Способы переключения нескольких реле по двум проводам. Схемы управления люстрой по двум проводам

Для многопультового многокомандного управления силовыми и иными нагрузками по двум проводам может быть использовано устройство, схема которого показана на рисунке 1. В устройстве по новому назначению использована микросхема управления светодиодной шкалой последовательного типа К1003ПП1 (аналоги - A277D, UAA180 и др.). Изначально поочередное переключение выходных цепей - 12-ти каналов индикации с максимальным током нагрузки до 10 mА в режиме короткого замыкания происходит при изменении уровня входного сигнала от некоторого минимального (заданного) уровня, обычно от 1 до 6 В.

Для обеспечения безошибочного и четкого режима переключения в схеме (рис.1) минимальный уровень реакции микросхемы на изменение входного сигнала установлен в 0В (вывод 16 микросхемы). Уровень максимального управляющего сигнала задан величиной напряжения стабилизации стабилитрона VD1 КС 162 - 6,0...:6,2 В (вывод 3 микросхемы).

Управляющий сигнал, подаваемый с делителя напряжения R1, R2, резисторов пультов управления на вывод 17 микросхемы (управляющий вход), ступенчато изменяется в зависимости от нажатой кнопки пульта управления. Соответственно каждой из нажатых 12-ти кнопок любого из равноценных пультов управления будет задействован выходной канал микросхемы DA1 f1 .9, а, b, с).

Включенное состояние любого из этих каналов соответствует замыканию резистора нагрузки через небольшое внутреннее сопротивление микросхемы на общий провод. Выключенное (по умолчанию) состояние каналов микросхемы соответствует обрыву тока в цепи резисторов нагрузки.

Для непосредственной (или с использованием промежуточных реле) коммутации силовых нагрузок использованы тиристорно-релейные каскады, варианты выполнения которых представлены на рисунках 1-3.

Первый вариант типового тиристорно-релейного каскада для управления (включения/отключения) шести независимых нагрузок (A...F) показан на рисунке 1. Каскад управляется логическими уровнями, снимаемыми с выхода микросхемы DA1. В исходном состоянии ток через тиристор не протекает, транзистор VT1 закрыт, транзистор VT2 открыт, на их базы поступает напряжение высокого уровня.

Допустим, что в результате нажатия на кнопку управления пульта кратковременно включается канал индикации микросхемы (вывод 15, провод 1 шлейфа). На базу управляющего транзистора VT1 поступает напряжение низкого уровня, транзистор открывается, на управляющий электрод тиристора VS1 подается напряжение. Тиристор включается, включается и реле К1, коммутируя своими контактами электросиловые цепи. Светодиод HL1 индицирует включенное состояние данного канала. Диод VD1 препятствует повреждению полупроводниковых прибор ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке реле.

Для отключения нагрузки необходимо кратко-временно нажать следующую кнопку пульта управления. Активизируется следующий канал индикации микросхемы (вывод 14, провод 2 шлейфа). На базу транзистора VT2 подается запирающее напряжение (напряжение низкого уровня). Транзистор VT2 закрывается, обесточивая тиристор VS1 и реле К1. Нагрузка канала отключается.

Устройство возвращается в исходное положение. Аналогично работают остальные каналы (B...F) управления силовыми нагрузками. Все шесть нагрузок могут включаться и выключаться независимо друг от друга. Единственное ограничение при работе с пультами управления - не допускается одновременное нажатие нескольких кнопок управления.

Рис.2
Второй вариант выходного тиристорно-релейного каскада показан на рисунке 2. При подаче на вход (линия шлейфа 1) напряжения низкого уровня включение каскада происходит по описанному выше принципу. Отключение каскада происходит при поступлении по линии шлейфа 2 напряжения низкого уровня.

Поскольку остаточное напряжение, падающее на выходном каскаде токового ключа микросхемы DA1, ниже, чем падение напряжения на последовательно включенных тиристорах VS1 и элементе индикации включения канала - светодиоде HL1, происходит шунтирование анода-катода тиристора и его отключение. Устройство также предусматривает управление шестью взаимонезависимыми нагрузками (B...F).

Третий вариант тиристорно-релейного каскада (рисунок 3) несколько сложнее предыдущих, однако он позволяет включать/выключать 12 независимых друг от друга нагрузок (A...L). Принцип работы каскада заключается во временном способе управления тиристором. В исходном состоянии транзистор VT1 открыт. Ток, протекающий через цепь управления тиристора VS1, и ограниченный цепочкой резисторов 10 кОм и подстроечного 2 кОм (рисунок 3) недостаточен для отпирания (включения) тиристора.

Рис.3
При подаче на вход каскада напряжения низкого уровня транзистор VT1 запирается, цепь протекания тока в перечисленных выше резисторах и через управляющий электрод тиристора прерывается. Электролитический конденсатор за время нажатия кнопки управления заряжается до напряжения питания устройства.

После отпускания кнопки управления этот конденсатор оказывается подключенным к управляющему электроду тиристора. Разряд конденсатора через управляющий переход тиристора вызывает его включение, и, соответственно включение реле К1 и устройства индикации включенного состояния канала - светодиод НИ.

Для отключения нагрузки достаточно повторно и кратковременно нажать ту же самую кнопку на пульте управления. Произойдет запирание транзистора VT1, разрыв цепи питания тиристора и отключение реле К1. Электролитический конденсатор за это время зарядится не успеет. Время нажатия на кнопку управления выбирают в интервале 0,5...2 сек. Это время зависит от выбора параметров время зарядной цепи (сопротивление 10 кОм, емкости электролитического конденсатора (рис.3)). Подстроечные резисторы в цепи управляющего электрода каждого из тиристоров настраивают индивидуально по их четкому срабатыванию.

При не нажатых кнопках управления все каналы индикации (коммутации) микросхемы (рисунок 1) должны быть отключены. В противном случае необходимо увеличить соотношение сопротивлений резисторов R1/R2. Конденсатор С1 уменьшает влияние наводок на цепь управления микросхемы DA1.

Резисторы пультов управления подбирают следующим образом. Параллельно линии временно подключают переменный резистор сопротивлением до 1 МОм. Вращением его ручки проверяют поочередное переключение всех 12-ти каналов коммутации (индикации). Затем ручку переменного резистора устанавливают в положение, в котором включается первый канал коммутации (индикации), временно отпаивают переменный резистор от схемы и измеряют его сопротивление.

Аналогичные процедуры выполняют для всех остальных каналов. Далее, из набора одиночных или последовательно соединенных резисторов компонуют набор резисторов для пульта (пультов) управления, проверяют четкую работу пультов на переключение каналов, при необходимости корректируя номиналы резисторов. И устанавливают резисторы в пульт (пульты) управления.

В качестве реле тиристорно-релейных каскадов (6... 12 штук) следует использовать низковольтные реле с током срабатывания не выше 50... 100 mА (рис.1) или до 20 mА (рисунки 2 и 3).

Пульты управления подсоединяют к устройству двухпроводным проводом малого сечения. В качестве одного из проводов может быть использована "земляная" шина. Количество параллельно включенных равнозначных пультов не ограничено. Пульты полностью взаимозаменяемы и могут подключаться к линии управления при помощи розеток, либо быть установлены стационарно. Кнопки пультов желательно располагать в два ряда и различать расцветкой и надписями (Вкл./Выкл.).

Устройство не боится коротких замыканий в цепи управления и обеспечивает соблюдение правил техники безопасности при работе в помещениях с любым сочетанием неблагоприятных условий эксплуатации электросилового оборудования.

Описанное ниже устройство предназначено для дистанционного управления десятью нагрузками по двупроводной линии связи длиной до 10 м. Его можно использовать для управления бытовой радиоаппаратурой, игрушками, для передачи информации о состоянии датчиков различных устройств .

От подобных по назначению (например, [Л] это устройство отличается возможностью одновременной передачи нескольких команд в любой комбинации и удобством контроля за передаваемой информацией (по положению ручек или кнопок переключателей на пульте передатчика). Кроме того, передатчик не требует собственного источника питания - он питается по той же линии связи. Система сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания от 9 до 5 В, а при использовании микросхем серии К561- от 12 до 5 В.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Требуемые команды передают, устанавливая переключатели пульта управления в соответствующее положение. В передатчике происходит циклический опрос состояния контактуры пульта с тактовой частотой. Последовательность командных импульсов (замкнутым контактам соответствует короткий импульс, разомкнутым - удлиненный) передается по линии связи в приемник. Приемное устройство обрабатывает поступившую информацию и вырабатывает сигнал на включение соответствующих нагрузок.

Но если в светильнике применить компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), которые в настоящее время находят всё более широкое распространение, эти недостатки будут устранены. Обусловлено это тем, что в КЛЛ применён так называемый электронный балласт (более правильное название - ЭПРА - электронный пускорегулирую-щий аппарат) - специализированный питания, который питается от сети 220 В через встроенный выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Это позволяет питать маломощные КЛЛ однополупериодным напряжением, причём в большинстве случаев яркость свечения уменьшается незначительно. Поэтому для управления люстрой с КЛЛ можно применить схему, показанную на рис. 1. Правда, редко, но попадаются маломощные КЛЛ, в которых производители с целью экономии применяют в ЭПРАнедвухпо-лупериодный мостовой выпрямитель, а однополупериодный, на одном диоде. Это следует учитывать при применении КЛЛ в светильнике. Кроме того, в выпрямителе ЭПРА (особенно маломощных КЛЛ) применены, как правило, сглаживающие конденсаторы небольшой ёмкости (2,2...3 мкФ), что может привести к заметному росту пульсаций светового потока с частотой 50 Гц. Чтобы устранить этот недостаток, питать КЛЛ следует от дополнительных одно-полупериодных выпрямителей.

Схема управления двумя группами осветительных КЛЛ по двум проводам показана на рис. 2 (часть схемы левее разъёмов XT1, XT2 такая же, как и на рис. 1). Здесь каждый из выключателей SA1, SA2 подаёт питающее напряжение на "свою" группу ламп. Резисторы R1, R3 ограничивают бросок зарядного тока конденсаторов C1, C2 при включении, R2, R4 обеспечивают их разрядку после выключения светильника. Дополнительное удобство такого решения - возможность применения КЛЛ с различной световой температурой, которые удобнее использовать в том или ином случае или совместно.

Большинство элементов для сборки устройства можно извлечь из вышедших из строя КЛЛ, обязательно проверив каждую деталь перед монтажом на исправность. Оксидные конденсаторы должны быть с номинальным напряжением не менее 400 В, а их ёмкость - не менее 8.10 мкФ, причём чем больше ламп в группе, тем больше должна быть ёмкость (можно использовать несколько конденсаторов, соединив их параллельно). Разъёмы XT1-XT5 - любые винтовые клеммники, рассчитанные на работу в сети 220 В.

Диоды VD1, VD2 монтируют в выключателе, остальные детали - в светильнике. Изготавливать печатную плату нет необходимости, все элементы можно разместить на пластине из листовой пластмассы толщиной 1.1,5 мм, предварительно определив её размеры по имеющемуся в люстре свободному месту. Конденсаторы крепят к ней термоклеем, клеммники - винтами, остальные элементы монтируют на их выводах. Внешний вид одного из вариантов платы показан на рис. 3.

После установки смонтированной платы внутри светильника и проверки работоспособности её закрывают пластмассовой крышкой.

В люстре с описанной схемой управления можно применить и светодиодные лампы , но только те из них, в которые встроен импульсный блок питания, а не выпрямитель с балластным конденсатором.

Следует помнить, что в соответствии с ГОСТ Р 51317.3.2-2006 методы однополупериодного выпрямления потребляемого от сети тока допустимо применять, "если управляемая активная мощность технического средства не превышает 100 Вт".

Дата публикации: 12.08.2013

Мнения читателей

• Василий / 26.10.2013 - 12:36
  Здравствуйте! Не прошло и месяца, резистор 12 Ом МЛТ-2 сгорел - не выдержал пусковых токов емкости 147 мкФ, поставил три параллельно включенных МЛТ-2 по 56 Ом.
• Василий / 11.10.2013 - 05:20
  Здравствуйте! Чтобы полностью исключить мерцание, даже заметное только боковым зрением, пришлось установить емкость из расчета 2 мкФ/Вт (так для 3 ламп по 23 Вт потребовалось 147 мкФ). При установке емкости 100 мкФ, китайский резистор 0,5 Вт(не говоря уже о 0,25 Вт изображенных на схеме) сгорел сразу при включении(с емкостью 22 мкФ работал нормально), поэтому поставил по 2 Вт МЛТ, 36 Ом для лампы 23 Вт, и 12 Ом для 3х23 Вт. Диоды установил FR207. За идею спасибо! Всем удачи!

Покупка новой люстры – риск привлечь столько попутных проблем, что проще продолжать жить под девственно голой лампочкой под потолком. И это не цветовая гармония со шторами, а полноценная электрическая эпопея.

Вы не согласны с утверждением? И мы тоже так не считаем. Потому сегодня научимся крепить бесконечное число проводов люстры к двум стандартным проводам.

Релейный способ имеет весомый недостаток: система быстро изнашивается. Максимум несколько тысяч раз использования приведут к поломке схемы. Как известно, она расположена в декоративном колпачке под потолком. Вряд ли кого-то воодушевит ежегодные процедуры разборки люстры «в корне».

Ознакомимся с системой релейного подключения. Ее основные элементы:

• терморезистор R1, R2;
• конденсатор C1;
• реле К1;
• диодная сборка.

При включении лампы холодный терморезистор (R2) обладает высокой силой сопротивления. На реле поступает высокое напряжение, контакты размыкаются и первые 3 лампы в цепи загораются. После 1-2 секунд терморезистор нагревается, что дает постоянное, но пониженное сопротивление в цепи.

Одним из самых популярных современных осветительных потолочных конструкций является . Чтобы правильно подключить такой прибор, необходимо детально ознакомиться с инструкцией и придерживаться определенных правил установки.

Как соединить провода к двойному выключателю при установке люстры с тремя кабелями — можно прочитать в .

Выключение питания на полсекунды будет достаточным, чтобы терморезистор не остыл, а все контакты остались замкнутыми. Теперь все 6 ламп зажжены.

Вернуть освещение в прежнюю позицию 50/50 можно при помощи отключения напряжения на несколько секунд.

Система несколько непроработанная, но все же имеет право на жизнь.

Способы использования полупроводников в управлении освещением люстры

Использование транзисторов пользуется значительно большей популярностью. Их работоспособность отличается долгосрочностью, высокой частотой переключения. Несколько видов управления предоставлены для обзора и выбора.
Управление на базе счетчика

Счетные импульсы лежат в основе управления освещением. Первый обычно отвечает за сброс счетчика. Повторный – за последовательное подключение ламп.


Каждое новое нажатие на выключатель активизирует новую пару или группу ламп. Чтобы сбросить со счетчика импульсы, достаточно выдержать паузу в треть минуты.

Сдвиговый регистр в системе управления

Принцип уже содержится в самом названии. Импульс, попадая на начальную точку С, передается далее по цепочке на D и 1.


Цепь ламп накаливания подключена и работает по принципу, как на примере со счетчиком.

Для поиска обрывов неисправной электросети используют специальные . Как альтернативный метод — это можно сделать с помощью радиоприемника или смартфона.

Система управления с тиристором

Выпрямитель VD6-VD9 питает всю схему управления. Когда выключатель переходит в положение «Вкл», загорается первая лампа в цепи EL3.


Далее заряжаются конденсаторы и накапливают высокий и низкий сигнал таким образом, чтобы DD1 держал транзистор и тиристор закрытыми.Когда выключатель переключают в положение «Выкл», конденсатор перезаряжается.

Микроконтролирование люстры

Микропроцессор оснащен программным обеспечением. Благодаря этому принцип работы может быть уникален. Ведь такая схема может обладать дополнительными заложенными функциональными возможностями помимо обычного освещения. Тем не менее за основу взята та же схема, что и в предыдущих случаях.


Схемы подключения и управления люстрой имеют не такие уж и весомые отличия.

Даже электронная система остается верна первозданному принципу.

Но что действительно не сходится – качество и длительность эксплуатации.

Как работает люстра, подключенная по схеме из двух проводов, на видео

21-11-2013

Julia Truchsess

Electronic Design

Схема решает проблему информационного обмена по кабелю, в котором не осталось свободных проводов. Амплитудно-манипулированный сигнал несущей частоты может передаваться по линиям низковольтного питания.

Иногда возникает необходимость организовать обмен данными, когда для выделенной линии связи в кабеле устройства уже не осталось неиспользованных проводников. Обычно такая задача решается с помощью высокочастотной несущей, модулированной данными и передаваемой по силовым линиям, в частности, по проводам домашней электропроводки.

Поиски в Интернете показали, что, несмотря на актуальность этой проблемы для многих разработчиков, простых, дешевых и надежных решений для низковольтных систем никто не предлагает. Ниже описан результат попытки восполнить это пробел. Имейте ввиду, что без обеспечения специальных схемотехнических мер безопасности эта схема для высоковольтных приложений непригодна.

Устройство, для которого потребуется лишь пригоршня дискретных компонентов и пара микросхем, может надежно передавать и принимать данные на скоростях до 32 кбит/с при частоте несущей 2.6 МГц. Вероятно, эту скорость можно многократно увеличить, если использовать более высокую несущую частоту и соответствующим образом изменить номиналы компонентов. Схема может работать на кабель емкостью до 10 нФ и имеет низкий уровень электромагнитных излучений. Она передает данные в стандартном последовательном асинхронном формате, совместимом с UART, но разработчикам ничто не мешает использовать манчестерское кодирование или иные протоколы.

Для простоты использована амплитудная манипуляция несущей и не предусмотрено никаких схемотехнических решений для подавления собственных шумов, кроме хорошего отношения сигнал/шум. При желании разработчики могут реализовать программное обнаружение и коррекцию ошибок.

PIC микроконтроллер по набору периферии идеально подходит для нашей схемы. В частности, будет использован его модуль ШИМ или программируемый таймер для генерации прямоугольных импульсов сигнала несущей, а также быстродействующий компаратор с rail-to-rail входами (Рисунок 1). Разумеется, при наличии соответствующих периферийных устройств, можно использовать любой другой микроконтроллер.

В схеме показаны два трансивера. Приемопередатчик 1 (слева) является «удаленным» узлом, получающим питание от «базового» Приемопередатчика 2 (справа). Индуктивности L1 и L2 изолируют высокочастотную несущую от низкоимпедансной шины питания.

Нескольких узлов можно соединить в многоточечную шину, если каждый узел отелить от силовой линии развязывающей индуктивностью. Можно использовать небольшие индуктивности для поверхностного монтажа, но их рабочий ток должен с некоторым запасом обеспечивать питание нагрузки.

Передающая часть трансивера сделана на одноканальном трехстабильном драйвере шины U2 семейства TinyLogic (). Выходы драйвера подключены к шине через элементы R1 и C1. Резистор R1 обеспечивает некоторую фильтрацию, снижающую уровень электромагнитного излучения, создаваемого крутыми фронтами прямоугольной несущей.

Точка подключения приемника образована элементами C2, D2 и D3, за которыми следуют два пиковых детектора. Первый детектор, с постоянной времени, равной примерно одной третьей длительности информационного бита, демодулирует несущую для восстановления синхронизации данных. Второй, с постоянной времени приблизительно в 50 раз превышающей длительность бита данных, адаптивно восстанавливает уровень несущей. Резисторы R3 и R5 делят этот уровень примерно до двух третьих от амплитуды несущей.

Выходы обоих детекторов подключены к входам внутреннего аналогового компаратора микроконтроллера, окончательно формирующего прямоугольные сигналы данных, которые через внешнюю цепь поступают затем на UART. Резистор R4 слегка смещает вверх неинвертирующий вход компаратора, чтобы в отсутствие обмена обеспечить предсказуемый уровень «лог. 1».

Необходимо отметить, что вход и выход трансивера всегда соединены вместе, поэтому надо позаботиться о том, чтобы программа игнорировала сигналы, принимаемые от собственного передатчика.

На Рисунке 2 желтой осциллограммой представлены исходные цифровые данные, посылаемые удаленным трансивером в передающий порт UART. Синим цветом показан результат модуляции несущей, наблюдаемый на шине питания. Розовым цветом обозначен демодулированный и восстановленный сигнал, поступающий с выхода компаратора на вход RXD UART.

Рисунок 3 иллюстрирует детали процесса демодуляции и восстановления данных. Входной амплитудно-манипулированный сигнал (синий) после обработки двумя детекторами поступает на инвертирующий и неинвертирующий входы компаратора (желтый и зеленый, соответственно). Данные, восстановленные на выходе компаратора, изображены розовым цветом.

Джулия Трачсесс (Julia Truchsess) сделала успешную карьеру, создав ряд электронных игрушек, включая MicroJammers, Rhythm Rods и Singing Bouncy Baby, многие из которых выпускались миллионными тиражами. В конце 1990-х Джулии пришла в голову идея цифровых фоторамок, производство которых вскоре было организовано под брендом Digi-Frame. После дебюта Digi-Frame похожую продукцию начали выпускать многие крупные компании, но, по словам обозревателей, Digi-Frame была «Роллс-Ройсом среди рамок».

Джулия возглавляет компанию Pragmatic Designs (www.pragmaticdesigns.com), созданную в 1986 г.