Управление освещением

Автоматизация в доме, сегодня этим уже никого не удивить, часто встречаются фото шкафов домашней автоматики, по начинке, не уступающим шкафам промышленной автоматики.
Если в мире микроконтроллеров, первая программа начинается с «Hello World!», в домашней автоматизации, часто все начинается с управления освещением. Я не буду демонстрировать самодельные наборы на релейных блоках собранные на макетках, об этом и так достаточно информации. Я хочу рассказать как можно управлять освещением с помощью программируемых реле ОВЕН.

Предыстория

В последнее время часто встречаются запросы на подобные задачи, и как раз перед тем как я запланировал данную статью, меня попросили провести презентацию для ребят, которые занимаются монтажом инженерных систем. За основу, решили взять новинку ПР102, по этой модификации уже есть несколько обзоров в сети, а обсудив задачи, которые требуется реализовать, оказалось, что этот вариант подходит идеально. Алгоритмы для этих реле создаются в программе OwenLogic на языке функциональных блоков FBD, что облегчает порог вхождения для людей мало знакомых с программированием промышленных контроллеров.

Из особенностей можно выделить большое количество каналов ввода вывода, как дискретных так и аналоговых в разных режимах работы, автоматный корпус, до 2 интерфейсов связи RS-485 для связи с внешним миром, поддержка дополнительных модулей расширения.

Техническое задание

Чтобы демонстрация была приближена к реальным условиям, было составлено краткое техническое задание по наиболее часто встречающимся алгоритмам.

Эти алгоритмы не были уникальными, так как по большей части под эти задачи уже созданы готовые блоки «макросы», доступные в онлайн библиотеке, упрощающие решение подобных задач, для более сложных алгоритмов, потребовалась незначительная корректировка готовых блоков.

В техническом задании основные алгоритмы выделены разным цветом и собраны в отдельные группы, в дальнейшем это позволит модифицировать программу под конкретный объект и функционал, все что потребуется это размножить методом «CTRL-C/CTRL-V» нужные узлы и связать входы прибора с его выходами.

По алгоритмам можно выделить следующие задачи:

• сценарии короткого и длинного нажатия;
• управление освещением и вытяжкой;
• общее выключение всех потребителей из одного места, с последующим возможным управлением потребителями по отдельности без дополнительных действий по снятию блокировки.

Более подробные пояснения по реализации и особенностям каждого из алгоритмов, а так же проверка на реальном приборе, представлены в видео:

В описании к видео можно скачать примеры проектов в программе OwenLogic, и уже через 5 минут отработать их на своем компьютере в режиме симуляции, а также внести свои корректировки.

Данный пример демонстрирует, в основном, работу с дискретной логикой, для управления используются выключатели без фиксации «звонкового типа», я взял серию Asfora EPH1100121 от Schneider Electric:

несмотря на то, что используется дискретный сигнал, на одном входе можно реализовать до 4 сценариев, в том числе и аналоговое задание на управление нагревом или освещением через твердотельное реле. Использовать больше 2 режимов на одном входе, многим покажется не удобным, но это может помочь, когда свободные входы уже закончились, и дополнительный модуль ставить не хочется, а без этих двух режимов никак не обойтись.

Таким образом, небольшая коррекция одного блока позволила закрыть все пункты в задании.
Для дистанционного управления и контроля, в том числе и через мобильные приложения, систему можно расширить подключением к облачному сервису, или интегрировать в SCADA систему.

Шеф, все пропало

Еще один важный момент, на который хочу обратить внимание, это подбор реле по типу и мощности нагрузки. Как правило, большинство программируемых устройств с большим количеством выходов не содержат в себе мощных реле, обычно это компактные впаиваемые реле с максимальным током 5А. На первый взгляд, 5А это много и достаточно для большинства управляемых нагрузок, но очень часто после подключения светодиодных ламп или различных светодиодных лент через блоки питания мощностью 100-200 Ватт, через некоторое время обнаруживаем, что встроенные реле выходят из строя, «свариваются» контакты или просто выгорают. Тип нагрузки, именно на это нужно в первую очередь обращать внимание, в современном мире практически во всех лампах и блоках питания установлены импульсные источники питания, у которых на входе установлен конденсатор на сотни мкФ, второй вариант индуктивные нагрузки, коммутация такого рода нагрузки, быстро разрушают контакты реле, особенно если не используются защитные цепи. Обо всех этих моментах, а также как с этим бороться хорошо описано в книге «Мощные электромагнитные реле. Справочник инженера».
Для таких применений хорошей практикой является установка промежуточных реле на съемных колодках,

это, во-первых, позволяет быстро заменить вышедшие из строя реле, или перебросить провода на соседнюю группу, во-вторых, если есть ручной дублер, а он практически у всех реле есть, можно управлять в ручном режиме, хотя это и получается дороже, но позволяет оставить в работе остальные потребители и сократить время простоя при замене или перепрограммировании оборудования, так же наличие дополнительных групп контактов позволяет размножить управления на несколько групп потребителей, включить их параллельно или последовательно в зависимости от того с какие задачи нужно решить — снизить ток через контакты или уменьшить искрение на контактах.

Автоматизация не ограничивается освещением, сюда можно добавить защиту от затопления используя аналоговые каналы, контроль температуры, управление отоплением и вентиляцией. Наличие большого количества готовых блоков в программе OwenLogic позволяет быстро решать большинство задач по автоматизации.

Для задач, где не требуется большое количество каналов ввода/вывода можно использовать более простую модификацию программируемого реле ПР100, все алгоритмы будут так же функционировать, уменьшится только количество каналов.

Схема подключения переключателей освещения

Проходные выключатели называются также переключателями света. Они взаимодействуют с другими переключателями, замыкая и размыкая электрическую цепь в определенных местах. В каждом случае используется определенная схема подключения переключателей освещения. В результате, при разрыве одной электрической цепи, замыкается другая, следовательно, управление светом легко осуществляется из разных мест. Поэтому такие схемы становятся все более популярными среди широких масс потребителей.

Назначение и виды проходных выключателей

Существуют различные виды проходных выключателей. Они могут иметь конструкцию двойного или даже тройного включения. По своему внешнему виду они напоминают обычные выключатели. Приведение в действие переключателей света может производится с помощью клавишей, сенсорной панели и пульта дистанционного управления.

При выборе тех или иных проходных переключателей, потребитель обращает внимание на количество клавиш. Это дает возможность подключить определенное число приборов освещения. Все остальные конструктивные особенности влияют лишь на удобство последующей эксплуатации и не играют решающей роли в прямом выполнении своих функций.

Проходные выключатели с двумя или тремя клавишами рекомендуется устанавливать только в больших помещениях с несколькими выходами и большим количеством групп осветительных приборов, включаемых одновременно. В большинстве стандартных помещений, в том числе в длинных коридорах и на лестничных маршах, успешно используются одинарные маршевые переключатели освещения.

Схема подключения переключателей освещения с двух мест

Обычные выключатели, устанавливаемые в помещениях, обеспечивают включение или отключение света только с одного места. Однако нередко возникают ситуации, когда более удобным и комфортным было бы управление светом с разных точек квартиры или дома. Это особенно актуально для лестничных маршей и длинных коридоров, где отсутствует естественное освещение. То есть, в начале подъема по лестнице свет включается первым переключателем, а в конце – выключается вторым.

Данную проблему успешно решает схема подключения освещения в квартире двумя переключателями света. Тем самым достигается не только удобство пользования осветительными приборами, но и существенная экономия электроэнергии. Чтобы установить переключатели, необходимо к месту подключения предварительно проложить трехжильный кабель, приобрести два проходных выключателя и соединительную коробку.

При использовании самой простой схемы, нулевой провод проходит от щитка к распределительной коробке, в которой соединяется с нулевым проводником, подключенным к лампе. Соединение самих выключателей осуществляется через коробку с помощью трехжильного кабеля. Для подведения фазы к выключателям и далее к лампе, применяется одножильный провод. При подключении трех и более переключателей света, количество жил в кабеле соответственно увеличивается до четырех, пяти и т.д. Таким образом, установка двойного проходного переключателя не представляет особой сложности. Необходимо всего лишь внимательно соблюдать и контролировать последовательность подключения проводников.

Эффективность управления светом можно оценить на примере длинного темного коридора, освещаемого двумя светильниками. В самом начале движения по этому коридору свет включается первым проходным переключателем. После того как человек оказался в нужном месте, например, возле кухни или спальни, освещение выключается вторым переключателем. То есть, для выключения света не нужно идти к выключателю в начало коридора, а затем возвращаться назад.

В качестве другого примера можно рассмотреть спальню, в которой управление светом также осуществляется проходными выключателями. В этом помещении первый выключатель устанавливается на традиционном месте возле двери, а другой – возле кровати. Таким образом, для того чтобы выключить свет не нужно вставать и идти к дверям.

Схема подключения переключателей освещения с трех мест

При наличии больших помещений, целесообразно использование уже не двух, а трех переключателей освещения. Очень часто такие системы устанавливаются во дворах или на приусадебных участках. При выходе из дома свет включается, а после подхода к нужному месту – выключается.

Три переключателя могут устанавливаться в комнатах с несколькими спальными местами. Такая же схема может применяться и на неосвещенных лестницах большой протяженности. В этом случае проходные выключатели устанавливаются внизу, посередине и в конце, в верхней части лестницы.

Для управления освещением с трех разных мест используется специальная схема подключения. В ее состав входит соединительная коробка, осветительный прибор, провода и выключатели. В схеме применяются два проходных и один перекрестный выключатель. Внешний вид этих приборов напоминает традиционные одноклавишные выключатели. Существенным отличием является не полное отключение соединений электрической цепи, а всего лишь переключение контактов из одной позиции в другую. В проходных выключателях переключающий механизм находится посередине контактов. Существуют двухклавишные переключатели, объединяющие в единое целое два одноклавишных выключателя и оборудованные шестью контактами.

В переключателях с одной клавишей имеется три контакта: один для фазного провода, а к двум другим подключаются промежуточные провода. В перекрестном выключателе имеется четыре контакта, от которых идут по два провода к каждому перекидному выключателю. Переключаемые электрические линии соединяются в форме креста, отсюда и название этого прибора. В процессе его работы происходит одновременное соединение и разъединение первого и второго выключателей. В результате перемещения контактов, свет загорается и гаснет. При включении любого проходного выключателя происходит замыкание промежуточного электропровода. Образуется замкнутая цепь, и свет загорается. Если изменить состояние любой клавиши, то свет погаснет.

При монтаже системы нужно обращать внимание на правильное соединение концов каждого проводника. В противном случае схема просто не будет работать. Особую сложность представляет правильная коммутация проводов в распределительной коробке при большом количестве точек управления. Рекомендуется маркировать провода еще на стадии прокладки, чтобы в дальнейшем не перепутать их при подключении.

Монтаж переключателей освещения

Схема управления освещением с двух мест относится к разряду наиболее простых и не представляет каких-либо сложностей при ее монтаже. Поэтому установку системы управления рекомендуется рассматривать на примере проходных выключателей, установленных в трех разных местах. Имея определенный опыт можно будет собрать цепь и большим количеством переключателей освещения.

Прежде чем приступать к выполнению работ, необходимо обесточить электрическую сеть. Для этого нужно воспользоваться автоматическим выключателем, установленным в электрощитке. Отсутствие напряжения в проводке проверяется индикаторной отверткой или мультиметром. В начале определяется необходимое сечение проводов и кабелей. Следует учитывать скачки напряжения и тока в сети, достигающие при перегрузках опасных значений. Поэтому сечение медных проводов должно быть не менее 2,5 мм².

Высота выключателей выбирается в соответствии с собственными предпочтениями. Далее в стенах делаются штробы, глубиной и шириной превышающие диаметр провода примерно в 1,5 раза. Подводка проводов к выключателям выполняется снизу, поэтому штробы нужно совмещать с точками установки выключателей. После этого осуществляется укладка проводов. Для их фиксации применяются маленькие гвоздики, выполняющие функцию подпорки. Перед креплением, провода заводятся в установочную коробку. Штукатурка штроб делается после того как установлены все выключатели и проверена работоспособность всей системы.

Под выключатели предварительно готовятся отверстия. После этого начинается монтаж выключателей. Провода из распределительной коробки заводятся в установочную коробку – под выключатель. Внутри коробки после обрезки должно остаться примерно 10 см их длины. Изоляция с концов снимается примерно на 1-1,5 см.

После подготовки можно переходить к непосредственной установке проходного переключателя. Фазный кабель подключается к соответствующей клемме с отметкой L. Остальные провода подключаются к клеммам, промаркированным стрелками. Если цвет кабелей отличается от стандартного, необходимо самостоятельно определить фазу с помощью индикаторной отвертки. Затем устанавливается перекрестный выключатель с подводкой к нему четырех проводов. Каждая пара имеет жилы, окрашенные в белый и голубой цвет. К верхним клеммам подключается первая пара проводов, идущих от проходного выключателя, установленного ранее. Другая пара подключается к нижним клеммам.

В завершение выполняется установка второго переключателя. Для этого нужно точно определить кабели, через которые к нему будет поступать напряжение от перекрестного выключателя. Те что нужны окрашены желтым и голубым цветом. Они подключаются к клеммам, промаркированным стрелками. Оставшийся белый кабель подключается к клемме, промаркированной символом L.

Готовые выключатели остается вставить в коробки, закрепить в них, после чего установить рамки и клавиши, проверить работоспособность системы и заштукатурить штробы.

https://habr.com/ru/post/507818/
https://electric-220.ru/news/skhema_podkljuchenija_perekljuchatelej_osveshhenija/2017-02-15-1181