det nödvändigt specialomkopplare som kallas genomgång. I den här situationen är uttrycket "switch" i allmänhet felaktigt. Detta är en "switch" eftersom Den har tre kontakter - en rörlig och två rörlig. Beroende på omkopplarens läge stängs den rörliga kontakten med antingen den ena eller den andra fasta kontakten. Men för att inte bli förvirrad i termer, kommer vi att kalla denna omkopplare en passagerare.

Genom att sätta på två sådana omkopplare enligt schemat som visas i figur 1 kommer vi att kunna styra en lampa (eller flera samtidigt, om de är parallella anslutna) från två punkter oberoende av varandra. Den rörliga (växlar) kontakten i detta diagram är kontakterna markerade med blått.

Fig. 1 Styrning av en lampa från två punkter.

En speciell egenskap hos passagerarna är att de inte har en strikt nyckelposition. Om i en konventionell omkopplare som regel trycker på-läget upp och stängs av, kommer i-genom-omkopplaren beroende på läget för den andra omkopplaren. Om vi ​​antar att du tände på ljuset från den första omkopplaren, "klickar" på det och stängde av från den andra, måste du "klicka" ner nästa gång du slår på lampan med den första omkopplaren.

Förutom singel finns det dubbla kommunicerande switchar. De tillåter två oberoende armaturer att kontrolleras från två platser. Dessa är faktiskt två enda genomgångskontakter i en kapsling. Anslutningsdiagrammet för sådana omkopplare visas i figur 2.

Fig. 2 Kontroll av två lampor från två punkter.

Men ibland kräver en situation ledning inte från två, utan från tre eller flera platser. Det finns redan inga genomgångsknappar att göra. Kretsen måste kompletteras med fyrkontaktomkopplare - de så kallade korsomkopplare.

Korsomkopplaren har fyra kontakter och en mer komplex konstruktion jämfört med passagenomkopplaren. Den är installerad "mitt i kretsen" - det vill säga de första och sista omkopplarna i belysningskretsen kommer att gå igenom och tvärbrytare måste installeras på alla "mellanliggande" punkter. Som ett exempel visar figur 3 en trepunkts armaturstyrkrets.

Fig. 3 Trepunkts lampkontroll.

Styrkretsen med passage- och korsomkopplare är inte den mest optimala lösningen när du behöver kontrollera belysning från tre eller fler platser. Ett sådant kontrollsystem är mycket lättare att organisera med hjälp av bi-stabila, eller som de kallas annorlunda, bistabla reläer.

Detta relä är en elektronisk krets med en trigger - en enhet med två stabila tillstånd och styrs av en kortvarig puls som matas till dess ingång. Detta möjliggör användning av brytare (knappar) som inte är spärrade för belysningskontroll. Alla knappar slås på parallellt med varandra, vilket i hög grad kan förenkla kretsen och därmed installationen av belysning. Typiskt är ett sådant relä en 17,5 mm standardmodul monterad på en DIN-skena och monterad i ett styrskåp (figur 4)

Fig. 4 Utseende av ett bistabilt relä.

Det bi-stabila reläet som visas som ett exempel, beroende på modifieringen, kan ha en normalt öppen kontakt, två normalt öppna kontakter eller en normalt öppen och normalt stängd kontakt. Sådana reläer kan fungera både i ett 230V-nätverk och med en spänning på 24V. De bi-stabila reläomkopplingskretsarna visas i figur 5.

Fig. 5 Planer för att inkludera ett bistabilt relä.

För att implementera en ljusstyrningskrets på ett bi-stabilt relä är det mest bekvämt att använda dess normalt öppna kontakt. I båda kretsarna som visas är en sådan kontakt en kontakt med utgångar 1-2. Antalet kontrollknappar kan vara valfritt och alla ingår parallellt.

Det första trycket på valfri knapp ger styrspänningsnivån till ingång A1, vilket kommer att göra att reläet slås på, stänger kontakten och följaktligen slår på ljuset, det andra trycket stängs av och så vidare i en cirkel.

Fördelen med denna krets från ovannämnda krets på passageromkopplarna är bristen på behovet av tväromkopplare och en mycket enklare installation av belysningssystemet. Nackdelen är användningen av ett speciellt bi-stabilt relä. Men i närvaro av ett sådant relä är denna krets mest optimal både vad gäller installation och efterföljande felsökning.

Separat är det nödvändigt att bo på enheter som dimmare (dimmer). De låter dig styra lampans ljusstyrka. Det finns regulatorer för olika typer av armaturer - med glödlampor, med lysrör, halogenlampor etc. Till exempel ger vi fjärrkontrollens utseende och krets från olika punkter dimmer för glödlampor (figur 6).

Som framgår av diagrammet slås kontrollknapparna i denna dimmer på på samma sätt som styrkretsen med hjälp av ett bi-stabilt relä - alla är parallella anslutna och det kan finnas valfritt antal av dem. För att säkerställa skydd slås dimmeren på via en brytare. Lampornas totala effekt kan vara 600 watt. Omkopplingskretsen för lysrör är liknande, den enda skillnaden är att en annan typ av regulator används.

Fig. 6 Fjärrkontroll dimmeromkopplingskrets.

Denna dimmer är monterad i ett styrskåp på en DIN-skena. I de flesta fall använder de emellertid dimmer som är installerade i stället för befintliga omkopplare. De har landningsdimensioner, som en vanlig switch. Dimmernas utseende visas i figur 7.

Justeringen utförs genom att vrida på potentiometerns vred - när rotationen medurs ökar lampans ljusstyrka, moturs - minskar. Ibland görs kontroll med knappar. Det kraftreglerande elementet i dimmerkretsen är triac (triac).

Fig. 7 Dimmer.

När du byter ut konventionella omkopplare med dimmare, bör man inte glömma en mycket viktig nyans - det finns dimmer som ingår i armaturens strömförsörjning, och vissa kräver en konstant 230V strömförsörjning.

I det första fallet uppstår inga ersättningsfrågor - dimmeren slås bara på istället för omkopplaren. I det andra fallet är det nödvändigt att ta med en ytterligare neutral ledning i landningsboxen - för att säkerställa full strömförsörjning på 230V. Om ledningarna inte rekonstrueras är den första metoden tydligt att föredra. Kopplingsschema för olika typer av dimmer visas i figur 8.

Fig. 8 Införandet av olika typer av dimmer.

Belysningskontrollmetoderna som diskuterats ovan, med alla deras bekvämligheter, har en punkt, och kanske för någon en nackdel - för att slå på eller stänga av belysningen måste du gå till brytaren. Ansluts inte till brytaren och samtidigt för att justera ljusstyrkan tillåta elektroniska fjärrbrytare. De har både infraröd (IR) -kontroll, där en fjärrkontroll från alla hushållsapparater används som en kontrollpanel och med radiostyrning.

Som ett exempel på en IR-kontrollerad switch kan vi namnge den välkända Sapphire-omkopplaren (figur 9). Det låter dig både slå på / stänga av ljuset och justera lampans ljusstyrka smidigt. Med alla dess fördelar bör det noteras som en nackdel att denna omkopplare endast kan styras inom siktlinjen, hur länge "räckvidden" på kontrollpanelen kommer att pågå - vanligtvis inte mer än åtta meter.

Fig. 9 Utseende av Sapphire-omkopplaren.

Omkopplare som fungerar på radiokanalen saknar sådan nackdel som kontroll endast inom siktlinjen. Radiosignalen kan också passera genom olika hinder - väggar, golv etc. Till viss del naturligtvis. I sådana omkopplare används som regel frekvensen 433 eller 492 MHz, vilket inte kräver tillstånd från radioövervakningsmyndigheterna. Sändarnas utgångseffekt för sådana enheter är inte mer än 10 mW.

Fjärrstyrda switchar (både via IR- och radiokanaler) kan vara antingen ensamkanal (så att du bara kan styra en belastning) och multikanal. Flerkanalsomkopplare är praktiska eftersom de till exempel kan placeras i ett styrskåp och för att reducera kontrollobjekten på en punkt. Enkanalsomkopplare placeras vanligtvis i kopplingsboxarna på belysningslinjen.

Ett exempel på implementeringen av en ensidig kanalradioomkopplare monterad i en kopplingsbox visas i figur 10. Obligatoriska, både enkanals- och flerkanalsomkopplare tillhandahåller lokal (manuell) styrning vid fel på kontrollpanelen.

Fig. 10 Enkanals radioströmbrytare.

Radiostyrda omkopplare, även om de har en betydligt större handlingsradie än strömbrytare som är byggda på infraröda strålar, är dock begränsade - som regel högst 100 meter (även om det finns olika alternativ).

Men vad ska man göra om du behöver slå på belysning eller annan last, som är tiotals eller hundratals kilometer från en hanterad anläggning? Och detta är inte en sådan värdelös funktion - till exempel kommer fjärrinföring av belysning i ett lantgård att skapa effekten av närvaron av ägarna, aktivera uppvärmningen av golvvärme på vintern, så att det skulle vara varmt vid din ankomst, slå på luftkonditioneringen på sommaren, etc.

Här räddas system som fjärrstyrs via mobillinjer eller via internet.Sådana enheter är nu ganska allmänt representerade på marknaden. Författaren till denna artikel utvecklade också en gång oberoende en fyra-kanals “switch” via GSM. Dess utseende visas i figur 11.

Fig. 11 Fyr- och kanalstyrnings- och övervakningsenhet.

Denna enhet, kallad multifunktionell kontroll- och övervakningsanordning, har en inbyggd GSM-modul. För att använda det, anslut bara de nödvändiga lasterna till utgångskanalerna och sätt i ett aktiverat SIM-kort.

Åtkomst till kontrollen är som följer - uppringning görs till numret på det installerade SIM-kortet, efter det programmerade antalet samtal ansluter enheten till linjen och du måste ange lösenordet från telefonens knappsats. Om lösenordet är felaktigt kopplas enheten bort från linjen; om den är korrekt kan du styra (aktivera eller inaktivera) någon av de fyra belastningarna.

Detta projekt är ideellt, all dokumentation om det, inklusive firmware för mikrokontroller, anges i det offentliga området och alla som har viss kunskap inom elektronikområdet kan göra det själv.

Alla ovanstående kontrollscheman har ett gemensamt attribut - de styrs av ett mänskligt kommando, med andra ord av en operatör. Men det finns en hel klass enheter som kan fungera utan direkt inblandning av en person. Dessa inkluderar ett styrrelä på kommando från en ljussensor, en rörelsessensor och enligt en tidigare fastställd tidsalgoritm.

Relä med ljusgivare (fotorelä) ofta används för gatubelysningskontroll - När det är mörkt, slår de på utomhusbelysningsarmaturer. Tröskelvärdet för sådana reläer kan justeras beroende på belysningsnivån. utseende foto relä tillsammans med sensorn visas i figur 12. Den innehåller en styrkontakt, som låter dig styra lampan direkt från reläet, eller, under tunga belastningar, genom en ytterligare kraftrelä (kontaktor).

Fig. 12 Fotorelä med sensor.

Reläer som styr lasten enligt en given tidsalgoritm kallas programmerbara tidtagare. De föreskriver den nödvändiga tiden för att slå på och stänga av lasten. Ibland integreras timers med ett fotorelä.

Vad är det här för? Anta att vi måste slå på utomhusbelysningen efter mörker, sedan stänga av den från en på morgonen, slå på den igen klockan fyra på morgonen och stänga av den på morgonen när den blir ljus. För detta monteras fotoreläet och timern i en seriekrets. När det är mörkt kommer fotoreläet att tända lampan, men vid en på morgonen kommer timern att bryta kretsen och lampan slocknar. Sedan klockan fyra på morgonen kommer timern att montera kretsen igen - lampan tänds. Och slutligen, när den blir ljus, kommer lampan att stänga av fotoreläet.

Beroende på modifieringen av timern är det möjligt att programmera händelser från en dag till ett år i den. En mängd sådana tidtagare är astronomiska reläer. Som regel används dessa reläer också för att kontrollera utomhusbelysning - områdets geografiska koordinater matas in som ett ingångsvärde, och enheten baserar sig automatiskt på grundval av denna information när det är nödvändigt att slå på eller stänga av belysningen. Utseendet för vissa typer av tidtagare visas i figur 13.

Fig. 13 Utseende av vissa typer av programmerbara timers.

Slutligen, låt oss fokusera på belysningskontroll med infraröda rörelsesensorer. Liknande sensorer används i säkerhetssystem för att registrera närvaron av en person i ett skyddat område. Endast där är sensorerna utformade så att när de utlöses sänder säkerhetssystemet en larmsignal till fjärrsäkerhetsavdelningen.

I vårt fall bör funktionen av sensorn sätta på belysningen under en viss tid. Om ingen aktivitet (rörelse) efter denna tid observeras i det kontrollerade området slocknar belysningen.Annars förblir belysningen tänd under samma tidsintervall.

Användning av lampor som styrs av rörelsessensorer är mycket bekvämt i vanliga områden - på trapphus och korridorer i hyreshus. Sådana lampor är också utmärkta för utomhusbelysning, till exempel på en innergård. De tillåter inte bara bekvämt kontroll av belysning, utan sparar också energi, vilket är ganska relevant i vår tid. Utseendet på armaturen med en integrerad IR-sensor visas i figur 14.

Fig. 14 Lampans utseende med en infraröd sensor.

Naturligtvis är det i en liten artikel omöjligt att täcka alla befintliga moderna belysningskontrollmetoder. I det försökte jag ta hänsyn till det mest traditionella och ofta använda.

Se även:Schematiska och kopplingsscheman för belysning i en lägenhet och ett hus

Mikhail Tikhonchuk