Schematy sterowania oświetleniem

Artykuł przedstawia obwody sterowania oświetleniem za pomocą przełączników przejściowych i krzyżowych, przekaźników bistabilnych, ściemniaczy, ściemniaczy, fotoprzekaźników, timerów i czujników ruchu na podczerwień.

Schematy sterowania oświetleniem były wielokrotnie rozważane w literaturze i na stronach różnych stron internetowych o orientacji elektrycznej. Dlatego spróbujemy przedstawić różne istniejące rozwiązania.

Najprostsze schematy sterowania dla przełącznika z jednym lub dwoma kluczami są znane wszystkim i dlatego niewiele osób jest zainteresowanych, więc przejdziemy od razu do dyskusji wielopunktowe obwody sterowania oświetleniem.

Zacznijmy od konkretnej prostej sytuacji - załóżmy, że masz dwa piętra w wiejskim domu. Wieczorem wchodzisz po schodach na drugie piętro. Oczywiście musisz włączyć światła na schodach. Włącz na parterze. Wspinamy się na drugie piętro. Teraz światła na schodach muszą być wyłączone.

A jak to zrobić, jeśli przełącznik jest zainstalowany na parterze? Oczywiście oczywistą odpowiedzią jest to, że sterowanie lampami powinno odbywać się z dwóch miejsc - z pierwszego i drugiego piętra.

Na pierwszy rzut oka nic skomplikowanego - wystarczy zainstalować na każdym piętrze przełącznika, które są połączone równolegle i zarządzać nimi niezależnie od siebie. Ale taki schemat nie będzie działał zgodnie z potrzebnym algorytmem - za jego pomocą możesz włączyć światło z dowolnego z dwóch przełączników, ale wyłączyć go - tylko z tego, z którego został włączony - ponieważ jeden przełącznik w stanie włączenia zablokuje działanie drugiego. Dlatego w rozważanej sytuacji z drabiną ten schemat jest absolutnie nie do przyjęcia.

Aby wdrożyć sterowanie oświetleniem z dwóch miejsc, konieczne jest specjalne przełączniki zwane tranzytem. Zasadniczo w tej sytuacji termin „zmiana” jest niepoprawny. Jest to „przełącznik”, ponieważ Ma trzy kontakty - jeden ruchomy i dwa nieruchome. W zależności od położenia klucza przełącznika ruchomy styk zamyka się z jednym lub drugim stałym stykiem. Ale aby się nie pomylić, nazwiemy ten przełącznik przełącznikiem przejścia.

Włączając dwa takie przełączniki zgodnie ze schematem pokazanym na rysunku 1, będziemy mogli sterować jedną lampą (lub kilkoma jednocześnie, jeśli są one połączone równolegle) z dwóch punktów niezależnie od siebie. Styk ruchomy (przełączający) na tym schemacie to styki podświetlone na niebiesko.

Ryc.1. Sterowanie jedną lampą z dwóch punktów.

Szczególną cechą przełączników przejściowych jest to, że nie mają ściśle kluczowej pozycji. Jeśli w konwencjonalnym przełączniku z reguły pozycja włączenia naciska w górę i gaśnie w dół, to w przełączniku przelotowym pozycja włączenia zależy od położenia drugiego przełącznika. Jeśli założymy, że włączyłeś światło od pierwszego przełącznika, „klikając” go w górę, a wyłączyłeś od drugiego, to przy następnym włączeniu światła za pomocą pierwszego przełącznika musisz „kliknąć” w dół.

Oprócz singla są podwójne wyłączniki. Pozwalają kontrolować z dwóch miejsc dwie niezależne lampy. To właściwie dwa pojedyncze przełączniki przelotowe w jednej obudowie. Schemat połączeń takich przełączników pokazano na rysunku 2.

Ryc. 2. Sterowanie dwoma lampami z dwóch punktów.

Ale czasami sytuacja wymaga zarządzania nie z dwóch, ale z trzech lub więcej miejsc. Nie ma już żadnych przełączników. Obwód należy uzupełnić o czterostykowe przełączniki - tzw przełączniki krzyżowe.

Przełącznik krzyżowy ma cztery styki i bardziej złożoną konstrukcję w porównaniu do przełącznika przejściowego. Jest zainstalowany „w środku” obwodu - to znaczy pierwsze i ostatnie przełączniki w obwodzie oświetleniowym będą przejściowe, a przełączniki krzyżowe muszą być zainstalowane we wszystkich „pośrednich” punktach. Jako przykład, ryc. 3 pokazuje trzypunktowy obwód sterowania oprawy.

Ryc. 3. Trzypunktowe sterowanie lampą.

Obwód sterowania z przejściem i przełącznikami krzyżowymi nie jest najlepszym rozwiązaniem, gdy trzeba sterować oświetleniem z trzech lub więcej miejsc. Taki schemat kontroli jest znacznie łatwiejszy do zorganizowania za pomocą systemów bistabilnych lub, ponieważ są one nazywane inaczej, przekaźniki bistabilne.

Przekaźnik jest obwodem elektronicznym wyzwalacza - urządzenia o dwóch stanach stabilnych i jest sterowane przez krótkotrwały impuls dostarczany na jego wejście. Pozwala to na użycie nieblokujących się przełączników (przycisków) do sterowania oświetleniem. Wszystkie przyciski są włączane równolegle względem siebie, co może znacznie uprościć obwód i, odpowiednio, instalację oświetlenia. Zazwyczaj taki przekaźnik jest standardowym modułem 17,5 mm montowanym na szynie DIN i montowanym w szafie sterowniczej (rysunek 4)

Ryc. 4. Wygląd przekaźnika bistabilnego.

Przekaźnik bistabilny pokazany jako przykład, w zależności od modyfikacji, może mieć jeden styk normalnie otwarty, dwa styki normalnie otwarte lub styk normalnie otwarty i normalnie zamknięty. Przekaźniki takie mogą pracować zarówno w sieci 230 V, jak i przy napięciu 24 V. Bistabilne obwody przełączające przekaźnika pokazano na rysunku 5.

Ryc.5. Schematy włączenia przekaźnika bistabilnego.

Aby zaimplementować obwód sterowania oświetleniem w bistabilnym przekaźniku, najwygodniej jest użyć jego normalnie otwartego styku. W obu pokazanych obwodach taki styk jest stykiem mającym wyjścia 1-2. Liczba przycisków sterujących może być dowolna i wszystkie są zawarte równolegle.

Pierwsze naciśnięcie dowolnego przycisku da poziom napięcia sterującego na wejściu A1, co spowoduje włączenie przekaźnika, zamknięcie styku i odpowiednio włączenie światła, drugie naciśnięcie wyłączy się i tak dalej w kółko.

Zaletą tego obwodu z powyższego obwodu na przełącznikach przejściowych jest brak potrzeby przełączników krzyżowych i znacznie prostsza instalacja systemu oświetleniowego. Wadą jest zastosowanie specjalnego bistabilnego przekaźnika. Ale w obecności takiego przekaźnika obwód ten jest najbardziej optymalny zarówno pod względem instalacji, jak i późniejszego rozwiązywania problemów.

Oddzielnie konieczne jest rozwiązywanie problemów na urządzeniach takich jak ściemniacze (ściemniacze). Pozwalają kontrolować jasność lampy. Istnieją regulatory dla różnych rodzajów opraw - z lampami żarowymi, świetlówkami, lampami halogenowymi itp. Na przykład podajemy wygląd i obwód pilota z różnych punktów ściemniacz do lamp żarowych (rysunek 6).

Jak widać na schemacie, przyciski sterujące w tym ściemniaczu są włączane podobnie do obwodu sterującego za pomocą bistabilnego przekaźnika - wszystkie są połączone równolegle i może być ich dowolna liczba. Aby zapewnić ochronę, ściemniacz jest włączany przez wyłącznik automatyczny. Całkowita moc lamp może wynosić 600 watów. Obwód przełączający dla lamp fluorescencyjnych jest podobny, jedyną różnicą jest to, że zastosowano inny typ regulatora.

Ryc. 6. Obwód przełączający ściemniacza zdalnego sterowania.

Ten typ ściemniacza jest montowany w szafie sterowniczej na szynie DIN. Jednak w większości przypadków w życiu codziennym używają ściemniaczy, które są instalowane zamiast istniejących przełączników. Mają wymiary lądowania, jak standardowy przełącznik. Wygląd ściemniacza pokazano na ryc. 7.

Regulacja odbywa się poprzez obrócenie pokrętła potencjometru - przy obracaniu w prawo jasność lampy zwiększa się, w lewo - maleje. Czasami sterowanie odbywa się za pomocą przycisków. Elementem regulującym moc w obwodzie ściemniacza jest triak (triak).

Ryc. 7. Ściemniacz

Wymieniając konwencjonalne przełączniki na ściemniacze, nie należy zapominać o jednym bardzo ważnym niuansie - istnieją ściemniacze, które są zawarte w zasilaczu oprawy, a niektóre wymagają stałego zasilania 230 V.

W pierwszym przypadku nie powstają żadne pytania zastępcze - ściemniacz po prostu włącza się zamiast przełącznika. W drugim przypadku konieczne jest doprowadzenie dodatkowego przewodu neutralnego do lądowiska - w celu zapewnienia pełnego zasilania 230 V. Dlatego jeśli nie ma rekonstrukcji okablowania, pierwsza metoda jest wyraźnie preferowana. Schematy elektryczne różnych rodzajów ściemniaczy pokazano na rycinie 8.

Ryc. 8. Włączenie różnych rodzajów ściemniaczy.

Omówione powyżej metody sterowania oświetleniem, z całą ich wygodą, mają jeden punkt, a może dla kogoś wadą - aby włączyć lub wyłączyć oświetlenie, musisz przejść do przełącznika. Nie należy podłączać do przełącznika, a jednocześnie umożliwia regulację jasności elektroniczne przełączniki zdalne. Są one wyposażone zarówno w sterowanie na podczerwień (IR), gdzie zdalne sterowanie z dowolnego urządzenia gospodarstwa domowego jest używane jako panel sterowania, jak i sterowanie radiowe.

Jako przykład przełącznika sterowanego na podczerwień możemy wymienić dobrze znany przełącznik szafirowy (rysunek 9). Umożliwia zarówno włączanie / wyłączanie światła, jak i płynną regulację jasności lampy. Ze wszystkimi jego zaletami należy zauważyć, że wadą tego przełącznika może być sterowanie tylko w linii wzroku, jak długo potrwa „zasięg” panelu sterowania - zwykle nie więcej niż osiem metrów.

Ryc. 9. Wygląd przełącznika Sapphire.

Przełączniki działające na kanale radiowym są pozbawione takiej wady, jak sterowanie tylko w linii wzroku. Sygnał radiowy może również przechodzić przez różne przeszkody - ściany, podłogi itp. Oczywiście do pewnego stopnia. W takich przełącznikach z reguły stosuje się częstotliwość 433 lub 492 MHz, co nie wymaga uzyskania zgody organów nadzoru radiowego. Moc wyjściowa nadajników dla takich urządzeń nie przekracza 10 mW.

Przełączniki zdalnie sterowane (zarówno za pośrednictwem kanałów IR, jak i radiowych) mogą być jednokanałowe (co pozwala kontrolować tylko jedno obciążenie) lub wielokanałowe. Przełączniki wielokanałowe są wygodne, ponieważ można je umieścić na przykład w szafce sterowniczej i zredukować obiekty sterujące w jednym punkcie. Przełączniki jednokanałowe są zwykle umieszczane w puszkach przyłączeniowych linii oświetleniowej.

Przykład implementacji jednokanałowego przełącznika radiowego zamontowanego w puszce połączeniowej pokazano na rycinie 10. Obowiązkowe, zarówno jednokanałowe, jak i wielokanałowe przełączniki zapewniają sterowanie lokalne (ręczne) w przypadku awarii panelu sterowania.

Ryc.10. Jednokanałowy przełącznik radiowy.

Przełączniki sterowane radiowo, chociaż mają znacznie większy promień działania niż przełączniki zbudowane na promieniach podczerwonych, jest jednak ograniczone - z reguły nie więcej niż 100 metrów (chociaż istnieją różne opcje).

Ale co zrobić, jeśli chcesz włączyć oświetlenie lub inny ładunek, będąc dziesiątkami lub setkami kilometrów od zarządzanego obiektu? I to nie jest taka bezużyteczna funkcja - na przykład zdalne włączenie oświetlenia w wiejskim domu stworzy efekt obecności właścicieli, włączy ogrzewanie ogrzewania podłogowego zimą, aby było ciepło po przyjeździe, włączy klimatyzację w lecie itp.

Tutaj na ratunek przychodzą systemy sterowane zdalnie przez linie komórkowe lub Internet.Takie urządzenia są obecnie dość szeroko reprezentowane na rynku. Autor tego artykułu w pewnym momencie samodzielnie opracował czterokanałowy „przełącznik” przez GSM. Jego wygląd pokazano na rycinie 11.

Ryc. 11. Czterokanałowe urządzenie kontrolno-monitorujące.

To urządzenie, zwane wielofunkcyjnym urządzeniem kontrolno-monitorującym, ma wbudowany moduł GSM. Aby z niego skorzystać, wystarczy podłączyć wymagane obciążenia do kanałów wyjściowych i włożyć aktywowaną kartę SIM.

Dostęp do sterowania jest następujący - wybieranie odbywa się na numer zainstalowanej karty SIM, po zaprogramowanej liczbie połączeń urządzenie łączy się z linią i należy wprowadzić hasło ustawione z klawiatury telefonu. Jeśli hasło jest niepoprawne, urządzenie zostanie odłączone od linii; jeśli jest prawidłowe, możesz kontrolować (włączać lub wyłączać) dowolne z czterech obciążeń.

Ten projekt jest non-profit, cała dokumentacja na jego temat, w tym oprogramowanie mikrokontrolera, umieszczone w domenie publicznej i każdy, kto ma pewną wiedzę w dziedzinie elektroniki, może zrobić to sam.

Wszystkie powyższe schematy kontroli mają jeden wspólny atrybut - są one kontrolowane przez ludzkie polecenie, innymi słowy, przez operatora. Ale istnieje cała klasa urządzeń, które mogą działać bez bezpośredniego zaangażowania osoby. Obejmują one przekaźnik sterujący na polecenie czujnika światła, czujnika ruchu i zgodnie z wcześniej ustalonym algorytmem czasowym.

Przekaźnik z czujnikami światła (przekaźnik foto) często używane do sterowanie oświetleniem ulicznym - po zmroku włączają oświetlenie zewnętrzne. Próg działania takich przekaźników można regulować w zależności od poziomu oświetlenia. Wygląd przekaźnik zdjęć wraz z czujnikiem pokazano na rysunku 12. Zawiera jeden styk sterujący, który pozwala sterować lampą bezpośrednio z przekaźnika lub, pod dużym obciążeniem, poprzez dodatkowy przekaźnik mocy (stycznik).

Ryc. 12. Przekaźnik foto z czujnikiem.

Wywoływane są przekaźniki sterujące obciążeniem zgodnie z danym algorytmem czasowym programowalne timery. Podają czas niezbędny do włączenia i wyłączenia obciążenia. Czasami timery integrują się z przekaźnikiem fotograficznym.

Po co to jest? Załóżmy, że musimy włączyć oświetlenie zewnętrzne po zmroku, a następnie wyłączyć je od pierwszej w nocy, włączyć ponownie o czwartej rano i wyłączyć rano, gdy się zaświeci. W tym celu fotoprzekaźnik i zegar są montowane w obwodzie szeregowym. Po zmroku przekaźnik fotograficzny włączy lampę, ale o pierwszej w nocy timer przerwie obwód i lampa zgaśnie. Następnie o czwartej rano zegar ponownie zmontuje obwód - lampa się włączy. I na koniec, gdy stanie się światło, lampa wyłączy przekaźnik fotograficzny.

W zależności od modyfikacji timera można w nim zaprogramować wydarzenia trwające od jednego dnia do jednego roku. Wiele takich timerów to przekaźniki astronomiczne. Przekaźniki te z reguły służą również do sterowania oświetleniem zewnętrznym - współrzędne geograficzne obszaru są wprowadzane jako wartość wejściowa, a urządzenie, na podstawie tych informacji, automatycznie oblicza, kiedy konieczne jest włączenie lub wyłączenie oświetlenia. Wygląd niektórych typów timerów pokazano na rysunku 13.

Ryc.13. Wygląd niektórych typów programowalnych timerów.

Na koniec skupmy się na kontroli oświetlenia za pomocą czujniki ruchu na podczerwień. Podobne czujniki są używane w systemach bezpieczeństwa do rejestrowania obecności osoby w chronionym obszarze. Tylko tam czujniki są zaprojektowane w taki sposób, że po ich uruchomieniu system bezpieczeństwa wysyła sygnał alarmowy do zdalnego działu bezpieczeństwa.

W naszym przypadku działanie czujnika powinno na pewien czas włączyć oświetlenie. Jeśli po tym czasie w kontrolowanym obszarze nie zostanie zaobserwowana żadna aktywność (ruch), oświetlenie wyłączy się.W przeciwnym razie oświetlenie pozostanie włączone przez ten sam okres.

Zastosowanie lamp sterowanych czujnikami ruchu jest bardzo wygodne w częściach wspólnych - na klatkach schodowych i korytarzach budynków mieszkalnych. Takie lampy są również doskonałe do oświetlenia zewnętrznego, na przykład na dziedzińcu domu. Pozwalają nie tylko wygodnie sterować oświetleniem, ale także oszczędzają energię, co jest bardzo istotne w naszych czasach. Wygląd oprawy ze zintegrowanym czujnikiem IR pokazano na rycinie 14.

Ryc. 14. Wygląd lampy z czujnikiem podczerwieni.

Oczywiście w jednym małym artykule nie można opisać wszystkich istniejących nowoczesne metody sterowania oświetleniem. W nim starałem się rozważyć najbardziej tradycyjny i często używany.

Zobacz także:Schematy i schematy elektryczne oświetlenia w mieszkaniu i domu

Michaił Tichonczuk