Настройка и подключение таймера управления освещением

Настройка и подключение таймера управления освещением.

Таймер или реле времени является коммутирующим устройством для электрических цепей, которое позволяет включать и выключать светильники и другие электрические потребители через заданные пользователем определенные интервалы времени или по каждодневному, недельному и даже годовому расписанию.

Они подразделяются на 2 больших класса: для промышленного и бытового применения, о которых Мы подробно поговорим.

Нередко в одном устройстве могут дополнительно сочетаться еще и функции датчика движения и фотореле. Что гораздо дороже выходит, но за то Вы сможете, как захотите настроить автоматическое управление освещением!

Нарисуем схему подключения

Тестовая схема будет немного упрощенной версией решения, но она прекрасно иллюстрирует цель и способ исполнения. Принципиальная схема содержит несколько элементов:

• Электрическая розетка или источник питания 220 В
• Программируемое реле времени
• Лампочка

Что здесь имеем? Прежде всего, к клеммам 1 и 2 реле (в соответствии с инструкцией) подключаем вход от сети 220 В, то есть провода к фазе (L) и нейтрали (N). В дополнение к терминалу № 4 реле подаем фазовый провод. Затем подключите фазовый провод лампы к клемме № 3 и нейтральный провод лампы непосредственно к нейтральному проводнику гнезда.

Внимание! Номера контактов и функциональные возможности могут различаться между различными типами реле.

Преимущества и недостатки устройства

У электронных реле преимущественным качеством является то, что они с высокой точностью выполняют свои функции. Из отрицательных качеств можно отметить только то, что для них требуется точность в программировании, интервал времени, который может устанавливаться, значительно меньше чем у электромеханических. Также стоит отметить и достаточно высокую стоимость.

Основными достоинствами электромагнитных реле являются низкая цена, они не требуют постоянного обслуживания, регулярного программирования, изменения настроек. Недостатком таких устройств является ограниченный ресурс работы, а также не слишком хорошая работа с постоянным током.

Реле времени на современном рынке представлены в широком разнообразии типов и моделей

Таймер с расчетом солнечных циклов

Фирма Апэл выпускает таймеры, по заданной широте рассчитывающие моменты восхода-захода Солнца данной местности. При необходимости вносим коррективы. В зависимости от типа приборов задайте настройки:

• Необходимость включения по дням недели.
• Корректировки к расчетам.
• Текущее время, дату.

Корректировки требуются ввиду географических условий. Неровности местности, содержание воздухом различных компонентов. Таймеры Апэл дают возможность внести поправки глобального типа и по кварталам. Хватает в большинстве случаев. В придачу некоторые таймеры Апэл снабжены двумя реле. Одно работает, руководствуясь описанным выше принципом, второе настраивается более гибко. Помогает экономии света. Ранними утренними часами, по выходным допускается нагрузку оставить бездействовать.

Понятно, не хочется, выполняя замену лампочек, попасться напряжению, таймеры Апэл на время технических работ переводятся в режим проверки. Руководство пишет: параллельно включаются оба реле. Склонны допустить опечатку, либо невероятный тонкий ход, позволяющий напряжение с патронов убрать. Судя по схеме подключения таймера, подаются нуль, фаза. После замыкания на нагрузке оказывается приложено напряжение, менять лампочки нельзя в силу опасности мероприятия.

Внутри таймера Апэл стоит предохранитель, если система перестала работать, проверку логично начинать отсюда. В каждом исполнении найдется. Например, таймеры под DIN-линейку прозвонить предохранитель не дадут. В прочих случаях выводы находятся меж клеммами 2-3. Схемы, предоставленная официальным руководством, показывает: нагрузка подключается параллельно таймеру. Можно считать простым прибором.

Однако цепь освещения разорвана внутренними контакторами таймера. Общая мощность потребления не превышает 1 кВт. Требуется больше, используется нижний рисунок, применяются внешние контакторы. Необходимо исключить искрение внутри таймера, как следствие, выхода из строя. Понятно, внешние контакторы должны быть рассчитаны пропустить прикладываемую мощность. В противном случае из строя выйдут уже они. Наконец, контактором называется устройство безопасной коммутации нагрузки.

Схемы подключения нагрузки

Интересующиеся штудируют ГОСТ Р 50030.4.1. Текстом оговаривается: контактором именуется устройство, обеспечивающее подключение нагрузки не вручную, иным образом. Сила замыкания создается электромагнитом. Необходимо подключить таймер управления освещением через внешние контакторы при наличии мощной нагрузки. Суммарно потребление может быть увеличено, достигнув 5 кВт. Помимо электромагнитных существует множество других типов контакторов. Очевидно, в нашем случае устройство управляется электричеством.

Хотелось отметить, применение энергосберегающих ламп может в 10 раз (порядок) увеличить отдачу светового потока. Что является более выгодным режимом. Для установки таймера руководствуйтесь информацией, характеризующей защищенность корпуса по IP, стандартами (ванные комнаты описываются ГОСТ 505071.11). Обратите внимание: исполнение DIN лишено защиты. Корпус распределительного щитка должен ограждать начинку от посторонних воздействий.

Чтобы настроить таймер управления освещением ТО-2 фирмы Апэл, применяется три кнопки: переключение функций, стрелки увеличения-уменьшения параметра. Дисплей жидкокристаллический, позволит очень удобным образом разместить информацию на экране.

Таймеры на 220в в розетку

Механические и электронные устройства бывают суточные, недельные ну и циклические. По месту установки могут включаться в розетку или устанавливаться в щиток на дин-рейку.

Механические не очень удобны в использовании, например, суточный таймер «Лемансо», он хорошо подойдет для включения и отключения света в заданное время.

Сначала надо поворачивая циферблат выставить текущее время. Одно деление на циферблате это 15 минут, поэтому точно выставить время может быть сложно.

Затем надо опустить вот эти синие рычаги в тех местах временной шкалы, где свет должен быть включен. Если опустить одну ножку, свет включится на 15 минут, 2 на 30 и т. д.

Обычно механические таймеры в два раза дешевле электронных, поэтому если нужно только включать свет, зачем переплачивать? В отличии от механического, электронный суточный прибор можно запрограммировать более точно.

Если вам нужно, чтобы каждый день какой-либо прибор включался и выключался в определенное время, то можно ограничиться именно суточным аппаратом. Например, настроить так, чтобы бойлер включался в ночное время, по дешевому тарифу.

Недельные приборы почти такие же, как суточные, только недельные. В них, вы можете настроить распорядок включения-отключения приборов не только на один день, но и на каждый день недели отдельно. Например, у вас магазин, и вы хотите, чтобы в рабочие дни загоралась вывеска ровно в 8 утра, и выключалась в 9 вечера.

Такие устройства очень просты в настройке, особенно если у них есть жидкокристалический дисплей. На каждый день недели можно настроить множество программ включений выключений, количество программ зависит от конкретной модели.

Циклические приборы включают-отключают нагрузку на определенные интервалы времени.

Например, их можно использовать для капельного полива растений, устройство будет включать воду с заданной вами периодичностью на протяжении всего дня.

Есть циклические устройства с более узкой специализацией, такие, как таймер поворота лотков в инкубаторе. Такие приборы включают двигатель на пару секунд, чтобы повернуть лотки, а потом делают перерыв на час или два и снова повторяют цикл.

Также подобные устройства могут использоваться для кормления птицы.

Но стоит обратить внимание на то, что каждый прибор индивидуален, в некоторых нет встроенной памяти, поэтому при отключении и включении электричества, программа начинается заново.

Например, если птицы были покормлены, и внезапно отключилось электричество, то при включении, программа снова будет насыпать птицам корма.

Еще стоит отметить, что существуют многофункциональные устройства на 220в, которые объединяют в себе функции нескольких видов и имеют ряд дополнительных примочек, например, датчик освещенности или астрономическую функцию — могут включать и отключать электроприборы с восходом или закатом солнца, или функцию случайного включения света в темное время суток, чтобы создать эффект присутствия людей дома.

Способы настройки реле времени в зависимости от вида

Аналоговые или механические РВ могут иметь разную конструкцию, поэтому общих правил по выставлению задержки здесь нет. Следует изучить техническую документацию, чтобы понять, каким образом правильно выполнить эту работу.

Настройка цифровых устройств немного проще. На дисплее высвечивается текущее время, таймер обратного отсчета до следующего действия. Есть возможность установки циклов срабатывания на день, неделю и даже месяц.

Схема включения симистора вместо реле

Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?

Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.

В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).

Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.

У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – "затвор"). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.

Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.

Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.

Симисторный регулятор мощности

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:

По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.

Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.

К недостаткам можно отнести:

Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.

Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.

Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.

Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.

Наименьший импульсный ток – 160 мА.

Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.

Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.

Время включения – 10 мкс.

Время выключения – 150 мкс.

Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Оптосимистор.

Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.

Оптосимистор MOC3023

Устройство оптосимистора

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как "не подключается".

Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.

Бывает, нужно подключить какое-то достаточно мощное устройство через контакты реле или даже просто обычного выключателя. Контакты, как правило, не очень мощные и рассчитаны на малые токи, поэтому они впоследствии просто выгорают. Если же их разгрузить, то служат они гораздо дольше и надежнее. А разгрузить можно, например, следующим образом.

Существует такой электронный прибор, который называется симистор. Еще его называют симметричным тиристором. Имеет он три электрода: анод, катод и управляющий электрод. В открытом состоянии симистор проводит ток от анода к катоду и обратно, в закрытом – не проводит. То есть, действует, как обычный выключатель. То обстоятельство, что симистор проводит ток в обоих направлениях, позволяет включить его в схему переменного тока для управления нагрузкой.

На фото электроды тиристора обозначены так: А – анод, К – катод, У – управляющий электрод. Для нашего случая подойдет симистор с маркировкой КУ208Г.

А управлять симистором тоже просто. Если соединить его управляющий электрод через резистор 100 ом с анодом, то симистор открывается. И наоборот, если это соединение разорвано, симистор закрыт. В цепи управления течет очень небольшой ток, благодаря которому симистор и открывается, пропуская по основной цепи анод-катод гораздо больший ток, до 10 ампер. А это уже достаточная нагрузка, более 2 киловатт.Таким образом, если включить в управляющую цепь наши слабые контакты, мы можем через симистор управлять и мощной нагрузкой. Схема подключения достаточно проста, и объяснять здесь, в общем-то, и нечего.Единственное, что еще следует добавить, это о температурном режиме симистора. Как и любой подобный прибор, при значительных нагрузках он тоже прогревается, хоть и работает в так называемом ключевом режиме. Электронщики знают, что это такое. Поэтому в некоторых случаях бывает необходимо разместить симистор на охлаждающем радиаторе. Им может послужить даже просто алюминиевая или медная пластина достаточных размеров. На фото показан такой симистор, укрепленный на алюминиевом радиаторе.А как определить, греется симистор или нет? Пальцами. Не будем же ради такого случая собирать электронный термометр. Однако, внимание! Нельзя касаться схемы и корпуса тиристора в том числе, когда все это находится под напряжением! Сначала все необходимо обесточить, отключить от сети, и уж только тогда щупать. Иначе может и тряхнуть нехило.

Если симистор чуть теплый после того, как проработал под нагрузкой, скажем, минут 10-15, ничего страшного. А если горячий – надо ставить на радиатор.

Применить такую схемку можно в самых разных ситуациях. Можно, например, разгрузить контакты механического терморегулятора, описанного в статье Масляный радиатор? Да, но правильный., или, скажем, включать мощную сирену контактами оптоэлектронного выключателя. Такие продаются рублей за 300, с ними можно простейшую охранную сигнализацию соорудить. Этот выключатель реагирует на движение в зоне видимости. Даже просто от движения руки на расстоянии 5-6 метров от него срабатывает.

Правда, у меня такой выключатель установлен на освещение в прихожей. Настроен так: зашел – свет включился. Вышел – свет погас через 20 секунд. Но я все равно под ним симистор пристроил, уж больно хилые там контактики. А случилось раз, лапочка замкнула накоротко, и контакты в этом выключателе подгорели. Отремонтировал, конечно, и воткнул симистор. Теперь, если подобное случится еще раз, контактики целыми останутся, а просто автоматы после счетчика сработают. Симистор с кратковременными перегрузками справляется вполне успешно, выдержит.

© Юрий Болотов 2006

Хотите что-то сказать? Приходите на мой видеоканал, где можно общаться в комментариях к видеороликам.

Вывод, который через R1 подключается к первой ножке оптосимистора, подключаем к любому цифровому пину Андуино. В моём примере это будет 7 пин.

Вывод от 2-й ножки оптосимистора (у меня подключено через индикаторный светодиод) подключаем к пину GND Ардуино.

Для работы с данным модулем подойдут те же скетчи, что использовались в статье про электромеханическое реле.

Скетч мигалка

Тактовая кнопка подключается с подтягивающим резистором 10к. Один контакт кнопки подключается к пину 5V, второй к любому цифровому пину Arduino, у меня это 14 пин, который может быть как аналоговым (А0), так и цифровым.

Скетч с тактовой кнопкой, при нажатии на неё лампочка загорится, при отпускании – погаснет.

int relayPin = 7; int flag=0;

Результат” выполнения скетча на видео.

В отличии от электромеханического реле, здесь не получится использовать в качестве нагрузки дешёвую китайскую лампочку, в выключенном состоянии она будет тускло светится.