Многоканальное управление по двум проводам. Устройство двухпроводного многоканального управления нагрузками

При наличии в сетевом светильнике, например люстре, нескольких осветительных ламп желательно включать и выключать их по отдельности или группами. Если питание такого светильника трёхпроводное, организовать независимое управление двумя группами ламп не составит большого труда, достаточно применить сдвоенный выключатель. При двухпроводном питании это оказывается невозможным. В то же время способ управления по двум проводам двумя группами ламп в светильнике известен не один десяток лет. Он подходит для случая, когда нет возможности заменить двухпроводную проводку натрёхпроводную. В нём применены выпрямительные диоды, а схема показана на рис. 1. Такая простая схема позволяет, в зависимости от положения выключателей, включить одну, две или три лампы (группы ламп). Однако ранее этот способ не находил широкого применения из-за того, что основным источником света были лампы накаливания. При питании однопо-лупериодным выпрямленным напряжением их яркость свечения существенно снижается и появляются заметные пульсации светового потока.

Но если в светильнике применить компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), которые в настоящее время находят всё более широкое распространение, эти недостатки будут устранены. Обусловлено это тем, что в КЛЛ применён так называемый электронный балласт (более правильное название - ЭПРА - электронный пускорегулирую-щий аппарат) - специализированный импульсный блок питания, который питается от сети 220 В через встроенный выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Это позволяет питать маломощные КЛЛ однополупериодным напряжением, причём в большинстве случаев яркость свечения уменьшается незначительно. Поэтому для управления люстрой с КЛЛ можно применить схему, показанную на рис. 1. Правда, редко, но попадаются маломощные КЛЛ, в которых производители с целью экономии применяют в ЭПРАнедвухпо-лупериодный мостовой выпрямитель, а однополупериодный, на одном диоде. Это следует учитывать при применении КЛЛ в светильнике. Кроме того, в выпрямителе ЭПРА (особенно маломощных КЛЛ) применены, как правило, сглаживающие конденсаторы небольшой ёмкости (2,2...3 мкФ), что может привести к заметному росту пульсаций светового потока с частотой 50 Гц. Чтобы устранить этот недостаток, питать КЛЛ следует от дополнительных одно-полупериодных выпрямителей.

Схема управления двумя группами осветительных КЛЛ по двум проводам показана на рис. 2 (часть схемы левее разъёмов XT1, XT2 такая же, как и на рис. 1). Здесь каждый из выключателей SA1, SA2 подаёт питающее напряжение на "свою" группу ламп. Резисторы R1, R3 ограничивают бросок зарядного тока конденсаторов C1, C2 при включении, R2, R4 обеспечивают их разрядку после выключения светильника. Дополнительное удобство такого решения - возможность применения КЛЛ с различной световой температурой, которые удобнее использовать в том или ином случае или совместно.

Большинство элементов для сборки устройства можно извлечь из вышедших из строя КЛЛ, обязательно проверив каждую деталь перед монтажом на исправность. Оксидные конденсаторы должны быть с номинальным напряжением не менее 400 В, а их ёмкость - не менее 8.10 мкФ, причём чем больше ламп в группе, тем больше должна быть ёмкость (можно использовать несколько конденсаторов, соединив их параллельно). Разъёмы XT1-XT5 - любые винтовые клеммники, рассчитанные на работу в сети 220 В.

Диоды VD1, VD2 монтируют в выключателе, остальные детали - в светильнике. Изготавливать печатную плату нет необходимости, все элементы можно разместить на пластине из листовой пластмассы толщиной 1.1,5 мм, предварительно определив её размеры по имеющемуся в люстре свободному месту. Конденсаторы крепят к ней термоклеем, клеммники - винтами, остальные элементы монтируют на их выводах. Внешний вид одного из вариантов платы показан на рис. 3.

После установки смонтированной платы внутри светильника и проверки работоспособности её закрывают пластмассовой крышкой.

В люстре с описанной схемой управления можно применить и светодиодные лампы, но только те из них, в которые встроен импульсный блок питания, а не выпрямитель с балластным конденсатором.

Следует помнить, что в соответствии с ГОСТ Р 51317.3.2-2006 методы однополупериодного выпрямления потребляемого от сети тока допустимо применять, "если управляемая активная мощность технического средства не превышает 100 Вт".

Дата публикации: 12.08.2013

Мнения читателей

Василий / 26.10.2013 - 12:36
Здравствуйте! Не прошло и месяца, резистор 12 Ом МЛТ-2 сгорел - не выдержал пусковых токов емкости 147 мкФ, поставил три параллельно включенных МЛТ-2 по 56 Ом.
Василий / 11.10.2013 - 05:20
Здравствуйте! Чтобы полностью исключить мерцание, даже заметное только боковым зрением, пришлось установить емкость из расчета 2 мкФ/Вт (так для 3 ламп по 23 Вт потребовалось 147 мкФ). При установке емкости 100 мкФ, китайский резистор 0,5 Вт(не говоря уже о 0,25 Вт изображенных на схеме) сгорел сразу при включении(с емкостью 22 мкФ работал нормально), поэтому поставил по 2 Вт МЛТ, 36 Ом для лампы 23 Вт, и 12 Ом для 3х23 Вт. Диоды установил FR207. За идею спасибо! Всем удачи!

Главным недостатком схем управления люстрой по двум проводам с помощью релейных элементов является небольшой срок службы самого реле. По своей коммутационной износостойкости реле выдерживает всего несколько сотен срабатываний. В первую очередь это обусловлено большим количеством механических звеньев в конструкции реле. Для устранения этого недостатка обычное реле часто заменяют на транзисторы, способные переключаться с частотой более 1кГц.

Схема управления люстрой по двум проводам на базе счетчика К561ТМ2

В приведенной схеме подключение новой группы ламп происходит при кратковременном переводе выключателя SA1 из положения ВКЛ в положение ВЫКЛ и обратно.
Схема строится на базе двоичного двухразрядного счетчика на микросхеме К561ТМ2. Алгоритм работы счетчика представляет собой последовательности импульсов на его выходах: 00b, 01b, 10b и 11b. При появлении на выходе логической «1» (переключении выключателя SA1) подключается одна из групп ламп. Лампа EL1 зажигается при включении выключателя SA1. Дальнейшее подключение ламп осуществляется по следующему алгоритму: EL1 & EL2; EL1 & EL3 & EL4; EL1 & EL2 & EL3 & EL4.
Управление счетчиком осуществляется счетным импульсом, поступающем на вход С при каждом переключении выключателя. Сброс счетчика осуществляется подачей импульса на вход сброса R. Сброс счетчика происходит при включении выключателя, при условии что временной интервал от предыдущего выключения превысил 15 секунд.
Формирование счетных импульсов осуществляется логическим элементом DD1.3. При первом включении схемы на выходе элемента DD1.3 формируется сигнал низкого уровня, поддерживаемый конденсатором С2. При непродолжительном размыкании выключателя SA1 конденсатор С2 разряжается и на выходе элемента DD1.3 формируется сигнал высокого уровня. Переключение элемента DD2.1 происходит по переднему фронту сигнала на счетном входе. Формирование счетного импульса происходит при каждом размыкании выключателя SA1.

Схема управления люстрой по двум проводам на базе сдвигового регистра К561ИР2

Алгоритм работы сдвигового регистра: при поступлении импульса на счетный вход С происходит передача сигнала на входе D на выход 1 и сдвиг информации к последующим триггерам. В представленной схеме на вход всегда поступает логическая «1», поэтому на выходе микросхемы будет формироваться число в двоичном коде: 0000, 0001, 0011, 0000. Алгоритм подключения ламп аналогичен предыдущей схеме. Сброс микросхемы происходит при четвертом переключении выключателя S1.

Схема управления люстрой по двум проводам на базе тиристоров

Лампа EL3 загорается при первом включении выключателя SA1. Питание схемы осуществляется через выпрямитель VD6-VD9. Выпрямленное напряжение поступает на стабилизатор (стабилитрон VD1 и конденсатор С1). Через резистор R2 происходит заряд конденсатора С2, поддерживающий высокий уровень сигнала на выходе DD1.1. При этом происходит заряд конденсатора С3. При заряде конденсатора С3 до необходимого уровня напряжения на выходе DD1.1 появится низкий уровень сигнала, а на выходах элементов DD1.2 и DD1.3 – высокий. Таким образом элемент DD1 удерживает транзистор VT1 и тиристор VS1 в закрытом состоянии.
При переключении выключателя SA1 происходит перезаряд конденсатора С3. При этом на выходе DD1.1 – высокий уровень, на выходах DD1.2 и DD1.3 – низкий уровень сигналов. Выходные сигналы логического элемента DD1 формируют импульс открытия транзистора VT1. В результате на управляющем электроде тиристора появляется напряжение, переводя его в открытое состояние, зажигая лампы EL1 и EL2.

Схема управления люстрой по двум проводам на базе микроконтроллера

Применение микропроцессорной техники позволяет существенно упростить схемотехнику, а также расширить функциональные возможности системы. Побочным же эффектом можно считать необходимость разработки программного обеспечения для самого контроллера.

Алгоритм работы схемы подобен предыдущим вариантам реализации схем управления люстрой по двум проводам. Однако разработчик программного обеспечения можете заложить расширенные функциональные возможности в эту схему, такие как плавное включение и отключение ламп, регулировка яркости свечения, включать и отключать освещение в определенное время.

Иногда бывает необходимо вывести пульт управления нагрузками от блока метров на 5-10. Вот тут возникает вопрос как это сделать. Делать радио удлинитель на таком расстоянии не имеет смысла, но и тащить 10 проводов для 5 нагрузок тоже не вариант! Для такого случая как нельзя лучше подходит эта схема. Собранна она на МК Attiny13A и имеет минимум обвязки. В схеме использованы транзисторные ключи и реле для коммутации нагрузки, но возможно использовать оптопары и тиристоры. Всё зависит от ваших нужд. Стабилизированный блок питания в схеме не показан.

СХЕМА

Фьюзы выставляются как на картинке. К заводским установкам МК нужно поставить галочку напротив RSTDISBL ,или наоборот снять галочку если она у Вас стоит. Это зависит от программы которой вы пользуетесь для прошивки МК, некоторые программы отображают фьюзы инверсно. Для проги "CINA PROG" фьюзы LOW=6A , HIGH=FE.

ВНИМАНИЕ!!! После прошивки МК простой последовательный программатор перестаёт видеть МК. Чтобы заново перепрошить МК нужен будет параллейнный программатор или фьюзе доктор!

Описанное ниже устройство предназначено для дистанционного управления десятью нагрузками по двупроводной линии связи длиной до 10 м. Его можно использовать для управления бытовой радиоаппаратурой, игрушками, для передачи информации о состоянии датчиков различных устройств .

От подобных по назначению (например, [Л] это устройство отличается возможностью одновременной передачи нескольких команд в любой комбинации и удобством контроля за передаваемой информацией (по положению ручек или кнопок переключателей на пульте передатчика). Кроме того, передатчик не требует собственного источника питания - он питается по той же линии связи. Система сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания от 9 до 5 В, а при использовании микросхем серии К561- от 12 до 5 В.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Требуемые команды передают, устанавливая переключатели пульта управления в соответствующее положение. В передатчике происходит циклический опрос состояния контактуры пульта с тактовой частотой. Последовательность командных импульсов (замкнутым контактам соответствует короткий импульс, разомкнутым - удлиненный) передается по линии связи в приемник. Приемное устройство обрабатывает поступившую информацию и вырабатывает сигнал на включение соответствующих нагрузок.

Но если в светильнике применить компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), которые в настоящее время находят всё более широкое распространение, эти недостатки будут устранены. Обусловлено это тем, что в КЛЛ применён так называемый электронный балласт (более правильное название - ЭПРА - электронный пускорегулирую-щий аппарат) - специализированный питания, который питается от сети 220 В через встроенный выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Это позволяет питать маломощные КЛЛ однополупериодным напряжением, причём в большинстве случаев яркость свечения уменьшается незначительно. Поэтому для управления люстрой с КЛЛ можно применить схему, показанную на рис. 1. Правда, редко, но попадаются маломощные КЛЛ, в которых производители с целью экономии применяют в ЭПРАнедвухпо-лупериодный мостовой выпрямитель, а однополупериодный, на одном диоде. Это следует учитывать при применении КЛЛ в светильнике. Кроме того, в выпрямителе ЭПРА (особенно маломощных КЛЛ) применены, как правило, сглаживающие конденсаторы небольшой ёмкости (2,2...3 мкФ), что может привести к заметному росту пульсаций светового потока с частотой 50 Гц. Чтобы устранить этот недостаток, питать КЛЛ следует от дополнительных одно-полупериодных выпрямителей.

В люстре с описанной схемой управления можно применить и светодиодные лампы , но только те из них, в которые встроен импульсный блок питания, а не выпрямитель с балластным конденсатором.

Дата публикации: 12.08.2013

Мнения читателей

Василий / 26.10.2013 - 12:36
Здравствуйте! Не прошло и месяца, резистор 12 Ом МЛТ-2 сгорел - не выдержал пусковых токов емкости 147 мкФ, поставил три параллельно включенных МЛТ-2 по 56 Ом.
Василий / 11.10.2013 - 05:20
Здравствуйте! Чтобы полностью исключить мерцание, даже заметное только боковым зрением, пришлось установить емкость из расчета 2 мкФ/Вт (так для 3 ламп по 23 Вт потребовалось 147 мкФ). При установке емкости 100 мкФ, китайский резистор 0,5 Вт(не говоря уже о 0,25 Вт изображенных на схеме) сгорел сразу при включении(с емкостью 22 мкФ работал нормально), поэтому поставил по 2 Вт МЛТ, 36 Ом для лампы 23 Вт, и 12 Ом для 3х23 Вт. Диоды установил FR207. За идею спасибо! Всем удачи!

Занимаясь ремонтом, всякими отделками-переделками, не каждый мастер в состоянии предусмотреть все нюансы и «мелочи». Да и работы по ремонту-отделке не всегда включают в себя комплекс капитальных переустройств.

Так очень часто происходит со светом. Точнее – с. Например: забыли прокинуть дополнительный провод на освещение гостиной, или: поменяли в спальне обои, но стены штробить не стали, чтобы «грязь не разводить», зато «вечернее» освещение комнаты отсутствует напрочь! Подобных ситуаций немало, а современное представление о комфорте уже неразрывно связано с широкими возможностями светового оформления, с различными вариантами освещения. Так что давайте подумаем, ведь безвыходных ситуаций не бывает!

Начнём с самого обычного случая. В старых квартирах к центральной люстре подведено всего два провода, то есть даже простое освещение в «два режима» сделать не выходит. Долбить потолок? Вешать несколько бра на стены? Необязательно. Существует немало различных «схем» управления люстрой по двум проводам – совсем простых, средней сложности реализации и довольно серьёзных электронных устройств. Мы рассмотрим самую несложную и доступную для повторения схему включения.

Сам принцип «двухпозиционного» освещения очень прост, достаточно уменьшить ток на лампах светильника или люстры, и с помощью включения в цепь диода достаточной мощности реализовать два режима освещения не составит труда.

Каждое новое нажатие на выключатель активизирует новую пару или группу ламп. Чтобы сбросить со счетчика импульсы, достаточно выдержать паузу в треть минуты.

Сдвиговый регистр в системе управления

Принцип уже содержится в самом названии. Импульс, попадая на начальную точку С, передается далее по цепочке на D и 1.

Цепь ламп накаливания подключена и работает по принципу, как на примере со счетчиком.

Для поиска обрывов неисправной электросети используют специальные. Как альтернативный метод - это можно сделать с помощью радиоприемника или смартфона.

Система управления с тиристором

Выпрямитель VD6-VD9 питает всю схему управления. Когда выключатель переходит в положение «Вкл», загорается первая лампа в цепи EL3.

Далее заряжаются конденсаторы и накапливают высокий и низкий сигнал таким образом, чтобы DD1 держал транзистор и тиристор закрытыми.Когда выключатель переключают в положение «Выкл», конденсатор перезаряжается.

Микроконтролирование люстры

Микропроцессор оснащен программным обеспечением . Благодаря этому принцип работы может быть уникален. Ведь такая схема может обладать дополнительными заложенными функциональными возможностями помимо обычного освещения. Тем не менее за основу взята та же схема, что и в предыдущих случаях.

Схемы подключения и управления люстрой имеют не такие уж и весомые отличия.

Даже электронная система остается верна первозданному принципу.

Но что действительно не сходится – качество и длительность эксплуатации.