Intelligens nyomógombos világításvezérlés: Hagyományos és mikrovezérlős megoldások
Az épületek helyiségeinek világításvezérlésére a hagyományos megoldásokon kívül gyakran merül fel más, akár speciálisabb igény. Adódik ez abból is, hogy egyre nagyobb a fényforrás-választék, egyre többen keresik az energiatakarékos eszközöket, valamint környezettudatos gondolkodásunk is formálódik vagy formálják, hiszen a hagyományos izzók kivezetése a gyártásból és a piacról a fentieket célozza.
Megnyomjuk az ajtó melletti fali nyomógombot, - amiről eddig azt hittük, hogy kapcsoló, hiszen először járunk itt -, és a világítás bekapcsol. Végül is mindegy nekünk, hogy kapcsoló vagy nyomógomb. A lényeg, hogy van fény. HOPPÁ! Most mi van? Egy idő után lekapcsolt a világítás. Már tudjuk, hogy egy idő után le fog kapcsolni, hiszen mindegy, hogy a tulajdonos vagy mi nyomtuk meg a gombot. A tulajdonos nem egy rövid impulzussal kapcsolta be a fényeket, hanem egy hosszabb gombnyomással. A kitalált kis történet, - ha nem is ebben a formában -, de lejátszódhatott egy kedves ügyfelünk megrendelőjének gondolataiban, mert egy ilyen áramkör kidolgozását kérte tőlünk.
A nyomógombos vezérlés előnyei és típusai
A világításvezérlés hagyományos módszere az egyszerű vezetékes, kapcsolószáras működtetés, amely nem igényel, csak egy kapcsolót, magát a fényforrást és némi vezetéket az előírások szerint bekötve. A több helyről történő működtetésnek viszont már vannak alternatívái.
A mindenki által ismert és jól megszokott alternatív és keresztváltó-kapcsolókkal megvalósított vezérlés biztosan elvégzi a dolgát, és a vezetékeket sem lehet nagyon összekeverni. A keresztváltó bekötésénél kell kicsit odafigyelni akkor, ha 2-nél több a kapcsolási hely. Hátránya ellenben a több helyről való vezetékezés, az utólagos bővíthetőség nehézsége, illetve az, hogy a kapcsolók állásából nehéz következtetni a be/ki állapotra.
Váltó kapcsolás Lépésről Lépésre!
Impulzusrelével működtetett világítás-kapcsolásnál nyomógombos lesz a vezérlés, és leegyszerűsödik, kevesebb figyelmet igényel a vezetékezés. Persze van hátránya is, pl. az elektromechanikus impulzusrelé elég zajos, a kötődoboz és a fal még fel is erősíti az átváltás koppanását, ezért ahol ez zavaró, ott célszerűbb a tisztán elektronikus impulzusrelé használata, amely nem felejtő memóriában tárolja az aktuális állapotát, így áramszünet után ugyanúgy visszaáll, mint az elektromechanikus.
Symbioz: Captur és Arkana között
A fényerő-szabályozók (dimmerek) többsége is működtethető több helyről nyomógombbal, tehát nem csak a szabályozás oldódik meg, hanem az „impulzusrelé” üzemmód is. A fényforrások így a hangulatfény szerepét is betölthetik, nem beszélve az energiatakarékosságról.
Relés vezérlések a hosszú és rövid gombnyomás megkülönböztetésére
Természetesen maradva a relés vezérlők használatánál - az egyszerűbb mikrovezérlős vezérlés helyett, - két megoldással is előálltunk. A két kapcsolás működése egy funkció kivételével megegyezik. Az áramkör rövid gombnyomásra időzített impulzusreléként viselkedik és bekapcsolja a világítást, majd az időzítés letelte után kikapcsolja. Időzítés alatti újabb rövid gombnyomásra kikapcsol a világítás.
Hosszú gombnyomásra az impulzusrelé kap vezérlést és állapotot vált a kimenete.
Világításvezérlés hosszú-rövid gombnyomásra - 1.
Az R11 időrelé a „g” funkcióban vezérlőjel lefutó élére indított elengedés-késleltető üzemmódban működik, míg az R12 az „f” vezérlőjel felfutó élére indított elengedés-késleltető üzemmódban. A nyomógomb lenyomásakor R12 reléje meghúz és elindul az időzítése (felfutó él), ami a hosszú gombnyomás időtartamára van beállítva. Ha R12 időzítése alatt felengedjük a gombot (rövid gombnyomás), akkor R11 reléje behúz és R12 zárt 18 kontaktusára kapcsolja R11 impulzusát, mely az R13 jelű CRM-161/UNI időrelét indítja a „k” jelű időzített impulzusrelé funkcióban. Természetesen, ha R14 kapcsolta be a világítást, akkor az csak újabb hosszú gombnyomással kapcsolható ki. Ha R14 bekapcsolt kimenete mellett rövid gombnyomás történik, akkor az R13 is bekapcsol.
Világításvezérlés hosszú-rövid gombnyomásra - 2.
Az előzőtől kicsit komfortosabb megoldás, ha a rövid gombnyomásra indított időzített impulzusrelé funkciót érvényesíteni tudjuk akkor is, ha előtte az impulzusrelét bekapcsoltuk hosszú gombnyomásra. A következő ábra áramkörében az MR-42/230V típusú két kimenetes léptető impulzusrelét használjuk (R24) párhuzamos üzemmódban (F1 állás!). Az impulzusrelé második csatornája a bekapcsolt állapot detektálását végzi. A 21-24 kontaktusain az ON/OFF bemenetre átvezetjük a rövid gombnyomás impulzusát.
Figyelem! A 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 cég nem vállal felelősséget a bemutatott elvi megoldások felhasználásából eredő károkkal és egyéb problémákkal kapcsolatban.
Intelligens LED világításvezérlés mikrovezérlővel
Lakásunkban már szinte minden világítás ledes. Ezeket a led világításokat magam szerelgettem boltban kapható led szalagokból és led modulokból. Boltban kapható 12V kapcsoló üzemű tápegységeket használtam, esetenként 24V-os printer tápegységet. Dögös áramokról van szó, itt 10A-ek röpködnek. Kezdetben relével kapcsoltam be a világítást, egy primitív áramkörrel. Szerettem volna, ha egy kicsit komfortosabb a működés, pl. bárhonnan le tudom kapcsolni az összes szobában a világítást, de azt is nagyon szerettem volna, ha éjszaka felkapcsolva a villanyt, nem vakít el a hirtelen nagy fény, hanem lassan kúszik fel a fényerő. Ezért kezdtem bele ennek az áramkörnek a megépítésébe.
Az alapvető cél, hogy egy fényerőszabályozható (PWM) LED világításból és hagyományos 230V-os, relével vagy más módon kapcsolt világításból álló lakásvilágítást intelligens módon lehessen vezérelni. A vezérlő az ATmega328 chip-el épült, alul a hűtőbordán a MOSFET tranzisztorok vannak, amikkel a 12 vagy 24V feszültséget kapcsolgatom a PWM jellel a fényerő szabályozáshoz.
Nagy előnye még ennek a kapcsolásnak, hogy egy szobában több kapcsolót is el lehet helyezni, párhuzamosan köthetők, és bármelyikről fel és le kapcsolható a villany. Ez a kényelem ma még nem teljesen egyértelmű. A szokásos villanyszerelők által bekötött alternatív kapcsolás nem pont ugyanez. Kaphatók készen villamos hálózatba szabvány módon beköthető elektronikus kapcsoló áramkörök, darabja 9-10.000Ft. Nekem az egész került ennyibe (led világítás nélkül).
Összesen nyolc csatornás világításvezérlést valósít meg a program, ahol egy csatorna egy fali kapcsoló - lámpa párost jelent. Összesen nyolc csatornát lehet vezérelni, ezek hivatkozása 0-7 közötti index értékkel történik. A programban egy be[] nevű tömb változóban lehet megadni a fizikai mikrovezérlő lábakat, melyeket bemenetnek definiálunk. A ki[] nevű tömb változóban kell megadni a kimeneti lábakat. Ezzel szinkronban kell megadni a pwm_hdvr_mask[] tömb változóban, hogy melyek a PWM kimenetek, hiszen a program csak ezek fényerő szabályozását kezelheti, a többi kimenetet csak fel-le kapcsolgatja.
A csatornák paramétereinek módosítása működés közben
Az egyes csatornák többféle tulajdonságát a felhasználó működés közben is megváltoztathatja. Ezt azért építettem be, mert a lakásvilágításomat folyamatosan fejlesztem (cserélem a hagyományos lámpákat fényerőszabályozható led világításra, illetve ha egy LED lámpa elromlik, gyorsan tudom helyettesíteni hagyományos lámpával), és nem akartam minden egyes változtatásnál programot módosítani és a mikrovezérlő beégetésével bajlódni.
A paraméter érték beállítás megkezdéséhez, azaz az első gombnyomás megkezdéséhez 4 másodperc áll rendelkezésre. Ha nem teszünk semmit, akkor 4 másodperc után a program a paraméter értékét nem változtatja meg. Három klikkel lépünk be a setup módba. Előtte a lámpát lekapcsoljuk. Miután letelt a (nosens) időszak, a sw_klik_mem változóban megkapjuk a klikkelések számát. Két nyomógomb lenyomás között maximum 500msec telhet el. Hogy melyik paramétert fogjuk megadni, azt a nyomógomb lenyomások száma adja meg.
| Paraméter | Funkció | Gombnyomások száma | Érték |
|---|---|---|---|
| 1 | PWM mód | 1 klikk | Kikapcsolva |
| 2 klikk | Bekapcsolva | ||
| 2 | Max. ismétlési idő | 1-10 klikk | 100msec - 1sec |
| 3 | Fel és leúsztatási idő | 1-10 klikk | 500msec - 5sec |
| 4 | Segédfény funkció | 1-15 klikk | Kikapcsolva, 3 sec, 6 sec stb. |
| 5 | Segédfény fényerő | 1-9 klikk | 1%, 3%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50% |
Váltó kapcsolás Lépésről Lépésre!
Alapértelmezett értékek visszaállítása és a vezérlő változói
Az alapértelmezett értékek EEPROM-ba való beírásához tegyünk a mikrovezérlő 7-es lábára egy kapcsolót, illetve valamilyen más módon kössük GND-re. Áramtalanítsuk a mikrovezérlőt és helyezzük áram alá úgy, hogy közben a 7-es láb földre van kötve. Pár másodperc után a láb GND-re kötését megszüntethetjük, mintavétel a láb állapotáról csak induláskor történik. Ha a program induláskor a 7-es lábon logikai 0-át talál, akkor az EEPROM-ba beírja az alapértelmezett értékeket.
A vezérlő fontos változói:
- byte sw_prev_stat[]={0,0,0,0,0,0,0,0}; //kapcsoló előző ciklusbani állapotát tárolja.
- long sw_tart_time[]={0,0,0,0,0,0,0,0}; //két kapcsoló lenyomás közötti időmérés segéd változója.
- byte pwm_hdvr_mask[]={1,1,1,1,1,1,0,0}; //a pwm vezérelhető kimeneteket maszkolja.
- byte min_fenyero[]={1,1,1,1,1,1,1,1}; //csatornánként az alapminimális fényerő értéke.
- byte fenyero[]={5,5,5,5,5,5,5,5}; //lámpa fényereje 5..255-ig.
Fényerőszabályozási technológiák és terhelési típusok
A dimmerek többsége több helyről is működtethető nyomógombbal, így nem csak a szabályozás, hanem az impulzusrelé üzemmód is megoldott. A fogyasztót 90%-on működtetve nem számottevő a fényerősség változása a 100%-hoz képest. Hosszú távon észlelhető ugyan, de megtakarítunk vele energiát és a fényforrás élettartamát is kitolhatjuk.
Különböző terhelési típusok léteznek:
- R - ohmikus (rezisztív) terhelések: izzók, 230 V-os halogének.
- L - induktív terhelések: kisfeszültségű transzformátoros halogénizzók, esetleg kisteljesítményű motorok, de csak az ohmikus teljesítmény felével érdemes számolni.
- C - kapacitív terhelés: kisfeszültségű elektronikus előtétes halogén izzók.
- LED-es fényforrás: jellemzően 12 V DC vagy 230 V AC feszültséggel, illetve egyszínű vagy RGB kombináció; normál vagy kompakt fénycsövek; természetesen a dimmelésre alkalmas típusok jöhetnek csak szóba, amit a gyártók általában jelölnek a termékeken, pl. DIM felirattal a típuskódban.
A mai fényerő-szabályozók kimeneti alkatrésze valamilyen félvezető, melyek közül a triak (TRIode for Alternating Current: váltakozó áramú trióda) és MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor: fém-oxid félvezető térvezérlésű tranzisztor) a legelterjedtebb. Az IGBT nevű meghajtó-tranzisztort inkább motorhajtásokhoz, frekvenciaváltókhoz és inverterekhez építik be.
A triakkal megvalósított fényerő-szabályozók a fázishasítás módszerével oldják meg a kimenetre jutó feszültség mértékének, átlagértékének változtatását. A fázishasítás azt jelenti, hogy a triak levág a váltakozó feszültség szinuszhullámából, vagyis nem enged a kimenetre jutni, csak annyit, amennyit a szabályozáshoz beállítottunk. A szinuszhullám levágása a nulla átmenethez kötött, lehet elöl- vagy hátulvágó, ami a kapcsoláskor keletkező zavarok csökkentését is szolgálja.
A 230 V AC feszültségű LED-lámpák fényerő-szabályozására nem alkalmazható a fent említett fázishasítás módszere. Lehetséges a LED-meghajtó áramának változtatása, de ez a módszer rossz hatásfokkal rendelkezik. Jobb hatásfokú fényerő-szabályozás érhető el a LED be-, kikapcsolgatásával, ami egy kisfrekvenciás PWM-jel segítségével történik. Látható, hogy a TPWM periódusidő egyforma, tehát a frekvencia is, valamint a kék hasábok magassága is ugyanakkora, ami a kimeneti jel nagyságát jelképezi. A kék hasábok időtengelyi (vízszintes) hosszát, tehát időtartamát változtatják az ilyen típusú szabályozók, így a fogyasztóra kerülő átlagáram is változik, annak ellenére, hogy a jobb hatásfok érdekében teljes feszültséget kap.
DIY LED lámpa vezérlő modul akkumulátorral
A LED lámpa driver / vezérlő és töltő modul nyomógombbal egy kompakt elektronikai panel, amely ideális választás DIY zseblámpa építéshez, akkumulátoros LED világításokhoz, hordozható lámpák javításához és egyedi világítási projektekhez. A modul 3.7-4.2V egycellás lítium akkumulátorral használható, például 18650 vagy 21700 akkumulátorral. Ez a nyomógombos LED lámpa vezérlő modul 10W LED lámpagyöngyhöz használható, és egyszerű kezelést biztosít egyetlen gombbal.
Fontos: Csak jó állapotú, megfelelő terhelhetőségű lítium cellát használj a modulhoz.
tags: #nyomogombos #lampa #vezerles #működése