Для успешного подключения любого осветительного прибора требуется не менее двух проводов – нулевой и фазный. Если будет использоваться светильник на несколько лампочек, то нередко возникает желание настроить разные режимы работы (со свечением одного, двух или всех источников света).
В этих целях пригодятся парные выключатели или несколько отдельных устройств, подключенных к разным группам ламп.
В таком случае требуется дополнительная проводка и коммутация отдельной фазы к каждому выключателю.
Все это актуально на этапе проектирования, но если в квартире уже сделан ремонт и появилась необходимость заменить обычный светильник на многофункциональный, то придется действовать одним из двух методов.
Первый вариант – купить «умную» люстру с пультом дистанционного управления. В ее блок-схеме уже заложена поддержка разных режимов. Второй вариант – воспользоваться определенными схемами, обеспечивающими управление люстрой по двум проводам.
Схемы подключения
Существует сразу несколько вариантов подключения люстры для управления по двум проводам. Во всех случаях нет необходимости штробить стены или портить потолок для прокладки нового кабеля.
Релейная система подключения
Такой вариант прост в реализации, но его существенным недостатком является быстрый износ деталей. После тысячекратных включений и выключений света схема выйдет из строя. Элементы спрятаны под декоративным колпачком, расположенным у потолка. Приблизительно раз в год придется «потрошить» содержимое и заменять перегоревшие детали.
- На картинке ниже вы можете увидеть схему релейного подключения и управления осветительным прибором:
- Главные элементы здесь — два терморезистора, один конденсатор, реле К1 и диодный мост.
Когда включается лампа, то холодный терморезистор R2 увеличивает свое сопротивление. Напряжение поступает на реле K1, что приводит к размыканию контактов и включению трех ламп в цепи. Спустя пару секунд происходит нагрев терморезистора, благодаря чему сопротивление в цепи понижается и стабилизируется.
При выключении питания на полсекунды терморезистор не успевает остыть, контакты остаются замкнутыми. Загораются все шесть имеющихся ламп. Чтобы заставить светильник работать в первом режиме (три лампы), потребуется отключить напряжение на несколько секунд. Как видите, данный вариант недоработанный, но все же может быть реализован в домашних условиях.
Способы использования полупроводников в управлении освещением люстры
Наиболее распространенным методом является применение транзисторов в схемах подключения люстры по двум проводам. Электротехнические элементы долговечны, допускаются частые переключения. На выбор дается несколько видов управления.
Управление на базе счетчика
Для управления люстрой используются счетные импульсы. Первый сбрасывает счетчик, второй – приводит к последовательному включению лампочек. При каждом следующем щелчке выключателя вступает в действие или выключается новая группа источников света. Чтобы выполнить сброс импульсов, потребуется пауза на 15-20 секунд.
Сдвиговый регистр
В самом названии заложен принцип действия схемы. Попадающий на ее начало импульс передается по цепи на нужные выходы. В дальнейшем принцип работы идентичен варианту, описанному выше.
Тиристор
Для питания схемы управления используется диодный мост, выполняющий функции выпрямителя тока. При активации выключателя загорается первая лампочка в цепи. Происходит постепенная зарядка конденсаторов, при этом дополнительный мост удерживает транзистор и тиристор в закрытом положении. При смене положения выключателя конденсатор перезаряжается.
Микроконтролирование люстры
Для реализации схемы на микроконтроллере требуется небольшой процессор с программным обеспечением. С его помощью можно выбрать любой принцип работы с различными вариациями дополнительных функций. В качестве основы берется аналогичная схема.
Задействуем диоды
Другая идея управления люстрой по двум кабелям связана с применением диодной схемы. Выполняется подключение нескольких выключателей, соединенных параллельно друг другу.
Для включения лампочек они используют диоды, которые размещаются и перед выключателями, и перед лампами. Полупроводник способен пропускать всего лишь одну полуволну синусоидального напряжения в промышленной сети.
Поэтому происходит включение того источника света, который расположен непосредственно перед диодом.
Недостатком такого варианта является то, что для каждой группы светильников выполняется подача половины напряжения от сети питания. Это уместно для обычных ламп накаливания, но не подходит для светодиодных и люминесцентных источников света. Даже если они включатся, то в дальнейшем намного быстрее выйдут из строя.
Что касается ламп накаливания, они будут мерцать с частотой 50 Гц (аналогичная частота в бытовой электросети). Это негативно сказывается на самочувствии находящегося в помещении человека, поэтому в жилых домах такой свет использовать не рекомендуется.
При помощи диода можно обеспечить включение всех лампочек с разной мощностью. При щелчке по первому выключателю подается первая полуволна, по второму – все напряжение. Вариант уместен для ламп накаливания и светодиодных источников с диммерами.
Дополнительно схема должна включать конденсаторы, обеспечивающие включение первой группы источников. Достаточно емкости на 1 мкФ и напряжения свыше 300 В. В качестве диодов можно взять отечественные КД202, КД203, КД206 или зарубежные 1n4007.
Схема на терморезисторе и реле
Другой вариант подключения и управления светильником подразумевает наличие в схеме реле и терморезистора. Когда происходит включение, то напряжение подается на первую часть схемы, и подключенные к ней лампы зажигаются. Еще одна группа ламп питается обычным замкнутым реле. При подаче питания контакты размыкаются.
Параллельно реле подключаются резистор и терморезистор. Когда ток проходит через второй элемент, то он постепенно нагревается. Повышение температуры приводит к снижению сопротивления.
Ток включения всегда больше тока удержания. Поэтому при уменьшенном сопротивлении терморезистора ток пройдет дальше, а на реле питания будет достаточно для того, чтобы удерживать его во включенном состоянии.
Для включения всех ламп нужно выключить и включить схему повторно и без паузы. В таком случае терморезистор останется нагретым, ток продолжит следовать через него, а тока на катушке будет недостаточно для ее размыкания.
Чтобы вновь включить первую группу лампочек, придется отключить свет, подождать 20-30 секунд и нажать на выключатель повторно.
Используем счетчик
Для реализации данной схемы нужно задействовать несколько логических элементов. При подаче импульсов на выходе возникают логические единицы и нули. Они необходимы для активации полупроводниковых транзисторов (или других подобных элементов).
- Ниже можно ознакомиться с функциональной схемой:
- Чтобы отключить первую группу и включить другую, следует быстро щелкнуть выключателем.
- Алгоритм действия следующий:
- EL1 EL.
- EL1 EL3 EL.
- EL1 EL2 EL3.
Когда питающий сигнал попадает на вход R, то выполняется сброс счетчика. Чтобы это произошло, следует отключить SA1 на 15-20 секунд. Для формирования счетных импульсов используется элемент DD3.
Как видно, существует огромное количество различных схем для коммутации люстры, работающей от нулевого и фазного проводов. Выбирать тот или иной вариант следует в зависимости от знаний электротехники, опыта работы и наличия комплектующих. Чем дешевле схема подключения, тем ниже ее долговечность и функциональность.
Управление люстрой по двум проводам: схемы с использованием полупроводников и реле
Схемы управления люстрой по двум проводам с использованием полупроводников
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. 
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.[ Регистрация | Вход ]
Новости сайта ukrelektrik.com
Последние статьи ukrelektrik.com
Последние ответы на форуме ukrelektrik.com
Заземление, зануление rashpilek1975 Alexzhuk / 37 Электроотопление IusCoin Multiki / 68 Всё обо всём — общение 2alpilip Наде4ка / 29
Управление люстрой по двум проводам (схема подключения)
Все мы уже привыкли, что люстра с двумя режимами управляется по трем проводам. Фактически в этом случае реализованы две параллельные цепи для каждой из группы ламп люстры. Каждая из цепей начинается с выключателя, чтобы тем самым коммутировать нужную цепь и включать желаемые лампы. Такой вариант можно назвать общепринятым. Он прост и при его реализации можно обойтись минимальными вложениями – одним дополнительным проводом от выключателя до люстры. О таком варианте подробно рассказано в одной из наших статей «Подключение люстры». Однако у такого варианта есть и недостатки, это как раз третий провод, который мы упомянули как достоинство минимизировать вложения в схему подключения. Ведь представьте такой вариант, когда стены заштукатурены, а обои наклеены. Здесь пробросить третий провод быстро и беспроблемно уже вряд ли получиться. Здесь два варианта. Это купить люстру, которая будет иметь несколько режимов подсветки, и управляться с пульта управления. Второй вариант это реализовать схему, которая бы обеспечила пошаговое включение для каждой из групп ламп, в зависимости от количество переключений управляющего выключателя. Именно о таких вариантах мы и расскажем далее…
Управление люстрой по двум проводам (схемы)
В нашем случае будет приведено несколько вариантов управления люстрой по двум проводам. Каждый из вариантов будет иметь свои плюсы и минусы, про которые мы расскажем в процессе описания каждого из возможных случаев подключения. А теперь по порядку…
1 Вариант управление люстрой по двум проводам
Первый вариант самый простой, но и самый «ущербный». Он не потребует высокой квалификации от человека, который будет его реализовывать, а также применения множества радиодеталей.
Но минус его в том, что уровень эксплуатационных характеристик при этом будет также не высок. Все дело в том, что в схеме используется особенность нашей сети питания, которая как мы знаем выдает переменный ток, с частотой 50 Гц.
Также свойство диодов, которые пропускают этот самый ток лишь в одном направлении. Взгляните на схему.
Когда полуволна проходит в одном из направлений, то ток идет через диод до лампы и через диод за выключателем, но при этом расположенный в том же направлении. То есть ток может пройти только через диоды работающие в паре, если так можно сказать.
Аналогичная ситуация при прохождении полуволны в обратном направлении. Теперь ток идет через диод перед выключателем и через диод за лампой, при этом диоды также установлены в одном и том же направлении. Итак, как вы уже поняли схема очень простая, смонтировать ее очень просто.
Минусов является то, что лампы будут светить в пол накала, так как это будет одна полуволна, то есть напряжение 110 вольт. Также будет присутствовать эффект мерцания, ведь в этом случае частота питания станет также половинной – 25 Гц.
Именно об этих низких эксплуатационных характеристиках мы и упоминали ранее.
2 Вариант управление люстрой по двум проводам
Этот вариант можно назвать несколько инновационным. А вот почему!? Это вы поймете из описания принципа работы данной схемы. Прежде взгляните на нее…
При замыкании цепи включаются все лампы HL4-6 включенные напрямую и HL1-3 включенные через контакты реле. Но здесь сразу срабатывает само реле, тем самым отключая лампы HL1-3. Далее в работу вступает терморезистор, который при протекании через него тока начинает менять свое сопротивление, оно уменьшается.
В итоге сопротивление меняется до того, что при следующем срабатывании выключателя, ток уже проходит преимущественно через него, а не через обмотку реле. В этом случае реле не срабатывает, и горят все 6 ламп.
Здесь важно с помощью резистора R1 найти такое напряжение, чтобы при холодном терморезисторе напряжения хватало на срабатывания реле, а при нагретом его было достаточно для удержания, но не хватало для срабатывания… Применяемые радиодетали: Реле К1 — малогабаритное с сопротивлением обмотки порядка 300 Ом, напряжением срабатывания 7 В и напряжением отпускания 3 В.
резистор R2 — три соединенных параллельно терморезистора СТ3-17 сопротивлением около 330. Резистор R1 типа МЛТ-0,25 сопротивлением несколько десятков Ом. Придется подобрать. Диодный мостик типа КЦ407А. Конденсатор C1 — 50мкФ х 16 В.
Если говорить недостатках этой схемы, то это во первых необходимость настройки под параметры реле и терморезистора. Второе, что вы не сможете переключить свет вновь на меньший, пока не остынет терморезистор. Третья схема лишена этих недостатках, при этом не сложнее…
3 Вариант управление люстрой по двум проводам
Третий вариант заимствован из журнала «Радио», аж за 1984 год. Но эта схема до сих пор актуальна! Давайте взглянем на нее…
Здесь все очень просто и логично. Первоначально включаем лампу H1 и при этом срабатывает реле К1, которое через свои контакты и диод начинает заряжать конденсатор. При кратковременном отключении контакты реле К1 размыкаются, тем самым конденсатор начинает питать обмотку реле К2.
Пока реле сработало, это несколько долей секунды или секунд. Здесь все зависит от потребления реле и емкости конденсатора. Вы должны вновь включить выключатель. В этом случае реле самоподхватится и в итоге загорятся все лампы. Минусом схемы является то, что надо вовремя включать выключатель, когда реле К2 еще питает конденсатор.
Только в этом случае можно будет обеспечить включение всех ламп.
4 Вариант управление люстрой по двум проводам
Этот вариант кроме того что не предусматривает никакой настройки, так он еще и не имеет каких либо ограничение по временному алгоритму включения ламп. Как схемы 2 , где есть зависимость от температуры резистора и схема 3, где надо успеть включить выключатель второй раз, пока еще не отключилось реле K2. Смотрим схему…
Здесь для срабатывания реле применен тот же самый принцип, что мы рассматривали для схемы 1. Только в этом случае срабатывает реле, а не лампы. В итоге реле в состоянии коммутировать уже «полноценный» ток и напряжение для свечения ламп.
Кроме того, если реле имеют сдвоенные коммутируемый контакты, то можно реализовать и третий канал, для подключения третей группы ламп. Через контакты К1.2 и К2.2. Схема не имеет практически никаких недостатков. Разве что нужны будут пару реле на 110 вольт.
Конденсаторы ставятся для уменьшения влияния индукционного тока на обмотки реле и для стабилизации тока от перепадов переменного напряжения сети.
Резюмируя реализацию возможности управление люстрой по двум проводам
Схемы управления люстрой по двум проводам
При подключении любого светильника для его работы нужны как минимум два провода – общий ноль и фаза. Если светильник подразумевает несколько ламп, возникает желание сделать включение лампочек отдельно по одной или по группам. В общем случае для этого используют сдвоенные выключатели или несколько одинарных, по одному на каждую группу.
Для этого дополнительно прокладывается проводка, по фазе от каждого из выключателей к лампе. Однако иногда возникает ситуация, когда в комнате был светильник с одной лампочкой или люстра включалась целиком, а теперь вы захотели управлять группами источников света в новой люстре, при этом отделочные работы выполнены и нет желания штробить стены под прокладку отдельной фазы.
В таком случае проложить дополнительные провода не получится. Тогда есть два варианта решения проблемы. Первый — использовать «умную» люстру, которая управляется с пульта, тогда не нужно изменять проводку, ведь вся коммутация происходит в блоке управления люстрой. Второй вариант — задействовать схему, при которой происходит управление люстрой по двум проводам.
О второй способе мы как раз и расскажем далее.
Задействуем диоды
Первая идея заключается в использовании диодной схемы.
Суть заключается в том, что несколько установленных параллельно выключателей включают лампы через диоды, перед лампочками также установлены диоды.
Так как диод пропускает только одну полуволну синусоидального напряжения бытовой электросети (в данном случае), то и лампа включится та, перед которой включен диод в соответствующем направлении.
Недостаток этой схемы заключается в том, что на каждую осветительную группу подается лишь половина напряжения питания.
Лампы накаливания в таком включении будут работать, а вот люминесцентные или светодиодные, если и включатся, то такое питание приведет к преждевременному их выходу из строя.
Лампы накаливания будут мерцать с частотой питающей сети, для России это 50 Гц, это ведет к повышенной утомляемости людей находящихся в помещении, а также головным болям и общим недомоганиям. Такой свет нельзя использовать в жилых помещениях.
Еще одна «диодная» схема управления люстрой по двум проводам заключается во включении всех лампочек, но на разную мощность, это реализовано с помощью диода. При включении 1-й клавиши выключателя включается первая полуволна, при второй – полное напряжение. Её можно применять для питания ламп накаливания или диммируемых светодиодных ламп.
При этом конденсаторы нужны для того, чтобы при нажатии одной из клавиш включались только первые три источника света, ведь ёмкость не пропускает постоянный ток (одна полуволна – это тоже постоянный ток, но пульсирующий). Ёмкость нужна порядка 1 мкФ и напряжением более 300 В.
Диоды отечественные КД202 (ж, к, м, р), КД203, КД206, иностранные 1n4007 (можно выпаять из сгоревшей люминесцентной лампы или зарядного устройства).
Схема выглядит следующим образом:
Также рекомендуем просмотреть видео, на котором подробно рассказывается, как управлять люстрой по двум проводам, добавив в схему конденсатор:
Схема на терморезисторе и реле
Третья схема управления светильником по двум проводам на терморезисторе и реле. При включении выключателя напряжение подаётся на схему и зажигаются лампы HL4-HL6.
HL1-HL3 запитаны через нормально-замкнутые контакты реле (К1 – его катушка), при подаче питания они размыкаются. Параллельно катушке подключены: задающий резистор R1 и терморезистор R2. Протекание тока через R2 вызывает его нагрев.
С повышением температуры его сопротивление падает (NTC или отрицательный температурный коэффициент).
У реле есть некий характерный гистерезис, это значит, что ток включения больший, чем ток удержания. Это значит, что при сниженном сопротивлении R2 ток продолжит протекать через него, но катушка остается запитанной достаточно для удержания реле во включенном состоянии.
Чтобы включить все лампы, нужно быстро перевключить выключатель, тогда резистор не успеет остыть и ток пойдёт через него, тока через катушку будет недостаточно для размыкания контактов.
Чтобы включить половину лампочек повторно, нужно выключить свет, подождать с половину минуты, чтобы терморезистор остыл и его сопротивление восстановилось, и включить заново.
Детали:
- Реле с сопротивлением обмотки около 300 ом, Uсрабатывания 7В, Uотпускания – 3В.
- R2 – три терморезистора СТ3-17, соединённых параллельно.
- R1 – МЛТ-0,25, в диапазоне десятков Ом, подобрать для того, что бы реле срабатывало и не срабатывало в зависимости от выбранного режима, который описан выше.
- Диодный мост – любой рассчитанный на сетевой напряжение, например КЦ407А.
- C1 – 50 мКф на 16 В.
Используем счетчик
Еще одна схема построена на логических элементах. Суть идеи заключается в том, что вы подаете импульсы и на его выходе попеременно появляются логические единицы. Они используются для включения полупроводниковых ключей, например транзисторов.
Переключение групп ламп происходит при быстром переключении выключателя (вкл./выкл.), так на вход счетчика С поступают тактовые импульсы и на выходе появляются логические единицы. Алгоритм работы:
- EL1 & EL
- EL1 & EL3 & EL
- EL1 & EL2 & EL3 & EL
Сброс счетчика происходит при подаче сигнала на вход R. Для этого нужно выключить SA1 на 15 секунд.
- Счетные импульсы формирует DD3.
- Первое включение, на выходе DD3 сформирован логический ноль, удерживается от C2.
- Короткое переключение разряжает конденсатор и на выходе DD3 появляется логическая единица. Происходит переключение элемента DD2.1 по переднему фронту на счетном входе. И так при каждом кратковременном размыкании SA2.
Самый простой вариант
Мы уже упомянули о люстрах с пультом. Их стоимость на момент написания статьи начинается от 1500 рублей. У них есть преимущество для тех, кто не хочет собирать сложных схем – вам нужно только подключить питание к люстре. Остальные параметры устанавливаются с пульта.
Ассортимент таких устройств достаточно широкий и позволяет реализовать любые дизайнерские идеи в вашей квартире, в том числе есть музыкальные модели и модели, управляемые смартфоном.
Обзор подобной люстры предоставлена на видео:
Теперь вы знаете, как организовать управление люстрой по двум проводам, если нет возможности проложить дополнительную проводку от выключателя. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и и вы смогли выбрать для себя наиболее подходящий способ решения проблемы!
Материалы по теме:
Четырех канальный релейный блок с управлением по сети RS485 с протоколом ModBus
Представляю вашему вниманию проект релейного блока для систем домашней автоматизации. Его основное предназначение – местное и (или) дистанционное управление требуемыми нагрузками.
Местное управление четырьмя выходами осуществляется с четырех гальванически изолированных от внутреннего микроконтроллера входов. Дистанционное управление происходит по сети RS485 широко распространенным протоколом обмена ModBus RTU.
Соответственно этот релейный блок будет легко интегрироваться в любой системе, которая поддерживает этот протокол. Особо он будет полезен для автоматизации домашнего освещения.
Релейный блок проектировался исходя из опыта эксплуатации «умного света» в квартире собранного на устройствах управления с сетевым протоколом Х10 передаваемым по питающим сетевым проводам.
Отмечу – практически все меня устраивало! Устройства автономны, при отсутствии центрального блока выполняют заложенный в них алгоритм управления, самостоятельно.
А с помощью централизованной системы управления, возможно, организовать различные сценарии освещения, удаленное управление освещением, имитацию присутствия и прочие вкусности типа «включения кофеварки по утрам» Подробно можете почитать про это в моем личном блоге тут. Но протокол Х10 имеет два существенных недостатка:
1. Команда с повтором передается довольно медленно, в течении одной секунды.
2. При наличии в сети высокочастотных или импульсных помех среда передачи становится недоступной. Устройства попросту глохнут.
Если с первым недостатком еще можно мириться, то со вторым в принципе не возможно!
Сначала я вдруг обнаружил, что у меня не всегда срабатывает выключатель в спальне, когда соседка выше этажом пылесосит свою квартиру. Эту беду я победил легко, установив специальный фильтр на вводе электросети в квартиру. Потом вдруг после включения света в кабинете перестали работать все выключатели в квартире.
Причиной тому было высыхания электролитического конденсатора в сетевом выпрямителе одной из лампочек — экономок в люстре кабинета. И колебания тока внутреннего генератора преобразователя лампочки попадало в электрическую сеть.
А поскольку в современном жилище большинство бытовых приборов имеют высокочастотные блоки питания, такая борьба за чистоту сети продолжается с завидной периодичностью.
Есть альтернатива устройства с беспроводным обменом или по отдельным проводам. Например, устройства KNXили HDL, но цены на них, на мой взгляд неприемлемые. Решил поискать что то подешевле Есть на АлиЭкспресс, устройства ввода вывода работающие по сети RS485 ModBus и даже цены приемлемые. Все хорошо, на первый взгляд.
Принцип работы сети ModBus основан на том, что в сети одно головное устройство опрашивает все остальные. Получается для того что бы включить какой то выход по команде с какого то входа, это головное устройство должно спросить состояние входа и в зависимости от результата включить или выключить соответствующий выход.
Крутит устройство управления домашней автоматикой опрос выключателей и датчиков, и рулит соответствующими выходами и реле. Но вдруг оно раз и остановилось? Ну мало ли сложное ведь, поломалось или просто повисло…. И все сидим без тепла и света. Клацаем выключателями и никакой реакции. Неее, так не пойдет.
Мы уже это проходили.
Вывод устройства автоматизации в рамках выполнения своей задачи должны быть автономны. Выключатель управлять светом по заданному алгоритму, терморегулятор поддерживать температуру, регулятор уровня поддерживать уровень воды в требуемых интервалах, и т.д. и т.п.
И дополнительно иметь возможности получать настройки и команды управления с внешней централизованной системы. Настроил местно или удаленно, и оно само по себе работает. Поломалось центральное управление, основной функционал не нарушился. Без веб интерфейса жили и еще поживем, пока починиться. Так вернее.
Само устройство тоже может выйти из строя, но это локальная неисправность типа нет света в одной комнате, а не во всей квартире ничего не работает.
Именно эта философия и была заложена в основу проектирования алгоритма работы представляемого релейного блока
В текущей версии устройства реализовано:
Управление четырех выходов по принципу N вход управляет N выходом
Режимы работы входов могут изменяться. Вход может работать как Кнопка, как выключатель, как универсальный выключатель или вход вообще отключен от выхода. Универсальный выключатель работает как кнопка при кратковременном (менее 1 сек.) включении, и как выключатель, если включение было, более 1 сек.
Имеется еще пятый вход, который работает как кнопка «выключить/включить все». Короткое «нажатие» на эту кнопку приводит к выключению всех выходов, а если нажать и подержать более 1 сек. произойдет включение всех выходов. Без этого входа можно было бы, и обойтись, т.к.
функцию включить выключить все, удобно реализовывать как некий сценарий освещения в центральном блоке управления. Но мой опыт эксплуатации «умного света» в квартире показывает, что сценарий выключить все является единственным востребованным всеми моими домочадцами.
Действительно удобно при выходе из дома нажать на клавишу и быть уверенным, что весь свет и переноска (в которую обычно включается «утренние бытовые приборы» утюг плойка фен) выключены. Поэтому я добавил этот вход, (благо портов хватает) что бы обеспечить самостоятельное исполнение этого сценария устройством.
Если устройств несколько этот вход у них объединяется. Я в своей квартире релейные блоки размещаю в распределительных коробках и в силовом электрощите.
Еще при строительстве я раскидал восьми проводную витую пару UTP-5 между электрическим щитом и распределительными коробками параллельно с электрическими проводами. Пара питание пара RS485 остальное свободно так, что есть чем соединиться.
Так же в этой версии программы микроконтроллера устройства реализована возможность установить задержку включения и (или) выключения выхода (это может быть полезным например для управления вентилятором в ванной, или освещением от датчика движения). Задержка может быть установлена:
от 1 сек. до 256 сек. с шагом 1 сек.,
от 10 до 2560 сек. с шагом 10 сек. с точностью до минус один шаг.
Еще реализована возможность селективного выбора управления входами выходов. Для каждого входа можно отдельно настроить какие из 4 входов он будет включать какие выключать.
(этот функционал может пригодится например при создании водоподъёмной установки где по двум датчикам уровня воды будет управляется одно реле включающее насос)
Выбор варианта задержки, и настроек селекции входов определяется установкой соответствующего бита в ячейки флагов в соответствующих регистрах управления(см таблицу Exel в архиве материалов к статье)
Настройка некоторых основных режимов может производиться с помощью кнопки программирования.
Так например для смены режимов необходимо установить требуемое сочетание входов и выходов (СМ таблицу) нажать и подержать кнопку программирования от 3 до 5 сек.Для удобства программирования при нажатии на кнопку программирования более 2 сек. временно все входы начинают работать как кнопки.
Если подержать кнопку программирования более 10 сек., в память устройства запишется текущее состояние выходов, которое будет устанавливаться при включении питания
| Вход | Выход | Режим входа |
| Кнопка | ||
| 1 | Выключатель | |
| 1 | Универсальный выключатель | |
| 1 | 1 | Вход отключен от выхода |
Для обеспечения централизованного управления реализован контроль и за состоянием входов и выходов, управление выходами и настройка режимов работы входов релейного блока по сети RS485 протоколом ModBus RTU.
Команды, которые принимает и передает блок, сведены в таблицу Exel.
Разработаны в среде EasyEDA печатные платы для размещения релейного блока в корпусе на DIN рейку шириной в два юнита. Открытый проект опубликован вот по этой ссылке. На этом же сайте можно заказать изготовление плат промышленного качества и там же заказать детали.
К проекту приложены файлы:
- HEX файлы для прошивки для микроконтроллера 16F628A;
- таблица Exel с описанием реализованных в устройстве команд Modbus RTU;
- дизайн проект релейного блока в Proteus;
- Краткое описание проекта
- Функциональная схема ПО релейного блока
Немного об интеграции релейных блоков в систему домашней автоматизации
Home Assistant
Для того что бы интегрировать релейный блок(и) в систему, нам понадобится прописать в конфигурационном файле configuration.yaml Хаб сети ModBus. Для последовательного интерфейса это будет выглядеть как то так:
modbus:
name: hub1
type: serial
method: rtu
port: /dev/ttyAMA0
baudrate: 9600
stopbits: 1
bytesize: 8
parity: N
timeout: 1
После этого система выступает в качестве мастера сети ModBus.
Минимальная возможная частота опроса устройств в сети ModBus 1 секунда. По началу меня это огорчило, но когда я попробовал опросить сразу несколько релейных блоков указав у них минимальную периодичность 1 сек., выяснилось, что все эти устройства система опрашивает именно каждую секунду а время между опросами устройств где то в пределах 20 мс.
Получается, что с периодичностью в 1 секунду можно выполнить 30-50 ModBus запросов.
Для описания релейных блоков в качестве переключателей, из всего многообразия ModBus команд релейного блока нам понадобятся только команды битового чтения и записи состояния катушек (выходов) релейных блоков. Это в конфигурационном файле описывается примерно так:
switch:
— platform: modbus
scan_interval: 1
coils:
— name: Кухня верхний свет
hub: hub1
slave: 50
coil: 1
— name: Кухня локальный свет
hub: hub1
slave: 50
coil: 3 После этого в системе появляется два переключателя switch.kukhnia_verkhnii_svet и switch.kukhnia_lokalnyi_svet, которые вы можете использовать на своих страницах управления.
Вот небольшое видео как работают релейные блоки в системе управления освещением в квартире, и как сказывается на задержках отображения периодичность опроса в одну секунду.
У меня в квартире релейные блоки задействованы в основном для управления освещением. Их установка производилась взамен используемых ранее релейных блоков с протоколом Х10 от компании «Разумный дом».
Переключение делалось в рабочей системе, поэтому для того что бы не оставлять домочадцев без света надолго, я предварительные настройки (задержки, реакции выходов на «включить выключить все», состояние по умолчанию при включении питания) производил на рабочем столе, программой ModBus Pool.
Всего у меня установлено шесть релейных блоков на все светильники в квартире. Тот что на фото слева, предназначен для установки в распредкоробку. Да, да, еще на стадии строительства я установил большие распредкоробки и кроме электрических проводов завел туда и витую пару.
На правой картинке, если присмотреться, видно паразитную подсветку светодиодов блока управления, несмотря на то что дополнительно замотал черной изолентой.
Четыре релейных блока установлены в распредщите, Два диммерных Управляют освещением в коридоре и Гостинной.
Третий релейник с симмисторным выходом, управляет освешением в кладовке и ванной, им же, каналами с установленной задержкой выключения управляется вентилятор в ванной и свет над входной дверью, запускаемый датчиком движения.
Еще один релейный блок с выходом на обычных реле управляет переключением «день/ночь», сиреной, и парой шлейфов сигнализации (это пока так на пробу для активации СМС уведомлений).
Шестой блок установлен на кухонном гарнитуре и управляет его освещением. Задействовано три канала Свет в потолок, верхний свет и локальный свет. По началу хотел задействовать трех кнопочный радио выключатель, но жена сказала что не хочет жать по три пипки каждый раз, пусть все
сразу включается. Поэтому задействовал встроенную возможность «смеситель входов» и с одного входа, настроенного в режиме кнопка, управляю сразу тремя реле. На фото если присмотрется в правом нижнем углу виден микроконцевик, к поводку которого привязана веревочка. Дернешь за веревочку свет и включится.
Вот так пока выглядит веб страничка управления освещением.
Хочешь умный дом но нет времени разбираться?Посмотри примеры работ и выбери себе интегратора.
К списку статей
Интеграция RGB ленты на ESP8266 с прошивкой tasmota в систему HomeBridge (HomeKit)
Кнопка звонка с уведомлениями в HomeKit
Универсальный привод для автоматического удаленного открытия окон с простой интеграцией в умные дома.
Прошивка для Sonoff c нативным HomeKit
Способы автоматизации механических ворот
Нативный Термостат для котла на ESP8266 с поддержкой Apple HomeKit
Нативный HomeKit на ESP8266
Пошаговая установка HomeAssistant
Теоретические основы протокола MQTT и описание того, как он работает и для чего используется