Barion Pixel

Villanyszerelők Lapja

Vezérléstechnika

Léptetéses világításvezérlés

Relés ötletek és trükkök 21.

2021/9. lapszám | Porempovics József |  2900 |

Léptetéses világításvezérlés

A napjainkban már javában teret hódító úgynevezett „okos ház”, vagy intelligensotthon-megoldások több olyan funkció megvalósíthatóságát teszik lehetővé, melyek a hagyományos épületvillamosságban ritkán, vagy egyáltalán nem megszokottak. Köszönhető ez többek között annak is, hogy ezekben az épületautomatizálási rendszerekben az épület villamos alrendszereinek összehangolt működtetése mellett az egyedi funkciók is nagymértékű szabadságfokkal programozhatók.

Ide tartozik pl. a világításszabályozás módja a felhasználó részéről, azaz egyetlen fali gombbal, vagy külön gombbal történik a fel- és leszabályozás, vagy éppen léptetéssel, vagy folyamatosan változik a fényáram a gombnyomásra. De a világítások egyszerű kapcsolásában is sokféle ötletet, vagy praktikus automatizmust lehet bevinni egy intelligens rendszerbe – mindez szinte csak fantázia kérdése, a megvalósítást a rendszer hardvere mellett a programozói környezet eleve biztosítja. Nincs ez így intelligens rendszer nélküli épületvillamossági telepítéseknél. Ha egy-egy speciálisabb funkciót szeretnénk megvalósítani, akkor igencsak el kell gondolkodni a lehetőségeken. A következőkben néhány érdekes áramkört, kapcsolási rajzot mutatunk be a vezérléstechnikai ötletelést kedvelők számára. A megoldások önmagukban vagy továbbgondolva, egyedi igényekhez módosítva is hasznosíthatók.

Lámpák automatikus kapcsolása léptetéssel

Az egyes lámpák sorban, egymás után történő bekapcsolása nem csupán hasznos funkció lehet pl. hosszabb folyosókon, lépcsőkön, lépcsőházakban vagy akár pincében, hanem látványosságnak is megállja a helyét. Az 1. ábrán egy viszonylag egyszerű kapcsolást mutatunk be öt lámpa egymás utáni bekapcsolására. Az egymás utáni kapcsolásokat a meghúzás-késleltető időzítések megfelelő beállításai biztosítják.

1. ábra: A kettő az egyben, két meghúzás-késleltetett kimenettel rendelkező időrelét használva az első lámpa bekapcsolása után, azaz tápfeszültségre négy lámpa sorban kapcsol be automatikusan egymás után.

A K11 kapcsoló bekapcsolásával az első L11 lámpa is bekapcsol, valamint tápfeszültséget kap az R11 jelű időrelé. Az R11 (és R12 is) két relékimenettel rendelkezik, melyek tápfeszültség- bekapcsolásra indított meghúzáskésleltető funkcióban működnek. A tápfeszültség bekapcsolásakor az időrelé mindkét csatornájának időzítése elindul (t1 és t2), majd a késleltetések letelte után sorban zárnak a relék. A késleltetési idők relénként egymástól függetlenül állíthatók, ezért az a kimeneti relé zár előbb, amelyiknek rövidebb az időzítése.

Az ábrán követtük a modul sorkapcsainak jelölése által adott logikát, így a t1 < t2 beállítást vettük figyelembe. Az időrelé működéséből már következik is a két időrelés összeállítás teljes működése. Az R12 időrelé akkor kap tápfeszültséget, amikor az R11 második reléje zárt (R11: 25–28). Ennek megfelelően az R12 időrelé t1 és t2 időzítéseit innen számolva kell beállítani.

A kis rendszer hibája – ha ez annak nevezhető –, hogy csak egy irányba történik a lámpák sorrendi bekapcsolása. Mi lesz a visszaúttal pl. egy folyosón vagy lépcsőn? A kapcsolást több időrelével kiegészítve természetesen ez is megoldható, de ezt már az olvasóra bízzuk, illetve a cikkben később szó lesz egy rádiós rendszerről, mellyel konkrétan meg is oldjuk ezt a feladatot is.

Sorrendi bekapcsolás automatikus kikapcsolással

Az előző sorrendi vezérlés egy kapcsoló bekapcsolásával indult, és a lámpák lekapcsolásához is ugyanezt a kapcsolót kellett használni (illetve két alternatív kapcsoló is beköthető), valamint a folyamat végén minden lámpa világított. A 2. ábrán látható elvi kapcsolási rajzon egy időrelé segítségével, a folyamat végén kikapcsoljuk a lámpákat, mely automatikusan fog megtörténni, de ebben a kapcsolásban az előzőtől eltérően, egy időben egyszerre csak egy lámpa világít, az előző mindig lekapcsolódik. A rendszer újraindíthatósága érdekében kapcsoló helyett nyomógombot használunk a folyamat elindításához, ezért a teljes működési ciklus időzítéséért felelős R21 időrelé is vezérlőbemenetről indított elengedés-késleltető funkcióban fog működni.

2. ábra: Automatikus kikapcsolással működő sorrendi lámpavezérlés, ahol az elengedés-késleltető időrelé határozza meg a teljes működési ciklus időtartamát, egyben az utolsóként felkapcsolódó lámpa világítási idejét is. Egy időben csak egy lámpa világít, az előző mindig kikapcsol.

A nyomógomb megnyomására azonnal elkezdődik az R21 időrelé elengedés-késleltetése, reléje meghúz és tápfeszültséget kap mindkét kettős meghúzás-késleltető időrelé.

Az időrelé előző bekezdésben felvázolt működése szerint mindkettőnél (R22, R23) elkezdődik az elengedés-késleltetés, ami azt is jelenti egyúttal, hogy mind a négy késleltetési időtartamot az indítástól számítva kell beállítani, tehát egyre hosszabb időtartamokkal. A relékontaktusok összekötéséből következik, hogy a váltóérintkezős relék visszafelé reteszelik egymást, ezért nyilvánvaló, hogy az R22–t1 < R22–t2 < R23–t1 < R23–t2 beállítással fog helyesen működni a rendszer. L21 azonnal bekapcsol, majd R22–t1 idő múlva L22 bekapcsol, L21 kikapcsol. L22 éppen R22–t2 ideig fog világítani, majd bekapcsol L23. Ugyanez a sorrend játszódik le a soron következő lámpáknál is. Az utolsóként világító L25 lekapcsolását az R21 időrelé időzítésének lejárta fogja elvégezni, mellyel egy időben R22 és R23 tápfeszültsége is megszűnik. A folyamat a nyomógomb ismételt megnyomásával újraindítható.

Kerti sétányvilágítás kicsit „okosan”

Közelítve kicsit az intelligens rendszerek világához egy kerti sétány világításának sorrendben történő kétirányú be- és kikapcsolását oldjuk meg egy intelligens RF rendszer néhány eszközével, tulajdonképpen egyszerű pont-pont kapcsolattal, egyszerű távirányítókkal. Nem lesz szükség központra, PC-re, PC-n futó programokra, csupán az eszközökre. Szükségünk lesz a 3. ábrán látható hatcsatornás relékimenetű rádiófrekvenciás vevőegységre és legalább egy távirányítóra, mely legalább kétcsatornás, azaz legalább két külön adógomb van rajta. Persze több távirányító is használható.

3. ábra: ODA-VISSZA kerti sétány világításvezérlés sorrendi be- és kikapcsolással.  Egyetlen RF távirányító és egy hatcsatornás RF vevő egyszerű pont-pont kapcsolattal történő párosításával egy ODA és egy VISSZA gombnyomásra működik a rendszer.

A rendszer működése a hardver összeállítása után csupán programozás kérdése. A távirányító egyik gombját az ODA funkció indításához használjuk, másik gombját a VISSZA funkcióhoz. A lámpák kapcsolását végző hatcsatornás RF vevőegység minden csatornája külön programozható a másiktól függetlenül és minden csatorna hatfunkciós, köztük a kapcsolás helyes működéséhez itt szükséges normál bekapcsolás funkció, valamint az elengedés- és meghúzás-késleltetés. Az ODA gombot a hatcsatornás RF vevőegység 1-es csatornájával normál bekapcsolás funkcióra programozzuk, hogy az első lámpa indításkor azonnal fényt adjon. A vevőegység 2–6 csatornáit meghúzás késleltetés funkcióra párosítjuk, szintén az ODA gombra úgy, hogy a soron következő időzítése mindig hosszabb legyen az egymás utáni bekapcsolásnak megfelelően. A programozás és működés a 4. ábra diagramján látható.

4. ábra: A 3. ábra áramkörének programozási és működési diagramja.

Az RF vevőegység egyes csatornái több adócsatornát is képesek fogadni, akár eltérő funkciókkal is. Ez jó lehetőség arra, hogy a VISZSZA gombot betanítsuk ugyanehhez a hat csatornához egyesével, így nincs szükség újabb relés modulok beépítésére. A VISSZA funkció minden csatornán kikapcsolás-késleltetés, ennek megfelelően erre is tanítunk be minden csatornát úgy, hogy az 1-es csatorna időzítése lesz a leghosszabb, mivel ezt hagyjuk el utoljára.

A helyes párosítások eredményeként a filagória felé sétálva az ODA gomb megnyomására sorban felkapcsolnak a lámpák, a kerti parti végén pedig a VISSZA gomb megnyomására sorban kikapcsolnak.

A rendszer lehetővé teszi természetesen a fenti látványos kapcsolási folyamatok mellett az egyes lámpák önálló RF vezérlését is akár több helyről, illetve a rendszer fejlettebb távirányítói (kijelzős távirányító, mobilapp stb.) úgynevezett jelenetek beállítását is lehetővé teszik, ahol egyetlen gombnyomásra több RF parancs is végrehajtódik – jelenetekkel a fenti vezérlés is megoldható. Az adó és vevő párosításának egyszerűsége szempont az ilyen rendszereknél, ezért ez általában néhány egyszerű művelettel elvégezhető.

Léptetéses dimmelés

Léptetni nem csak a világítások be- és kikapcsolását lehet megfelelő sorrendben, hanem a világítás fényáramszintjeit is. Ez a funkció gyakorlatilag szintén alapnak tekinthető a programozói környezettel is rendelkező intelligens rendszereknél, ahol néhány egyszerű programozási lépéssel el is készíthető. Megadjuk a léptetések mértékét százalékban, a léptetés irányát és már használható is a függvény.

Nem ilyen egyszerű a fényáramszintek léptetése hagyományos eszközökkel. Egy normál nyomógombbal vezérelhető dimmer működése általában gyárilag adott, legtöbbször egygombos, melynek rövid megnyomására be- és kikapcsol a világítás, hosszú gombnyomásra pedig folytonos szabályozás történik fel vagy le. Újabb hosszú gombnyomásra pedig az ellenkező irányba. Egy ilyen dimmert nem tudunk léptetni. Ugyancsak nem léptethetők az érintős vagy forgatógombos dimmerek sem. Ahhoz, hogy léptetni tudjuk a fényáramértékeit, olyan dimmerre van szükség, mely rendelkezik bemenettel a fényáram analógjellegű módosítására a teljes tartományba. Az ilyen bemenet leggyakrabban a 0–10 V vagy 1–10 V feszültségű analógjelet fogadja, és ezzel arányosan szabályozza a dimmer kimenetét. Analógbemenetű dimmer birtokában sincs még megoldva minden, hiszen a bemenetet valahogyan el kell látni különböző feszültségszintekkel a szabályozáshoz. Az 5. ábrán erre mutatunk egy impulzusrelékkel összeállított kapcsolási megoldást.

5. ábra: Léptetéses dimmelés analóg bementről is szabályozható dimmerrel és impulzusrelékkel egymás után rákapcsolt ellenállásos feszültségosztóval. A fényforrás fényáram szintje minden gombnyomásra más értéket vesz fel, beleértve a kikapcsolást és a 100%-ot is.

A kapcsolásban egy kétrelés léptető impulzusrelét, egy normál egyrelés impulzusrelét és egy analóg bemenetről is szabályozható dimmert használunk. Látható, hogy a dimmer tulajdonképpen egy RF fényáramszabályzó, melynél beállítható, hogy az analóg bemenetről fogadja a szabályozó jelet. Az analóg bemenethez 10 V DC referencia feszültséget is biztosít a modul, de a GND pontok összekötésével külső 10 V is használható. Az ábrán látható három 22 kΩ-os ellenállásból álló feszültségosztóval a 0 és 100% fényáramszint mellett kb. 33% és kb. 66% szinteket tudunk kiválasztani az impulzusrelékkel, ez sok esetben akár elegendő is lehet.

Alaphelyzetben mindkét impulzusrelé kimenete kikapcsolt állapotban van, ezért a dimmer „A” analóg bemenete a GND (0 V) potenciálján van, tehát a dimmer kimenete ki van kapcsolva, a fényforrás nem világít. A nyomógombot megnyomva mindkét impulzusrelé ON/ OFF bemenete felfutóélű vezérlést kap, melynek hatására R51 1-es csatornája meghúz, bontja az analóg bemenet GND potenciálját és a 2-es csatorna nyugalmi érintkezőjén keresztül az első feszültségosztási szintet, azaz a 33%-ot kapcsolja az analóg bemenetre, melynek hatására a fényforrás is ezen a fényáramszinten fog világítani. Az R52 is átvált, de ennek a működés szempontjából, ebben a fokozatban még nincs vezérlési funkciója.

A nyomógomb második megnyomására az R51 impulzusrelé 2-es csatornája bekapcsol (21–24 zár, 11–14 nyit), R52 viszont éppen kikapcsol, így nyugalmi érintkezőjén keresztül az analóg bemenetre kapcsolja a 66%-os jelszintet, ennek megfelelően a kimenet is 66% fényáramszinten fog világítani. Harmadik gombnyomásra R51 impulzusrelé mindkét reléje zár, azaz a 21–24 zárt állapota nem változott, viszont R52 kimenete éppen zár, ezzel az analóg bemenetre kapcsolja a 100% fényáramszinthez tartozó 10 V-os feszültséget. Negyedik gombnyomásra mindkét impulzusrelé minden reléje nyit, nyugalmi állapotba kapcsol, és az analóg bemenetre ismét a GND, 0 V kerül, a világítás kikapcsol. Következő gombnyomásokra a folyamat elölről kezdődik. A folyamatot a 6. ábra szemlélteti.

6. ábra: A fényáramszint léptetéses kapcsolásának működési diagramja az 5. ábra áramköre szerint.

Relé

Kapcsolódó

Automatikus helyiségvezérlés

Automatikus helyiségvezérlés

Relés ötletek és trükkök 17.

Impulzusvariációk

Impulzusvariációk

Relés ötletek és trükkök 15.

Relés jelenlétszimuláció

Relés jelenlétszimuláció

Relés ötletek és trükkök 12.