Poll-decor.ru

Пол Декор
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выключатель света с обратной связью

Проходной выключатель с обратной связью + Raspberry pi.

Как использовать обычные клавишные выключатели с произвольным дизайном как проходные и с параллельным управлением из микроконтроллера, да еще и с обратной связью и так чтобы работало одновременно и из контроллера, и с выключателя? Это вообще законно? 🙂

Как? Обо всем по порядку!

Общий принцип следующий:
Для коммутации нагрузки (лампы) будет использоваться обычное импульсное реле (еще его иногда называют бистабильное импульсное реле).
Для создания импульсов на наше импульсное реле будут использоваться механические кнопочные (пружинные) выключатели и коммутируемое реле на 220V с 3-5 вольтовой логикой управления.
Кнопочных выключателей может быть произвольное количество, все они подключаются параллельно и монтируются куда необходимо. Для примера мы воспользуемся одним выключателем.
К микроконтроллеру (в нашем случае Raspberry pi) подключается одно коммутируемое реле на 220V c 3-5 вольтовой логикой управления.
Параллельно к нагрузке (лампе) подключается опторазвязка или произвольный датчик контроля наличия 220V, который сообщает текущее состояние на линии в наш контроллер.
Теперь раскроем каждый пункт чуть подробнее.

Импульсное реле

Импульсное реле коммутирует реальную нагрузку, то есть нашу лампу (люстру и тд). Как работает импульсное реле? Это, как правило, электромеханическое реле, которое может иметь два состояния (отсюда название «бистабильное»). Состояние реле изменяется только при приходящем импульсе. Пришел импульс — реле замкнулось и напряжение пошло, пришел еще импульс — реле разомкнулось и электрическая цепь разорвана. И так далее, по кругу, импульс за импульсом. Существуют различные импульсные реле, отличающиеся количеством фаз и вольтажом входного импульса. Обычно входные импульсы — это 12 или 24 вольт кратковременного постоянного тока или 220 вольт переменного. Данные входные импульсы приходят по сигнальным линиям от кнопочных выключателей или программного реле — генератора импульсов контроллера.
В нашем примере я буду использовать простейшее однофазное импульсное реле Finder 20-ой серии, если конкретно — Finder 20.21.8. для установки на DIN рейку. Данное реле управляется импульсами от сети 220v.
Плюсы: не нужно строить отдельную сигнальную линию другого вольтажа и согласовывать входящие уровни во всех управляющих элементах.
Минусы: сигнальный провод — это провод на 220 вольт. Cтоимость такого будет несколько выше, чем провода, подходящего для 24V. К тому же, нужно будет всегда помнить о технике безопасности — вы будете работать с 220 вольт!
Какой импульсник взять — не принципиально. Главное — правильно подбирайте номиналы для вашей реальной нагрузки.

Клавишный выключатель

Подойдет любой. Выбирайте на ваш вкус, можно хоть сенсорный. Главное, чтобы выключатель автоматически возвращался в исходное состояние (например, внутренней пружиной), тем самым кратковременно замыкал цепь в момент нажатия и размыкал, когда вы его отпустите. В этом вся прелесть: вы не зависите от производителя и кнопка на стене у вас будет красивой.

Для программной генерации импульса можно использовать как электромагнитное, так и твердотельное реле на 220V c сигналом управления 3-5V от нашего Raspberry pi.
Ампераж такого реле может быть существенно ниже, чем на ипульсном, так как нагрузки на таком реле не предвидится, оно просто будет создавать кратковременные импульсы в сети.
В данном примере я буду использовать электромагнитное реле на 16 ампер. Взял первое, какое лежало под рукой 🙂
Более подробно о таких реле и способах их подключения можно почитать тут.

Читайте так же:
Емкостной выключатель для освещения

Внимание! На схеме реле имеются участки и контакты, при соприкосновении с которыми произойдет поражение электрическим током! Для штатной работы используйте диэлектрический корпус.

Опторазвязка

Как говорилось выше, можно воспользоваться готовым датчиком определения наличия 220V. Но мне было проще и дешевле собрать такой самому (да и интереснее). Суммарная стоимость компонентов не дороже 100 рублей.
В нашем случае у нас будет простейшая оптопара TLP621(GB), один диод 1N4007 и 2 резистора номиналами 130Ком и 4,7Ком. Вот и вся схема.

схема датчика наличия 220V

Принцип схемы таков, что когда напряжение 220V в сети есть — диод внутри оптопары загорается, транзистор открывается и ток от Raspberry pi, поданный на контакт питания, протекает на сигнальный контакт. При этом у нас присутствует гальваническая развязка между сетью 220v и 5-и вольтовым Raspberry pi. На малине нет встроенного АЦП, но это не критично, данной схемы вполне хватит, чтобы программно ловить текущее состояние по входящему сигналу на любом контроллере.


Внимание! На схеме имеются участки и контакты, при соприкосновении с которыми произойдет поражение электрическим током! Для штатной работы используйте диэлектрический корпус.

Общая схема подключения всего нашего хозяйства

импульсное реле + электромагнитное реле + выключатель + raspberry:

Еще раз напомню, что данная схема — лишь лабораторный вариант! Для конечного решения используйте диэлектрические корпуса!
Так же будьте аккуратны при определении фазы. Важно, чтобы все реле коммутировали именно фазу, а не ноль!

Завершающий этап — скрипты контроля и управления

Сначала напишем питоновский скрипт для управления электромагнитным реле. Мы должны будем генерировать импульсы электромагнитным реле для нашего импульсного реле.
Для этого достаточно просто ненадолго подавать на сигнальный провод 26 GPIO pin логическую единицу.

Устройство

Типовая дистанционная конструкция для управления освещением состоит из таких частей:

  • Передатчик. Оснащен отдельным источником энергии, издает сигнал с параметрами, соответствующие настройкам иной части изделия.
  • Приемник. Это индикатор, в котором обрабатывается принятая команда, выполняются заложенные в программе функции.

Применение современного беспроводного выключателя света предоставляет такие возможности:

  • включать одну или сразу несколько лампочек (адресно, все вместе);
  • настраивать силу свечения;
  • выставлять параметры световой гаммы в случае использования светодиодных изделий.

Дистанционно отключать освещение возможно при помощи портативного пульта либо с удаленным доступом (сигнал поступает через интернет, по закрытому радиоканалу). Подобный вариант зачастую применяют люди, которые надолго покидают свое жилище. Периодическое появление света в доме создает ощущение присутствия жильцов, отпугивает злоумышленников.

Чтобы правильно подключить выключатель к лампочке, для начала, при помощи индикатора напряжения определяем, какой из двух проводов является фазным. Обмотайте его изолентой, чтобы знать, что это он. Отключаем электричество на щитке.

Пометим изолентой фазный провод

Проверяем снова при помощи индикатора напряжение и только после этого приступаем к следующему этапу.

При помощи отвертки отсоединяем клавишу выключателя от основы. Чтобы отсоединить защитную рамку, нужно выкрутить отверткой два винта. Они расположены по диагонали друг от друга. На верхней торцевой стороне откручиваем контактные винты.

На некоторых выключателях на обратной стороне механизма указывают какие провода к каким контактным винтам присоединяются. Если написаны цифры 1 и 3 это значит, что 1 это фаза, а 3 отходящий. Допустим, написано L и 1, L — фаза, 1 — отходящий. Написано L и стрелка: L — фаза, стрелка — отходящий.

Инструкция подключения выключателя

Снимаем приблизительно по изоляции с проводов.

Читайте так же:
Как превратить свет в ток

В контактный винт фазы вставляем провод фазу и закручиваем винт. Его нужно закрепить хорошо, иначе контакт будет подгорать и выведет выключатель из строя.

Так же подключаем и второй провод (выход).

Раскручиваем распорные винты механизма (они находятся по бокам).

Вставляем механизм в подрозетник, выравниваем по горизонтали и закручиваем распорные винты.

Возвращаем защитную рамку. Прикрепляем ее диагональными винтами

Способ управления

Сенсорные выключатели освещения могут управляться непосредственно касанием сенсора или совместно с пультом дистанционного управления. Пульт управления представляет собой радио модуль управляемый кнопками. Количество кнопок управления зависит от числа применяемых модулей коммутации, типа пульта и количество управляемых им выключателей.

Максимальная дальность действия пульта дистанционного управления составляет 30 метров. Благодаря использованию радиоволн, управлять освещением можно не находясь в прямой видимости выключателя (например, включить свет в коридоре из соседней комнаты).

Пульт управления может быть простым (управляющим одним модулем и имеющим только одну кнопку) или программируемым, в котором конкретный выключатель выбирается заранее заданной комбинацией клавиш.

Как выглядит выключатель

Вот для примера классический выключатель темно-серого цвета.

Схема подключения выключателя света с одной клавишей

Здесь много отверстий, но нас будут интересовать только 4, расположенные в красном прямоугольнике. Это эквиваленты клемм 1 и 2 на схемах выше. Другие отверстия в переключателе не выполняют никаких функций. Кроме того, в верхней и нижней частях находятся пластиковые серые элементы для защёлкивания корпуса.

Схема подключения выключателя света с одной клавишей

Возвращаясь к лицевой части переключателя, после удаления клавиши (обычно пальцами, слегка отжав на себя), мы видим пластиковый элемент, который используется для прикрепления клавиши и переключателя. Он не нужен во время сборки, поэтому слегка поддеваем его плоской отверткой и снимаем.

Схема подключения выключателя света с одной клавишей

Управление или выключатели. Нужны ли?

В этой статье речь пойдет о реализации автоматического освещения в умном доме, настройке Domoticz для управления светом и готовое решение на dzVents.

Несомненно стоит использовать не только датчик движения, но и обычный выключатель, который будет дублирующим элементом. Если по какой-либо причине один из компонентов откажет у Вас будет возможность включить свет «проверенным способом».

Особенно эта потребность возникает у новичков, когда после изменения одного из сценариев сервер начинает зависать или отдает не верные команды.

В своей схеме работы свет я не упускаю возможность отключать свет с использованием настенного выключателя. При размыкании цепи питания пропадает напряжение на Wi-Fi реле и цепь питания освещения размыкается, не зависимо от сценария или компонентов системы.

При замыкании цепи питания, реле переходит в положение включено (контакты реле замкнуты). Лампы включаются. Это очень удобно, так как работа с освещением возможна как при использовании автоматики, так и в ручном режиме.

Такое решение возможно при прошивке Wi-Fi реле Sonoff Basic альтернативной прошивкой Tasmota. Процесс прошивки реле можно почитать в этой теме.

Исходные данные: система Domoticz, датчик движения Xiaomi Aqara, Wi-Fi реле Sonoff Basic.

Визуальная реализация света умного дома

принципиальная схема свет в умном доме

На рисунке показана принципиальная схема работы, согласно нашей задумке. Правильным подключением является разрыв фазы через выключатель, так требуют правила устройства электроустановок, во избежание поражения электрическим током при замене ламп.

Постоянное нахождение ламп под воздействием фазы может вызывать их мерцание. У меня идет разрыв нуля, на что есть свои причины.

Пояснения по работе схемы: датчик движения Xiaomi Aqara обнаруживает человека в комнате о чем сообщает шлюзу Xiaomi Gateway 2 по протоколу ZigBee. Шлюз передает данные на сервер умного дома через Wi-Fi роутер.

Читайте так же:
Выключатель с подсветкой подсветка перегорела

Сервер понимает, что в помещении появилось движение, а это является условием для запуска сценария, который понимает что нужно включить свет. Отправляет команду с сервера о включении света на Wi-Fi реле Sonoff Basic через роутер.

Выбираем выключатель

stroitelstvo

Просматривая информацию в интернете, обнаружил такой интересный случай: «Проводка не очень старая, всего 4 или 5 лет, но недавно включили свет в одной комнате — теперь не отключается, даже когда разъединяешь провода с выключателя, а так все нормально везде все работает, автоматы не выбивает». Поразмыслив, решил изложить соображения по поводу подключения выключателей и их современных вариантов. Вдруг кому пригодится, случаи в жизни разные бывают… Да и знать какие они, эти самые выключатели, как выбрать, как поставить следует не только электрикам. Дело это не сложное, поэтому, зачем отдавать свои «кровные» за работу, которую Вы сами сможете легко проделать?

Cодержание:

  1. Устройство выключателя
  2. Виды выключателей
    • Клавишный выключатель
    • Проходной выключатель
    • Сенсорный выключатель
    • Умный выключатель
  3. Защита и безопасность
    • Автоматические выключатели
    • Дефференциальные реле

Устройство выключателя.

Для начала следует разобраться с принципом работы выключателя. По названию видно его предназначение: выключать или включать электрическую сеть. Номинал тока выключателя можно рассчитать по формуле P=UI. То есть, если у нас люстра на 5 ламп, и мы хотим установить 100Вт лампы, тогда мощность будет составлять 500Вт. Что бы рассчитать номинал выключателя 500Вт делим на величину напряжения в сети, то есть 220В. Получаем величину тока 2,3А. Берем с запасом, значит, выключатель следует брать номиналом более 2,5А. Внутренность приблизительно такова как изображено на фотографии.

stroitelstvo

Крепление рассматривать не будем, а вот устройство разберем. Основная часть, на которой крепятся медные контакты, на фотографии выполнена из пластика. Сразу оговоримся – лучше приобрести керамический, при нагреве не деформируется, пожаробезопасность получше будет, нежели у пластика. На изображении видны 3 вывода под крепление провода. В верхней части видно одиночный вывод с металлической планкой, которая позволяет при включённом положении замыкать две группы контактов. Обязательно при подключении убедитесь, что на выключателе у Вас фаза (достаточно простая процедура, понадобится индикаторная отвертка, приложив которую к проводу по наличию свечения убедитесь, что фаза). После проверки фазы на выключателе, рекомендуем выключить автоматы возле счетчика, во избежание поражения током. Про безопасность и осторожность не забываем – и все закончится благополучно.

Итак, ввод, провод от коробки с фазой, крепится на одиночный контакт. Остальные два вывода – это разводка для осветительного прибора. Крепим провода на клеммы, закрепляем в коробке выключатель и пользуемся. Принцип выключателей практически идентичный, уловив суть в простом выключателе – легко разобраться и в других.

Виды выключателей.

А разбираться есть в чем, так как рынок предлагает огромный выбор выключателей. От обычного клавишного до «умных» выключателей. Рассмотрим по порядку.

Клавишный выключатель.

Пожалуй, самый распространенный вид выключателей. Принцип работы такого выключателя основан на перебрасывании пластины (коромысла) в двух положениях, в одном замыкает контакты, в другом размыкает. Клавишные выключатели бывают двух, трех цепные. Для удобства пользователя могут иметь вмонтированный светодиод, очень удобное и практичное решение. При таком выключателе не нужно более рукой обыскивать пол стены, что б его найти.

Выключатель проходной.

Перекидные выключатели отличаются от обычных большим количеством контактов, точнее на один. Это обусловлено его предназначением. При переключении клавиши цепь в проходном выключателе не разрывается, а переключается на другой провод. Как видно на ниже приведенной схеме, такие выключатели позволяют управлять включением – выключением освещения в разных местах помещения. Например, между этажами здания на лестнице или в помещениях имеющих большую длину.

Читайте так же:
Выключатель света с индикатором не горит

stroitelstvo

Сенсорный выключатель.

stroitelstvo

От простого перейдем к сложному. Последние модели выключателей уже не простой ключ для размыкания цепи – это уже высокотехнологичный продукт, предназначенный создать условия максимального комфорта в доме. К таким выключателям относятся:

— сенсорный выключатель; — «умные» выключатели;

— выключатели с таймером; — автоматический выключатель;

Давайте более подробно рассмотрим каждый из перечисленных типов выключателей. Это позволит нам увидеть, как они способны повысить комфорт пользователя. Первым в списке идет сенсорный выключатель, с него и начнем.

Это, по сути, полупроводниковое устройство которое включает – выключает освещение в зависимости от близости нахождения человека. Характерной особенностью такого выключателя является отсутствие механических составляющих. Степень надежности соответственно выше. Некоторые производители в сенсорные выключатели встраивают ИК – датчик, что позволяет управлять им, не вставая с дивана, при помощи любого бытового пульта ДУ.

Стандартный сенсорный выключатель содержит в себе:

-чувствительны элемент – датчик, в зависимости от конструкции может быть оптическим, ИК, фотодиод и т.д.;

— полупроводниковая схема, проводит анализ информации от датчика и посылает сигнал управления на коммутационную часть;

— коммутационная часть отвечает за включение – выключение силовой цепи осветительных приборов.

Подключение таких выключателей не вызывает особых проблем, поэтому подробно на этом останавливаться не будем. Заметим лишь, что для подключения не нужно дополнительных проводов или отдельного источника питания. Если вы устанавливали обычный клавишный выключатель – установите и сенсорный.

Следует пару слов сказать о выключателях для фасадного освещения. В качестве датчика используют фотодиод, который реагирует на степень освещенности, и в зависимости от нее включает освещение. Очень практичное и удобное устройство, даже в Ваше отсутствие, при наступлении темноты выключатель включит освещение фасада, и по возвращению домой не придётся блуждать в потемках во дворе дома.

Умный выключатель.

Теперь что касается «умных» выключателей. Во многом они схожи с сенсорными выключателями, их в какой — то мере тоже можно так охарактеризовать, но «умные» имеют ряд специфических особенностей:

— позволяют регулировать яркость освещения, при этом выключатель «запоминает» Ваши предпочтения;

— управление осуществляется как рукой, так и дистанционно, с применением радиочастот, то есть, нет необходимости быть в зоне видимости выключателя (включить можно с помощью пульта из другой комнаты);

— возможность задавать интервалы включения – выключения освещения, так называемые выключатели с таймером;

— возможность объединения группы таких выключателей и встраивание их в систему «умный» дом.

Что касается стоимости таких устройств, то по цене они вполне доступны многим гражданам. Средняя цена таких девайсов 10 – 15 долларов за штуку + желательно пульт, он стоит в пределах до 20 долларов. Монтируются такие выключатели в обычную коробку, дополнительных проводов не требуют. Одна особенность, на выключатель необходимо будет подать не одну фазу из распределительной коробки, а две, так как устройство питается от сети 220В. Но это достаточно легко сделать, особенно если к выключателю спускались три или более провода.

Читайте так же:
Кабель канал вместимость проводов

Как мы видим, рынок предлагает выключатели на любой вкус и материальный достаток, какой выбрать решать, безусловно, Вам. Но есть два типа выключателей, которые просто необходимы в доме. Это автоматические и дифференцированные выключатели. Их предназначение – защита Вашего дома и аппаратуры в нем находящейся. Присмотримся к ним повнимательней.

Защита и безопасность.

stroitelstvo

Автоматический выключатель.

Автоматический выключатель, он же пакетный выключатель, предназначен для защиты от короткого замыкания в сети. К чему приводит замыкание проводки хорошо известно. Вещь это необходимая, поэтому рассмотрим принцип работы данного устройства. Автоматические выключатели имеют два вида защиты: от короткого замыкания в проводке и от перегрузки сети.

stroitelstvo

Защита от перегрузки обеспечивается за счет наличия биметаллической пластины (5). При превышении номинала тока пакетного выключателя, пластина начинает нагреваться, после определенного интервала времени, который зависит от величины тока перегрузки, пластина деформируется и происходит разрыв цепи. Со временем пластина остывает и возвращается в исходную форму, но устройство выключателя сделано так, что автоматического включения не произойдет. Пользователь вынужден обратить внимание на возникшую проблему и принять меры к устранению причины перегрузки в сети. Включить автомат можно только вручную. Защита от короткого замыкания осуществляется за счет соленоида (7). При коротком замыкании сила тока резко возрастает, соответственно ток, протекающий через соленоид, увеличивается. При превышении тока в 2 и более раз от номинального тока автомата, происходит «втягивание» сердечника и размыкаются контакты, цепь разрывается. Как и в первом случае – включение повторно осуществляется вручную.

Теперь что касается выбора пакетного выключателя. Автоматические выключатели характеристики разнообразны и выбор следует делать исходя из Ваших потребностей. Все зависит от того, какую мощность потребляет аппаратура в доме. Необходимо просуммировать мощность всех электроприборов, включая освещение. Расчет тока автомата определяем по формуле, которая уже приводилась выше: P=UI. Рассмотрим на примере: комната, в которой планируется использовать компьютер (

450Вт), утюг (1500Вт) и освещение (150Вт). Итого получаем 2,1 кВт, делим на напряжение в сети 220В, и получаем ток – 9,5А. Автоматический выключатель для защиты этой комнаты берем не менее 10А, больше тоже не следует, если не планируется использовать дополнительные потребители напряжения.

Дифференциальный выключатель.

stroitelstvo

И последний тип выключателей — дифференцированный выключатель или дифференциальное реле. Предназначается для защиты от короткого замыкания, перегрузки сети, защиты от возгорания, защиты от поражения электрическим током, а так же от пробоя токоведущей жилы на землю. Время срабатывания реле составляет 0,4 секунды, что гарантированно спасет жизнь при попадании под напряжение. Характеристики выключателя выбираются аналогично автоматическим выключателям, но с нюансами…

Объём статьи ограничен, и поэтому рассматривать принцип действия данного типа выключателя не будем, об этом возможно будет следующая наша статья. А пока подведем итог вышесказанному. Выбрать и установить выключатель не так сложно как кажется, сложнее всего обстоит дело с подключением последних двух типов выключателей. И здесь Вам без электрика или опытного человека, который уже устанавливал подобное оборудование не обойтись. Поскольку кроме особенностей подключения автоматов необходимо брать в расчет то, что не везде удастся обесточить ввод в квартиру, а значит, подключать придется под напряжением. Ни в коем случае не делайте это самостоятельно, чревато.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector