Дистанционное управление освещением: модификации ВДУ, примеры схем для реализации

В этой статье я расскажу о нескольких вариантах того, как организовать дистанционное управление освещением в вашей квартире или индивидуальном жилом доме и какие выключатели для этого можно использовать.

О модификациях и некоторых характеристиках выключателей с дистанционным управлением, выпускаемых серийно

Выключатели с дистанционным управлением (ВДУ) предназначены для управления светильниками из нескольких точек. Обычно ВДУ применяют в электроустановках зданий, когда необходимо осуществлять управление светильником или группой светильников в помещениях, имеющих несколько выходов. ВДУ также применяют для осуществления функции центрального управления светильниками, установленными в здании из одного помещения здания, а также для управления светильниками, установленными в группе помещений, например – на этаже здания, из одного помещения этой группы.

Выключатели с дистанционным управлением являются электромагнитными коммутационными устройствами, которые имеют главную цепь и одну или несколько цепей управления. В главной цепи ВДУ имеются замыкающиеся или переключающиеся контакты. Главные контакты дистанционного выключателя не имеют самовозврата и меняют свое коммутационное положение при появлении импульса тока в какой-либо цепи управления.

Выключатели с дистанционным управлением могут иметь одну или несколько цепей управления:

• цепь местного управления – ВДУ с местным управлением;
• цепи местного и центрального управления – ВДУ с местным и центральным управлением;
• цепи местного, центрального и группового управления – ВДУ с местным, центральным и групповым управлением.

Сигналы в цепи местного управления, продолжительностью 0,2–1,0 с, обычно создаются при замыкании замыкающих контактов любого из параллельно включенных кнопочных выключателей. Сигналы в цепи центрального и группового управления также обычно создаются при замыкании замыкающих контактов кнопочных выключателей. Однако они могут быть созданы иными коммутационными устройствами, например – программируемыми по времени выключателями.

Большинство модификаций ВДУ предназначено для монтажа в распределительных устройствах. Дистанционный выключатель легко крепится на монтажной рейке шириной 35 мм с помощью защелки. Выключатели с дистанционным управлением обычно имеют индикатор коммутационного положения и орган ручного управления.

Выключатели с дистанционным управлением, оснащённые только цепями местного управления, обычно выпускают одно-, двух-, трёх- и четырёхполюсными. В их главных цепях имеются замыкающие контакты. Выпускают также однополюсные изделия, оснащённые переключающими контактами.

Рис. 1. Одно-, двух-, трёх- и четырёхполюсные ВДУ с замыкающими контактами, однополюсные ВДУ с переключающими контактами (на базе рисунка из [1] автора Харечко Ю.В.)

Выключатели с дистанционным управлением, оснащённые цепями центрального и местного управления (см. ниже), обычно выпускают одно-, двух- и трёхполюсными. В их главных цепях имеются замыкающие контакты. Выпускают также однополюсные изделия, оснащённые переключающими контактами.

Выключатели с дистанционным управлением, оснащённые цепями центрального, группового и местного управления (см. ниже), обычно выпускают одно- и двухполюсными. В их главных цепях имеются замыкающие контакты.

Выключатели с дистанционным управлением, оснащённые только цепями местного управления, последовательно срабатывающие (см. ниже), обычно выпускают двухполюсными. Главные контакты в полюсах замыкаются и размыкаются последовательно.

Номинальное напряжение однополюсных ВДУ обычно равно 230–250 В переменного тока, двух-, трёх- и четырёхполюсных ВДУ – 400 В.

Номинальный ток ВДУ обычно равен 16 А. Номинальное напряжение цепей управления может быть равным 8, 12, 24, 115, 230 В переменного тока и 12, 24, 110 В постоянного тока.

Требования к ВДУ регулирует следующий стандарт: ГОСТ Р 51324.2.2–2012 (МЭК 60669-2-2:2006) «Выключатели для бытовых и аналогичных стационарных электрических установок. Часть 2-2. Дополнительные требования к выключателям с дистанционным управлением (ВДУ)». Тем не менее продавцы электрооборудования до сих пор не удосужились выучить правильное название изделия. Они именуют ВДУ импульсными реле, дезинформируя, таким образом, людей.

Выключатели с дистанционным управлением, которыми можно управлять из одной – особой точки

Помимо простых выключателей с дистанционным управлением, оснащённых только цепями местного управления, с помощью которых можно включать и отключать светильник или группу светильников из двух, трёх и более точек, выпускают более сложные ВДУ, которые оснащены несколькими цепями управления, позволяющими реализовать более сложные способы выключения и отключения светильников.

Выпускают выключателей с дистанционным управлением, которые помимо цепи местного управления оснащены цепями центрального управления. Для краткого обозначения таких выключателей используем аббревиатуру ВДУЦ.

ВДУЦ представляют собой электромагнитные импульсные коммутационные устройства которые имеют главные цепи и цепи управления. В главных цепях они имеют контакты, включающие и отключающие светильники, в цепях управления – электромагнитные катушки. Контакты главной цепи ВДУЦ не имеют самовозврата и обычно меняют свое положение при появлении сигналов в цепях управления. Сигналы управления генерируются при замыкании нормально разомкнутых контактов кнопочных выключателей или других аппаратов и устройств, подключаемых к цепям управления. Причем контакты, включенные в цепь управления, должны иметь самовозврат.

ВДУЦ KM1, KM2, KM3 имеют одну из цепей управления, аналогичную цепи управления простых выключателей с дистанционным управлением. Указанную цепь можно классифицировать как цепь местного управления. К цепям местного управления подключаются параллельно соединенные между собой кнопочные выключатели, условно показанные как SB1, SB2, SB3.

При появлении в цепи местного управления первого сигнала управления продолжительностью 0,2 с и более контакты главной цепи ВДУЦ замыкаются, второго сигнала управления – размыкаются. То есть при генерировании сигналов в цепях местного управления ВДУЦ функционируют как простые выключатели с дистанционным управлением. С помощью ВДУЦ можно осуществлять местное управление светильниками – включать и отключать светильник или группу светильников из нескольких точек, в которых установлены кнопочные выключатели, например, в коридоре или в помещениях, имеющих несколько входов.

Рис. 2. Выключатели с дистанционным управлением оснащённые цепями центрального управления (на базе схемы из [1] автора Харечко Ю.В.)

К цепям центрального управления ВДУЦ подключают кнопочные выключатели или другие аппараты и устройства с нормально разомкнутыми контактами с самовозвратом. В отличие от цепи местного управления цепи центрального управления подразделяются на две: цепи управления включением и цепи управления отключением. При появлении сигнала управления продолжительностью 0,2 с и более в цепях управления включением ВДУЦ переводятся в состояние «включено», в цепях управления отключением – «отключено». Соответственно контакты в главной цепи ВДУЦ замыкаются и размыкаются.

С помощью центральных кнопочных выключателей «Вкл.» и «Откл.», установленных в цепях центрального управления ВДУЦ, выполняется одновременное включение и отключение светильников в помещениях здания. Центральные кнопочные выключатели обычно устанавливаются в помещении дежурного персонала, который имеет возможность включать и отключать светильники из одной точки без обхода соответствующих помещений здания.

Для генерирования сигналов в цепях центрального управления ВДУЦ вместо центральных кнопочных выключателей «Вкл.» и «Откл.» или параллельно с ними можно использовать нормально разомкнутые контакты других аппаратов, например, программируемых по времени цифровых выключателей, которые широко применяются в электроустановках зданий для частичной автоматизации их работы.

Последние во время, определяемое заданной им программой, генерируют односекундные управляющие сигналы. Используя в цепях центрального управления один программируемый по времени цифровой выключатель можно автоматически включать (перед началом рабочего дня) и отключать (по окончании рабочего дня) светильники в помещениях здания. При этом возможно получение экономии электроэнергии и в целом повышение пожарной безопасности электроустановки здания вследствие автоматического отключения светильников, которые ошибочно были оставлены во включенном состоянии.

Сигналы в цепи центрального управления ВДУЦ на отключение светильников могут генерироваться, например, каждый час с 18.00 вечера до 07.00 утра следующего дня. Если по окончании рабочего дня в некоторых помещениях работает персонал, то после центрального отключения светильников в этих помещениях их можно включить с помощью кнопочных выключателей цепи местного управления ВДУЦ.

В аварийном режиме цепи управления ВДУЦ могут длительно находится под полным напряжением управления. Главные цепи ВДУЦ следует защищать от сверхтоков автоматическими выключателями или плавкими предохранителями. Характеристики устройств защиты от сверхтока должны соответствовать электрической нагрузке главной цепи и характеристикам ВДУЦ, обычно: номинальное напряжение главной цепи 230 В, номинальный ток – 16 А.

Выключатели с дистанционным управлением, которыми можно управлять из нескольких – особых точек

Выпускают выключателей с дистанционным управлением, которые помимо цепи местного управления оснащены цепями центрального управления ВДУЦ (о них я писал выше), а также выключатели с дистанционным управлением, которые оснащены цепями местного управления, центрального управления и группового управления. Для краткого обозначения таких выключателей используем аббревиатуру ВДУЦГ.

ВДУЦГ представляют собой электромагнитные импульсные коммутационные устройства, которые имеют главные цепи и цепи управления. В главных цепях они имеют контакты, включающие и отключающие светильники, в цепях управления – электромагнитные катушки. Контакты главной цепи ВДУЦ не имеют самовозврата и обычно меняют свое положение при появлении сигналов в цепях управления. Сигналы управления генерируются при замыкании нормально разомкнутых контактов кнопочных выключателей или других аппаратов и устройств, подключаемых к цепям управления. Причем контакты, включенные в цепь управления, должны иметь самовозврат.

ВДУЦГ KM1-1, KM1-2, KM1-3, KM2-1, KM2-2, KM2-3, KM3-1, KM3-2, KM3-3 имеют одну из цепей управления, аналогичную цепи управления простых выключателей с дистанционным управлением. Указанную цепь можно классифицировать как цепь местного управления. К цепям местного управления подключаются параллельно соединенные между собой кнопочные выключатели, условно показанные как SB1-1, SB1-2, SB1-3, SB2-1, SB2-2, SB2-3, SB3-1, SB3-2, SB3-3.

При появлении в цепи местного управления первого сигнала управления продолжительностью 0,2 с и более контакты главной цепи ВДУЦГ замыкаются, второго сигнала управления – размыкаются. То есть при генерировании сигналов в цепях местного управления ВДУЦГ функционируют как простые выключатели с дистанционным управлением. С помощью ВДУЦГ можно осуществлять местное управление светильниками – включать и отключать светильник или группу светильников из нескольких точек, в которых установлены кнопочные выключатели, например, в коридоре или в помещениях, имеющих несколько входов.

Рис. 3. Выключатели с дистанционным управлением, оснащённые цепями центрального и группового управления (на базе схемы из [1] автора Харечко Ю.В.)

Цепи центрального управления ВДУЦГ функционируют так же, как цепи центрального управления ВДУЦ. При появлении сигнала управления продолжительностью 0,2 с и более в цепях управления включением ВДУЦГ переводятся в состояние «включено», в цепях управления отключением – «отключено». Соответственно контакты в главной цепи ВДУЦГ замыкаются и размыкаются.

С помощью центральных кнопочных выключателей «Вкл.» и «Откл.», установленных в цепях центрального управления ВДУЦГ, выполняется одновременное включение и отключение светильников в помещениях здания. Центральные кнопочные выключатели обычно устанавливаются в помещении дежурного персонала, который имеет возможность включать и отключать светильники из одной точки без обхода соответствующих помещений здания.

Помимо цепей центрального управления ВДУЦГ оснащены цепями группового управления. Эти цепи функционируют аналогично цепям центрального управления. Посредством цепей группового управления можно включать и отключать светильники, установленные в помещениях, например – одного этажа здания, из одной точки без обхода этих помещений.

В аварийном режиме цепи управления ВДУЦГ могут длительно находится под полным напряжением управления. Главные цепи ВДУЦГ следует защищать от сверхтоков автоматическими выключателями или плавкими предохранителями. Характеристики устройств защиты от сверхтока должны соответствовать электрической нагрузке главной цепи и характеристикам ВДУЦГ, обычно: номинальное напряжение главной цепи 230 В, номинальный ток – 16 А.

Выключатели с дистанционным управлением, последовательно включающие и отключающие светильники

Рассмотрим ещё один вид выключателей с дистанционным управлением, которые оснащены только цепями местного управления, но имеют два полюса, контакты в которых замыкаются и размыкаются последовательно. Для краткого обозначения таких выключателей используем аббревиатуру ВДУП.

ВДУП KM представляет собой электромагнитное импульсное коммутационное устройство, имеющее в своей главной цепи контакты, замыкающие и размыкающие электрические цепи двух светильников или двух групп светильников. Главные контакты выключателя с дистанционным управлением не имеют самовозврата и меняют своё коммутационное положение при каждом импульсе тока в цепи управления, например, следующим образом:

• при появлении первого сигнала управления продолжительностью 0,2 с и более замыкается первый контакт, включающий светильник EL1;
• второго сигнала – замыкается второй контакт, включающий светильник EL2;
• третьего сигнала – размыкается первый контакт, отключающий светильник EL1;
• четвертого сигнала – размыкается второй контакт, отключающий светильник EL2.

ВДУП КМ (на базе схемы из [1] автора Харечко Ю.В.)

Сигналы управления в цепи местного управления создаются посредством кратковременного замыкания контактов любого из кнопочных выключателей SB1–SB4, соединённых параллельно. Контакт кнопочного выключателя возвращается в исходное разомкнутое положение после исчезновения механического воздействия, прикладываемого к его органу управления. К цепи управления ВДУП можно подключать любое число кнопочных выключателей без сигнальных лампочек. Если кнопочные выключатели имеют сигнальные лампы, их число ограничивают так, чтобы суммарный ток сигнальных лампочек не превышал 10–20 мА, или применяют специальные компенсаторы.

С помощью ВДУП можно осуществлять местное управление светильниками – последовательно включать и отключать два светильника или две группы светильников из нескольких точек, в которых установлены кнопочные выключатели, например, в коридоре или в помещениях, имеющих несколько входов.

В аварийном режиме цепи управления ВДУП могут длительно находится под полным напряжением управления. Главные цепи ВДУП следует защищать от сверхтоков автоматическими выключателями или плавкими предохранителями. Характеристики устройств защиты от сверхтока должны соответствовать электрической нагрузке главной цепи и характеристикам ВДУП, обычно: номинальное напряжение главной цепи 230 В, номинальный ток – 16 А.

Заключение. Выключатели с дистанционным управлением выпускают несколько десятилетий и широко применяют в электроустановках зданий для управления светильниками из нескольких точек.

Голосовое управление светом: как сделать умную систему своими руками

Сама по себе система «Умный дом» подразумевает дистанционное управление практически всеми доступными приборами и устройствами.

Причем, исполнение команд не ограничивается функциями «включить/выключить» или «открыть/закрыть».

Для медиа-устройств еще должны работать функции «тише/громче», для освещения – «ярче/темнее».

Все эти команды можно подавать со смартфона, но намного удобнее голосовое управление светом, музыкой, отоплением, входной дверью.

Для чего необходимо управление «Умным домом» голосом

«Умный дом» – это не просто дорогостоящая игрушка. «Умный дом» – это аппаратно-программный комплекс различных приборов и устройств, делающих жилище безопасным, комфортным, удобным для проживания.

Управление всеми этими приборами осуществляется с помощью разномастных ПДУ, которыми производители снабжают практически все свои изделия.

Как результат – в доме появляются несколько пультов, а обитателям его необходимо помнить алгоритмы работы с техникой.

Подача управляющих сигналов «Умному дому» от смартфона имеет свои минусы. Во-первых, гаджет необходимо постоянно носить с собой из комнаты в комнату.

Во-вторых, его аккумулятор может разрядиться, сам смартфон может потеряться, попасть в руки злоумышленников. Поэтому оптимальное решение для «Умного дома» – устройство голосового управления. Это устройство избавит обитателей дома от необходимости держать в каждой комнате по ПДУ, запоминать разные алгоритмы работы.

Такое управление в системе «Умный дом» приводит к ненужности разнокалиберных ПДУ, работающих на разные «точки входа».

Голосовое управление светом, любой кухонной техникой, отоплением, роботом-пылесосом, климат-контролем, системами безопасности можно осуществить из любого места дома.

При работе с голосом должны быть приняты меры для защиты от несанкционированного доступа в систему – система паролей, условных сигналов.

Для осуществления голосового управления освещением предварительно производится детальная настройка систем распознавания голоса.

Система должна распознавать голоса всех обитателей дома, а не только одного. Она должна уметь понимать команды «включить», «выключить», «ярче», «меньше», привязывать их к конкретным осветительным приборам.

Самодельная система голосового управления освещением

Сделать своими руками управление освещением голосом – задача не из простых. Для ее решения мало одного желания.

Необходимо тщательно продумать схему, рассчитать электрические параметры, подобрать комплектующие, определиться, какое программное обеспечение будет использовано, не потребуется ли его модификация, что может подойти из уже существующих разработок, что можно модифицировать. Желательно уметь работать с паяльником, с тонкой электроникой.

Но сделать самому голосовое управление светом по принципу «Вкл./выкл.» – это просто смастерить эффектную игрушку. Ведь если сделать так, что голосом можно управлять только включением или выключением отдельно взятого осветительного прибора или группы приборов, то почему нельзя такую же функцию распространить и на другие устройства?

Чтобы уже получилась законченная, открытая для расширения система, получившая название «Умный дом».

Готовые модули для работы с голосом

Любая подобная система начинается с модуля распознавания голоса. Первые структуры распознавания акустических сигналов реагировали на хлопки: один хлопок – «включить», два хлопка – «выключить».

Современные структуры распознавания голоса представляют собой сложные аппаратно-программные устройства, способные различать сотни командных посылок, поданных голосом, причем, голоса могут быть различного тембра, различной громкости, произносимые слова могут иметь синонимы.

Наиболее доступные для самоделок модули:

1. Voice Recognition Module V3.1 (FZ0475);
2. Robotech SRL EasyVR Shield0;
3. Voice Recognition Module LD3320;

Каждый из этих модулей имеет свои достоинства и недостатки. Elechouse Voice Recognition Module V3.1 ориентирован на работу с комплектом «Arduino».

Robotech SRL EasyVR Shield 5.0 имеет три алгоритма работы – точный, фонетический и тоновый. Voice Recognition Module LD3320 умеет редактировать ключевые слова.

Простейший голосовой выключатель освещения

Вначале следует определиться со схемой и комплектацией голосового выключателя света.

В простейшем случае в состав такого прибора войдут:

• модуль распознавания голоса;
• усилитель;
• контроллер;
• микрофон;
• управляющее реле (количество зависит от того, сколько осветительных приборов будет подключено к выключателю);
• блок питания на пять вольт;
• компоненты схем – светодиоды, резисторы, конденсаторы, симисторы, монтажные розетки и др.

Усилитель необходим для того, чтобы прибор мог воспринимать сказанные слова, поданные из любой точки помещения, а не только вблизи микрофона.

Контроллер собран на базе микроконтроллера «Аtmega8», имеющего собственные оперативное и постоянное запоминающие устройства.

Симисторы используются, во-первых, в качестве силовых ключей, а, во-вторых, в качестве диммеров, регулирующих яркость освещения. Протокол обмена информацией – UART.

Как работает голосовой выключатель

Алгоритм работы такого выключателя следующий. После первоначального включения необходимо выдержать паузу в несколько секунд для того, чтобы загрузился сам модуль распознавания голоса, инициировались все устройства прибора. Затем нужно установить защиту от несанкционированного включения.

Ведь сказать, к примеру, «включить свет» может каждый, и прибор отреагирует соответствующим образом. Это же относится и к сигналу, противоположному по значению.

Поэтому нужно задать комбинацию инициализации, для чего следует произнести условное слово, какое-нибудь имя. При произношении этого слова загорится сигнальный светодиод, подтверждающий, что прибор готов к работе.

Далее может последовать любая команда: «Включи люстру», «Включи торшер», «Включи ночник». Эти сигналы должны быть запрограммированы при настройках прибора. Команды распознаются модулем, передаются на контроллер.

Контроллер, в свою очередь, обрабатывает информацию и формирует управляющий сигнал на реле, включая заданное устройство. По команде «Выключи люстру», «Выключи торшер», «Выключи ночник», контроллер дает управляющий сигнал на отключение.

Включение голосового управления светом в систему «Умный дом»

Чтобы интегрировать голосовое управление освещением в систему «Умный дом», не нужно обладать специальными знаниями. Это просто сделать на базе комплектов «Arduino».

Чтобы система работала, нужно в каждой комнате разместить чувствительные микрофоны. Через модуль распознавания речи команды будут поступать на контроллер.

Предварительно контроллер через компьютер должен быть запрограммирован на определенные команды. Тогда из любого места в доме можно будет голосом управлять любым устройством в любой комнате, а при необходимости и во дворе.

Заключение

Существуют разработки для смартфонов, позволяющие управлять голосом системой «Умный дом».

Для этих разработок выпускается специальная периферия с кодами доступа.

Для самодельной системы, собранной на базе «Arduino» таких ограничений нет.

Можно делать и подключать к «Умному дому» любые устройства, а не только освещение.

https://www.asutpp.ru/distantsionnoe-upravlenie-osvescheniem.html
https://bezopasnostin.ru/umnyj-dom/golosovoe-upravlenie-svetom.html