Villanyszerelők Lapja

Vezérléstechnika

Világításkapcsolások bővítése és átalakítása 2

Vezérléstechnikai ötletek V.

2016. június 13. | Porempovics József, automatizálási mérnök-mérnöktanár |  2252 | |

Világításkapcsolások bővítése és átalakítása 2

A hagyományos világítási kapcsolások átalakításának, módosításának és bővítésének lehetőségeit folytatva az alternatív kapcsolókkal szerelt hálózatokkal foglalkozunk, amikor a megrendelők, lakók úgy szeretnék bővíteni a meglévő rendszert, hogy az új vezérlési lehetőségek mellett lehetőleg megmaradjon az eredeti két helyről történő működtetés lehetősége is. A működtetés alapvetően kétféle lehet: dimmelés vagy csupán a be- és kikapcsolás – természetesen a dimmelés egyben a be- és kikapcsolás funkcióját is adja.

Két helyről történő vezérlés vezetékes bővítése impulzusrelével

Az 1. ábra elvi kapcsolási rajzának felső részletén a már megszokott módon az átalakítandó eredeti, hagyományos hálózat látható, alsó részletén pedig az átalakított megoldás. A több helyről való vezérlés lehetőségét az impulzusrelé beépítése biztosítja, és az „On/Off” vezérlő bemenethez bekötött „fázist” kapcsoló nyomógombok. A bekötött nyomógombok egyike a 2. számú kapcsolási helyre kerülhet. A bemutatott megoldás főként abban az esetben alkalmazható, amikor a világítási kör kapcsolószálához közelebbi (2. számú) – eredetileg alternatív kapcsoló – szerelvénydobozához vezető csövezés másik vége hozzáférhető, és van lehetőség az impulzusrelé telepítésére és a bővítő nyomógombok odavezetékezésére. Az eredeti 1. számú alternatív kapcsoló helyére egy nyomógombot kell felszerelni, mely a fázist kapcsolja az impulzusrelé „On/Off” bemenetére az egyik, már meglévő vezetéken, míg a másik vezetéket a bejövő fázissal össze kell kötni a nyomógomb mögött, biztosítva ezzel az impulzusrelé tápfeszültségének fázis potenciálját. A 2. számú eredeti alternatív kapcsoló helyére szintén nyomógomb szerelendő.

Sajnos elég gyorsan belátható, hogy a bővítés ilyen jellegű megoldása viszonylag körülményes, és nagyban függ az eredeti hálózat kiépítettségétől, csövezésétől, valamint a további nyomógombok vezetékezésének lehetőségétől. Ha az impulzusrelé a kapcsolószekrénybe kerül – amennyiben a csövezés ezt lehetővé teszi –, akkor a 2. számú nyomógomb szerelvénydobozában legalább 4 vezeték találkozik, melyeket be kell húzni az impulzusreléhez. Valamivel szerencsésebb a helyzet, ha süllyeszthető impulzusrelé kerül a 2. számú nyomógomb mögé, de ebben az esetben is be kell húzni a „NULLA” vezetőt és a további nyomógombok vezérlő szálait is … és számolnunk kell a szerelvénydobozba telepített impulzusrelé működés közbeni esetleges „csattanásával”, ami nem mindig nyeri el az ott lakók tetszését.

1. ábra: Az eredetileg két helyről, hagyományos alternatív kapcsolókkal vezérelt világítási kör átalakításánál jól felhasználható a meglévő két vezeték, melyből az egyik a „fázis" elvezetését, a másik a vezérlést biztosítja, megtartva így az eredeti kapcsolási hely funkcióját is.

„NULLA” nélkül, azaz bővítés 3-vezetékes időrelével vagy dimmerrel

Biztatóbb megoldásnak látszik, ha olyan eszközt használunk fel a bővítéshez, amelyik nem igényli a „NULLA” vezető közvetlen jelenlétét, bekötését, mert az általában nincs ott a kapcsolónál. Az ilyen eszközök félvezető, jellemzően triak kimenettel rendelkeznek, és szerelvénydobozba sülylyeszthetők a kapcsoló vagy nyomógomb mögé. A három bekötendő vezeték a fázis (L), mint a tápfeszültség egyik potenciálja, a meghajtó vagy kapcsoló kimenet (V), ahová a fényforrás csatlakozik, és az „S” vezérlő bemenet, ahová a fázist kapcsoló nyomógombok köthetők.

A nullának, mint a tápfeszültség másik potenciáljának közvetlen bekötésére nincs lehetőség, de nincs is rá szükség, hiszen ezeket az eszközöket éppen a kapcsoló mögé történő telepítésre tervezték, ahová általában nincs „NULLA” vezető behúzva. Tápfeszültség nélkül persze ezek az eszközök sem működnek. A fázist közvetlen bekötéssel kapják, míg a nullának megfelelő potenciál a fogyasztón keresztül érkezik, ami úgy lehetséges, hogy az eszköz belső áramköre a meghajtó félvezető (triak) kimenetéről, – ahová a fogyasztó csatlakozik – néhány egyszerű elektronikai alkatrész közbeiktatásával leválasztja a szükséges „virtuális nullát”. A működési elvből egyben az is következik, hogy rezisztív (R) és induktív (L) jellegű fogyasztókhoz használhatók, hiszen a fogyasztóhoz fixen bekötött „NULLA” potenciált ezek képesek átengedni olyan mértékben, hogy az eszköz tápfeszültségeként felhasználható legyen. Nem véletlen, hogy az ilyen eszközök adatlapján feltüntetett terhelhetőség minimum értéket is tartalmaz, pl. 10 VA – nem 0 VA a kezdőérték! (R (rezisztív) = izzószálas fényforrások, mint 230 V AC halogén; L(induktív) = tekercselt, vasmagos transzformátorral szerelt törpefeszültségű fényforrások),

A megfelelő eszköz viszonylag könnyen megtalálható, hiszen akár időrelét, akár fázisszög-hasítással szabályozó dimmert is keresünk, mindkettőt gyártanak „NULLA” nélküli és süllyeszthető kivitelben. Felvetődhet a kérdés, hogy mit keres itt az időrelé? A dimmer érthető választás – persze itt elsősorban a külső nyomógombbal vezérlehető verziók jönnek szóba. A dimmer alapműködése impulzusrelé jellegű, vagyis rövid gombnyomásokra állapotot vált, be/ki kapcsol, hosszú gombnyomásra pedig szabályozza a fényforrás(ok) fényerejét. A kicsit intelligensebbek memorizálják a beállított szintet, és erre a tárolt szintre kapcsolnak vissza. Tehát a külső nyomógombos dimmer működése, vezérelhetősége éppen megfelel a bővítéshez.

Az időrelék jellemzően külső indítójelre vagy tápfeszültség-bekapcsolásra indítanak valamilyen időzítési funkciót a kimenet be- vagy kikapcsolásával összefüggésben. Az itt tárgyalt bővítéshez impulzusrelé jellegű működésre van szükség. Bizonyára ismert, hogy egyes multifunkciós időrelék funkciói között megtalálhatók az impulzusrelé jellegű működések. A „jelleg” itt arra utal, hogy ezek a funkciók alapvetően tényleges impulzusreléként működnek, de áramszünet vagy tápfeszültség kikapcsolásakor általában nem memorizálják az állapotukat, így visszakapcsoláskor alapállapotba állnak.

A 2/a ábrán időrelék impulzusrelé jellegű funkcióinak működési diagramjai láthatók. Az első funkciót választva időzítés is történik, melyet a jelenlegi alkalmazásban elegendően rövid időre ajánlott beállítani – akár 0,1 mp is lehet csupán, így észre se vehető a kapcsolás késlekedése. Természetesen hosszabbra is állítható, ha éppen arra van szükség, hogy kicsit később reagáljon a gombnyomásra. A második funkciónál gombnyomásra bekapcsol a kimenet, és elindul a késleltetés időzítése. Az időzítés alatti újabb gombnyomásra vagy az időzítés letelte után kikapcsol a kimenet. Ez a funkció jó szolgálatot tehet olyan helyiségek világításvezérlésénél, ahol rövid idejű a tartózkodás, és könnyen elfelejthető a világítás lekapcsolása. A harmadik verzió egy tényleges impulzusrelé-működés, memorizálás és időzítés nélkül.

2a. ábra: Multifunkciós időrelék impulzusrelé jellegű funkciói kiválóan alkalmasak világításvezérléshez. A süllyeszthető, „NULLA” nélküli kivitel mellett extra szolgáltatásként biztosíthatnak időzített kikapcsolást vagy reakciókésleltetést, miközben több párhuzamosan bekötött nyomógombról is vezérelhetők.

A 2/b ábra az időrelével vagy dimmerrel megvalósítható vezérlés elvi kapcsolását mutatja. Az 1. számú kapcsolási helyen az elő-zőkben leírtak szerint össze kell kötni a bejövő fázist az elmenő egyik vezetékkel, ami az „L” pont potenciálját fogja biztosítani, valamint ide szerelendő fel egy nyomógomb, mely az időrelé vagy dimmer „S” bemenetére csatlakozik, mint vezérlőjel a másik vezetéken. A 2. számú kapcsolási helyre szintén felszerelhető és beköthető „S”-re egy nyomógomb. További nyomógombok bekötéséhez elkerülhetetlen a vezetékezés.

2b. ábra: A 3-vezetékes időrelével vagy dimmerrel megvalósított kapcsolási elrendezésben
nincs szükség a „NULLA” vezető közvetlen jelenlétére, ezért meglévő, hagyományos rendszerű
világításvezérlés kapcsolóinak szerelvénydobozába telepíthető.

Bővítés vezeték nélküli (RF) dimmerrel vagy RF kapcsoló aktorral

Fentiekből levonhatjuk azt a következtetést, hogy a hagyományosan kiépített világítási hálózatok bővítését, módosítását pusztán vezetékes megoldásokkal viszonylag körülményes kivitelezni. Nagyban függ a meglévő rendszer kiépítettségétől, kivitelezésének minőségétől. Régebbi szereléseknél bizony gyakran találkozni falvezetékekkel, csövezés nélküli vezetékezéssel. Ha a tulajdonos, lakó nem szeretné szétvésetni a falakat, de igénye lenne az átalakításra, akkor nem marad sok lehetőség, mint vezeték nélküli megoldást keresni. A vezetéknélküliségen elsősorban a rádiófrekvenciás kommunikációt értjük, annak ellenére, hogy az infravörös fény is szóba jöhetne, de az optikai rálátás komoly gátat szab az ilyen típusú alkalmazásnak (komoly kísérletek folynak a látható fény modulációjával történő vezérlésre, konkrétan maguk a fényforrások működnének jeladóként!). Az ISM sávban működő RF rendszerek ma már megfelelő biztonsággal és védelemmel rendelkeznek ahhoz, hogy akár komplett épületautomatizálási rendszereket fejlesszenek velük. A 3. ábra kapcsolási rajza az előző lapszám cikkéből már megismert külső nyomógombot is fogadni képes RF dimmerrel ad viszonylag kézenfekvő megoldási lehetőséget. Az 1. számú kapcsolónál az előzőknek megfelelően átkötésre és nyomógomb felszerelésére van szükség. Sajnos az RF aktorok jellemzően „kérik” a nulla vezetőt, így az aktor elhelyezésére két lehetőség adódik.

3. ábra: Külső nyomógombot is fogadó rádiófrekvenciás vevő aktorral szinte bármilyen hagyományos vezetékes világításvezérlés viszonylag könnyedén átalakítható, bővíthető. Az aktor lehet dimmer, de használhatók egyszerűbb kapcsoló típusú aktorok is. Az RF aktor beépítése megnöveli a vezérelhetőség szabadságfokát, a hatótávolságon belül több helyről, több adóegységről is vezérelhető a világítás.

Elhelyezhető a rajz szerint, a 2. számú nyomógomb mögé, ekkor viszont a nulla vezetőt be kell húzni a fényforrás felől vagy máshonnan, de így legalább beköthető a 2. számú nyomógomb is, amely alá bekerülhet az eszköz. További nyomógombok vezetékezéssel ebben az esetben csak akkor köthetők be, ha megoldható a vezetékek behúzása. Amennyiben nem lehetséges további vezetékezés, akkor sincs probléma, mert az aktor a telepítést követően már rádiófrekvenciás úton elérhető a hatótávolságán belül – nem kell mást tenni, mint az RF rendszerrel kompatibilis adóegységeket párosítani hozzá. Az adóegységek pedig a hatótávolságon belül már bárhol elhelyezhetők a lakásban.

Másik elhelyezési lehetőség a fényforrás közelében, esetleg annak burkolata alatt, ahol egy helyen van jelen a nulla vezető és a kapcsolószál is. A fényforrás fixen bekötött nulla vezetője így beköthető az aktorba is, míg a fázis potenciált a régi kapcsolószál fogja biztosítani azzal, hogy nem csak az 1-es, hanem a 2-es kapcsolási helyen is át kell kötni. A két alternatív kapcsolót eredetileg összekötő másik vezeték így nem lesz használva. Sajnos ezzel elveszítjük a vezetékes vezérlés lehetőségét a két eredeti kapcsolási helyen, hiszen az aktorhoz csak egy kapcsoló szál érkezik be, de az is a fázist adja. A két „megüresedett” kapcsolási helyre olyan vezeték nélküli adókat kell telepíteni, melyek lakásszerelvény kivitelűek. Van lehetőség megtartani a lakásban eredetileg is használt kapcsoló dizájnt – ekkor a meglévő dizájnak megfelelő hagyományos nyomógombokat kell beépíteni az „üres” helyekre, és egy-egy kontaktus/RF-parancs átalakítót kell mögéjük besüllyeszteni, mely elemmel működik, és a nyomógomb megnyomásakor és elengedésekor rádiófrekvenciás parancsot küld a hozzá párosított aktornak.

A 3. ábra RF dimmere szinte átalakítás nélkül helyettesíthető RF kapcsoló aktorral, mely ugyanígy rendelkezik külső nyomógomb-bemenettel (lásd előző cikk), amenynyiben nincs szükség fényerőszabályozásra. Ha az aktor a fényforrás közelébe vagy annak burkolata alá kerül, akkor nem indokolt a külső nyomógombos RF aktor használata sem, elegendő az egyszerűbb kapcsoló aktor telepítése is.

A folytatásban megvizsgáljuk az alternatív- és keresztváltó kapcsolók kombinációival telepített hagyományos világításvezérlés bővítési, módosítási lehetőségeit, valamint kitérünk az okostelefonról történő vezérlésükre is.

OkosotthonVilágítástechnika