Az épületek világításának vezérlése hosszú utat tett meg a mai lehetőségekig. Belépve akár a legkisebb villamossági kereskedésbe, a világításvezérléshez szükséges kapcsolóeszközök, lakásszerelvények széles választéka tárul elénk. A szerelvénygyártók óriási dizájnkínálata mármár kiválasztási nehézség elé állítja a lakberendezőt, építkezőt. Természetesen nem csak a lakásszerelvények területén tapasztalható a mennyiségi, minőségi, dizájn és funkcionális választék hatalmas mértékű növekedése. Az épületvillamossággal kapcsolatos új trendek, szerelvények és vezérlési, szabályozási lehetőségek a telepítésben is hoztak némi változást, ha nem is olyan mértékűt, mint a szerelvényeknél.
A hagyományos „lefűzéses” vezetékezés, és az alternatív-keresztváltó kapcsolókkal megoldott többhelyről történő vezérlések a kedvezőbb költségeik miatt valószínűleg a mai napig a legelterjedtebb megoldások közé tartoznak és még sokáig azok is maradnak. Egy következő fokozatnak tekinthető talán, ha lefűzéses vezetékezés helyett vagy mellett az úgynevezett „csillagpontos” vezetékezést használják (minden behúzva egy szekrénybe), melynek nagyobb mennyiségű vezetékigényét többek között a szabadabb vezérléstechnikai lehetőségek, a kedvezőbb javíthatóság, a módosíthatóság kompenzálhatja. Ha a csillagpontos vezetékezés impulzusrelés vezérléssel is párosul, akkor nyomógombokkal vezérelhető a világítás, ahol a többhelyről történő vezérlés egyszerű párhuzamos bekötésekkel logikusan megvalósítható. Az impulzusrelé ON/OFF bemenetére párhuzamosan, a nyomógombokon kívül sok más érzékelő (pl. mozgás) vagy más vezérlőeszköz kimenete is beköthető – akár utólag is – növelve a rendszer komfortját vagy automatikus működését. Ezzel el is jutottunk a ma már széles felhasználói és szakmai körökben egyaránt jól ismert épületautomatizálási rendszerekig, melyeket köznyelven intelligens háznak, okosotthonnak is nevezünk. Az épületautomatizálási rendszerek vezetékes, úgynevezett buszkommunikációs változatainak vezetékezése kicsit más telepítési ismereteket igényel, hiszen a kommunikációs busz felel a központ (centralizált rendszereknél) és perifériák, illetve perifériák és perifériák (decentralizált rendszereknél) közötti adatforgalomért, melynek hibátlan működése a teljes rendszer alapja.
Előfizetői tartalom
A fentiek közül a továbbiakban a világításvezérlés két elméleti véglete közötti impulzusrelés vezérlésekhez mutatunk be néhány kiegészítést, mely javíthatja a vezérlés komfortját vagy praktikusabbá teszi a használatát pl. automatikus működésével.
Tipikus impulzusrelék
Az 1. ábrán néhány tipikus impulzusrelé fotója látható, alapjellemzőikkel. Mielőtt viszont a kiegészítő vezérlésekre térnénk, érdemes néhány alapkérdést áttekinteni az impulzusrelékkel kapcsolatban:
- Tápellátás és vezérlőjel: általánosan elmondható, hogy az elektromechanikus impulzusrelék jellemzően nem igényelnek külön tápfeszültséget, ugyanis maga a tápfeszültség egyben az átváltó vezérlőjel is, melyből egyenesen következik, hogy impulzussal vezérelhető és a vezérlés leválasztása után egyáltalán nem fogyaszt energiát. A tápfeszültség/vezérlőimpulzus jellemzően nem maradhat tartósan, hosszú ideig a bemeneten. Az elektronikus impulzusrelék külön tápfeszültség- és külön ON/OFF vezérlő-bemenettel rendelkeznek, ahol a tápfeszültség egyes változatoknál akár DC is lehet (pl. AC/DC 12–240 V tartományban) – ezek az eszközök az állandó tápellátás miatt folyamatosan fogyasztanak energiát, ami típustól függően 3–12 VA; vezérlő bemenetük élvezérléssel működik, felfutó élű vezérlésnél nem okoz meghibásodást vagy hibás működést, ha a vezérlőfeszültség hosszú ideig a bemeneten marad (csupán nem engedi másik jellel vezérelni)
- Működés: az impulzusrelé minden vezérlő impulzusra váltja a kimenet vagy kimenetek állapotát – az egyszerűbb változatok felváltva be- és kikapcsolnak, a több-, általában kétrelés változatok meghatározott sorrendben váltogatják a kimenetek lehetséges állapotainak kombinációit.
- Áramszüneti memória: a klasszikus impulzusrelék áramszünet esetén tárolják az áramszünet előtti utolsó állapotukat és az áram helyreállása után ez az állapot érvényesül; az állapottárolást az elektromechanikus impulzusreléknél a mechanika rögzített állása biztosítja, míg a tisztán elektronikus működésűeknél nem felejtő memória. Vezérléstechnikai alkalmazásoknál figyelembe kell venni, hogy a mechanikus tárolással rendelkező impulzusrelék kimenetei az áramszünet alatt is az áramszünet előtti állapotban lesznek, míg az elektronikus tárolású impulzusrelék kimenetei áramszünet alatt kikapcsolnak, hiszen megszűnik a tápfeszültség is, ami a reléket behúzva tartaná, viszont áramszünet után visszakapcsolnak, ha előtte be voltak kapcsolva.
- Az elnevezésről: az impulzusreléket több más ország szaknyelvén az áramszüneti tárolás miatt memóriarelének is szokták nevezni. A nálunk elterjedtebb impulzusrelé elnevezés bizonyára az impulzussal történő vezérlésre utal, nem pedig a relé működésére. Kevésbé elterjedt, de a működés logikájára, és a kimenet két stabil állapotára utal a bistabil relé elnevezés is.
Az 1. ábrán utolsóként látható időrelé nem véletlenül került az impulzusrelék közé. Több multifunkciós időrelé rendelkezik impulzusrelének nevezett funkcióval. A különbség a tényleges impulzusrelék és az időzítők impulzusrelé-funkciója között, hogy az időreléknek nincs áramszüneti memóriájuk, ezért a hálózat helyreállása után alaphelyzetben, azaz kikapcsolt állapotban lesz a kimenet. Ez a „hiány” akár még jól is jöhet egyes alkalmazásoknál. Több időrelénél található olyan funkciói is, ahol időzített impulzusreléként működik a modul, azaz időzítve kikapcsolja a kimenetet, de időzítés alatt is kikapcsolható újabb gombnyomásra, mintha impulzusrelé lenne.
1. ábra: Az impulzusrelék különböző kivitelben kaphatók, melyek közül az elektromechanikus típusok táp- és vezérlőbemenete megegyezik, az elektronikus működésűek külön ON/OFF bemenettel rendelkeznek.
Balról jobbra:
1. elektromechanikus impulzusrelé szerelvénydobozba (áramszüneti memória: mechanikus)
2. elektromechanikus impulzusrelé DIN-sínre (áramszüneti memória: mechanikus)
3. elektromos impulzusrelé DIN-sínre (áramszüneti memória: elektronikus, nem felejtő)
4. elektronikus multifunkciós időrelé, impulzusrelé / időzített impulzusrelé funkcióval DIN-sínre (áramszüneti memória: nincs)
Hogy mit keres az időrelé az impulzusrelék között? Lásd a cikkben.
Impulzusrelé-kimenetek csak be- vagy csak kikapcsolása
A vezérléstechnikai áramkörök egyik jellemzője – szemben a szabályozástechnikával –, hogy a hatásláncban nincs visszacsatolás, ezért a vezérlés hatásának egyetlen vagy több végeredménye előre meghatározható, legyen az akár több kombináció is. Ennek alapköve, hogy a vezérlőáramkörök számára a különböző vezérlési állapotoknak biztosan ismertnek, érzékelhetőnek vagy megismerhetőnek kell lennie, továbbá fontos, hogy ezek egyértelmű információként, mint villamos jelek felhasználhatók legyenek a vezérlés további szakaszaiban.
A 2. ábrán egy alapáramkört mutatunk be egy elektronikus impulzusrelével, mely a szoba világításának nyomógombos vezérlése mellett egy biztosan csak BE és egy biztosan csak KI nyomógombbal is fel van szerelve. Az impulzusrelé egyetlen ON/OFF bemenetén keresztül csak átváltani tudjuk a kimenet állapotát, biztosan be- vagy biztosan kikapcsolni nem, ugyanis, ha pl. nem látjuk a vezérlés eredményét, akkor bármelyik lehet. Automatikus vezérlésnél ez még jellemzőbb. A kimenet jeleit használjuk annak detektálására, hogy éppen milyen állapotban van az impulzusrelé és a következő vezérlőjel be- vagy kikapcsolja a kimenetet. Ha a kimenet ki van kapcsolva, akkor a BE gombra a nyugalmi 12-es sorkapcson megjelenő feszültség kerül, lehetővé téve a bekapcsolást, mert éppen most ki van kapcsolva. Ekkor a KI gomb nem is kap feszültséget, ezért nem képes vezérlőjelet adni az ON/OFF bemenetre. Ha a kimenet be van kapcsolva, akkor a KI gomb kap feszültséget, lehetővé téve a kimenet kikapcsolását. Többek között ezt a módszert is fogjuk használni a következő áramkörökben.
2. ábra: Impulzusrelés alapáramkör a kimenet nyomógombos csak be- és csak kikapcsolásához.
Mindent kikapcsolni!
A villamosenergia használatának lehetősége természetes a XXI. században, ugyanakkor az időnként napirendre kerülő energiaválság és az energiahordozók rendelkezésre állásának bizonytalanságát sugalló megnyilvánulások a józan ész határain belüli energiatakarékosságra intenek mindannyiunkat. Háztartási szinten ezt viszonylag egyszerű belátni és betartani, illetve törekedni rá. Nem kapcsolunk be felesleges fogyasztókat, világítást és modern, takarékos háztartási gépeket használunk. Másik gyakran felmerülő kérdés az elektroszmog léte vagy nem léte, illetve annak lakáson belüli mértékével összefüggésbe hozható egészségkárosító hatása. Mindkét oldalon sokan állnak, de mi itt nem törünk pálcát, más miatt hoztuk fel a témát. Mégpedig az úgynevezett mindent KI funkció miatt, mely pl. az intelligens rendszereknél alapvetően rendelkezésre áll azzal, hogy az amúgy is vezérelt kimeneteket szoftveresen vezérlési csoportokba szervezzük. A mindent KI funkció annyit jelent, hogy a lakásból vagy szobából való távozáskor és/vagy éjszakára kikapcsolunk minden szükségtelen fogyasztót. A kikapcsolás lehet automatikus vagy kézi kapcsolású, a lényeg, hogy minél egyszerűbb beavatkozást igényeljen, különben nyűg lesz minden családtagnak.
A 3. ábrán három külön vezérelt impulzusrelés világítási kört egészítettünk ki a MIND KI és a MIND BE funkciót megvalósító nyomógombokkal a 2. ábrán említett alapelv szerint. A 2. ábrán bemutatotthoz képest tulajdonképpen nincs nagy logikai változás, hiszen a segédrelék egymástól független érintkezőivel csupán elválasztjuk egymástól az egyes impulzusrelék önálló kimeneteit, különben egymás világítási körét is tudnák kapcsolni.
3. ábra: Három impulzusrelével vezérelt világítási kör kiegészítése MIND KI és MIND BE nyomógombokkal. A kiegészítés nagyobb rendszerekhez is kibővíthető az impulzusrelék számával megegyező számú segédrelé kontaktusok beépítésével.
A MIND KI nyomógomb a MIND BE váltó nyomógomb nyugalmi érintkezőjén keresztül az R32 segédrelét kapcsolja be, melynek hatására csak az az impulzusrelé fog kikapcsolni, amelyik egyébként be van kapcsolva, de az biztosan kikapcsol, ugyanis az impulzusrelé világítást kapcsoló feszültsége a segédrelén keresztül eljut a bekapcsolt impulzusrelé ON/OFF bemenetére. A kikapcsolt impulzusrelék nem kapnak vezérlést. A MIND KI nyomógomb MIND BE gombbal történő reteszelése az egyidejű gombnyomásból adódó hibás vezérlést akadályozza meg, de el is hagyható.
Nem nehéz kitalálni, hogy az áramkör bővíthető. Annyi segédrelé kontaktusra van szükség külön a BE és külön a KI funkcióra, ahány impulzusrelés vezérlési kör van a rendszerben.
Mindent Ki nyomógomb véletlen megnyomás és kitámasztás elleni védelemmel
A különböző vezérlési folyamatok véletlenszerű elindításának lehetősége pl. gépvezérlések esetén a megengedhetetlen kategóriába tartozik, melynek okai jól ismertek. Persze a ház világításának véletlen kikapcsolása elsőre nem tűnik ennyire veszélyesnek, pedig sajnos rejt magában balesetveszélyt pl., ha munkavégzés is zajlik vagy idősebb, netán fogyatékkal élő családtag is él a házban. A véletlen bekapcsolás ellen a legegyszerűbb módszer, melyet sok gépnél is alkalmaznak, a kétgombos vagy kétkezes indítás, mely megakadályozza a véletlen bekapcsolást és a gép mozgó részeibe történő benyúlást indításnál. Az impulzusrelés világításvezérlésnél talán egy elegánsabb megoldást is használhatunk, miközben a nyomógombnak más funkciója is lehet.
Ha megkülönböztetjük a nyomógomb rövid és hosszú lenyomását, akkor egyetlen nyomógombbal két funkciót is vezérelhetünk. A hosszú gombnyomást a Mind KI funkcióra használhatjuk, hiszen kicsi az esély véletlenül hosszan nyomni egy gombot, ráadásul fel is kell engedni, így a kitámasztás ellen is védett. A rövid gombnyomással más eszközt vezérelhetünk. Intelligens rendszereknél ez egy megszokott szerelvény- és szerelvényhely-csökkentő módszer, de két időrelével is könnyedén megoldható, ahogy ezt a 4. ábra kapcsolási rajzán is láthatjuk.
4. ábra: Véletlen gombnyomás és kitámasztás elleni védelemmel ellátott Mind Ki nyomógomb. Hosszú gombnyomásra minden impulzusrelé kikapcsol, rövid gombnyomásra más vezérlési áramkörök működtethetők.
A megoldást két bistabil kontaktorra mutatjuk be, de természetesen a már leírtak szerint bővíthető a rendszer. A bistabil kontaktorok két záróérintkezős változatok, melyekből az egyik a világítást kapcsolja, a másik állapot jelet szolgáltat a kikapcsoláshoz, hogy csak az a kontaktor kapcsolhasson ki, amelyik be van kapcsolva.
A gombnyomások hosszát az R41 és R42 jelű időrelék segítségével különböztetjük meg. Az R51 időrelé a vezérlőjel lefutó élére induló elengedés-késleltető funkcióba van állítva (lásd modulrajzon belüli diagram), míg az R52 időrelé a vezérlőjel felfutó élére induló elengedés-késleltető funkcióba. A működés a következő:
- Hosszú gombnyomás (>t52): ha megnyomják a Mind KI gombot, akkor R52 reléje meghúz és elindul az időzítése. Amennyiben a nyomógomb az R52 beállított t52 időzítésénél hosszabban van lenyomva, akkor R52 reléje elenged és nyugalmi érintkezői a bistabil kontaktorok táp/vezérlő bemeneteihez csatlakoznak, de még nem vezérlik azt. Amikor a nyomógombot felengedik a hosszú gombnyomásból, akkor R51 felfutó élű vezérlést kap, elindul az időzítése és behúz a kimeneti reléje. R51 kimenete t51 időtartamú impulzust ad R52 érintkezőin keresztül annak a bistabil kontaktornak a táp/vezérlő bemenetére, amelyik be van kapcsolva és kikapcsolja azt.
- Rövid gombnyomás (<t52): ha a Mind KI nyomógombot az R52 időrelé időzítése alatt engedik fel, akkor a bistabil kontaktorok nem kaphatnak vezérlést, csak az opcionális vezérlő kimenet.
Impulzusrelék kikapcsolása áramszünet után
A cikk elején említettük, hogy egyes esetekben még jól is jöhet az időrelék impulzusrelé-funkciója és az, hogy nincs áramszüneti memóriájuk. Ha pl. áramszünet alatt kell távozni a lakásból, akkor nem biztos, hogy ki tudjuk kapcsolni az impulzusrelékkel vezérelt világításunkat, hogy ne kapcsoljanak be a világítási körök, ha akkor jön vissza az áram, amikor még nem vagyunk itthon. Erre persze alkalmas lehetne egy kapcsoló is, ha úgy lenne kiépítve, felfűzve a rendszer. Ha nem, akkor használhatunk impulzusrelé funkcióval rendelkező időrelét, vagy egy olyan áramkört, mely táp bekapcsolásra minden impulzusrelét automatikusan kikapcsol.
Az 5. ábrán egyetlen kétcsatornás időrelével kapcsoljuk ki az áram visszakapcsolásakor bekapcsolódó impulzusreléket. Az R51 egy speciális időrelé, mely eredetileg terhelések bekapcsolásának időbeli eltolására készült, de sok más feladatra is alkalmas. A bemutatott kapcsolásban pl. késletetett impulzust állít elő a tápfeszültség rákapcsolásakor, mellyel kikapcsoljuk a bekapcsolva maradt impulzusreléket. A speciális időrelé működését az ábra bal oldalán látható diagramon is követhetjük. Működése egyszerű: tápfeszültségre elindul mindkét csatorna időzítése, majd amelyik idő letelt, az a relé meghúz és úgy is marad a táp lekapcsolásáig. A rajz szerinti bekötéssel t1 késleltetésű, t2 időtartamú impulzust állítunk elő. A késleltetésre azért van szükség, hogy a tápfeszültség visszakapcsolása után legyen ideje feléledni az áramköröknek. Egyes elektromechanikus impulzusreléknél ez ki is hagyható.
5. ábra: A tápfeszültség bekapcsolásra minden impulzusrelét kikapcsoló áramkör egy késleltetett impulzussal vezérli azokat az impulzusreléket, amelyek bekapcsolnak az áramszünet utáni visszakapcsoláskor.
Feltűnhet az ábrán, hogy nem segédrelékkel választjuk el az impulzusrelé kimeneteit egymástól – ahogy ezt eddig tettük –, hanem kétcsatornás impulzusreléket használunk, ahol a két csatorna párhuzamos működésre van beállítva (léptető helyett). A kapcsolás természetesen meglévő egycsatornás rendszerben is használható, de az eddigiekhez hasonlóan segédreléket kell alkalmazni.
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!