Moduláris elektronikai eszközök a gyakorlatban IV.
Kapcsolóórák kiválasztása
2010/3. lapszám | Porempovics József Zabari István | 8926 |
Figylem! Ez a cikk 14 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
E havi cikkünkben elsősorban a digitális kapcsolórákban rejlő lehetőségeket szeretnénk bemutatni.
Működési elv és kialakítás
Működési elv tekintetében két típust különböztetünk meg: elektromechanikus és digitális kapcsolóórákat. A két leggyakoribb kialakítási forma a dugaszolható, valamint a DIN-sínre szerelhető típus. A dugaszolható kialakítást elsősorban lakossági célokra alkalmazzák. Kivitelező körökben javarészt a DIN-sínre szerelhető ipari típusok alkalmazása jellemző.
Mechanikus (elektromechanikus) kapcsolórák
Előnyükre válik, hogy „programozásuk” nem igényel szakembert. A kapcsolótárcsán a felhasználó a szükséges kapcsolási időtartamot, a tüskék előre- vagy hátrahúzásával egyszerűen beállíthatja. A kapcsolótárcsa könnyen értelmezhető információt ad arról, milyen időpontra kerültek a bekapcsolások beállításra. Egyszerűségüknek köszönhetően ma ezek a típusok leginkább a barkácsáruházak polcain találhatók meg. E körből is természetesen a dugaszolható típus, mely installálása nem igényel szaktudást. Ezeknek a típusoknak a pontosságáról, menettartalékáról, egyéb adatairól kevés információ lelhető fel, ezáltal kivitelezői körben nem tekinthetők közkedvelt termékeknek.
Több cég gyárt viszont napi vagy heti mechanikus kapcsolóórákat, amelyek elegendő – általában 70 óra – menettartalékot biztosítanak áramszünet esetére.
Pontosságuk a gyártók adatai szerint ±1-2 másodperc naponta, amelynek köszönhetően kiválóan alkalmazhatók egyszerűbb vezérlésekhez, mint rendszeres szellőztetéskapcsolás, szivattyúk kapcsolása, öntözés stb.
Használatuk leginkább akkor célszerű, ha a vezérlési időtartamot a későbbiekben a felhasználónak is tudnia kell módosítani.
Hátrányuk viszont a beállítható időtartam, melyet az óratárcsán elhelyezhető tüskék száma korlátoz. A napi kapcsolóóráknál beállítható legkisebb időtartam általában 15 vagy 30 perc, ugyanez az időtartam a heti kapcsolóóráknál leggyakrabban egy óra. A beállítható kapcsolási programok száma ennek megfelelően a napi kapcsolóráknál 48 vagy 96, a heti típusoknál 168.
Digitális kapcsolóórák
A mikroelektronika fejlődésének köszönhetően a digitális kapcsolóórák egyre inkább elterjedtek. Ugyan valamelyest bonyolultabb a programozásuk mechanikus társaiknál, de az általuk kínált szolgáltatások bőven kárpótolnak ezért.
DCF jel vétele
A DCF77 egy hosszúhullámon sugárzó, atomidő szinkronjeladó Mainflingenben, Németországban, Frankfurt központjától 25 km-re délkeletre. Atomórával meghatározott nagypontosságú idő, rádiófrekvenciás AM üzemmódú sugárzására használatos már 1978 óta. Az utóbbi években nálunk is elterjedt rádióvezérlésű órák és kapcsolóórák működtetésére használják, amelyekkel – megfelelő vételi körülmények között – egy másodperc per millió év pontosságot lehet elérni.
Automatikus téli-nyári átállás
A digitális kapcsolórák szinte kivétel nélkül automatikusan elvégzik az átállást. Leggyakrabban ez az óra programjában van megírva, de a DCF77 jel vételére alkalmas készülékek ezt az atomóra segítségével hajtják végre.
Véletlenszerű bekapcsolás
Ez a funkció valójában csak rövid említésre méltó, gyakorlatban nem igazán életképes. A funkciót rendszerint két módon kivitelezik a különböző gyártmányokban.
- A funkció bekapcsolása után véletlenszerűen generált időpontban be-, majd szintén véletlenszerű időpontban kikapcsolás. Ezáltal a benntartási idő egy-két perctől, több óráig is tarthat.
- A funkció bekapcsolása után az eredeti kapcsolási időpontok eltolása véletlenszerűen 0-30 perccel, általában csak pozitív irányban.
Véleményem szerint egyik verzió sem nagyon használható semmire, ha csak nem a villanyszámla növelésére. Amennyiben igény merül fel ilyen funkcióra, inkább válasszunk kétcsatornás kivitelt és a második csatornára programozzuk fel a véletlenszerű bekapcsolásra szánt időpontokat. A kimenetekre kötött váltókapcsolóval pedig a felhasználó részére egyszerű kiválasztási lehetőséget adhatunk.
Szoftveres programozás
Néhány termék programozható számítógépről is. Tekintve, hogy a fejlesztők törekednek arra, hogy termékeik minél egyszerűbben, átláthatóbb módon legyenek programozhatók, ilyen eszközökbe akkor érdemes beruháznunk, ha egyszerre nagyobb darabszámú kapcsolóórát kell installálnunk. Már csak azért is, mert ennek az opciónak bizony meg kell fizetni az árát.
PIN-kód
Kiválóan alkalmazható funkció olyan felhasználási területeken, ahol fennáll illetéktelenek hozzáférése a kapcsolóórához. Tipikus esete annak, amikor a „kedves vevő” úgy gondolja, hogy ért hozzá, majd miután meggyőződik róla, hogy nem, akkor szerelőt hív. Természetesen ekkor felháborodik, hogy itt senki nem nyúlt hozzá, és a villanyszerelő nem ért ahhoz, amit csinál. Ismerős, ugye?
Tartalékjárat
Ma már minden digitális kapcsolóra rendelkezik valamilyen időtartamú menettartalékkal. Ez elengedhetetlen, hiszen ennek hiányában a legkisebb áramszünet is a pontos idő elvesztésével járna. Ez a belső akkumulátor típusától függően általában 100 órától egészen hat évig biztosíthatja az óra tápellátását. A hosszú menettartaléknak köszönhetően több típust már gyárilag felprogramoznak, így első beüzemeléskor már be van állítva a dátum és a pontos idő.
A tartalékjárati időszakban viszont rendszerint a kapcsolási programok nem hajtódnak végre, mert a NYÁK relé megtáplálása több energiát venne igénybe.
Az áramszünet, illetve a tartalékjárat időtartalma nem befolyásolja a program-memóriát, azok rendszerint nem felejtő (pl. EEPROM) memóriában vannak tárolva. A program megőrzésének minimális időtartamát ritkábban tüntetik fel a gyártók a termékek adatlapján, hiszen az EEPROM-nak köszönhetően ez rendszerint legalább tíz év.
pCsatornák (kimenetek) száma
Kapcsolórák tekintetében ez az egyik legfontosabb paraméter. Megkülönböztetünk egy-, kettő-, illetve ritkábban három- vagy négycsatornás típust.
Egy kétcsatornás típusnál két különböző fogyasztó vagy egy fogyasztó két funkcióban történő kapcsolását (erről bővebben lejjebb) végezhetjük el, arra azonban figyelni kell, hogy a memóriahelyek száma osztódik a csatornák között, tehát, ha egy száz programhelyes termék egyik csatornájára kilencven kapcsolási programot írunk be, akkor a másik csatornánál tíz programhellyel kell „beérnünk”.
A kimeneti érintkezők általában váltó kontaktusok, rendszerint AgSnO2, ritkábban AgCdO ötvözetből. A váltókontaktus előnyeit elsősorban több csatornás kivitelnél használhatjuk ki kapuzási célokra, például a két csatornás típusnál, ha az egyik kimenet behúzott állapotban van, akkor az egyben engedélyezi egy harmadik fogyasztó bekapcsolását, de, ha közben behúz a második kimenet is, akkor a harmadik fogyasztó kapcsolása tiltásba kerül.
Memóriahelyek száma
A megfelelő termék kiválasztásánál ez az elsődleges szempont. Típustól függően tíztől egészen négyszáz programhelyes verzió is elérhető a piacon, érdemes tehát előre átgondolni, hogy mit is akarunk kapcsolni és arra számoljunk 20-30% tartalékot a kellemetlen meglepetések elkerülése végett.
A programhelyek száma legtöbbször egyenes arányban van a termék árával, tehát itt is igaz a szoftveres programozási lehetőségnél említett gondolat, miszerint akkor érdemes nagyobb kapacitású terméket vásárolni, ha arra valóban szükségünk van.
Meg kell említeni, hogy néhány gyártó terméke lehetőséget ad egy úgynevezett „minden számra igaz” karakterre, amit rendszerint „–” jellel szoktak megjeleníteni. Ez azt jelenti, hogy ha egy programban az adott szám helyett a „–” jelet alkalmazzuk, az minden számra igaz lesz. Konkrét példával élve, ha egy nap minden órájában óra 00-kor be akarjuk kapcsolni az egyik kimenetet és minden óra 10-kor pedig ki akarjuk kapcsolni azt, akkor a bekapcsolás időpontját az alábbiak szerint írjuk meg:
- bekapcsolás: - - óra, 00 perc
- kikapcsolás: - - óra, 10 perc
Ezáltal az adott nap mind a 24 órájában a kapcsolóóra elvégzi a feladatot és ezzel 46 programhelyet spórol meg számunkra.
Egy másik példaként említhetjük azt, hogy ha azt szeretnénk, hogy az adott napon a kapcsolóra reggel nyolc és délután négy óra között minden óra 00-kor kapcsoljon be és óra 10-kor pedig kapcsoljon ki, akkor az alábbi programokat kell beírnunk:
- bekapcsolás 8 óra 00 perc
- bekapcsolás 9 óra 00 perc
- bekapcsolás 10 óra 00 perc
- bekapcsolás 11 óra 00 perc
- bekapcsolás 12 óra 00 perc
- bekapcsolás 13 óra 00 perc
- bekapcsolás 14 óra 00 perc
- bekapcsolás 15 óra 00 perc
- bekapcsolás 16 óra 00 perc
- kikapcsolás - - óra 10 perc
Ebben az esetben a kikapcsolási parancsok a nap 24 órájában érvényesek lesznek, de mivel 17 óra 10 perckor a kimenet egyébként is nyitott állapotban lesz, ez nem fogja zavarni a kapcsolóra működését. Jelen esetben a funkció alkalmazásával 8 programhelyet és természetesen a vele járó programozási időt tudjuk megspórolni.
Programozható időtartam
A legkisebb és a legnagyobb beállítható időtartam. Leginkább a legkisebb időtartam a jellemző szám, hiszen ez által különböztetjük meg az impulzus funkcióval rendelkező termékeket.
Az impulzus funkció abban különbözik a normál bekapcsolástól, hogy a beállított időpontra, például hétfő reggel 8 óra 00-ra beállított parancs, nem a következő kikapcsolási parancsig – tehát minimum egy percig – tartja behúzva a kimenetet, hanem az eltárolt impulzushossz végéig.
Az impulzus hosszát általában a menürendszer másik pontjában állíthatjuk be, többnyire 1 és 99 másodperc között.
Léteznek olyan kapcsolórák, amely több különböző impulzus hosszúságot tudnak eltárolni, vagy kettő, illetve többcsatornás típus esetében az adott csatornánként választható ez az időtartam.
Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy egy ilyen egycsatornás, heti kapcsolóóra kiválóan alkalmazható iskolacsengő vezérlésére. Mivel az impulzus üzemmódban történő be- és kikapcsolás egy programhelyet foglal el, napi 8-10 lehetséges tanórával számolva, 16-20 programhely biztosítja az összes kapcsolást, például minden alkalommal 4 másodperces időtartamra.
Amennyiben becsengetés előjelzést is szeretnénk, válasszunk kétcsatornás heti kapcsolóórát. Az egyik csatornára programozzuk fel a fent említett becsengetési és kicsengetési időpontokat, például 4 másodperces impulzushosszal. A másik csatornával vezéreljük ugyanezeket vagy más dallamú csengőket a becsengetési időpontok előtt 1 perccel, például 2 másodperces impulzushosszal.
Programozhatóság intervalluma
Ebben a tekintetben megkülönböztetünk napi, heti és éves programórákat. Leggyakrabban a heti típus használatos, hiszen a napi programozhatóság igényét bőségesen kielégítik a mechanikus verziók.
Éves típusokat alkalmazunk például öntöző rendszereknél, ezáltal meghatározhatjuk, hogy a napi bekapcsolások csak március 15. és október 15. között hajtódjanak végre. Ebben az esetben még bővíthetjük a feltételeket egy külső érzékelős termosztáttal, így például az öntözőrendszer március 15. és október 25. között fog működni, minden nap reggel négy órától reggel öt óráig, abban az esetben, ha a bekapcsolási időpontban a külső hőmérséklet eléri a +8 ºC-t.
Látható, hogy két egyszerű eszköz segítségével, milyen komoly feltételrendszert tudunk teremteni. Kicsit hasonlít ehhez a következő alkalmazási lehetőség is.
Nap-, napszak- és hőmérsékletfüggő tetőventilátor-vezérlés
Miután kicsit „szárazon” kiveséztük a kapcsolóórák funkcióit, engedjék meg, hogy egy érdekes felhasználási példát mutassak be egy heti programozhatósággal rendelkező, kétcsatornás digitális kapcsolóra, egy segéd relé és egy külső érzékelős termosztát segítségével.
Ez a vezérlési mód elsősorban panelépületek tetőventilátor-vezérlésénél alkalmazható előnyösen. A két eszköz kombinálásával eleget tehetünk az összes elvárható kritériumnak, melyek általában:
- napközben reggeltől estig sűrűn kapcsoljon be a tetőventilátor,
- hétvégen délelőttönként, amikor mindenki főz a házban, lehetőség szerint még intenzívebb legyen a szellőztetés,
- éjszaka ne működjenek a ventilátorok, mert zavarják a legfelsőbb szinten lakókat,
- télen szintén reggeltől estig működjenek a ventilátorok, de ritkább időközönként.
Kivitelezés
Válasszunk egy kétcsatornás, heti digitális kapcsolóórát. Programozzuk fel például az alábbiak szerint.
Egyes csatorna (nyári program):
- bekapcsolás hétfőtől vasárnapig, reggel 6 óra és este 20 óra között, minden óra 00-kor és minden óra 30-kor, 3 perces időtartamra,
- bekapcsolás szombat és vasárnap, reggel 6 óra 15 és 12 óra 15 között, minden óra 15-kor és minden óra 45-kor, 3 perces időtartamra.
Ez hétköznap 29 bekapcsolást jelent 87 perc időtartammal, hétvégén 44 bekapcsolást 132 perc időtartammal.
Kettes csatorna (téli program):
- bekapcsolás hétfőtől vasárnapig, reggel 6 óra és este 20 óra között, minden óra 00-kor egyszer, 3 perc időtartamra,
- bekapcsolás szombat és vasárnap reggel 6 óra 30 és 12 óra 30 között, minden óra 30-kor, 3 perces időtartamra.
Ez hétköznaponként 15 bekapcsolást jelent 45 perc időtartammal, hétvégén 21 bekapcsolást 63 perc időtartammal.
A két csatorna záró érintkezőjét kössük át egy segéd relé 12 és 14-es kapcsára. A segéd relének egy moduláris termosztát záró, azaz 18-as érintkezőjén át adjunk tápot. A moduláris termosztát 15-ös kapcsára és a kapcsolóórák kimenetének 15-ös és 25-ös kapcsára, illetve a teljes vezérléshez ugyanazon fázist kapcsoljuk. A moduláris termosztát külső érzékelőjét vezessük ki az épületen kívülre úgy, hogy óvjuk a napsütéstől. Ezután állítsuk be a termosztátot, például 20 ºC-ra. A segéd relé 11-es kapcsán keresztül adjunk tápot a tetőventilátorokat kapcsoló kontaktor A2 pontjára.
Ezáltal amikor a külső hőmérséklet 20 °C alá esik, a termosztát behúz. A termosztát 18-as pontja működteti a segédrelét, amely ez által szintén meghúz. A rajz szerint ebben az állapotban a kapcsolóra 28-as kapcsa, tehát a kettes csatorna működteti a mágneskapcsolót. Ez a téli üzemmód. Amennyiben a külső hőmérséklet meghaladja a 20 ºC-t, a termosztát és ezzel együtt a segéd relé elejt és a digitális kapcsolóra 18-as kapcsa, tehát az egyes csatorna fogja működtetni a mágneskapcsolót.
Következő cikkünkben az impulzus relékkel és alkonykapcsolókkal foglalkozunk bővebben.
