Управление по двум проводам. Управление сетевым светильником по двум проводам

Замена устаревшей люстры зачастую ставит в затруднительное положение лиц мужского пола. Чаще всего возникает недоумение каким образом подключить два торчащих провода из потолка к трем, четырем или даже пяти проводам, торчащим из люстры, и управлять всеми пятью, а то и десятком лампочек от одного выключателя.
Простым решением управления освещением кажется увеличить количество проводников до необходимого, а также количество контактов выключателя. Однако такое решение подразумевает в первом случае замену скрытой проводки, а во втором замену выключателя, что связано с выполнением определенных строительных работ (снятие обоев, удаление штукатурки, работа с перфоратором).

Для решения проблемы управления люстрой по двум проводам можно прибегнуть к любительским схемам электриков и радиолюбителей. Большинство таких схем опробовано на практике и, как правило, не одним человеком. По сложности схемы могут выполняться как на простейших элементах релейно-контакторной аппаратуры, так и с применением микропроцессоров для управления освещением.

Одной из наиболее популярных является схема управления люстрой по двум проводам, опубликованная в журнале «Радио» еще в 1984 году.

Схема управления освещением строится на базе двух реле (К1 и К2), питание которых осуществляется через трансформатор (WT1). Схема работает следующим образом: замыкание контакта выключателя SA1 приводит к включению лампы Н1 и подаче напряжения в цепь катушек управления. На выходе диодного моста VD1-VD4 выпрямленное постоянное напряжение через нормально замкнутый контакт реле К2.1 поступает на катушку реле К1, тем самым подключая к выпрямителю конденсатор С1. Происходит заряд конденсатора.
Для включения лампочки Н2 необходимо быстрым движением перевести выключатель SA1 из положения ВКЛ в положение ВЫКЛ и обратно. За это время происходит отключение реле К1 и перевода контакта реле К1.1 в нормально замкнутое положение. В результате получаем контур протекания тока разряда конденсатора через катушку реле К2. Контактом реле К2.1 катушка становится на самопитание. Подключение лампочки Н2 осуществляется через нормально разомкнутый контакт реле К2.2.
За время разряда конденсатора, т.е. время удержания напряжения на катушке К2 и замыкания контакта К2.2, необходимо перевести выключатель SA1 в положение ВКЛ, дабы произошло включение лампочек Н1 и Н2.

На данной схеме показан принцип построения схем управления люстрой по двум проводам. Современная элементная база позволяет существенно уменьшить как количество элементов, так и габаритные показатели системы управления. Однако принцип работы схемы остается неизменным.

Рассмотрим еще один вариант релейной схемы управления люстрой по двум проводам.

Главными преимуществами данной схемы можно считать отсутствие трансформатора, а также наличие только одного реле.
Работа схемы: принцип работы схемы основан на изменении сопротивления терморезистора R1. При первом включении срабатывает реле К1 и размыкает свой контакт К1/1 в цепи питания лампочек HL1-HL3. Во включенном состоянии часть тока протекает через терморезистор R1, вызывая тем самым его нагрев. С нагревом R1 происходит уменьшение его сопротивления. За счет этого напряжение на конденсаторе С1 падает.
При кратковременном отключении питания происходит отключение реле К1 и подключение через нормально замкнутый контакт К1/1 лампочек HL1-HL3. При повторном подключении питания конденсатор С1 заряжается, однако уровень напряжения заряда будет ограничиваться терморезистором R1. Этот уровень не должен позволить включиться реле К1.
Приведенная схема является более сложной, по сравнению с первым вариантом. Для корректной работы необходимо произвести расчет номинального значения терморезистора R1 (рекомендуемый тип СТ3-17 сопротивлением 330 Ом), а также подобрать емкость конденсатора (рекомендуется электролитический конденсатор 50мкФ*25В).

При наличии в сетевом светильнике, например люстре, нескольких осветительных ламп желательно включать и выключать их по отдельности или группами. Если питание такого светильника трёхпроводное, организовать независимое управление двумя группами ламп не составит большого труда, достаточно применить сдвоенный выключатель. При двухпроводном питании это оказывается невозможным. В то же время способ управления по двум проводам двумя группами ламп в светильнике известен не один десяток лет. Он подходит для случая, когда нет возможности заменить двухпроводную проводку натрёхпроводную. В нём применены выпрямительные диоды, а схема показана на рис. 1. Такая простая схема позволяет, в зависимости от положения выключателей, включить одну, две или три лампы (группы ламп). Однако ранее этот способ не находил широкого применения из-за того, что основным источником света были лампы накаливания. При питании однопо-лупериодным выпрямленным напряжением их яркость свечения существенно снижается и появляются заметные пульсации светового потока.

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 импульсный блок 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!

Один хороший инженер - электронщик говорил, что если, мол, в схеме есть реле, то она нуждается в доработке. И с этим нельзя не согласиться: ресурс срабатывания контактов реле всего несколько сотен, может тысяч раз, в то время, как транзистор, работающий на частоте хотя бы 1КГц делает каждую секунду 1000 переключений.

Схема на полевых транзисторах

Эта схема была предложена в журнале «Радио» №9 2006 г. Она показана на рисунке 1.

Алгоритм работы схемы такой же, как и у предыдущих двух: при каждом кратковременном щелчке выключателем подключается новая группа ламп. Только в тех схемах одна группа, а в этой целых две.

Нетрудно видеть, что основой схемы является двухразрядный счетчик, выполненный на микросхеме К561ТМ2, содержащий в одном корпусе 2 D - триггера. На этих триггерах собран обычный двухразрядный двоичный счетчик, который может считать по алгоритму 00b, 01b, 10b, 11b, и опять в том же порядке 00b, 01b, 10b, 11b … Буква «b» говорит о том, что числа указаны в двоичной системе счисления. Младший разряд в этих числах соответствует прямому выходу триггера DD2.1, а старший прямому выходу DD2.2. Каждая единичка в этих числах говорит о том, что открыт соответствующий транзистор и подключена соответствующая группа ламп.

Таким образом получается следующий алгоритм включения ламп. Лампа EL1 светит как только замкнется выключатель SA1. При кратковременных щелчках выключателем лампы будут зажигаться в следующих сочетаниях: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).

Для того, чтобы осуществить переключение по указанному алгоритму, следует на вход C младшего разряда счетчика DD2.1 подавать счетные импульсы в момент каждого щелчка выключателя SA1.

Рисунок 1. Схема управления люстрой на полевых транзисторах

Управление счетчиком

Осуществляется двумя импульсами. Первый из них - это импульс сброса счетчика, а второй - счетный импульс, переключающий лампы.

Импульс сброса счетчика

При включении устройства после продолжительного отключения (не менее 15 секунд) полностью разряжен. При замыкании выключателя SA1 пульсирующее напряжение с выпрямительного моста VD2 частотой 100Гц через резистор R1 формирует импульсы напряжения, ограниченные стабилитроном VD1 на уровне 12В. Этими импульсами через развязывающий диод VD4 начинает заряжаться электролитический конденсатор C1. В этот момент дифцепочка C3, R4 формирует импульс высокого уровня на R - входах триггеров DD2.1, DD2.2, и счетчик сбрасывается в состояние 00. Транзисторы VT1, VT2 закрыты, поэтому при первом включении люстры лампы EL2…EL4 не горят. Включенной остается только лампа EL, поскольку включается непосредственно выключателем.

Формирование счетных импульсов

Через диод VD3 импульсы сформированные стабилитроном VD1 заряжают конденсатор C2 и поддерживают его в заряженном состоянии. Поэтому на выходе DD1.3 поддерживается низкий логический уровень.

При непродолжительном размыкании выключателя SA1 пульсирующее напряжение с выпрямителя прекращается. Поэтому конденсатор C2 успевает разрядиться, для чего потребуется около 30ms, и на выходе элемента DD1.3 устанавливается высокий логический уровень, - формируется перепад напряжения от низкого уровня к высокому, или как его часто называют восходящий фронт импульса. Именно этот восходящий фронт устанавливает в единичное состояние триггер DD2.1, подготавливая включение лампы.

Если внимательно всмотреться в изображение , можно заметить, что его тактирующий вход C начинается наклонным отрезком идущим слева - вверх - направо. Этот отрезок говорит о том, что срабатывание триггера по входу C происходит по восходящему фронту импульса.

Вот тут самое время вспомнить про электролитический конденсатор C1. Подключенный через развязывающий диод VD4, от может разряжаться только через микросхемы DD1 и DD2, другими словами поддерживать их в рабочем состоянии некоторое время. Вопрос в том, насколько долго?

Непрекращающийся «евроремонт» собственной квартиры сейчас стал модным хобби. Появилась даже шутка - Евроремонт нельзя закончить, его можно только прекратить. Одной из составляющих «евроремонта» является установка разнообразных много ламповых светильников, от обычных люстр до подвесных потолков с множеством так называемых, точечных светильников. Всей этой схемотехникой нужно как то управлять, причем так, чтобы можно выбирать различные комбинации включенных и выключенных ламп. Для решения этой задачи «электротехническим способом» необходим какой-то выключатель с множеством клавиш и толстый пучок проводов идущий от него к светильнику. Приобрести такой готовый выключатель весьма сложно, да и стандартной проводки даже трехпроводной (под люстру) для этого не достаточно. А вот «электронным способом» эта задача решается вполне сносно.

На рисунке 1. показана схема для люстры.

Схема устанавливается непосредственно в коробке черенке люстры. Питание и управление на нее поступает по двум проводам от стандартною выключателя. После первого включения выключателем S1 загорается только лампа Н1. Чтобы включать лампы Н2 Н3, Н4 нужно кратковременно выключать и включать S1. После первого включения-выключения S1 зажигается Н4, после второго – Н4 гаснет, но включается Н3 после третьего - горят обе Н4 и НЗ, после четвертого они гаснут, но включается Н2 после пятого - горят Н2 и Н4. после шестого - Н2 и Н3, после седьмого - все горят. Как вы уже поняли, лампы Н2 Н4 переключаются по логике двоичного трехразрядного счетчика, а лампа H1 горит всегда, когда включен S1 независимо от состояния электронной схемы. При первом включении S1 появляется напряжение на конденсаторе С2, которым питается микросхема D1. В этот момент цель C3-R4 делает положительный импульс на вывод 7 D1, чем переводит счетчик в нулевое состояние. На всех его выходах нули, ключи VT1-VT3 закрыты и лампы Н4 Н2 выключены. Выпрямитель источника питания микросхемы состоит из двух частей - D6-C2 и D5-C1 Емкость С1 значительно ниже емкости С2 поэтому, при кратковременном выключении S1 напряжение на С1 падает быстро, а на С2 оно держится значительное время. Если S1 кратковременно выключить, на С1 создастся импульс, который поступает на вход С счетчика D1 и переводит его в следующее состояние. Таким образом, каждое кратковременное выключение S1 будет увеличивать состояние счетчика на единицу. Логические единицы с выходов D1 включают ключи VT1-VT3, которые управляют питанием ламп Н2 Н4

Вторая схема показана на рисунке 2.

Эта схема предназначена для переключения ламп (или групп памп) точечных светильников подвесного потолка. Так же как и схема на рисунке 1 она питается и управляется по двум проводам. Только сетевой выключатель S1 здесь дополнен размыкающей кнопкой S2 чтобы удобнее было переключать, лампы. Кнопка S2-приборная, она установлена на свободной части корпуса наличника выключателя S1. Впрочем, этой кнопки может и не быть - управлять схемой можно и одним только выключателем S1. Схема рассчитана на семь ламп (или семь групп ламп). А управление осуществляется согласно логике кода для семисегментного индикатора. При всей кажущейся хаотичности такого способа переключения ламп семисегментный код (при разумном расположении ламп) позволяет всего максимум за десять шагов добиться оптимального зонирования освещенности. В основе схемы счетчик-дешифратор К176ИЕ4 который, обычно используют в схемах электронных часов частотомеров - там, где нужно подсчитывать импульсы и отображать их число в десятичной форме. Логический ноль на выводе 6 D1 делает активными логические единицы на выходах микросхемы. Особенность микросхемы в том, что вывод 6 управляет скорее не выбором активного уровня, а инверсией выходов. Дело в том, что выходы К176ИЕ4 (равно как и K176ИЕ3) сделаны по закрытой схеме, а не по схеме с открытом коллектором (или с открытым стоком) как это бывает в других дешифраторах. Поэтому выключенный выход переходит не высокоомное состояние, а в противоположный логический уровень. Таким образом, если мы сменим уровень на выводе 6, например, переключим ею на плюс питания, схема останется работоспособной, но логика переключения ламп станет обратной. Обе схемы собраны на печатных макетных платах размерами 72x59 мм. Такие платы часто бывают в продаже на них по 546 дырок с крутыми печатными площадками с одной стороны платы. Дырки расположены ровными рядами с шагом в 2 5 мм, поэтому платы пригодны для установки любых микросхем в корпусах DIP в любом месте платы, а так же других деталей. Но под выводы диодов КД226 и резистора R1 отверстия нужно расширить (расковырять шилом или рассверлить до нужного диаметра). При суммарной мощности ламп до 200 Вт можно использовать в выпрямителе диоды КД226. При большей мощности потребуются более мощные диоды и возможно радиаторы для них. При мощности каждой лампы (или группы ламп) подключенной к одному транзистору до 75 Вт транзистору RUZ90A не требуется радиатор Печатная плата питается от той же цепи что и лампы, поэтому чтобы избежать прокладывания дополнительных проводов плату желательно расположить непосредственно в «объекте управления» - в корпусе люстры или в нише подвесного потолка. Данные схемы можно сделать на основе других «полевых» микросхем, используя другие типы счетчиков или D триггеры регистры.

Радиоконструктор №12 2007г стр. 24