Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Интересные электротехнические новинки, Электричество в доме » Схемы управления освещением
Количество просмотров: 247458
Комментарии к статье: 14


Схемы управления освещением


В статье приведены схемы управления освещением с использованием проходных и крестовых переключателей, бистабильных реле, светорегуляторов, диммеров, фотореле, таймеров и инфракрасных датчиков движения.

Схемы управления освещением уже неоднократно рассматривалось в литературе и на страницах различных интернет-сайтов электротехнической направленности. Поэтому, здесь мы постараемся в общих чертах охватить различные существующие решения.

Простейшие схемы управления одно- или двухклавишным выключателем всем известны и, следовательно, мало кому интересны, поэтому перейдём сразу к рассмотрению схем управлением освещения из нескольких мест.

Начнём с конкретной простой ситуации – допустим, у вас в загородном доме два этажа. Вечером вы поднимаетесь по лестнице на второй этаж. Естественно, нужно включить свет на лестнице. Включаем на первом этаже. Поднимаемся на второй этаж. Теперь свет на лестнице нужно отключить.

А как это сделать, если выключатель установлен на первом этаже? Естественно, напрашивается очевидный ответ – управление светильниками должно осуществляться из двух мест – с первого и второго этажа.

На первый взгляд ничего сложного – достаточно установить на каждом этаже по выключателю, которые включены параллельно и управлять ими независимо друг от друга. Но такая схема работать по нужному нам алгоритму не будет – с её помощью можно включить свет с любого из двух выключателей, но отключить – только с того, с которого было сделано включение – т.к. один выключатель во включенном состоянии заблокирует работу другого. Следовательно, для рассмотренной ситуации с лестницей, данная схема абсолютно неприемлема.

Для реализации управлением освещением из двух мест необходимы специальные выключатели, которые называются проходными. Вообще, в данной ситуации термин «выключатель» неправильный. Это «переключатель», т.к. он имеет три контакта – один подвижный и два неподвижных. В зависимости от положения клавиши переключателя подвижный контакт замыкается либо с одним, либо с другим неподвижным контактом. Но что бы не запутаться в терминах, будем называть этот переключатель проходным выключателем.

Включив два таких выключателя по схеме, приведённой на рисунке 1, мы получим возможность управлять одним светильником (или несколькими одновременно, если они соединены параллельно) из двух точек независимо друг от друга. Подвижными (переключающими) контактом на этой схеме является контакты, выделенные синим цветом.

Управление одним светильником из двух точек

Рис.1. Управление одним светильником из двух точек.

Особенностью проходных выключателей является то, что они не имеют строгого положения клавиши. Если в обычном выключателе, как правило, включенным положением является нажатие вверх, а выключение вниз, то в проходном выключателе положение «включено-выключено» будет зависеть от положения второго выключателя. Если допустим, вы включили свет с первого выключателя, «щёлкнув» его вверх, а со второго отключили, то в следующий раз при включении света первым выключателем, его необходимо «щёлкнуть» вниз.

Помимо одиночных, существуют сдвоенные проходные выключатели. Они позволяют управлять из двух мест двумя независимыми светильниками. Это фактически два одиночных проходных выключателя в одном корпусе. Схема соединения таких выключателей, показана на рисунке 2.

Управление двумя светильниками из двух точек

Рис.2. Управление двумя светильниками из двух точек.

Но иногда ситуация требует управления не из двух, а из трёх и более мест. Тут уже одними проходными выключателями не обойтись. Схему необходимо дополнить четырёхконтактыми переключателями – так называемыми крестовыми выключателями.

Крестовой выключатель имеет четыре контакта и более сложную конструкцию, по сравнению с проходным выключателем. Он устанавливается «в середине» схемы – т.е. первый и последний выключатели в цепи освещения будут проходными, а все во всех «промежуточных» точках должны быть установлены крестовые выключатели. В качестве примера на рисунке 3 показана схема управления светильником из трёх точек.

Управление светильником из трёх точек

Рис.3. Управление светильником из трёх точек.

Схема управления с помощью проходных и крестовых выключателей является не самым оптимальным решением, когда нужно управлять освещением из трёх и более мест. Такую схему управления значительно проще организовать с помощью двустабильных , или как их по другому называют, бистабильных реле.

Данное реле представляет собой электронную схему триггера – устройства с двумя устойчивыми состояниями и управляется кратковременным импульсом, подаваемым на его вход. Это позволяет использовать для управления освещением не фиксируемые выключатели (кнопки). Все кнопки включаются параллельно друг другу, что позволяет значительно упростить схему и соответственно монтаж освещения. Обычно такое реле представляет собой стандартный 17,5 мм модуль, устанавливаемый на DIN – рейку и монтируемый в распределительном шкафу (рисунок 4)

Внешний вид двустабильного реле

Рис.4. Внешний вид двустабильного реле.

Показанное в качестве примера двустабильное реле, в зависимости от модификации, может иметь один нормально-разомкнутый контакт, два нормально-разомкнутых контакта или нормально-разомкнутый и нормально-замкнутый контакт. Такие реле могут работать как в сети 230В, так и при напряжении 24В. Схемы включения двустабильного реле показаны на рисунке 5.

Схемы включения двустабильного реле

Рис.5. Схемы включения двустабильного реле.

Для реализации схемы управления освещением на двустабильном реле наиболее удобно задействовать его нормально-разомкнутый контакт. В приведённых обеих схемах таким контактом является контакт, имеющий выходы 1-2. Количество кнопок управления может быть любым, и все они включены параллельно.

Первое нажатие на любую кнопку подаст управляющий уровень напряжения на вход А1, что вызовет включение реле, замыкание контакта и соответственно включение освещения, второе нажатие - отключение и так далее по кругу.

Преимущество данной схемы от рассмотренной выше схемы на проходных выключателях – отсутствие необходимости применения крестовых переключателей и значительно более простой монтаж системы освещения. Недостаток – применение специального двустабильного реле. Но при наличии такого реле, данная схема является наиболее оптимальной как в плане монтажа, так и последующего отыскания неисправностей.

Отдельно необходимо остановиться на таких устройствах, как светорегуляторы (диммеры). Они позволяют управлять яркостью свечения лампы. Существую регуляторы для различных типов светильников – с лампами накаливания, с люминесцентными лампами, галогенными и т.д. Для примера приведём внешний вид и схему включения дистанционно управляемого из разных точек диммера для ламп накаливания (рисунок 6).

Как видно из схемы, включение кнопок управления в этом диммере выполняется аналогично схеме управления посредством двустабильного реле – все они включены параллельно и их может быть любое количество. Для обеспечения защиты диммер включается через автоматический выключатель. Суммарная мощность ламп может составлять 600 Вт. Схема включения для люминесцентных ламп аналогична, отличие только в том, что используется другой тип регулятора.

Схема включения дистанционно управляемого диммера

Рис.6. Схема включения дистанционно управляемого диммера.

Такой тип диммера монтируется в распределительном шкафу на DIN рейку. Однако в большинстве случаев в быту используют диммеры, которые устанавливаются взамен существующих выключателей. Они имеют посадочные размеры, как и стандартный выключатель. Внешний вид диммера показан на рисунке 7.

Регулировка осуществляется вращением ручки потенциометра – при вращении по часовой стрелке яркость лампы возрастает, против часовой стрелки – уменьшается. Иногда управление производится с помощью кнопок. Силовым регулирующим элементом в схеме диммера является симистор (триак).

Диммер

Рис.7. Диммер.

При замене обычных выключателей диммерами не следует забывать один очень важный нюанс – существуют диммеры, которые включаются в разрыв питания светильника, а некоторые требуют постоянно наличия питания 230В.

В первом случае никаких вопросов по замене не возникает – диммер просто включается взамен выключателя. Во втором случае необходимо в посадочную коробку привести дополнительный нулевой провод – для обеспечения полного питания 230В. Поэтому, если не производится реконструкция электропроводки, то первый способ явно предпочтительнее. Схемы включения различных типов диммеров показаны на рисунке 8.

Включение различных типов диммеров

Рис.8. Включение различных типов диммеров.

Рассмотренные выше способы управления освещением при всём их удобстве, имеют один момент, а может для кого-то и недостаток – для включения или отключения освещения необходимо подойти к выключателю. Не привязываться к выключателю и одновременно регулировать яркость позволяют электронные дистанционные выключатели. Они бывают как с управлением на инфракрасных лучах (ИК), где в качестве пульта управления применяется пульт от любой бытовой техники, так и с управлением по радиоканалу.

В качестве примера выключателя, управляемого по ИК-каналу, можно назвать широко известный выключатель «Сапфир» (рисунок 9). Он позволяет как включать/выключать свет, так и плавно регулировать яркость свечения лампы. При всех его достоинствах, в качестве недостатка необходимо отметить то, что управлять этим выключателем можно только в пределах прямой видимости, на сколько хватит «дальнобойности» пульта управления – обычно, не более восьми метров.

Внешний вид выключателя «Сапфир»

Рис.9. Внешний вид выключателя «Сапфир».

Выключатели, работающие по радиоканалу, лишены такого недостатка, как управление только в пределах прямой видимости. Радиосигнал может проходить и через различные препятствия - стены, перекрытия и т.д. До определённой степени, конечно. В таких выключателях, как правило, используют частоту 433 или 492 МГц, на которые не требуется получения разрешения в органах радионадзора. Выходная мощность у передатчиков для таких устройств не более 10мВт.

Дистанционно управляемые выключатели (как по ИК, так и по радиоканалу), могут быть как одноканальными (позволяющие управлять только одной нагрузкой), так и многоканальными. Многоканальные выключатели удобны тем, что их можно разместить, например, в распределительном шкафу и свести объекты управления в одну точку. Одноканальные выключатели размещают обычно в распределительных коробках линии освещения.

Пример реализации одноканального радиовыключателя, монтируемого в распределительную коробку, показан на рисунке 10. В обязательном порядке, как в одноканальных, так и в многоканальных выключателях предусматривается местное (ручное) управление на случай выхода из строя пульта управления.

Одноканальный радиовыключатель

Рис.10. Одноканальный радиовыключатель.

Радиоуправляемые выключатели, хотя и имеют значительно больший радиус действия, чем выключатели, построенные на инфракрасных лучах, однако и он ограничен – как правило, не более 100 метров (хотя бывают разные варианты).

Но что делать, если нужно включить освещение или любую другую нагрузку, находясь за десятки и сотни километров от управляемого объекта? А это не такая уж и бесполезная функция – например, удалённое включение освещение в загородном доме позволит создать эффект присутствия хозяев, в зимнее время включить подогрев тёплых полов, что бы к вашему приезду в доме было тепло, летом включить кондиционер и т.д.

Вот здесь на помощь и приходят системы, управляемые дистанционно по линиям сотовой связи или через Интернет. Такие устройства сейчас довольно широко представлены на рынке. Автор данной статьи в своё время так же самостоятельно разрабатывал четырёхканальный «выключатель» по GSM. Его внешний вид показан на рисунке 11.

Четырёхканальное устройство управления и контроля

Рис.11. Четырёхканальное устройство управления и контроля.

Это устройство, получившее название многофункционального устройства управления и контроля, имеет встроенный модуль GSM. Для его использования достаточно подключить к выходным каналам требуемые нагрузки и вставить активированную SIM карту.

Доступ к управлению происходит следующим образом – производится дозвон на номер установленной SIM карты, после запрограммированного числа посылок вызовов устройство подключается к линии и необходимо ввести с клавиатуры телефона установленный пароль. Если пароль неправильный, устройство отключается от линии, если правильный – можно управлять (включить или отключить) любой из четырёх нагрузок.

Данный проект является некоммерческим, вся документация о нём, в том числе и прошивка микроконтроллера, выложены в свободном доступе и любой желающий, имеющий определённые познания в области электроники может изготовить его самостоятельно.

Все приведённые выше схемы управления имеют один общий признак – они управляются по команде человека, другими словами - оператора. Но есть целый класс устройств, которые могут работать без непосредственного участия человека. К ним относятся реле управления по команде с датчика освещённости, датчика движения и по установленному ранее временному алгоритму.

Реле с датчиками освещённости (фотореле) часто используют для управления уличным освещением – при наступлении темноты они включают светильники наружного освещения. Порог срабатывания таких реле можно регулировать в зависимости от уровня освещённости. Внешний вид фотореле вместе с датчиком показан на рисунке 12. Оно содержит один управляющий контакт, который позволяет управлять светильником непосредственно с реле, или, при больших нагрузках, через дополнительное силовое реле (контактор).

Фотореле с датчиком

Рис.12. Фотореле с датчиком.

Реле, которые управляют нагрузкой по заданному временному алгоритму, называются программируемыми таймерами. В них прописывается нужное время включения и отключения нагрузки. Иногда таймеры интегрируют вместе с фотореле.

Для чего это нужно? Допустим, нам нужно включить наружное освещение по наступлении темноты, затем с часа ночи его отключить, в четыре утра снова включить и отключить утром, когда становится светло. Для этого фотореле и таймер собирают в последовательную цепь. При наступлении темноты фотореле включит светильник, но в час ночи таймер разорвёт цепь и светильник погаснет. Затем в четыре утра таймер снова соберёт цепь – светильник включится. И наконец, когда станет светло, светильник выключит уже фотореле.

В зависимости от модификации таймера, в нём можно запрограммировать события от суток до одного года. Разновидностью таких таймеров являются астрономические реле. Как правило, эти реле тоже используют для управления наружным освещением – в качестве входной величины в него вводятся географические координаты местности, а устройство уже на основании этих сведений само рассчитывает, когда нужно включить или отключить освещение. Внешний вид некоторых типов таймеров приведён на рисунке 13.

Внешний вид некоторых типов программируемых таймеров

Рис.13. Внешний вид некоторых типов программируемых таймеров.

И в заключение, остановимся на управлении освещением с помощью инфракрасных датчиков движения. Похожие датчики применяются в охранных системах для фиксации наличия человека в охраняемой зоне. Только там датчики предназначены для того, что бы при их срабатывании охранная система отправила тревожный сигнал на пульт вневедомственной охраны.

В нашем случае срабатывание датчика должно включить освещение на определённое время. Если по прошествии этого времени активности (движения) в контролируемой зоне не наблюдается, освещение выключается. В противном случае, освещение остаётся включенным на ещё такой же временной интервал.

Использование светильников, управляемых датчиками движения очень удобно в местах общего пользования – на лестничных клетках и коридорах многоквартирных домов. Отлично подходят такие светильники и для наружного освещения, например, во дворе дома. Они позволяют не только удобно управлять освещением, но и экономить электроэнергию, что в наше время довольно актуально. Внешний вид светильника с интегрированным ИК-датчиком показан на рисунке 14.

Внешний вид светильника с ИК-датчиком

Рис.14. Внешний вид светильника с ИК-датчиком.

Конечно, в рамках одной небольшой статьи невозможно охватить все существующие современные способы управления освещением. В ней я попробовал рассмотреть наиболее традиционные и часто используемые.

Смотрите также: Принципиальные и монтажные схемы освещения в квартире и доме

Каталог электротехнической продукции - розетки и выключатели различных производителей

Михаил Тихончук

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Интересные электротехнические новинки, Электричество в доме

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Что лучше использовать: проходные выключатели или бистабильные реле
  • Проходной выключатель. Схема подключения, Проходные выключатели
  • Управление освещением с двух, трёх и более мест
  • Управление освещением в доме
  • Как автоматически управлять освещением лестницы
  • Импульсные реле для управления освещением и их использование
  • Выключатели с дистанционным управлением
  • Автоматическое включение уличного освещения на загородном участке
  • Современные способы дистанционного управления уличным освещением
  • Сумеречные реле — как и куда устанавливать в зависимости от типа устройства
  • Категория: Интересные электротехнические новинки, Электричество в доме

    Система радиоуправления, Монтаж освещения, Диммеры

      Комментарии:

    #1 написал: Evgeniy |

    Интересная информация!!! А еще существуют, также умные системы освещения на светодиодах, которые регулируют яркость и оттенки в зависимости от внешних условий за пределами помещения.

      Комментарии:

    #2 написал: vors |

    Постоянно выходят из строя диммеры и мало где указанна причина. Понятно, что прибор легко купить и поставить новый. Но хочется разобраться почему за 2 года сгорело 3 диммера. Хотелось бы знать почему происходит та или иная неисправность в цепи.

      Комментарии:

    #3 написал: Electron |

    Чепуховые приборчики для жирных котов с прислугой, никогда не променяю надёжность на мнимые удобства.

      Комментарии:

    #4 написал: Michael |

    Electron, это Вы про проходные выключатели?

      Комментарии:

    #5 написал: Валек |

    Привет! У меня в комнате 10 светодиодных ламп, можно сделать так, чтобы они включались плавно по одной? Спасибо

      Комментарии:

    #6 написал: Антон |

    Можно :)))

      Комментарии:

    #7 написал: LSV |

    Да, Валек, можно.

    Антон разрешил, да и я не против, чтобы они по одной включались да еще и плавно...

    Делай...

      Комментарии:

    #8 написал: Владимир |

    Предпочитаю проходные выключатели, а не двухстабильные реле. Такая схема намного надежнее. Да и в реализации проще.  Представьте себе, что место, где нужно включать свет из двух или трех (и более) мест расположено далеко от щитка, и тут уже не знаешь, что лучше - бить штробы и закладывать чертову уйму провода (до щитка и назад), либо ставить дополнительный щиток. Мне ни один, ни другой вариант не нравится.Кроме того, простой контакт всегда надежнее электроники, особенно, если эта электроника примитивная. Пример такой примитивной электроники - диммеры. Поэтому попытаюсь ответить на вопрос, который в своем комментарии задал vors . В диммерах комутирующим элементом является мощный симистор (или два тиристора, включенных встречно-параллельно). Принцип работы этих приборов заключается в том,  что в какой-то момент полупериода на управляющий электрод подается запускающий импульс, в результате прибор открывается и остается открытым до момента перехода тока через нагрузку через "0" (при смене полярности напряжения). В даташите на прибор указано, что прибор допускает почти десятикратную перегрузку на протяжении 20 ms, но в примитивных схемах включения (по которой выполнен тот же самый диммер) не предусмотрена блокировка запускающего импульса при КЗ. Поэтому при возникновении КЗ еще 1 - 2 полупериода  прибор выдержит, но потом перегреется и сгорит. А усложнение схемы ведет к резкому удорожанию, так что надежный ("несгораемый") диммер, боюсь, Вам будет просто не по карману.

      Комментарии:

    #9 написал: Евгений |

    Доброго времени суток. Вы не могли бы мне помочь с схемой общего отключения света в квартире с одного выключателя? Спасибо! 

      Комментарии:

    #10 написал: Рома |

    Выключатель рассчитан на 10А и подключать через него всю квартиру не технично.

      Комментарии:

    #11 написал: Александр |

    Добрый день! Есть вопрос. У меня в одной комнате есть 2 бра и 1 потолочный светильник. Хочу установить на все 3 светильника светорегуляторы (диммеры). Есть какая то система, чтобы все эти диммеры управлялись с одного дистанционного пульта? 

      Комментарии:

    #12 написал: Ujcnm |

    Какие интересные схемы:из одного проходного выключателя выходит и ... никуда не приходит, из другого выходит и где-то на ветке сталкивается с выходом из первого выключателя.

      Комментарии:

    #13 написал: Олег |

    Для наружного освещения применяют схемы дистанционного и автоматического управления в зависимости от естественной освещенности, для внутреннего освещения — так называемые "коридорные схемы", построенные по различным принципам и на разной аппаратуре.

      Комментарии:

    #14 написал: Сергей |

    Рассмотрим более сложную ситуацию - управление освещением из трех и более мест. Для этого используются перекрестные переключатели. Схема управления освещением из трех мест будет выглядеть следующим образом:

    - на первом месте установлен проходной переключатель, который включает и выключает освещение;

    - на втором и третьем местах установлены перекрестные переключатели, которые позволяют управлять освещением независимо друг от друга.

    Управление освещением может осуществляться не только с помощью переключателей, но и с помощью других устройств, таких как светорегуляторы, диммеры, фотореле, таймеры и инфракрасные датчики движения.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.