Esquemas de controle de iluminação

O artigo fornece circuitos de controle de iluminação usando interruptores de passagem e cruzados, relés biestáveis, dimmers, dimmers, photorelay, temporizadores e sensores de movimento infravermelho.

Os esquemas de controle de iluminação já foram considerados repetidamente na literatura e nas páginas de vários sites da Internet de orientação elétrica. Portanto, aqui tentaremos descrever as várias soluções existentes.

Os esquemas de controle mais simples para um comutador de uma ou duas teclas são conhecidos de todos e, portanto, poucas pessoas estão interessadas; portanto, vamos direto à discussão circuitos de controle de iluminação multiponto.

Vamos começar com uma situação simples e específica - digamos que você tenha dois andares em uma casa de campo. À noite, você sobe as escadas para o segundo andar. Naturalmente, você precisa acender as luzes nas escadas. Ligue no térreo. Subimos para o segundo andar. Agora as luzes nas escadas precisam ser apagadas.

E como fazer isso se o interruptor estiver instalado no térreo? Naturalmente, a resposta óbvia é que o controle das lâmpadas deve ser realizado a partir de dois locais - do primeiro e do segundo andar.

À primeira vista, nada de complicado - basta instalar um comutador em cada andar conectado em paralelo e controlá-lo independentemente um do outro. Mas esse esquema não funciona de acordo com o algoritmo de que precisamos - com a ajuda dele, você pode acender a luz de qualquer um dos dois interruptores, mas desligá-lo - apenas daquele em que foi ligado - porque um interruptor no estado ligado bloqueará a operação do outro. Portanto, para a situação considerada com a escada, esse esquema é absolutamente inaceitável.

Para implementar o controle de iluminação de dois locais, é necessário comutadores especiais chamados de passagem. Em geral, nessa situação, o termo "alternar" está incorreto. Este é um "interruptor" porque Possui três contatos - um móvel e dois imóveis. Dependendo da posição da chave da chave, o contato móvel fecha com um ou outro contato fixo. Mas, para não ficar confuso em termos, chamaremos esse interruptor de interruptor de passagem.

Ao ligar dois desses interruptores de acordo com o esquema mostrado na Figura 1, poderemos controlar uma lâmpada (ou várias ao mesmo tempo, se estiverem conectadas em paralelo) a partir de dois pontos, independentemente um do outro. O contato móvel (comutação) neste diagrama são os contatos destacados em azul.

Fig. 1. Controle de uma lâmpada a partir de dois pontos.

Uma característica especial dos interruptores de passagem é que eles não têm uma posição chave estrita. Se em um interruptor convencional, como regra geral, a posição ligado está pressionando para cima e desligando, então no interruptor passante, a posição ligado depende da posição do segundo interruptor. Se assumirmos que você acendeu a luz desde o primeiro interruptor, “clicando” para cima e desligou a partir do segundo, na próxima vez que acender a luz com o primeiro interruptor, será necessário “clicar” para baixo.

Além do single, existem dois disjuntores. Eles permitem que duas luminárias independentes sejam controladas de dois locais. Na verdade, são dois comutadores de passagem únicos em um gabinete. O diagrama de conexão desses comutadores é mostrado na Figura 2.

Fig. 2. Controle de duas lâmpadas a partir de dois pontos.

Mas, às vezes, uma situação exige gerenciamento não de dois, mas de três ou mais lugares. Já não há interruptores de passagem para fazer. O circuito deve ser complementado com interruptores de quatro contatos - os chamados interruptores cruzados.

O comutador cruzado possui quatro contatos e um design mais complexo, em comparação com o comutador de passagem. Ele é instalado "no meio" do circuito - ou seja, o primeiro e o último interruptores no circuito de iluminação serão passíveis de passagem e os interruptores cruzados devem ser instalados em todos os pontos "intermediários". Como exemplo, a Figura 3 mostra um circuito de controle de luminária de três pontos.

Fig. 3. Controle de lâmpada de três pontos.

O circuito de controle com interruptores de passagem e cruzados não é a melhor solução quando você precisa controlar a iluminação de três ou mais locais. Esse esquema de controle é muito mais fácil de organizar com a ajuda de sistemas biestáveis, ou como são chamados de maneira diferente, relés biestáveis.

Este relé é um circuito eletrônico de um gatilho - um dispositivo com dois estados estáveis ​​e é controlado por um pulso de curto prazo fornecido à sua entrada. Isso permite o uso de interruptores sem trava (botões) para controle de iluminação. Todos os botões são ligados em paralelo, o que pode simplificar bastante o circuito e, consequentemente, a instalação da iluminação. Normalmente, esse relé é um módulo padrão de 17,5 mm montado em um trilho DIN e montado em um gabinete de controle (Figura 4)

Fig. 4. Aparência de um relé biestável.

O relé biestável mostrado como exemplo, dependendo da modificação, pode ter um contato normalmente aberto, dois contatos normalmente abertos ou um contato normalmente aberto e normalmente fechado. Tais relés podem operar tanto em uma rede de 230V quanto em uma tensão de 24V. Os circuitos de comutação de relé biestável são mostrados na Figura 5.

Fig. 5. Esquemas de inclusão de um relé biestável.

Para implementar um circuito de controle de iluminação em um relé biestável, é mais conveniente usar seu contato normalmente aberto. Nos dois circuitos mostrados, esse contato é um contato com saídas 1-2. O número de botões de controle pode ser qualquer um, e todos estão incluídos em paralelo.

A primeira pressão de qualquer botão fornece um nível de tensão de controle para a entrada A1, o que fará com que o relé se ligue, feche o contato e, consequentemente, acenda a luz, a segunda pressão se desligará e assim por diante em um círculo.

A vantagem deste circuito do circuito acima nos interruptores de passagem é a falta da necessidade de interruptores cruzados e uma instalação muito mais simples do sistema de iluminação. A desvantagem é o uso de um relé biestável especial. Porém, com esse relé, esse circuito é o ideal, tanto em termos de instalação quanto de solução de problemas subsequente.

Separadamente, é necessário recorrer a dispositivos como dimmers (dimmers). Eles permitem controlar o brilho da lâmpada. Existem reguladores para vários tipos de luminárias - com lâmpadas incandescentes, lâmpadas fluorescentes, lâmpadas halógenas, etc. Por exemplo, damos a aparência e o circuito do controle remoto a partir de diferentes pontos dimmer para lâmpadas incandescentes (figura 6)

Como pode ser visto no diagrama, os botões de controle neste dimmer são ativados de maneira semelhante ao circuito de controle por meio de um relé biestável - todos eles estão conectados em paralelo e pode haver vários deles. Para garantir a proteção, o dimmer é ligado através de um disjuntor. A potência total das lâmpadas pode ser de 600 watts. O circuito de comutação para lâmpadas fluorescentes é semelhante, a única diferença é que um tipo diferente de regulador é usado.

Fig. 6. Circuito de comutação de controle remoto dimmer.

Esse tipo de dimmer é montado em um gabinete de controle em um trilho DIN. No entanto, na maioria dos casos, na vida cotidiana, eles usam dimmers instalados em vez dos comutadores existentes. Eles têm dimensões de pouso, como um interruptor padrão. A aparência do dimmer é mostrada na Figura 7.

O ajuste é realizado girando o botão do potenciômetro - ao girar no sentido horário, o brilho da lâmpada aumenta no sentido anti-horário - diminui. Às vezes, o controle é feito usando os botões. O elemento regulador de energia no circuito dimmer é triac (triac).

Fig. 7. Dimmer

Ao substituir comutadores convencionais por dimmers, não se deve esquecer uma nuance muito importante - existem dimmers incluídos na fonte de alimentação da luminária e alguns exigem uma fonte de alimentação constante de 230V.

No primeiro caso, não há perguntas de substituição - o dimmer é ligado em vez do interruptor. No segundo caso, é necessário trazer um fio neutro adicional para a caixa de aterrissagem - para garantir uma fonte de alimentação completa de 230V. Portanto, se a fiação não for reconstruída, o primeiro método é claramente preferível. Os diagramas de fiação de vários tipos de dimmers são mostrados na Figura 8.

Fig. 8. A inclusão de vários tipos de dimmers.

Os métodos de controle de iluminação discutidos acima, com toda a sua conveniência, têm um ponto, e talvez para alguém uma desvantagem - para ativar ou desativar a iluminação, você precisa ir para o interruptor. Não deve ser conectado ao interruptor e, ao mesmo tempo, para ajustar o brilho, interruptores remotos eletrônicos. Eles vêm com controle infravermelho (IR), onde um controle remoto de qualquer aparelho doméstico é usado como painel de controle e com controle via rádio.

Como exemplo de um comutador controlado por IR, podemos nomear o conhecido comutador Sapphire (Figura 9). Permite ligar / desligar a luz e ajustar suavemente o brilho da lâmpada. Com todas as suas vantagens, deve-se notar como uma desvantagem que esta chave possa ser controlada apenas dentro da linha de visão, quanto tempo durará o "alcance" do painel de controle - geralmente não mais que oito metros.

Fig. 9. Aparência do comutador Sapphire.

Os interruptores que operam no canal de rádio são desprovidos de uma desvantagem, como o controle somente dentro da linha de visão. O sinal de rádio também pode passar por vários obstáculos - paredes, pisos etc. Até certo ponto, é claro. Nesses comutadores, como regra, é usada a frequência de 433 ou 492 MHz, que não requer permissão das autoridades de radionuclídeos. A potência de saída dos transmissores para esses dispositivos não é superior a 10mW.

Os comutadores controlados remotamente (tanto via canais de rádio quanto IR) podem ser de canal único (permitindo controlar apenas uma carga) e multicanal. Os comutadores multicanais são convenientes, pois podem ser colocados, por exemplo, em um gabinete de controle e para reduzir os objetos de controle em um ponto. Os interruptores de canal único são geralmente colocados nas caixas de junção da linha de iluminação.

Um exemplo da implementação de um comutador de rádio de canal único montado em uma caixa de junção é mostrado na Figura 10. Obrigatórios, os comutadores de canal único e multicanal fornecem controle local (manual) em caso de falha do painel de controle.

Fig. 10. Interruptor de rádio de canal único.

Os interruptores controlados por rádio, embora tenham um raio de ação significativamente maior do que os interruptores construídos em raios infravermelhos, no entanto, são limitados - em regra, não mais que 100 metros (embora existam opções diferentes).

Mas o que fazer se você precisar acender a iluminação ou qualquer outra carga, estando a dezenas ou centenas de quilômetros de uma instalação gerenciada? E essa não é uma função tão inútil - por exemplo, a inclusão remota de iluminação em uma casa de campo criará o efeito da presença dos proprietários, acenderá o aquecimento do piso radiante no inverno, para que fique quente à sua chegada, ligue o ar condicionado no verão, etc.

É aqui que os sistemas que são controlados remotamente via linhas de celular ou pela Internet vêm em socorro.Agora, esses dispositivos estão amplamente representados no mercado. O autor deste artigo também desenvolveu de forma independente um "switch" de quatro canais via GSM. Sua aparência é mostrada na Figura 11.

Fig. 11. Dispositivo de controle e monitoramento de quatro canais.

Este dispositivo, chamado de dispositivo multifuncional de controle e monitoramento, possui um módulo GSM embutido. Para usá-lo, basta conectar as cargas necessárias aos canais de saída e inserir um cartão SIM ativado.

O acesso ao controle é o seguinte - a discagem é feita para o número do cartão SIM instalado, após o número programado de chamadas, o dispositivo se conecta à linha e você deve inserir a senha definida no teclado do telefone. Se a senha estiver incorreta, o dispositivo será desconectado da linha; se estiver correto, é possível controlar (ativar ou desativar) qualquer uma das quatro cargas.

Este projeto é sem fins lucrativos, toda a documentação sobre ele, incluindo firmware do microcontrolador, dispostas em domínio público e qualquer pessoa que possua algum conhecimento no campo da eletrônica, pode fazer isso sozinho.

Todos os esquemas de controle acima têm um atributo comum - eles são controlados por um comando humano, em outras palavras, por um operador. Mas há toda uma classe de dispositivos que podem funcionar sem o envolvimento direto de uma pessoa. Isso inclui um relé de controle sob comando de um sensor de luz, um sensor de movimento e de acordo com um algoritmo de tempo previamente estabelecido.

Relé com sensores de luz (foto relé) frequentemente usado para controle de iluminação pública - quando escurecem, ligam os aparelhos de iluminação externa. O limiar de operação de tais relés pode ser ajustado dependendo do nível de iluminação. Aparência revezamento de foto junto com o sensor é mostrado na Figura 12. Ele contém um contato de controle, que permite controlar a lâmpada diretamente do relé ou, sob cargas pesadas, através de um adicional relé de potência (contator).

Fig. 12. Relé fotográfico com sensor.

Os relés que controlam a carga de acordo com um determinado algoritmo de tempo são chamados temporizadores programáveis. Eles prescrevem o tempo necessário para ligar e desligar a carga. Às vezes, os temporizadores se integram a um retransmissor de foto.

Para que é isso? Suponha que precisamos acender a iluminação externa depois do anoitecer, depois desligá-la de uma da manhã, ligá-la novamente às quatro da manhã e desligá-la pela manhã quando estiver claro. Para isso, o relé fotográfico e o temporizador são montados em um circuito serial. Quando estiver escuro, o relé fotográfico acenderá a lâmpada, mas à uma da manhã o cronômetro interromperá o circuito e a lâmpada se apagará. Então, às quatro da manhã, o cronômetro volta a montar o circuito - a lâmpada acende. E finalmente, quando ficar claro, a lâmpada desligará o relé fotográfico.

Dependendo da modificação do temporizador, é possível programar eventos de um dia a um ano. Uma variedade desses temporizadores são relés astronômicos. Como regra, esses relés também são usados ​​para controlar a iluminação externa - as coordenadas geográficas da área são inseridas como um valor de entrada, e o dispositivo, com base nessas informações, calcula automaticamente quando é necessário ativar ou desativar a iluminação. A aparência de alguns tipos de temporizadores é mostrada na Figura 13.

Fig. 13. Aparência de alguns tipos de temporizadores programáveis.

Por fim, vamos nos concentrar no controle de iluminação com sensores de movimento infravermelho. Sensores semelhantes são usados ​​em sistemas de segurança para registrar a presença de uma pessoa em uma área protegida. Somente lá os sensores são projetados para que, quando acionados, o sistema de segurança envie um sinal de alarme ao departamento de segurança remoto.

No nosso caso, a operação do sensor deve acender a iluminação por um certo tempo. Se após esse período nenhuma atividade (movimento) for observada na área controlada, a iluminação será desligada.Caso contrário, a iluminação permanece acesa pelo mesmo intervalo de tempo.

O uso de lâmpadas controladas por sensores de movimento é muito conveniente em áreas comuns - em escadas e corredores de edifícios de apartamentos. Essas lâmpadas também são excelentes para iluminação externa, por exemplo, no pátio de uma casa. Eles permitem não apenas controlar convenientemente a iluminação, mas também economizar energia, o que é bastante relevante em nosso tempo. A aparência da luminária com um sensor IR integrado é mostrada na Figura 14.

Fig. 14. Aparência da lâmpada com um sensor infravermelho.

Obviamente, em um pequeno artigo, é impossível cobrir todos os métodos modernos de controle de iluminação. Nele, tentei considerar o mais tradicional e o mais usado.

Veja também:Diagramas esquemáticos e de fiação da iluminação em um apartamento e uma casa

Mikhail Tikhonchuk