Управление люстрой по двум проводам
Перейти к содержимому

Управление люстрой по двум проводам

  • автор:

Как управлять люстрой по двум проводам. Релейные схемы

Опасности и невзгоды поджидают человека всегда и везде, ну если не опасности, то мелкие неприятности и неудобства частые гости даже в собственной квартире.

Простой пример. Ваша жена купила Вам в подарок на день рождения люстру (в прошлом году Вы подарили ей шуруповерт или дрель), и предлагает повесить ее в спальне, где до этого столько лет верой и правдой служила одинокая «лампочка Ильича». Возможно даже без абажура или плафона.

А люстра из трех или даже пяти ламп, сияет красивым стеклом и металлом, и торчат из нее призывно три, а может и все четыре проводка. Что называется, прозрачный намек на замену проводки в этой комнате. Ведь к одинокой лампе подходили всего два провода, а на стене висит до сих пор одинарный выключатель (смотрите, Как подключить люстру к выключателю). Зажигать сразу пять ламп просто неэкономно, да и не всегда удобно, например, когда телевизор смотрите. Ведь как сказал, кажется, какой-то юморист, — «Чтобы в семье не было скандалов, в доме должно быть как минимум два телевизора».

Но вскрывать скрытую проводку из-за одной люстры, пусть даже и дареной, категорически не хочется. Эта проблема решалась уже несколькими поколениями энтузиастов радиолюбителей и электриков. Было создано и опробовано в работе немало различных схем, от просто релейных, до самых современных с микроконтроллерным управлением. Ведь намного проще собрать несложное устройство и спрятать его в люстре, чем разводить в квартире ремонт.

На тему микроконтроллера внутри люстры можно почитать на форуме «Радиокота» http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=25&t=78483. Очень поучительно и интересно ребята пишут: один предлагает просто протянуть по потолку дополнительный провод, а другие выступают за применение микроконтроллера или чего-либо другого, но спрятанного в самой люстре. Они и так и сяк, а тот, первый, опять за свое. Прямо перетягивание каната какое-то.

В этой статье рассматриваются лишь устройства, которые управляются сетевым выключателем, хотя встречаются и с дистанционным управлением. Для этой цели возможно применить телевизионный ПДУ или даже воспользоваться беспроводным китайским радиозвонком с некоторыми доработками.

Одна из первых схем управления люстрой, опубликованная в 1984 году в журнале «Радио» показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема управления люстрой по двум проводам

Схема содержит два реле и трансформатор для их питания. При первом включении люстры вместе с лампой H1 включается трансформатор WT1 и выпрямленным напряжением с моста VD1-VD4 через нормально замкнутый контакт реле K2.1 включается реле K1. Его нормально – разомкнутый контакт K1.1 через развязывающий диод VD5 подключает к выпрямителю электролитический конденсатор C1, который заряжается. При этом включена лампа или группа ламп H1.

Чтобы включить вторую лампу, нужно «легким движением руки» щелкнуть выключателем, настолько легким, чтобы конденсатор C1 не успел разрядиться. Во время этого короткого щелчка реле K1 выключается, и его нормально замкнутый контакт K1.1 подключает конденсатор C1 к обмотке реле K2. Реле K2 срабатывает, и может удерживаться до тех пор, пока не разрядится конденсатор C1.

Вот на этот момент следует обратить особое внимание, поскольку и остальные устройства, описанные в статье, тоже используют заряд конденсатора, для питания самого устройства во время щелчка выключателем.

Итак, продолжим. Заряженный конденсатор C1 удерживает реле K2, которое своим нормально разомкнутым контактом K2.1 встает на самопитание. Контакт K2.2 тоже будет замкнут. Если выключатель SA1 в это время (пока не разрядился C1) будет снова замкнут, то реле K2 получит питание с выпрямителя, а лампа H2 зажжется через контакт K2.2, который уже был замкнут. Выключение люстры осуществляется как обычно.

Конечно, при современной элементной базе такую конструкцию делать никто не будет, но все же принцип действия схемы остался таким же: пока не успел разрядиться конденсатор нужно успеть включить вторую, а может и третью лампу. Вот уж воистину новое, — это хорошо забытое старое.

Еще одна релейная схема показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Простая релейная схема управления люстрой по двум проводам

В отличие от предыдущей она не содержит трансформатора и выполнена всего на одном реле. Такое упрощение схемы приводит к уменьшению габаритов устройства, но в расплату за это схема требует некоторых усилий по настройке, о чем будет сказано ниже. Работает схема следующим образом.

При первом включении сопротивление терморезистора R1 большое, поскольку он находится в холодном состоянии, точнее при комнатной температуре. Поэтому напряжение на конденсаторе C1 не просаживается, и его вполне хватает для срабатывания реле K1. Реле срабатывает и его нормально замкнутый контакт K1/1 отключит группу ламп HL1…HL3. Поэтому при первом включении устройства эта группа ламп не зажжется. Через некоторое время терморезистор R1 разогреется и его сопротивление уменьшится, за счет чего напряжение на конденсаторе C1 упадет.

Ну, конечно, не до такой степени, чтобы реле отключилось, а оставалось бы во включенном состоянии. Это напряжение должно быть чуть выше напряжения удержания реле, и несколько меньше напряжения его срабатывания.

Вот тут, как в предыдущей схеме следует обратить внимание на конденсатор C1. При кратковременном щелчке выключателем реле отключается, тем самым подключая группу ламп HL1…HL3 через нормально замкнутый контакт K1/1. Как только выключатель снова будет замкнут, конденсатор C1 начнет заряжаться. Но разогретый терморезистор R1 своим маленьким сопротивлением ограничит напряжение на конденсаторе C1 на уровне ниже, чем напряжение срабатывания реле, поэтому реле не включится и не произойдет отключения группы ламп HL1…HL3. Таким образом, будут включены все лампы.

Несколько слов о деталях. Реле подойдет малогабаритное с сопротивлением катушки около 300 Ом, терморезистор типа СТ3-17 сопротивлением 330 Ом (при комнатной температуре). В случае отсутствия такого номинала можно использовать три таких терморезистора по 1 КОм, включенных параллельно. С помощью резистора R2 типа МЛТ-0,25 сопротивлением в несколько десятков Ом подбирается напряжение в режиме нагретого терморезистора R1, как было указано чуть выше. Электролитический конденсатор 50мкФ*25В, лучше импортный. Выпрямительный мост КЦ407А или собранный из дискретных диодов, хотя бы 1N4007. Все детали собраны навесным монтажом и легко умещаются внутри люстры.

Эта схема тоже не очень современна, но в случае необходимости собрать ее все-таки можно, — уж очень подкупает она своей простотой, малым количеством деталей.

В следующей статье мы рассмотрим еще несколько схем управления люстрой по двум проводам, но на этот раз это будут схемы с использованием полупроводниковых приборов и микроконтроллера.

Продолжение статьи: Схемы управления люстрой по двум проводам с использованием полупроводников

Управление люстрой по двум проводам

Сейчас почти в любом магазине осветительных приборов (и не только) можно приобрести люстру, которая управляется с ПДУ, позволяет регулировать яркость и теплоту освещения, и т.д. Но разве это спортивно? Мне нужно всего-то: включить либо две лампочки на люстре, либо пять.

Как уменьшить габариты?

Первое, что пришло на ум – это использовать два реле вместо трех (это классические схемы, которых полно в интернете). На трех реле я делал только из-за отсутствия в тот момент реле с двумя группами контактов. Решено было заменить на IM03TS. Это довольно миниатюрные реле с минимум 2А коммутации, чего мне предостаточно.

Второе – это, конечно же, понижающий трансформатор. У него все большое: вес, габариты и стоимость. Так как первый свой вариант я поместил за натяжным потолком и там было предостаточно места, то меня это не особо заботило. Данную конструкцию я хочу поместить в люстру, поэтому это стало критично. В первый момент схему питания было решено заменить на простенький AC-DC LNK306PN. Схема у меня уже отлаженная в другом устройстве, выдает >200мА, в общем, то, что нужно. Конечно, можно просто взять зарядку от телефона, но не все йогурты одинаково полезны но качество, как известно, не у всех одинаковое.

Есть, кстати, разные схемы управления – это на терморезисторе, на диодах, тиристорах и много других. Так же, про способы управления – это Wi-Fi, IR, 433МГц, «по хлопку» и т.д. Мне понравилась именно релейная схема. Простая и надежная.

Рис.1. Схема AC-DC LNK306PN

Габариты получались отличными, но все-таки, я решил переделать питание на схему с гасящим конденсатором. Измерил ток обмотки реле, получилось 20мА. Посмотрел расчеты конденсатора в онлайн калькуляторе, вроде все устраивает. Сначала думал вообще оставить только конденсатор с резистором, мост и стабилитрон, но в самый последний момент добавил LDO на 5В – так будет надежнее.

Рис.2. Схема устройства

Работа схемы

По расчетам конденсатор получился 1-1.5uF. Стабилитрон поставил на 5.1V. LDO любое на 5В в SOT223. При первом включении питание от сети 220В подается на разъем X3 и, соответственно, зажглась первая группа лампочек на люстре. Также питание сети приходит на выпрямитель и понижающую схему. 5В через нормально-замкнутые контакты реле К1 подается на катушку реле К2 (K1_REL), которое срабатывает и заряжает конденсаторы С6-С8. От общей емкости конденсаторов зависит на какое время необходимо выключить и включить свет для того, чтобы зажглись обе группы лампочек на люстре. После кратковременного пропадания питания реле K1 отключает питание реле K2 и напряжение с конденсаторов оказывается на катушке реле K1, переключая вторую группу контактов и зажигая вторую группу лампочек на люстре. Уффф, вроде ничего не перепутал. В моем случае три конденсатора по 470uF дают примерно одну секунду для повторного включения.

Рис.3. Плата переключателя

Плата довольно простая. Сделал побольше зазоры для проводников на 220В. В принципе, можно поставить все компоненты выводные.

Рис.4. Собранное устройство

Конденсатор в закромах нашел только «конского» размера. Они бывают менее габаритными (15мм высотой) К73-17 на 400В, когда хорошенько протестирую – поменяю. Нашел термоусадочную трубку 40мм, можно будет вставить и усадить.

PS

Я слежу за новостями на хабре и вижу все меньше статей связанных с разработкой электроники. Пишите статьи, выкладывайте свои проекты, делитесь навыками – это всем интересно! Всех благ!

Схемы управления люстрой по двум проводам с использованием полупроводников

Схемы управления люстрой по двум проводам с использованием полупроводников

Один хороший инженер – электронщик говорил, что если, мол, в схеме есть реле, то она нуждается в доработке. И с этим нельзя не согласиться: ресурс срабатывания контактов реле всего несколько сотен, может тысяч раз, в то время, как транзистор, работающий на частоте хотя бы 1КГц делает каждую секунду 1000 переключений.

Схема на полевых транзисторах

Эта схема была предложена в журнале «Радио» №9 2006 г. Она показана на рисунке 1.

Алгоритм работы схемы такой же, как и у предыдущих двух: при каждом кратковременном щелчке выключателем подключается новая группа ламп. Только в тех схемах одна группа, а в этой целых две.

Нетрудно видеть, что основой схемы является двухразрядный счетчик, выполненный на микросхеме К561ТМ2, содержащий в одном корпусе 2 D – триггера. На этих триггерах собран обычный двухразрядный двоичный счетчик, который может считать по алгоритму 00b, 01b, 10b, 11b, и опять в том же порядке 00b, 01b, 10b, 11b … Буква «b» говорит о том, что числа указаны в двоичной системе счисления. Младший разряд в этих числах соответствует прямому выходу триггера DD2.1, а старший прямому выходу DD2.2. Каждая единичка в этих числах говорит о том, что открыт соответствующий транзистор и подключена соответствующая группа ламп.

Таким образом получается следующий алгоритм включения ламп. Лампа EL1 светит как только замкнется выключатель SA1. При кратковременных щелчках выключателем лампы будут зажигаться в следующих сочетаниях: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).

Для того, чтобы осуществить переключение по указанному алгоритму, следует на вход C младшего разряда счетчика DD2.1 подавать счетные импульсы в момент каждого щелчка выключателя SA1.

Схема управления люстрой на полевых транзисторах

Рисунок 1. Схема управления люстрой на полевых транзисторах

Управление счетчиком

Осуществляется двумя импульсами. Первый из них — это импульс сброса счетчика, а второй – счетный импульс, переключающий лампы.

Импульс сброса счетчика

При включении устройства после продолжительного отключения (не менее 15 секунд) электролитический конденсатор C1 полностью разряжен. При замыкании выключателя SA1 пульсирующее напряжение с выпрямительного моста VD2 частотой 100Гц через резистор R1 формирует импульсы напряжения, ограниченные стабилитроном VD1 на уровне 12В. Этими импульсами через развязывающий диод VD4 начинает заряжаться электролитический конденсатор C1. В этот момент дифцепочка C3, R4 формирует импульс высокого уровня на R – входах триггеров DD2.1, DD2.2, и счетчик сбрасывается в состояние 00. Транзисторы VT1, VT2 закрыты, поэтому при первом включении люстры лампы EL2…EL4 не горят. Включенной остается только лампа EL, поскольку включается непосредственно выключателем.

Формирование счетных импульсов

Через диод VD3 импульсы сформированные стабилитроном VD1 заряжают конденсатор C2 и поддерживают его в заряженном состоянии. Поэтому на выходе логического элемента DD1.3 поддерживается низкий логический уровень.

При непродолжительном размыкании выключателя SA1 пульсирующее напряжение с выпрямителя прекращается. Поэтому конденсатор C2 успевает разрядиться, для чего потребуется около 30ms, и на выходе элемента DD1.3 устанавливается высокий логический уровень, — формируется перепад напряжения от низкого уровня к высокому, или как его часто называют восходящий фронт импульса. Именно этот восходящий фронт устанавливает в единичное состояние триггер DD2.1, подготавливая включение лампы.

Если внимательно всмотреться в изображение на схеме D – триггера , можно заметить, что его тактирующий вход C начинается наклонным отрезком идущим слева – вверх – направо. Этот отрезок говорит о том, что срабатывание триггера по входу C происходит по восходящему фронту импульса.

Вот тут самое время вспомнить про электролитический конденсатор C1. Подключенный через развязывающий диод VD4, от может разряжаться только через микросхемы DD1 и DD2, другими словами поддерживать их в рабочем состоянии некоторое время. Вопрос в том, насколько долго?

Микросхемы серии К561 могут работать в диапазоне питающего напряжения 3…15В, а в статическом режиме потребляемый ими ток исчисляется единицами микроампер. Поэтому в данной конструкции полный разряд конденсатора происходит не ранее, чем через 15 секунд и то, благодаря резистору R3.

Поскольку конденсатор C1 почти не разряжен, то при замыкании выключателя SA1 импульс сброса цепочкой C3, R4 не формируется, поэтому счетчик остается в том состоянии, какое получил после очередного счетного импульса. В свою очередь счетный импульс формируется в момент размыкания SA1, каждый раз увеличивая состояние счетчика на единицу. После замыкания SA1 на схему подается напряжение сети и зажигается лампа EL1 и лампы EL2… EL4 в соответствии состоянию счетчика.

При современном развитии полупроводниковых технологий ключевые (переключающие) каскады выполняются на полевых транзисторах (MOSFET) . Делать такие ключи на биполярных транзисторах теперь считается просто неприличным. В рассматриваемой схеме это транзисторы типа BUZ90A, которые позволяют управлять лампами накаливания мощностью до 60 Вт, а при использовании энергосберегающих ламп такой мощности более, чем достаточно.

Еще один вариант схемы

На рисунке 2 показан возможный вариант только что рассмотренной схемы.

Схема управления 5 (3)-х ламповой люстрой

Рисунок 2. Схема управления 5 (3)-х ламповой люстрой

Вместо счетчика на D-триггерах в схеме применен сдвиговый регистр К561ИР2. В одном корпусе микросхемы содержится 2 таких регистра. В схеме используется только один, его выводы на схеме показаны в скобках. Такая замена позволила несколько уменьшить число печатных проводников на плате, либо просто не было у автора другой микросхемы. А в целом, внешне в работе схемы ничего не изменилось.

Логика работы сдвигового регистра очень проста. Каждый импульс, поступающий на вход C, передает содержимое входа D на выход 1, а также производит сдвиг информации по алгоритму 1-2-4-8.

Поскольку в данной схеме вход D просто запаян на + источника питания микросхемы (константа «лог. Единица») при каждом сдвиговом импульсе на входе С на выходах будут появляться единицы. Таким образом, зажигание ламп происходит в последовательности: 0000, 0001, 0011, 0000. Если не забывать про лампу EL1, то вместе с ней последовательность включения будет следующая: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL2 & EL3).

Первое сочетание 0000 будет появляться при первоначальном включении люстры под действием импульса сброса, формируемого дифцепочкой C3, R4, как в предыдущей схеме. Последнее нулевое сочетание появится также за счет сброса регистра, но только на этот раз сигнал сброса придет через диод VD4, как только на выходе 4 появится сигнал логической 1, т.е. при четвертом щелчке выключателем.

Остальные элементы схемы нам уже знакомы по описанию предыдущей. На микросхеме К561ЛА7 (до нее была трехвходовая ЛА9, также включенная инвертором) собран формирователь сдвиговых импульсов, а электролитический конденсатор C1 выполняет роль источника питания микросхем во время короткого щелчка выключателем. Выходными ключами являются все те же MOSFET, правда другого типа IRF740, что в целом ничего не меняет.

Схема управления люстрой на тиристорах

Предыдущие схемы почему-то коммутировали лампы при помощи полевых транзисторов, хотя для этих целей больше подходят тиристоры и симисторы . Схема с использованием тиристора показана на рисунке 3.

Схема управления люстрой на тиристорах

Рисунок 3. Схема управления люстрой на тиристорах

Как и в предыдущих схемах одна лампа EL3 включается просто при замыкании выключателя SA1. Группа ламп EL1, EL2 включается при повторном щелчке выключателя SA1. Работает схема следующим образом.

При первом замыкании SA1 загорается лампа EL3, и одновременно с этим пульсирующее напряжение с выпрямительного моста через резистор R4 подается на стабилизатор напряжения, выполненный на стабилитроне VD1 и конденсаторе C1, который быстро заряжается до напряжения стабилизации стабилитрона. Это напряжение используется для питания микросхемы DD1.

Одновременно с этим через резистор R2 начинает, причем не очень быстро, заряжаться электролитический конденсатор C2. В это время на выходе элемента DD1.1 высокий уровень, который заряжает конденсатор C3, таким образом, что на его правой по схеме обкладке плюс.

Как только заряд конденсатора C3 достигнет уровня логической единицы на выходе элемента DD1.1 появится низкий уровень, но на входах элементов DD1.2 DD1.3, благодаря заряженному конденсатору C3 и развязывающему диоду VD4, сохранится высокий уровень. Поэтому на выходах 4 и 10 элемента DD1 удерживается низкий уровень, который удерживает в закрытом состоянии транзистор VT1. Тиристор VS1 также закрыт, поэтому лампы не горят.

При непродолжительном щелчке выключателем SA1 конденсатор C1 разряжается достаточно быстро, тем самым обесточивая микросхему. Постоянная разряда конденсатора C2 намного выше, при указанных на схеме номиналах не менее 1 секунды. Поэтому конденсатор C3 быстро перезарядится в обратном направлении – плюс будет на его левой по схеме обкладке.

Если за время менее одной секунды успеть включить люстру вновь, то на входе элемента DD1.1 благодаря не успевшему разрядиться конденсатору C1 будет уже присутствовать высокий уровень напряжения, а на входах элементов DD1.2, DD1.3 низкий, заданный направлением заряда конденсатора C3. На выходах 4 и 10 элемента DD1 устанавливается высокий уровень, который открывает транзистор VT1, а тот в свою очередь тиристор VS1, зажигая лампы EL1, EL2. В дальнейшем такое состояние элемента DD1 поддерживается за счет обратной связи через резистор R3.

Микроконтроллерное управление люстрой

Схемы на микроконтроллерах неспроста считаются достаточно простыми по схемотехнике. Добавив незначительное количество навесных деталей можно получить очень функциональное устройство. Правда, расплатой за такую схемную простоту является написание программ, без которых микроконтроллер, даже очень мощный, просто кусок железа. Но при хорошей программе этот кусок железа превращается в некоторых случаях в произведение искусства.

Схема управления люстрой на микроконтроллере показана на рисунке 4.

Схема управления люстрой на микроконтроллере

Рисунок 4. Схема управления люстрой на микроконтроллере

Как и все предыдущие, схема управляется лишь одним только сетевым выключателем SW1. Щелчки выключателем позволяют не только выбирать количество включенных ламп, но осуществлять их плавное включение, устанавливать желаемую яркость свечения. Кроме того, позволяет имитировать присутствие людей в доме, — включать и выключать освещение по определенному алгоритму. Такое вот простенькое охранное устройство.

Информация, опубликованная на данном веб-сайте, представлена исключительно в ознакомительных целях, за применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.

Управление люстрой по двум проводам

Ночь. Темный коридор. Туалет. Включаем свет и мучительно жмуримся. Или не включаем. И так же мучительно соображаем: попал или нет? Или другая ситуация — коридор. Длинный. Свет не включать — темно. Включить постоянно — жрет электричество. Вкрутить слабую лампочку — все равно темно. Знакомые примеры?

Вы скажете: «Легко! Имеем две лампочки, сильную и слабую. Какую надо, ту и включили. Или применить регулятор яркости.» Но где же вы видели, что бы в сортир проводили три провода и ставили двойной выключатель? А в коридор? Наверное, где то есть, но я про такое даже и не слышал. Регуляторы яркости абсолютно не совместимы с экономичными лампочками дневного света, а ведь таких ламп становится все больше и больше! В Европе уже просто решили законодательно запретить применение ламп накаливания. Скоро и до нас докатится.

И тем не менее, добавить себе немного комфорта можно. С помощью устройства управления люстрой «Соломон», можно к существующему одинарному выключателю и двум проводам, подсоединить две лампочки и управлять ими отдельно. Путем кратковременного выключения и повторного включения выключателя.

Ничего сложного в этом нет. Посмотрите на схему. Одна лампочка включена напрямую и включается при каждом включении. Вторая лампочка включена через «Соломона». Он включает ее «через раз». Включаем первый раз — горит только одна лампа. Выключили — включили, горит две. Еще раз выключили-включили, снова горит одна лампа. И так далее сколько угодно.

Представляете удивление друзей увидевших впервые такой способ управления?

Как это выглядит по настоящему.

«Соломон» существует в двух модификациях. Начально «включенный» и начально «выключенный». Различие в том, будет ли при первом включении светить подключенная через него лампа или нет.

Например в кухню хорошо ставить «нормально включенный». При включении света будут загораться обе лампочки, а при необходимости свет можно и пригасить. А вот в кладовку или в коридор лучше подойдет «нормально выключенный» — при первом включении загорится только одна лампочка, а если вдруг понадобится сделать посветлее, щелкнуть выключателем еще раз и загорится вторая лампа.

Известно, что лампы накаливания обычно перегорают в момент включения. Происходит это из-за того, что у холодной нити лампочки сопротивление гораздо меньше, чем у разогретой, и поэтому в момент включения происходит бросок тока который рано или поздно просто пережигает спираль. «Соломон» обладает замечательной способностью продлять жизнь лампе накаливания, подключенной через него. Это достигается за счет того, что напряжение питания на лампу подается плавно, и нить накаливания не испытывает запредельных нагрузок при включении.

Есть у «Соломона» еще одна приятная особенность. При использовании «нормально включенного» варианта, у которого при первом включении загораются сразу все лампочки, вторая группа ламп загорается с задержкой в 2 секунды. Утром, спросонья, такое ступенчатое включение очень приятно глазу.

Цена изделя — 300 руб.

При заказе, указывайте пожалуйста желаемое начальное состояние лампочки, включенной через изделие. Это важно для удобства эксплуатации.

Изделие более не производится и для заказа недоступно.

© Ю. Рыженко aka Altair

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *