Alternatív és keresztváltó kapcsolások időzítése
A világítás több helyről történő kapcsolása hagyományosan alternatív és keresztváltó kapcsolókkal történik, ritkábban impulzusrelés, nyomógombos kialakítással. Ha a tulajdonos ezt a meglévő vezérlési rendszert módosítani szeretné – akár komfort, akár praktikussági vagy takarékossági okokból –, akkor a telepítőnek nem minden esetben van könnyű dolga.
Impulzusrelés kialakításnál – annak jellege miatt – egyszerűbb lehet a helyzet, mellyel kapcsolatban több kapcsolási rajz, megoldás jelent már meg a vezérléstechnikai rovatunkban. Bonyolultabb a módosítás a már kiépített, meglévő alternatív/keresztváltós rendszerben, mert vezetékei szinte csak a telepítés idején igényelt vezérlést teszik lehetővé. Ezért bármilyen módosítás, komfortosítás a vezérlésben korlátokba ütközik – elsősorban említve a módosításhoz szükséges többletvezeték hiányát, nulla vezető meglétét stb. Sok esetben a plusz vezeték behúzása is problémás vagy egyáltalán nem is lehetséges.
A relés sorozatunk aktuális cikkében a meglévő alternatív/keresztkapcsolóval több helyről történő világításvezérlés időzítésére mutatunk be különféle vezetékes megoldási lehetőségeket. Köztük olyat is, melynél nincs szükség plusz fali vezeték behúzására. Az időzítés beépítésének elsődleges oka az energiatakarékosság és a fényforrás élettartamának megnövelése.
A következőkben minden bemutatásra kerülő kapcsolási megoldás kiinduló áramköre a már kiépített, meglévő, hagyományosnak mondható, három helyről történő világításvezérlés két alternatív kapcsoló és egy keresztváltó-kapcsoló összekötésével.
Ezt fogjuk megtartani, vagy a cél érdekében akár teljesen átalakítani. Reméljük, szükség esetén mindenki megtalálja a számára megfelelő és az átalakítandó vezérléshez is illeszthető legkedvezőbb megoldást.
A legegyszerűbb, de legkényelmetlenebb megoldás
A legegyszerűbb módosítási lehetőséget az adja, hogy egyáltalán nem változtatunk a meglévő rendszeren. Nem cserélünk kapcsolókat, nem húzunk ki újabb vezetékeket (1. ábra). Egy időrelét szükséges csupán beépítünk a fényforráshoz vagy annak közelébe, ahol megtalálható a „nulla” potenciál is. Jogos az azonnali kérdés: honnan kap majd fázist és indítójelet az időrelé egyszerre az egyetlen meglévő vezetéken, amelyik az utolsó váltókapcsolótól megy a fényforráshoz? Nos, ez lesz a korábban említett kényelmetlenség, mint kompromisszum.
1. ábra: A legegyszerűbb, egyben legkényelmetlenebb módosítási megoldás az időzítővel történő vezérléshez az, ha a meglévő rendszeren semmit nem változtatunk, csupán egy időrelét építünk be a fényforráshoz. A kényelmetlenséget a kapcsoló kétszeri működtetése okozza, mely az időrelé újraindításához szükséges.
A fényforráshoz telepített multifunkciós időrelé tápfeszültségre indított elengedés-késleltető funkcióra van állítva.Az időzítés értéke pedig a kívánt világítási időtartamra. Ha bármelyik kapcsolót olyan helyzetbe kapcsolják, hogy a fényforráshoz elmenő vezetéken fázisfeszültség jelenik meg, akkor az időrelé tápfeszültséget kap, elindítja időzítését és bekapcsolja a világítást. Az idő leteltével a világítás kikapcsol, de az időrelé továbbra is tápfeszültség alatt marad.
Ezért az időrelé-funkció ismételt elindításához le, majd vissza kell kapcsolni a felmenő fázist. Ezt bármelyik kapcsolóval meg lehet tenni. A vezérlés kicsit kényelmetlen, de megszokható. Ha nem kívánják megvárni az időzítést, akkor a bekapcsolt világítás a kapcsolókkal bármikor kikapcsolható, viszont, ha időzített kikapcsolás a cél, akkor táp alatt kell hagyni a rendszert. A mai korszerű időrelék áramkörei néhány 100 ms idő alatt képesek az újraindulásra, ezért a ki-, majd bekapcsolás között elegendő egy normál, kb. 1-2 mp-es várakozás, ami szinte észrevehetetlen és megszokható kompromisszum, melyért cserébe időzített lesz a világítás kapcsolása.
Egy vezeték, de nyomógombokkal
Amennyiben az 1. ábrán bemutatott megoldás kezelése mégis kényelmetlennek bizonyul, de vezetékbővítésre nincs lehetőség, akkor a 2. ábra szerinti módosítással egy kifejezetten kényelmes vezérlést építhetünk ki.
2. ábra: Az alternatív/keresztváltó kapcsolókat bontó (vagy váltó) nyomógombokra cserélve, az időzítővel történő bővítéshez nincs szükség új vezetékek behúzására. A bontó kontaktus minden gomb lenyomásakor megszakítja az időrelé tápfeszültségét, majd a gomb felengedésekor rákapcsolja – elindítva ezzel az időzített vezérlést.
A nulla potenciál szükségessége miatt itt is be kell építeni a fényforráshoz egy időrelét, mely most is egy multifunkcionális típus – tápfeszültségre induló elengedés-késleltető funkcióba állítva. Ezt a megoldást választva viszont a meglévő alternatív/keresztváltó kapcsolóktól el kell búcsúzni, és helyettük bontóérintkezővel rendelkező nyomógombokat kell beépíteni (váltóérintkezős is használható, mint az ábrán). A bontó nyomógombok alaphelyzetben zárt kontaktusok, melyek a rajz szerint sorba kötve, nyugalmi állapotban az időrelé tápfeszültség- fázisát biztosítják . Bármelyik nyomógombot megnyomva az időrelé tápfeszültsége megszakad, majd a nyomógomb elengedése után ismét tápfeszültség alá kerül. A megjelenő tápfeszültség elindítja az időrelé elengedés-késleltetését, a relé meghúz, a világítás bekapcsol, majd a késleltetés letelte után kikapcsol. A nyomógomb lenyomva tartási ideje nem lehet túl rövid, de nem szükséges kényelmetlenül hosszúnak se lennie, figyelembe véve a már feljebb leírtakat.
A legegyszerűbb és legkényelmesebb módosítás
A 3. ábrán látható tényleg egyszerű, gyorsan telepíthető és kényelmesen használható megoldás már inkább átalakítás, mint módosítás. A meglévő kapcsolókat normál, záró nyomógombokra kell cserélni, valamint a fényforrás és a hozzá legközelebbi szerelvényhely között a meglévő egy vezeték mellé még egy szálat szükséges behúzni.
A plusz vezetéknek köszönhetően már használható „pogácsa” kivitelű időrelé is, melyek többsége nem indítható tápfeszültség bekapcsolással, ezért nem tudtuk használni az előző kapcsolásokban sem. Egyik vezetéken a fázist kapja meg az időrelé, a másik vezetéken a párhuzamosan bekötött, fázist kapcsoló nyomógombok vezérlőjelét.
Amennyiben multifunkciós időrelét telepítünk („pogácsa” kivitelben is létezik), akkor több funkció is megfelelhet az igényeknek, melyek közül talán az időzített impulzusrelé-funkció („feledékeny háziasszony kamravilágítás kapcsolójaként” is ismert) tűnik a legideálisabbnak. Gombnyomásra bekapcsol, újabb gombnyomásra kikapcsol, de ha elfelejtik kikapcsolni, akkor a késleltetés letelte után kapcsol ki magától. A működési diagramja a 3. ábrán látható.
3. ábra: A „pogácsa” kivitelű multifunkciós időrelék könnyen telepíthetők a fényforrás burkolata alá. Az átalakítás feltétele a fényforrás és a hozzá legközelebbi szerelvényhely közötti plusz egy vezeték kihúzása. Az időrelé az utolsó szerelvénydobozba is telepíthető (gomb alá), ha a kihúzott vezeték a nulla potenciált közvetíti.
A „pogácsa” kivitelű időrelé méreteinél fogva az utolsó nyomógomb mögé, a szerelvénydobozba is telepíthető, amennyiben a behúzott plusz vezetéken a „nulla” potenciált továbbítjuk a fényforrástól az időreléhez.
Módosítás egy szerelvény cseréjével
A 4. ábrán látható kapcsolási rajzon megtartottuk a meglévő kapcsolókat, egyedül a fényforráshoz vezérlés szempontjából legközelebbi alternatív kapcsoló helyett építettünk be keresztváltó kapcsolót, valamint e szerelvény mellett szükség van egy plusz vezeték behúzására is a fényforráshoz. A keresztváltóra történő csere oka, hogy a fényforráshoz telepítendő vezérlés impulzusreléje alternatív kapcsolóként kell funkcionáljon, így olyan lesz a működés, mint amikor négy helyről történik a világítás vezérlése. A megoldás előnye, hogy megmarad az alternatív/keresztváltó kapcsolók eddig is jól megszokott használata, nem kell újat megismerni, megszokni, de a világítás időzítetten fog működni.
4. ábra: Világításidőzítés a kapcsolók megszokott használatának megtartásával. Az AC/DC 12–240 V (UNI) tápfeszültségű impulzusrelé a kapcsolók bármelyik állásában állandó DC tápfeszültséget kap a két dióda „VAGY” kapcsolatának köszönhetően. Időzítés után az impulzusrelé átvált és kikapcsolja a világítást. Az átváltás biztosítja a következő bekapcsolás lehetőségét a kapcsolók valamelyikével.
A kapcsolási rajz érdekessége a két „VAGY” kapcsolatba kötött dióda, melyek arra szolgálnak, hogy a három kapcsoló bármelyikének bármilyen állásában, tehát állandóan tápfeszültséget kapjon az impulzusrelé. A diódák egyenirányítják a bejövő AC feszültséget, ezért úgynevezett UNI tápos (AC/DC 12–240 V) impulzusrelét használunk.
Ha kikapcsolt világítás mellett bármelyik kapcsolóval bekapcsolják a világítást, akkor az alternatív kapcsolóként működő impulzusrelé kimeneti kontaktusán keresztül bekapcsol a világítás, ugyanakkor tápfeszültséget kap a multifunkciós időrelé is (ez már AC 230 V-ról működik). Az időrelé tápfeszültségre induló meghúzás-késleltető funkcióra van állítva, késleltetési ideje a világítás időzítésével egyezik meg.
Amikor ez az idő letelik, akkor az időrelé kimeneti reléje meghúz és átváltó vezérlést ad az impulzusrelé ON/OFF bemenetére. A vezérlőjel természetesen megegyezik az impulzusrelé tápfeszültségével, azaz a diódák közös pontjának potenciáljával. Az impulzusrelé kimenete átvált és kikapcsolja a világítást. Az átváltott kimeneti váltóérintkező új állásában lehetőséget kapnak a kapcsolók újabb bekapcsolásra.
Időzítés áramfigyeléssel a kapcsolószekrény felől
Ha a meglévő telepítés vezetékezési lehetőségei a kapcsolószekrény felől egyszerűbbek, mint a fényforrás felől, akkor az alternatív/keresztváltós világításvezérlés időzítése innen, a fázis kiindulási helyéről is megoldható az 5. ábrán látható kapcsolási elv szerint.
5. ábra: Időzített világításvezérlés több helyről, a kapcsolószekrénybe telepített áramfigyelős érzékeléssel. A módosításhoz a meglévő első alternatívkapcsolót kell keresztváltó kapcsolóra cserélni, az impulzusrelé pedig átveszi az első alternatívkapcsoló szerepét.
A három meglévő kapcsoló közül a bejövő fázishoz bekötött első, eredetileg alternatív kapcsolót keresztváltó kapcsolóra szükséges cserélni, melynek oka megegyezik az előző kapcsolásnál leírtakkal: az impulzusrelé váltóérintkezős kimenete átveszi az alternatív kapcsoló szerepét. Ehhez szükség van még egy plusz vezetékre is a vezérlők telepítési helyétől (kapcsolószekrényből) a kapcsolóig.
Az áramfigyelő relé feladata érzékelni azt, hogy bekapcsolták-e a világítást, vagyis folyik-e áram a világítási körben, és ha igen, akkor indítani az időzítést. Az áramfigyelő relé úgynevezett áramhatár-kapcsoló típus. Egy áramhatárt lehet beállítani, melyet, ha túllép a figyelt áramkörben folyó áram, akkor behúzza kimeneti reléjét. Értelemszerűen ezért az áramhatárt a világítási kör áramfelvétele alá kell beállítani, így amennyiben be van kapcsolva a világítás, akkor az áram meghaladja a beállítottat és a kimeneti relé meghúz.
A fényforrás áramútját az áramfigyelő relé belső söntjén vezetjük át, valamint az alternatív kapcsolóként működő impulzusrelé váltóérintkezőjének közös pontjára kötjük be, hogy az impulzusrelé kontaktusainak bármelyik állásában folyhasson áram a világítási körben, ha bekapcsolják.
Amikor bármelyik kapcsolóval bekapcsolják a világítást, akkor az áramfigyelő ezt érzékeli és meghúz a kimeneti reléje. Záró kontaktusán keresztül tápfeszültséget kapcsol a multifunkciós időrelére, mely tápfeszültségre induló meghúzás-késleltető funkcióra van beállítva. Az időrelé meghúzás-késleltetésének időértéke a tulajdonképpeni világítási időtartam, melynek lejártakor behúz az időrelé reléje és átváltó vezérlést ad az impulzusrelé ON/OFF bemenetére – a világítás kikapcsol. A kikapcsolt világítási körön nem folyik tovább áram, ezért az áramfigyelő reléje elenged és megszünteti az időrelé tápfeszültségét, ezzel az időrelé kimeneti relékontaktusai is alaphelyzetbe állnak, készen az újabb bekapcsolási folyamatra.
Figyelem! A cikkekben bemutatott megoldások elvi kapcsolási rajzokkal vannak illusztrálva, melyekben a többszöri ellenőrzés vagy műhelykörülmények közötti tesztek ellenére is lehetnek hibák. Adott feladatra való alkalmasságuk ellenőrzése, esetleges módosítása a telepítő feladata és felelőssége! A szerző és a kiadó nem vállal felelősséget a bemutatott elvi megoldások felhasználásából eredő károkkal és egyéb problémákkal kapcsolatban. A rajzokon látható vezetékek színei csak a könnyebb átláthatóságot segítik, nem feltétlenül egyeznek meg a szabványos vezetékezés színeivel!
Relés jelenlétszimuláció