Villanyszerelők Lapja

Vezérléstechnika

Öntözővezérlés és kertvilágítás

Relés ötletek és trükkök 9.

2020. június 12. | Porempovics József |  525 | |

Öntözővezérlés és kertvilágítás

Megérkezett a nyár és a ravasz tavaszi napokat napsütéses időszakok váltották fel. Az idei különleges helyzet remény szerinti átvészelése után bizony ránk is fér a mozgás, a kiruccanás, a hobbinkkal való foglalkozás és persze egy kis pihenés, nyaralás is. Ennek gyorsan beteljesíthető része lehet egy saját kert, ahol a pihentető „semmittevés” mellett pihentető kertészkedéssel is beindítható az élet normális menete.

Aktuális cikkünk éppen a kert és a villamosság kapcsolatára mutat be néhány ötletet, hiszen akinek kertje van, az amúgy sem ülhet a babérjain, mert ott bizonyára növények is élnek, melyeket gondozni, öntözni kell – szerencsés esetben saját kútból származó vízzel. A kertben ugyanakkor helyet kaphat egy-két gasztronómiai objektum is a grillezéshez, sütéshez-főzéshez, ahová ki kell vezetékezni a villamos hálózatot. A nyári kerti partik sötétedés utánig is eltarthatnak, ezért szükség van mesterséges világításra is.

Öntözésvezérlés kúttól a kertig

A kifejezetten öntözésvezérlésre kifejlesztett és gyártott eszközökből viszonylag nagy a kínálat. Mindegyiknek vannak előnyei, és némi hátránya is, ugyanakkor ezek többsége időzítő, illetve többzónás valós idejű kapcsolóóra, szelepvezérlő, de olyan teljes vezérlő, amelyik az öntözővíz teljes útját „levezényli” egészen a kúttól a zónaszelepekig, nem sok van. Egy ilyen komplexebb rendszer kialakítása beágyazott rendszerrel majdhogynem egyetlen vezérlőpanelen megoldható, de korántsem egyszerű feladat a stabil, biztonságos hardver és a szoftver megvalósítása. Éppen ezen okok miatt érdemes talán megvizsgálni, hogy a már kész, boltban kapható, és az iparnak gyártott relés vezérlőmodulokkal egyáltalán meg lehet-e oldani, és ha igen, akkor hogyan és milyen költségek mellett?

Milyen vezérlőkre, szabályzókra lesz szükség?

Az eszközök kiválasztásához nézzük meg, milyen funkciókat kellene megvalósítanunk:

  1. Az öntözővíz tartályának töltése kútból, ahol figyelembe kell venni a következőket:
    1. ha nincs víz a kútban, akkor a szivattyú nem indítható,
    2. ha tele van a tartály, a szivattyú akkor sem indítható.
    3. Szivattyú védelme szárazon futás és túlterhelés ellen.
  2. Öntözőszivattyú vezérlése, ahol a következőket vesszük figyelembe:
    1. ha a tartályban nincs elég víz, akkor nem indulhat az öntözőszivattyú,
    2. valós idejű öntözésprogramozás lehetősége,
    3. opcionálisan talajnedvesség-, esőfigyelés (retesz).

Az 1. ábrán látható sematikus rajzon a fent vázolt komplett rendszer látható tisztán moduláris, ipari eszközökkel megvalósítva.

1. ábra: Öntözésvezérlés kúttól a kertig ipari moduláris készülékekkel, melyek biztosítják a felügyelt kúttartály-töltést, a szivattyúvédelmet, az öntözés indítását tartályszint-figyeléssel és időprogram alapján

Tartálytöltés-vezérlés

A tartály kútból való töltésének vezérlésére egy olyan többfunkciós folyadékszint-kapcsolót használunk (rajzon bal oldali), melynek funkciói között ténylegesen meg is található ez a működési mód. Az üzemmódot az eszköz előlapján található DIP-kapcsolókkal lehet beállítani. A folyadékszint-kapcsoló úgynevezett konduktív elvű szintfigyeléssel működik, tehát vezetőképes folyadékokhoz használható.

A folyadékszint-kapcsoló a „C” sorkapcsára adja ki a mérőjelet (pl. 3,5 V/10 Hz), melyet a tartály és a kút aljára telepített egy-egy szonda vezet a folyadékba. A szintszondák ezt a jelet érzékelik, amennyiben a víz eléri az adott szonda érzékelőpálcáját (a jobb oldali folyadékszint-kapcsoló külön mérőjellel és szintszondával rendelkezik a tartályban – a funkció leírására később visszatérünk). A szondák passzív eszközök, jellemzően rozsdamentes acélrudak – a rajzon feltüntetett típus IP68 védettségű PVC-házba szerelve.

A folyadékszint-kapcsoló működési logikája a következő:

  • A szivattyú bekapcsol (15-18 zár), ha a folyadékszint a tartályban eléri a „D” szondát, azaz van víz a kútban, de nem éri el a „H” szondát, azaz nincs tele a tartály.
  • A szivattyú kikapcsol, ha a tartály megtelt („H” szonda vízben).
  • A szivattyú kikapcsol, ha a kútban nincs elegendő víz (nem éri el a „D” szondát), ekkor bekapcsol a riasztásjelzés (25-28 zár) kontaktusa is, mely további vezérlésekhez, jelzőrendszerekhez használható, vagy egyszerűen csak egy lámpát kapcsol.

Szivattyúvédelem

A szivattyú szárazon futás és túlterhelésvédelmét egy speciális eszközzel, egy teljesítménytényezőt (cosφ) figyelő relés modullal oldottuk meg (a szokásos motorvédelmek mellett, melyek természetesen nem hagyhatók ki). Az eszközön beállítható egy minimum és egy maximum cosφ-érték, melyek megfelelnek a szivattyú normál üzemállapotban mérhető értékeinek. Normál működésnél a cosφ ebben az „ablakban” van és az eszköz reléi meghúzott állapotúak (itt párhuzamos működésre állítva a DIP-kapcsolóval). Amennyiben szárazon fut a szivattyú, akkor ez a cosφ-érték túllép a beállított maximumon és kimeneti reléjét elengedve letiltja a működést. Ha túlterhelt, megszorult, csapágyas stb. a szivattyú, akkor a cosφ a minimum alá csökken, és ezért fogja letiltani a szivattyú működését. A cosφ kiszámításához szükséges árammérés miatt a szivattyúmotor egyik vezetékét át kell vezetni a belső söntön.

Öntözőszivattyú-vezérlés

Az öntözőszivattyú vezérlését a két jobb oldali modul végzi. A folyadékszint-kapcsoló a tartály szintjét figyeli. Amennyiben a vízszint eléri a H-D összekötött pontokra csatlakoztatott saját szintszondáját, akkor a kimeneti relé 15-18 kivezetett kontaktusán keresztül engedélyezi az öntözőszivattyú működését. A szintkapcsoló 15-ös sorkapcsa viszont csak akkor kap feszültséget, ha a valós idejű digitális kapcsolóóra időprogramja ezt lehetővé teszi. A kapcsolóóra kapcsolt feszültsége tovább reteszelhető pl. talajnedvesség- vagy esőérzékelővel (opcionális).

Utólagos kertvilágítás

Kertünk gyöngyszeme lehet egy szépen kialakított és megvilágított sétány, mely a grillezés, sütés-főzés helyszínéhez, pl. egy filagóriához vezet. Jó esetben ki van vezetékezve a hálózati feszültség és valamilyen helyi kapcsolókkal működnek is a világítások. A következőkben egy nagyon gyorsan és egyszerűen telepíthető megoldást mutatunk be utólagos korszerűsítésre rádiófrekvenciás eszközökkel, mely a vezeték nélküli kommunikációnak köszönhetően akár tovább is bővíthető.

A 2. ábrán látható elrendezésben első ránézésre bizonyára semmi különöset nem találunk, mert tényleg nincs szükség semmilyen trükk bevetésére. A rádiós relékimenetű vevőket egyszerű letelepíteni, vezérlésükhöz pedig számos távirányítási lehetőség áll rendelkezésre. Csupán a stabil kommunikációt kell biztosítani. Az ábrától eltérően természetesen akár egyesével is elláthatjuk a sétány lámpáit vevőegységekkel, melyeket aztán különböző „effektusok” vezérelhetik, pl. időzítve kapcsolnak be és/vagy ki egymás után.

2. ábra: Gyorsan és egyszerűen telepíthető kertvilágítás rádiófrekvenciás eszközökkel. A vezérlés érdekessége, hogy a filagória világítását a sétányvilágítás vezérli egy speciális funkciót használva

Figyelmesebben megnézve a bekötéseket észrevehetjük, hogy a filagória világítását vezérlő relés RF aktor a sétány világítását vezérlő RF aktor reléjének meghúzásakor kap tápfeszültséget. Ezzel a megoldással elérjük, hogy a filagória világítása csak akkor működik, ha a sétány világítása is be van kapcsolva. Miért is van ez így megoldva? A felhasznált egyszerű RF vevők rendelkeznek úgynevezett programozható memóriafunkcióval, ami azt jelenti, hogy beállítása után a relés vevő mindig tárolja a kikapcsolás előtti állapotát és táp bekapcsoláskor erre az állapotra kapcsol. Ennek megfelelően tehát, ha a filagóriavilágítás bekapcsolt állapotában kapcsoltuk ki a sétány világítását, akkor a sétány világítás újabb bekapcsolásakor automatikusan be fog kapcsolni a filagória világítása is – nem szükséges külön bekapcsolni. Mindemellett természetesen a filagória világítása önállóan is kapcsolható távirányítóval, amennyiben a sétány világítása be van kapcsolva.

A bemutatott megoldás inkább gondolatébresztő, ötletadó. Ha pl. minden sétánylámpát külön vezérelünk (vagy kisebb csoportokban), akkor a filagória világítását akár az utolsó sétánylámpához is beköthetjük, melynek eredményeként nem szükséges a teljes sétányvilágítást működtetni a filagória világításának vezérelhetősége miatt.

Az RF rendszer használatának további előnye és lehetősége, hogy egy-egy RF vevőaktor több vezérlővel, távirányítóval is működtethető, mely csak betanítás kérdése. Komfortnövelő lehetőség, hogy megfelelő RF/Ethernet-átjáróval akár mobiltelefonnal is vezérelhető a helyi hálózat (LAN) Wi-Fi kapcsolatán keresztül.

Többszintű alkonykapcsoló

Az alkonykapcsolók használatának előnyeiről talán nem szükséges beszélni, hiszen szinte mindennapjaink részei. Alkalmazásuk is egyszerű: csak beállítjuk a szükséges megvilágítási határértéket az adott alkonykapcsolón, mely bekapcsolja a világítást, ha a beállított érték alá csökken a környezeti megvilágítás és kikapcsolja, ha fölé emelkedik. Az alkonykapcsolók szinte mindegyikén egyetlen ilyen határérték állítható be, ami a legtöbb esetben elegendő is.

A 3. ábrán látható kapcsolási rajzon egy különlegesnek mondható „alkonykapcsolót” mutatunk be, egy teljesen más funkciójú eszköz felhasználásával. Az ötlet lényege, hogy az alkonykapcsolók fényérzékelője a legtöbb esetben fotoellenállás, mely fény hatására változtatja ellenállását.

3. ábra: Többszintű alkony/fénykapcsoló fotoellenállással és DC feszültségfigyelő relével. A fotoellenállással összeállított feszültségosztó kimenetén a különböző megvilágítási értékekre különböző feszültségek jelennek meg, melyet egy min.- max. beállítású DC feszültségfigyelő relével detektálva háromszintű fénykapcsolót kapunk

Egy tipikus fotoellenállás megvilágítás-ellenállásnak a karakterisztikáját mutatja a 4. ábra. Ha nő a megvilágítás, akkor csökken az ellenállása és fordítva. Az ellenállás-változás láthatóan elég markáns ahhoz, hogy jól mérhető, detektálható legyen egy alkonykapcsolós alkalmazásban (nincs szükség túl nagy precizitásra).

4. ábra: Fotoellenállás tipikus megvilágítás-ellenállás karakterisztikája

A fotoellenállást egy feszültségosztó részeként bekötve a feszültségosztó kimenetén a megvilágítás mértékéhez párosítható DC feszültségek jelennek meg. Nincs más dolgunk, mint detektálni ezeket a feszültségszinteket. Kézenfekvő tehát egy DC feszültségek figyelésére is alkalmas feszültségfigyelő relé használata, melynek mérési tartománya megfeleltethető a feszültségosztó kimeneti feszültségeinek. Például az ábra szerinti értékekre állítva a feszültségfigyelő Umin és Umax határértékeit egy háromszintű alkonykapcsolót hozhatunk létre. A három szinttel három különböző mértékű világítást vagy redőnyöket vezérelhetünk a napnyugta folyamatában. Pl. első szintnél lemennek a redőnyök, második szintnél felkapcsol egy kisebb fényáramú fényforrás, harmadik szintnél egy nagyobb. De számos más felhasználási lehetőséget is kínál ez a többszintű alkonykapcsolós ötlet. A felhasznált feszültségfigyelő relé DC figyelésre állítható és a C-B1 kapcsok között 10-50 V tartománnyal rendelkezik. Az egész rendszert DC 24 V feszültségről működtetjük, így biztosan beleférünk a mérési tartományba. A két kimeneti relé a feszültségértékétől függően kapcsol.

A feszültségosztó R2 ellenállásának értéke 22 kΩ, ami nagyjából megegyezik a használt fényérzékelő éjszakai sötét ellenállásával (más fotoellenállásnál más értékekre kell belőni a rendszert). Ennek megfelelően egy átlagos éjszakai sötétben a 24 V fele, azaz kb. 12 V lesz Uki értéke. Mivel Umin 14 V-ra van beállítva, melyet alacsony feszültségként értékel a feszültségfigyelő, ezért az 1-es csatorna reléje elenged, a 2-es csatornáé meghúzva marad, és a 16-os sorkapcson megjelenik a fázis. Ez lesz a legsötétebb állapot, melyet érzékelhetünk.

Közepes megvilágításnál Uki éppen az Umin – Umax közé esik, ezért mindkét relé meghúzott állapotba kerül, így a 28-as sorkapcson lesz a fázis. Magasabb megvilágítási szintnél Uki nagyobb lesz Umax feszültségnél, ezért a 2-es csatorna reléje elenged, a 26-os sorkapcson megjelenik a fázis (1-es csatorna meghúzva marad, de nincs jelentősége).

A feszültségosztó kimeneti feszültségét a feszültségfigyelő „B1” pozitív sorkapcsára kötjük, míg a GND a „C” negatív sorkapocsba kerül. A zavaró fényvillanásokból eredő hibás kapcsolások elkerülésére az alkonykapcsolóknál késleltetés állítható be. Ez a lehetőség a feszültségfigyelőknél is rendelkezésre áll, beállítható két késleltetési idő: t1 a túlfeszültségre, t2 az alacsony feszültségre álláshoz. A feszültségfigyelő DIP-kapcsolóit a helyes működéshez a rajzon is láthatóan kell beállítani: DC feszültség figyelésre, MEMÓRIA funkció nélkül, a két relé külön működésével. A hiszterézis szabadon választható.

Reméljük, hogy cikkünkkel adtunk néhány ötletet a kert fejlesztéséhez.  

Figyelem! A cikkekben bemutatott megoldások elvi kapcsolási rajzokkal vannak illusztrálva, melyekben a többszöri ellenőrzés vagy műhely körülmények közötti tesztek ellenére is lehetnek hibák. Adott feladatra való alkalmasságuk ellenőrzése, esetleges módosítása a telepítő feladata és felelőssége! A szerző és a kiadó nem vállal felelősséget a bemutatott elvi megoldások felhasználásából eredő károkkal és egyéb problémákkal kapcsolatban. A rajzokon látható vezetékek színei csak a könnyebb átláthatóságot segítik, nem feltétlenül egyeznek meg a szabványos vezetékezés színeivel!

Vezérléstechnika


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem