Управление по двум проводам микроконтроллере. Управление люстрой по двум проводам
Во многих устройствах ДУ (пульты) используется упрощенная клавиатура, которая позволяет передавать микроконтроллеру информацию о состоянии кнопок всего по двум проводам. Принцип состоит в том, что при нажатии на каждую кнопку между этими двумя проводниками включается резистор определенного сопротивления, соответственно изменяется и напряжение между этими двумя проводниками, и имеет определенное значение для каждой кнопки, ну а дальше при помощи внутренних компараторов микроконтроллер понимает команду.
Использовать этот принцип можно и в системах многокомандного дистанционного управления по двум проводам (например в охранных устройствах, или для управления приборами, моделями).
Пульт управления содержит четыре кнопки S1-S4 и резисторы R1-R3 разных номиналов. Эти кнопки и резисторы включены между двумя проводами. Теперь в зависимости от нажатой кнопки сопротивления между проводами (точками "А" и "В", при нажатии на S1 равно нулю, на S2 - 1.5К, на S3 - 4,7К» на S4 - 15К. Роль дешифратора команд выполняют четыре компаратора микросхемы А1.
В исходном положении, когда все кнопки разомкнуты. напряжения на выходах всех четырех компараторов отрицательны. При уменьшении напряжения между точками "А" и "В", что имеет место при нажатии на одну из кнопок, ниже уровней. создаваемых делителем напряжения на резисторах R6-R10 компараторы последовательно срабатывают и их выходы переходят в положительное состояние.
Таким образом, при нажатии на кнопку S4 (самое большое напряжение между "А" и "В") положительный уровень устанавливается на выходе компаратора А1.1, если нажата кнопка S3, то напряжение ниже и теперь дополнительно к А1.1 срабатывает и А1.2 (теперь положительные напряжения на выходах обеих компараторов), затем при нажатии на S2 напряжение еще уменьшается и к первым двум добавляется еще и положительный уровень на выходе А1.3, при нажатии на S1 напряжение между точками "А" и "В" равно нулю и устанавливаются положительные уровни на выходах всех компараторов.
Диод VD1 и конденсатор С1 служат для предотвращения ложных срабатываний от наводок на проводную линию. Число команд легко увеличить, достаточно продолжить цепь компараторов и подобрать номиналы новых резисторов в клавиатуре.
Вместо импортной микросхемы с четырьмя компараторами можно использовать наши четыре, например К521СА3 или другие.
Дополнить схему, желательно логическим дешифратором, который преобразует код последовательного включения в десятичное переключение. При этом необходимо использовать однополярное питание (от 12-ти до 24В) или сделать формирователь логических уровней на выходе каждого компаратора, состоящий из диода и резистора, так чтобы отрезать отрицательный уровень.
Главным недостатком схем управления люстрой по двум проводам с помощью релейных элементов является небольшой срок службы самого реле. По своей коммутационной износостойкости реле выдерживает всего несколько сотен срабатываний. В первую очередь это обусловлено большим количеством механических звеньев в конструкции реле. Для устранения этого недостатка обычное реле часто заменяют на транзисторы, способные переключаться с частотой более 1кГц.
Схема управления люстрой по двум проводам на базе счетчика К561ТМ2
В приведенной схеме подключение новой группы ламп происходит при кратковременном переводе выключателя SA1 из положения ВКЛ в положение ВЫКЛ и обратно.
Схема строится на базе двоичного двухразрядного счетчика на микросхеме К561ТМ2. Алгоритм работы счетчика представляет собой последовательности импульсов на его выходах: 00b, 01b, 10b и 11b. При появлении на выходе логической «1» (переключении выключателя SA1) подключается одна из групп ламп. Лампа EL1 зажигается при включении выключателя SA1. Дальнейшее подключение ламп осуществляется по следующему алгоритму: EL1 & EL2; EL1 & EL3 & EL4; EL1 & EL2 & EL3 & EL4.
Управление счетчиком осуществляется счетным импульсом, поступающем на вход С при каждом переключении выключателя. Сброс счетчика осуществляется подачей импульса на вход сброса R. Сброс счетчика происходит при включении выключателя, при условии что временной интервал от предыдущего выключения превысил 15 секунд.
Формирование счетных импульсов осуществляется логическим элементом DD1.3. При первом включении схемы на выходе элемента DD1.3 формируется сигнал низкого уровня, поддерживаемый конденсатором С2. При непродолжительном размыкании выключателя SA1 конденсатор С2 разряжается и на выходе элемента DD1.3 формируется сигнал высокого уровня. Переключение элемента DD2.1 происходит по переднему фронту сигнала на счетном входе. Формирование счетного импульса происходит при каждом размыкании выключателя SA1.
Схема управления люстрой по двум проводам на базе сдвигового регистра К561ИР2
Алгоритм работы сдвигового регистра: при поступлении импульса на счетный вход С происходит передача сигнала на входе D на выход 1 и сдвиг информации к последующим триггерам. В представленной схеме на вход всегда поступает логическая «1», поэтому на выходе микросхемы будет формироваться число в двоичном коде: 0000, 0001, 0011, 0000. Алгоритм подключения ламп аналогичен предыдущей схеме. Сброс микросхемы происходит при четвертом переключении выключателя S1.
Схема управления люстрой по двум проводам на базе тиристоров
Лампа EL3 загорается при первом включении выключателя SA1. Питание схемы осуществляется через выпрямитель VD6-VD9. Выпрямленное напряжение поступает на стабилизатор (стабилитрон VD1 и конденсатор С1). Через резистор R2 происходит заряд конденсатора С2, поддерживающий высокий уровень сигнала на выходе DD1.1. При этом происходит заряд конденсатора С3. При заряде конденсатора С3 до необходимого уровня напряжения на выходе DD1.1 появится низкий уровень сигнала, а на выходах элементов DD1.2 и DD1.3 – высокий. Таким образом элемент DD1 удерживает транзистор VT1 и тиристор VS1 в закрытом состоянии.
При переключении выключателя SA1 происходит перезаряд конденсатора С3. При этом на выходе DD1.1 – высокий уровень, на выходах DD1.2 и DD1.3 – низкий уровень сигналов. Выходные сигналы логического элемента DD1 формируют импульс открытия транзистора VT1. В результате на управляющем электроде тиристора появляется напряжение, переводя его в открытое состояние, зажигая лампы EL1 и EL2.
Схема управления люстрой по двум проводам на базе микроконтроллера
Применение микропроцессорной техники позволяет существенно упростить схемотехнику, а также расширить функциональные возможности системы. Побочным же эффектом можно считать необходимость разработки программного обеспечения для самого контроллера.
Алгоритм работы схемы подобен предыдущим вариантам реализации схем управления люстрой по двум проводам. Однако разработчик программного обеспечения можете заложить расширенные функциональные возможности в эту схему, такие как плавное включение и отключение ламп, регулировка яркости свечения, включать и отключать освещение в определенное время.
Описанное ниже устройство предназначено для дистанционного управления десятью нагрузками по двупроводной линии связи длиной до 10 м. Его можно использовать для управления бытовой радиоаппаратурой, игрушками, для передачи информации о состоянии датчиков различных устройств.
От подобных по назначению (например, [Л] это устройство отличается возможностью одновременной передачи нескольких команд в любой комбинации и удобством контроля за передаваемой информацией (по положению ручек или кнопок переключателей на пульте передатчика). Кроме того, передатчик не требует собственного источника питания - он питается по той же линии связи. Система сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания от 9 до 5 В, а при использовании микросхем серии К561- от 12 до 5 В.
Принцип работы устройства заключается в следующем. Требуемые команды передают, устанавливая переключатели пульта управления в соответствующее положение. В передатчике происходит циклический опрос состояния контактуры пульта с тактовой частотой. Последовательность командных импульсов (замкнутым контактам соответствует короткий импульс, разомкнутым - удлиненный) передается по линии связи в приемник. Приемное устройство обрабатывает поступившую информацию и вырабатывает сигнал на включение соответствующих нагрузок.
Принципиальная схема передающего устройства изображена на рис. 1, приемника- на рис. 2. Рис. 3 иллюстрирует работу всей системы.
После включения приемника тумблером SA1 напряжение питания по линии связи через диод VD15 (рис. 1) поступает к передатчику. После зарядки конденсатора СЗ до напряжения питания начинает работать генератор коротких импульсов со скважностью 5 и частотой повторения около 200 Гц, собранный на элементах DD1.1, DD1.2. Из этих импульсов (диагр. 1, рис. 3) триггер D02.1 формирует тактовые сигналы (диагр. 2), поступающие на счетчик DD3. Импульсы, последовательно появляющиеся на выходах счетчика, в зависимости от состояния (диагр. 3) командных переключателей SA1 - SA10 проходят или не проходят на верхний по схеме вход элемента DD1.3 (диагр. 4). Если контакты какого-то переключателя разомкнуты, то в соответствующий момент на этот же вход через диод VD2 поступают импульсы с выхода генератора.
На второй вход элемента DD1.3 с триггера DD2.2 приходит длинный импульс (диагр. 5) после каждого цикла опроса контактуры. На этот же вход с триггера DD2.1 поступает импульс, запрещающий прохождение информации через элемент DD1.3 в каждую первую половину времени опроса состояния соответствующего переключателя. Сформированные элементом совпадения DD1.3 пачки импульсов после инвертирования элементом DD1.4 (диагр. 6) поступают на электронный ключ на транзисторе VT1 и далее в линию (диагр. 7).
Для обеспечения селекции пачек импульсов в приемнике передатчик после каждого цикла опроса формирует паузу, в течение которой обнуляется счетчик приемника.
Узел приемника (рис. 2), собранный на элементах DD1.1, DD1.2, представляет собой ждущий мультивибратор. Его запускают спады информационных импульсов, которые приходят с передатчика на вывод 2 элемента DD1.1. Цепь R1C1 определяет длительность выходных импульсов, по окончании которых элементы DD1.3, DD1.4 и транзистор VT3 формируют импульсы записи (ди-агр. 8). Информационные импульсы (диагр. 7), инвертированные транзистором VT1 (получается последовательность, аналогичная диагр. 6), поступают на вход D триггеров DD3 - OD7 (выводы 5 и 9) и на вход С счетчика DD2, который, переключаясь, разрешает прохождение импульса записи на вход С соответствующего триггера.
Короткий информационный импульс заканчивается раньше, чем формируется записывающий, и на инверсном выходе этого триггера появляется сигнал 1, если же импульс длинный, то сигнал 0. К коллектору каждого транзистора VT4 - VT13 можно подключать нагрузку с потребляемым током не более 50...100 мА.
Для установки счетчика DD2 в исходное состояние служит генератор одиночных импульсов,выполненный на однопереходном транзисторе VT2. Цепь C3R5 задает время для формирования импульса установки, которое должно быть меньше паузы между пачками (диагр. 10). После каждой информационной посылки конденсатор СЗ разряжается через диод VD) и транзистор VT1 передатчика (диагр. 9).
Используемые в устройстве микросхемы серии К176 можно заменить на соответствующие из серий К561, К564. Вместо транзисторов КТ361 Г можно применить КТ361, КТ347, КТ3107 с любым буквенным индексом. Конденсатор СЗ передатчика и С2, СЗ приемника - К53-1А, остальные - КМ, резисторы - МЛТ.
Устройство, собранное из исправных деталей, начинает работать сразу и в налаживании не нуждается.
А. КУСКОВ, г. Пермь ЛИТЕРАТУРА
Иноземцев В. Шифратор и дешифратор команд телеуправления.- Радио, 1985, № 7, с. 40, 41.
Занимаясь ремонтом, всякими отделками-переделками, не каждый мастер в состоянии предусмотреть все нюансы и «мелочи». Да и работы по ремонту-отделке не всегда включают в себя комплекс капитальных переустройств.
Так очень часто происходит со светом. Точнее – с. Например: забыли прокинуть дополнительный провод на освещение гостиной, или: поменяли в спальне обои, но стены штробить не стали, чтобы «грязь не разводить», зато «вечернее» освещение комнаты отсутствует напрочь! Подобных ситуаций немало, а современное представление о комфорте уже неразрывно связано с широкими возможностями светового оформления, с различными вариантами освещения. Так что давайте подумаем, ведь безвыходных ситуаций не бывает!
Начнём с самого обычного случая. В старых квартирах к центральной люстре подведено всего два провода, то есть даже простое освещение в «два режима» сделать не выходит. Долбить потолок? Вешать несколько бра на стены? Необязательно. Существует немало различных «схем» управления люстрой по двум проводам – совсем простых, средней сложности реализации и довольно серьёзных электронных устройств. Мы рассмотрим самую несложную и доступную для повторения схему включения.
Сам принцип «двухпозиционного» освещения очень прост, достаточно уменьшить ток на лампах светильника или люстры, и с помощью включения в цепь диода достаточной мощности реализовать два режима освещения не составит труда.
От подобных по назначению (например, [Л] это устройство отличается возможностью одновременной передачи нескольких команд в любой комбинации и удобством контроля за передаваемой информацией (по положению ручек или кнопок переключателей на пульте передатчика). Кроме того, передатчик не требует собственного источника питания - он питается по той же линии связи. Система сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания от 9 до 5 В, а при использовании микросхем серии К561- от 12 до 5 В.
Принцип работы устройства заключается в следующем. Требуемые команды передают, устанавливая переключатели пульта управления в соответствующее положение. В передатчике происходит циклический опрос состояния контактуры пульта с тактовой частотой. Последовательность командных импульсов (замкнутым контактам соответствует короткий импульс, разомкнутым - удлиненный) передается по линии связи в приемник. Приемное устройство обрабатывает поступившую информацию и вырабатывает сигнал на включение соответствующих нагрузок.
Каждое новое нажатие на выключатель активизирует новую пару или группу ламп. Чтобы сбросить со счетчика импульсы, достаточно выдержать паузу в треть минуты.
Сдвиговый регистр в системе управления
Принцип уже содержится в самом названии. Импульс, попадая на начальную точку С, передается далее по цепочке на D и 1.
Цепь ламп накаливания подключена и работает по принципу, как на примере со счетчиком.
Для поиска обрывов неисправной электросети используют специальные. Как альтернативный метод - это можно сделать с помощью радиоприемника или смартфона.
Система управления с тиристором
Выпрямитель VD6-VD9 питает всю схему управления. Когда выключатель переходит в положение «Вкл», загорается первая лампа в цепи EL3.
Далее заряжаются конденсаторы и накапливают высокий и низкий сигнал таким образом, чтобы DD1 держал транзистор и тиристор закрытыми.Когда выключатель переключают в положение «Выкл», конденсатор перезаряжается.
Микроконтролирование люстры
Микропроцессор оснащен программным обеспечением . Благодаря этому принцип работы может быть уникален. Ведь такая схема может обладать дополнительными заложенными функциональными возможностями помимо обычного освещения. Тем не менее за основу взята та же схема, что и в предыдущих случаях.
Схемы подключения и управления люстрой имеют не такие уж и весомые отличия.
Даже электронная система остается верна первозданному принципу.
Но что действительно не сходится – качество и длительность эксплуатации.
Какую большую роль для нас играет зрение, а вместе с тем и свет, с помощью которого мы видим, говорить излишне. Именно поэтому для нас столь значительную роль в оформлении интерьера играют световые приборы. Где-то они совсем простые, вроде БРА или потолочных светильников, а где-то и более изящные. А чем сложнее световой прибор, тем более сложную схему подключения он и потребует, что само по себе вполне разумеющееся заключение. Вот например люстра, она обычно подразумевают возможность подключения двух цепей с лампами, тем самым изменяя освещенность в комнате от приглушенной, так скажем интимной, до яркого света.
Управление люстрой по трем проводам
Все мы уже привыкли, что люстра с двумя режимами управляется по трем проводам. Фактически в этом случае реализованы две параллельные цепи для каждой из группы ламп люстры. Каждая из цепей начинается с выключателя, чтобы тем самым коммутировать нужную цепь и включать желаемые лампы. Такой вариант можно назвать общепринятым. Он прост и при его реализации можно обойтись минимальными вложениями – одним дополнительным проводом от выключателя до люстры. О таком варианте подробно рассказано в одной из наших статей «Подключение люстры ».
Однако у такого варианта есть и недостатки, это как раз третий провод, который мы упомянули как достоинство минимизировать вложения в схему подключения. Ведь представьте такой вариант, когда стены заштукатурены, а обои наклеены. Здесь пробросить третий провод быстро и беспроблемно уже вряд ли получиться. Здесь два варианта. Это купить люстру, которая будет иметь несколько режимов подсветки, и управляться с пульта управления. Второй вариант это реализовать схему, которая бы обеспечила пошаговое включение для каждой из групп ламп, в зависимости от количество переключений управляющего выключателя. Именно о таких вариантах мы и расскажем далее…
Управление люстрой по двум проводам (схемы)
В нашем случае будет приведено несколько вариантов управления люстрой по двум проводам. Каждый из вариантов будет иметь свои плюсы и минусы, про которые мы расскажем в процессе описания каждого из возможных случаев подключения. А теперь по порядку…
1 Вариант управление люстрой по двум проводам
Первый вариант самый простой, но и самый «ущербный». Он не потребует высокой квалификации от человека, который будет его реализовывать, а также применения множества радиодеталей. Но минус его в том, что уровень эксплуатационных характеристик при этом будет также не высок. Все дело в том, что в схеме используется особенность нашей сети питания, которая как мы знаем выдает переменный ток, с частотой 50 Гц. Также свойство диодов, которые пропускают этот самый ток лишь в одном направлении. Взгляните на схему.
Когда полуволна проходит в одном из направлений, то ток идет через диод до лампы и через диод за выключателем, но при этом расположенный в том же направлении. То есть ток может пройти только через диоды работающие в паре, если так можно сказать. Аналогичная ситуация при прохождении полуволны в обратном направлении. Теперь ток идет через диод перед выключателем и через диод за лампой, при этом диоды также установлены в одном и том же направлении. Итак, как вы уже поняли схема очень простая, смонтировать ее очень просто. Минусов является то, что лампы будут светить в пол накала, так как это будет одна полуволна, то есть напряжение 110 вольт. Также будет присутствовать эффект мерцания, ведь в этом случае частота питания станет также половинной – 25 Гц. Именно об этих низких эксплуатационных характеристиках мы и упоминали ранее.
2 Вариант управление люстрой по двум проводам
Этот вариант можно назвать несколько инновационным. А вот почему!? Это вы поймете из описания принципа работы данной схемы. Прежде взгляните на нее…
При замыкании цепи включаются все лампы HL4-6 включенные напрямую и HL1-3 включенные через контакты реле. Но здесь сразу срабатывает само реле, тем самым отключая лампы HL1-3. Далее в работу вступает терморезистор, который при протекании через него тока начинает менять свое сопротивление, оно уменьшается. В итоге сопротивление меняется до того, что при следующем срабатывании выключателя, ток уже проходит преимущественно через него, а не через обмотку реле. В этом случае реле не срабатывает, и горят все 6 ламп. Здесь важно с помощью резистора R1 найти такое напряжение, чтобы при холодном терморезисторе напряжения хватало на срабатывания реле, а при нагретом его было достаточно для удержания, но не хватало для срабатывания…
Применяемые радиодетали: Реле К1 - малогабаритное с сопротивлением обмотки порядка 300 Ом, напряжением срабатывания 7 В и напряжением отпускания 3 В. резистор R2 - три соединенных параллельно терморезистора СТ3-17 сопротивлением около 330. Резистор R1 типа МЛТ-0,25 сопротивлением несколько десятков Ом. Придется подобрать. Диодный мостик типа КЦ407А. Конденсатор C1 - 50мкФ х 16 В.
Если говорить недостатках этой схемы, то это во первых необходимость настройки под параметры реле и терморезистора. Второе, что вы не сможете переключить свет вновь на меньший, пока не остынет терморезистор. Третья схема лишена этих недостатках, при этом не сложнее…
3 Вариант управление люстрой по двум проводам
Третий вариант заимствован из журнала «Радио», аж за 1984 год. Но эта схема до сих пор актуальна! Давайте взглянем на нее…
Здесь все очень просто и логично. Первоначально включаем лампу H1 и при этом срабатывает реле К1, которое через свои контакты и диод начинает заряжать конденсатор. При кратковременном отключении контакты реле К1 размыкаются, тем самым конденсатор начинает питать обмотку реле К2. Пока реле сработало, это несколько долей секунды или секунд. Здесь все зависит от потребления реле и емкости конденсатора. Вы должны вновь включить выключатель. В этом случае реле самоподхватится и в итоге загорятся все лампы. Минусом схемы является то, что надо вовремя включать выключатель, когда реле К2 еще питает конденсатор. Только в этом случае можно будет обеспечить включение всех ламп.
4 Вариант управление люстрой по двум проводам
Этот вариант кроме того что не предусматривает никакой настройки, так он еще и не имеет каких либо ограничение по временному алгоритму включения ламп. Как схемы 2 , где есть зависимость от температуры резистора и схема 3, где надо успеть включить выключатель второй раз, пока еще не отключилось реле K2. Смотрим схему…
Здесь для срабатывания реле применен тот же самый принцип, что мы рассматривали для схемы 1. Только в этом случае срабатывает реле, а не лампы. В итоге реле в состоянии коммутировать уже «полноценный» ток и напряжение для свечения ламп. Кроме того, если реле имеют сдвоенные коммутируемый контакты, то можно реализовать и третий канал, для подключения третей группы ламп. Через контакты К1.2 и К2.2. Схема не имеет практически никаких недостатков. Разве что нужны будут пару реле на 110 вольт. Конденсаторы ставятся для уменьшения влияния индукционного тока на обмотки реле и для стабилизации тока от перепадов переменного напряжения сети.
Резюмируя реализацию возможности управление люстрой по двум проводам
Итак, резюмируя все вышеприведенное можно акцентировать внимание на двух вариантах. Это вариант 1, когда подключение максимально простое. Его стоит попробовать со светодиодными лампами, где есть встроенные конденсаторы, что несколько смягчит моргание.
Второй вариант, если вы чувствуете в себе силы, что сможете реализовать несложную радиоэлектрическую схему, это использование 4 случая. Вариант лишен каких-либо недостатков, не требует наладки и определенных алгоритмов по включению ламп люстры.