Предлагаю рассмотреть устройство, которое помогло бы забывчивым людям немного сэкономить на электричестве. А именно, ведь, многие часто сталкивались с ситуацией, когда он или кто-то забыл выключить свет в коридоре или ванной и ушел надолго по делам, а вернувшись, обнаружил, что счетчик света накрутил немного лишнего. Так вот, суть устройства будет заключаться в том, чтобы через определенный промежуток времени выключить свет автоматически без вмешательства человеческого фактора. Единственное, что потребуется от пользователя, задать промежуток времени выключателя, а также просто установить в удобном или необходимом месте собранную схему, подключенную к выключателю на стене... или еще где, куда его ставят (в смысле выключатель).
Схема устройства автоматического выключателя с настраиваемым таймером представлена ниже:
Разберем устройство схемы по деталям. "Сердцем" конструкции является восьми битный микроконтроллер AVR Attiny13 или Attiny13A. Данный микроконтроллер можно использовать как в корпусе DIP-8, так и в корпусе SO-8 в зависимости от того как Вы разведете плату. К выводу PB5 микроконтроллера через резистор R1 подтягивается положительное напряжение, это необходимо для того, чтобы исключить самопроизвольный рестарт в случае, если будут ловиться какие-либо случайные помехи. Номинал резистора R1 можно варьировать в некоторых разумных пределах. Для намеренного рестарта и ресета микроконтроллера предусмотрена кнопка S1 для кратковременного замыкания вывода PB5 на землю. Этой кнопкой в основном придется пользоваться очень редко - предусматривалась для сброса при настройке. Время таймера в той схеме задается установкой перемычек (джемперов) на соответствующие штыревые контакты. Или по другому замыканием выводов PB0, PB4 и PB3 на землю при помощи этих самых перемычек. Программа микроконтроллера следит за состоянием этих выводов и в зависимости от того замкнуты они на землю или нет рассчитывает время задержки выключения света. Время задержки можно задавать от 1 секунды до 351 секунда комбинированием установкой перемычек. Например, если замкнута только перемычка Jmp3, то время задержки составит 51 секунду, если замкнута Jmp3 и Jmp1, время задержки составит 251 секунду. Думаю смысл понятен. А теперь почему везде присутствует 1 секунда (1, 51, 251) - если все перемычки будут разомкнуты, то время составит ровно 1 секунду. Мне кажется, что если в этом случае сделать ноль секунд, то устройство при этом не подаст признаков жизни, случайно можно принять такую ситуацию за то, что таймер - выключатель не работает или вышел из строя, поэтому минимальное время было принято за одну секунду. Время задержки рассчитывается по следующей формуле: time=t1+t2+t3+1, где t1, t2, t3 - время замкнутых перемычек Jmp1, Jmp2, Jmp3 и соответственно время каждой из них составляет 50, 100 и 200 секунд.
Теперь рассмотрим алгоритм слежения за состоянием переключателя света. За этим следит вывод PB1 микроконтроллера, программно он настроен на внешние прерывания и прерывания по каждому изменению логического состояния на этом входе. Это значит. что по сто раз переключать в исходное состояние выключателя света не придется. Нажали кнопку, свет загорелся, таймер закончился, свет погас, пришли снова отжали кнопку, свет загорелся, таймер закончился, свет погас и так далее. Чтобы эти условия соблюдались, вывод PB1 подтянут резистором R4 к земле. Номинал этого резистора можно также менять в пределах разумного, иначе микроконтроллер не сможет отследить логические уровни при превышении определенного значения. Резистор R2 ограничивает ток и предохраняет вывод микроконтроллера. Значение номинала можно также менять с теми же последствиями, что и R4. Эти два резистора по большому счету образуют делитель напряжения, от чего и зависят сочетания их номиналов, но их главная функция не состоит в делении напряжения.
Ключевым элементом для высокого напряжения в схеме является реле. Оно подключено по самому стандартному варианту - через транзистор на катушку еле коммутируется напряжение 12 вольт. Если ток протекает, реле "щелкает" и замыкает нормально разомкнутый контакт и наоборот, когда ток не протекает через катушку. R3 ограничивает ток, протекающий через базу транзистора Т1. Номинал резистора можно варьировать, как и всегда в разумных пределах. Транзистор Т1 применен марки BC547, но его можно заменить на любой другой транзистор N-P-N структуры. Диод VD1, включенный параллельно катушке реле, гасит напряжение самоиндукции от катушки в момент выключения. Это необходимо для предохранения транзистора от выхода из строя.
Для питания этой схемы применен самый простенький блок питания на силовом трансформаторе. Марка применяемого трансформатора BV EI 382 1189 или другие подобные. Выбор за ним, потому что имеет малые габариты и достаточные характеристики.
Он преобразует 220 вольт в 9 вольт переменного напряжения. Далее по схеме после трансформатора напряжение выпрямляется и сглаживается конденсаторами. Номинал конденсатора C2 можно увеличит до 1000 мкФ или более. После выпрямления напряжение составит примерно 12 вольт (1,41*AC), при максимальной допустимой нагрузке самого трансформатора может немного проседать, но схема таймера - выключателя потребляет значительно меньше, поэтому тут не стоит уделять особого внимания. 12 вольт постоянного тока стабилизируются микросхемой L7805 до 5 вольт, необходимых для питания микроконтроллера. Линейный стабилизатор 7805 можно заменить на отечественный аналог КР142ЕН5А или другу микросхему, работающую в импульсном режиме, немного исправив схему в соответствии с подключением такой микросхемы (например, MC34063 или LM2576).
Схема собиралась и отлаживалась на макетной плате (поэтому печатная плата устройства в статье будет отсутствовать):
Модуль реле был заменен на светодиод для простоты демонстрации и тестирования, так как отладочная плата питается от USB порта ноутбука.
Данная схема может послужить хорошим подарком для родителей или бабушек и дедушек, которые в силу возраста часто забывают выключать свет. Они обязательно очень положительно оценят вашу заботу. Тем более себестоимость этого устройства составляет порядка 5 уе.
Для программирования микроконтроллера ATtiny13A необходимо знать конфигурацию фьюз битов:
Скриншот сделан в программе . Для тех, кто прошивает микроконтроллеры в другой программе, советую воспользоваться шестнадцатиричной системой HIGH и LOW задания фьюз битов для того чтобы не напортачить с расставлением галочек. В разных программах для прошивки зачастую по разному приходится устанавливать галочки (инверсно или не инверсно, а в AVR studio еще и пары галочек нет по сравнению с sina prog, например).
К статье прилагается прошивка для микроконтроллера ATtiny13A, проект схемы в , а также видео, демонстрирующее работу схемы (несколько раз переключаем кнопку при разомкнутых перемычках - светодиод горит 1 секунду и гаснет, далее замыкаем контакт PB0 на землю, изменяем положение выключателя, светодиод загорается и через 51 секунду гаснет).
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | МК AVR 8-бит |
Освещение давно уже является не просто источником света, а составной частью домашнего интерьера, выгодно подчеркивающей достоинства жилища и грамотно скрывающей недостатки. Оно может создавать настроение, ведь вечерний просмотр домашнего кинотеатра проводится с приглушенным светом по периметру комнаты, а встреча с друзьями проходит в наполненной светом квартире. Управление освещением входит в так называемую систему «умный дом», которая широко распространяется во многих цивилизованных странах. В простейших случаях система настроена на конкретные ситуации и соответствующим образом на них реагирует.
Поддержание на должном уровне микроклимата, отслеживание режимов работы инженерных систем и электроприборов, запуск, контроль работы в автоматическом режиме и отключение бытовой техники с целью обеспечения безопасности и ресурсосбережения – вот неполный перечень функций системы «умный дом». Одним из элементов, входящих в эту систему через управление освещением, является выключатель света с таймером, способный программировать не только режим работы осветительных приборов, но и остальной домашней электроаппаратуры.
Классификация выключателей света
Для управления, контроля и регулировки домашнего освещения используются выключатели света различных конструкций, отличающиеся друг от друга возможностями и степенями защищенности. При классификации выключателей по принципу устройства размыкания выделяют следующие виды:
- Кнопочный, который нажатием кнопки попеременно размыкает или соединяет контакты.
- Поворотный, оснащенный вращающимся контактным механизмом. В случае изменения положения тумблера поворотного происходит рабочее замыкание/размыкание контактов.
- Перекидной, оснащенный тремя парами контактов и пластиной. В процессе срабатывания выключателя цепь не разрывается, поскольку пластина просто перекидывается на два других контакта, тем самым производя не отключение, а переключение на другой прибор.
По функции управления и регулировки выключатели подразделяются на четыре основных вида:
Модификации выключателей с таймерами
В числе основных модификаций выделяются следующие приборы:
- Таймер-сторож;
- Таймер для установки в санузлах;
- Выключатель с таймером отключения освещения;
- Выключатель с таймером для отключения освещения на лестнице.
- Таймер-сторож способствует созданию имитации присутствия хозяев жилища в пустой квартире. Для этого таймер автоматически производит включения/выключения освещения в режиме случайного способа при пониженном уровне яркости (так называемый режим «привидения»).
- Таймер для санузлов предназначен для включения/выключения вытяжной вентиляции в санузле.
- Выключатель с таймером отключения освещения автоматически отключает свет через 5 минут после его включения.
- Таймер – лестничный выключатель автоматически отключает свет ламп накаливания или галогенных ламп через 5 минут после включения.
Производители таймеров предлагают аналоговые электромеханические модели суточных и недельных выключателей для управления освещением, вентиляцией и другими приборами. Минимальное время, которое выставляется на аналоговых приборах, составляет 15 минут для суточного выключателя и 2 часа для недельного таймера.
Бесполезно горящая лампа при сегодняшних расценках на электричество - непозволительная роскошь. Выключатель с таймером отключения позволяет решить проблему экономии, автоматически отключая свет в заданное время.
Функции прибора
Управление освещением с возможностью включения и отключения по времени позволяет не только экономить, но и решать целый ряд других задач. К примеру, можно запрограммировать включение отопления до возвращения хозяев дома, чтобы они сразу же попали в помещение с комфортной температурой. Также таймер можно настроить на отключение отопительного оборудования после того, как жильцы покинут дом.
С помощью таймера можно оптимизировать работу наружного освещения, которое будет включаться и выключаться в заданное время. Среди других сфер, в которых может пригодиться таймер:
- управление работой автоматической поливной системы;
- набирание и спуск воды в бассейн;
- работа компонентов аквариума (компрессора, освещения, фильтров);
- системы безопасности;
- и многое другое.
Кроме выключателей, таймер может применяться и в розетках.
Виды выключателей
Существует несколько типов выключателей с таймером:
- Часовой механизм в системах безопасности, когда свет включается для создания в пустующем доме эффекта присутствия. Свет будет включаться и выключаться в определенное время или в случайном порядке.
- Выключатель с датчиком движения. Такие устройства используются для управления уличным осветительным оборудованием, а также для организации освещения в подъездах, коридорах или нежилых помещениях. Прибор включается и выключается в зависимости от того, обнаружено ли движение в зоне охвата.
- Кнопочный выключатель, который запускается кнопкой и отключается спустя определенное время, которое можно при желании перепрограммировать.
Выключатель для вентиляции
Выключатель света с таймером можно использовать и в вентиляционных системах. Это устройство позволит оптимизировать работу вентиляции вытяжного типа, устанавливаемой в кухнях, ванных комнатах и туалетах.
Программное обеспечение позволяет настроить периодическое включение вентиляции и ее отключение через какое-то время. Такой режим позволит поддерживать нужную влажность в помещении, а также сэкономит электричество.
Разновидности таймеров
Таймеры делятся на механические и электронные. Тем не менее, даже механические системы питаются электричеством, а вот учет времени в них осуществляется механическим способом.
Механические устройства
Установки программы корректируются вращающимся диском. Пользователь набирает нужное время на корпусе прибора, после чего конструктивные элементы механической модели - лепестки - опускаются вниз. Каждый лепесток соответствует 15 или 30-минутному временному интервалу. В течение заданного периода потребитель будет получать электричество, а затем питание будет перекрыто автоматически.
Основные недостатки механических моделей:
- не слишком высокая точность учета времени;
- отсутствие возможности ставить программе сложные задачи или устанавливать случайный режим работы.
В механических приборах предусмотрено резервное питание за счет аккумуляторных батарей.
Электронные устройства
Выключатели с электронной начинкой чаще всего работают с недельным интервалом программирования. Такие приборы оснащаются жидкокристаллическим монитором, на котором имеется информация о параметрах программы, а также указано текущее время.
Команды отдаются нажатием на соответствующие определенным функциям кнопки. Чаще всего электронный прибор имеет 6-12 кнопок. При этом количество функций значительно больше и может достигать в некоторых случаях 150 наименований. Некоторые программы позволяют создавать эффект присутствия жильцов в пустом доме или включать/выключать освещение случайным образом. Дискретность установки времени составляет 60 секунд, что значительно удобнее, если сравнивать электронику с описанной выше механикой.
Необходимо заметить, что процесс использования программы в электронных приборах может вызвать определенные сложности. Поэтому вначале рекомендуется внимательно прочесть инструкцию, которая прилагается к выключателю.
Обратите внимание! Содержание программ может значительно отличаться у разных компаний-производителей.
При работе с электронным прибором следует учитывать максимально возможное для него количество переключений в течение определенного периода. Данную информацию можно почерпнуть из технического паспорта изделия.
Как и механические модели, электронные оснащаются аккумулятором, который обеспечивает автономное функционирование устройства на протяжении 100 часов и больше. Зарядка аккумуляторной батареи осуществляется от электрической сети в течение приблизительно 12 часов.
Розетка с таймером
Данное устройство представляет собой комбинацию розетки и таймера. Обычно прибор присоединяется к стационарной розетке. Другой вариант - использование удлинителя. С другой стороны, в корпусе розетки есть выходная силовая часть, к которой подключается электробытовое оборудование.
Электроэнергия на выходные контакты поступает не постоянно, а периодически. Расписание подачи электричества устанавливается программированием таймера. Таймер управляется с помощью реле, которое объединяет контакты на входе и выходе.
Розетки с учетом времени производятся как в обычном исполнении, так и во влагоустойчивом. В последнем случае розетки могут эксплуатироваться во влажных помещениях, таких как сауна, а также на улицах.
Характеристики оборудования
Выключатель или розетка, оснащенные таймером, должны соответствовать таким характеристикам:
- Иметь максимально возможный показатель времени, на которое можно запрограммировать устройство. Для интервальных приборов основным показателем является широкий диапазон временных интервалов.
- Быть максимально точными при учете времени, а также не иметь больших погрешностей по времени срабатывания реле.
- Отличаться хорошим показателем дискретности (чем меньше этот показатель, тем лучше).
- Быть устойчивым к высоким нагрузкам со стороны коммутируемых токов. Нагрузочная способность различных моделей чаще всего равна 16 А в случае с переменным током 230 В с частотой 50 Гц.
- Количество допустимых коммутаций должно быть максимально возможным.
На международном уровне производство оборудования, оснащенного таймерами, регулируется стандартами Международной электротехнической комиссии (сокращенно - МЭК). Нормативные документы - МЭК 60669-2-3-97 и МЭК 60947-6-2-92.
Приобрести выключатель или розетку с таймером можно практически в любом магазине или отделе электротоваров. Там же можно провести уточняющую консультацию по подключению и наладке оборудования.
Современные выключатели – это, зачастую, не просто пластмассовая коробка с контактами внутри. Есть модели с сенсорными панелями, управлением со смартфона или с пульта ДУ. Есть модели с разнообразными датчиками.
Мы сделали подборку наиболее оригинальных и практичных решений, которые можно спокойно найти в интернет-магазинах.
Большая часть представленных тут моделей найдена в различных магазинах на Aliexpress, но есть и те, которые можно приобрести в строительных супермаркетах или других подобных местах.
Автоматический выключатель с таймером
Это типичный представитель автоматического устройства, которое работает по расписанию, составляемому как на один день, так и по дням недели. В продаже присутствует много версий данного устройства, использующие для своего питания напряжение 12, 110 или 220 вольт, а управляющий выход может быть рассчитан на 110 или 220 В. Потому при заказе стоит обратить на это внимание, чтобы не ошибиться.
Благодаря небольшому встроенному аккумулятору запрограммированное расписание не пропадет из памяти переключателя, даже если он будет обесточен на какое-то время.
Ориентировочная цена – 500 руб.
Это не простой патрон. В него встроено два датчика – освещенности и микрофон. В темное время микрофон активируется и включает лампу, если зафиксирует звуки шагов, голоса или хлопки. Лампа будет гореть одну минуту, после чего выключится автоматически. Ввиду этих особенностей решение имеет ограниченное применение для коридоров или других помещений, где свет нужен на короткое время и нет возможности использовать инфракрасные датчики движения.
Ориентировочная цена – от 150 руб.
Если вам по какой-то причине неудобен такой патрон, но сама логика его работы подходит, то можно поискать лампу уже со встроенными датчиками. Их много.
Этот звуковой выключатель монтируется в обычный подрозетник и подключается в разрыв проводов, т.е. может легко пойти на замену обычному выключателю. Логика работы аналогична предыдущим вариантам – от звука шагов или хлопка он включает свет на короткое время, затем автоматически выключает.
Ориентировочная цена – от 850 руб.
Подобных дистанционных радиовыключателей масса, мы же взяли для примера одноканальную модель с двумя брелоками и еще одну с претензией на улучшенный дизайн.
Дальность работы брелоков обычно составляет 20 — 50 метров в зависимости от наличия препятствий для радиосигнала. Также в них частенько устанавливают реле с заниженными характеристиками. Так, например, вместо обещанных 10А они оказываются рассчитанными на 7А.
Ориентировочная цена – 550 руб.
Если вам нужно всего-навсего дистанционно управлять лампочкой, то более удобным вариантом станет управляемый с брелоков патрон, например модель JW-SW-59.
В продаже можно найти комплекты с двумя, тремя и четырьмя патронами, управляемыми с одного брелока.
Ориентировочная цена – 950 руб.
Раз уж зашла речь об освещении, то упомянем о таких специфических гаджетах, как управляемая с пульта ДУ и смартфона (через протокол Bluetooth 3.0) RGB-лампа со встроенным трехваттным динамиком.
Яркость свечения белым светом составляет 600 люмен (эквивалентно 50-ваттной лампе накаливания), а в цветном режиме примерно вдвое меньше. Динамик работает так себе, но для создания музыкального фона вполне подойдет.
Ориентировочная цена – 1200 руб.
В продаже есть более дешевые решения с менее яркими светодиодами и без динамика. Такие лампы можно купить примерно за 250 рублей.
Этот гаджет все еще никак не поступит в продажу, и многие его давно ждут. С помощью магнита он закрепляется на выключателях двух типов и управляется с помощью смартфона через Bluetooth или ручным нажатием на кнопку.
Цена пока точно не определена.
Под брендом Wallpad можно найти множество сенсорных панелей-выключателей. С их помощью можно включать от одного до пяти устройств или ламп. Рисунки пиктограмм на панели заказчик может выбрать сам из каталога или прислать свои изображения. В первом случае это будет совершенно бесплатно. Цвета также можно выбрать из четырех различных вариантов.
Ориентировочная цена – от 2000 руб.
Еще одна актуальная серия под брендом Wallpad, которая может управляться со смартфона через домашнюю Wi-Fi сеть. В серии три модели: одно, двух и трехканальные. Есть еще вариант с диммером.
Со смартфона можно запрограммировать таймеры включения и выключения, а также установить режим работы нескольких каналов нажатием одной кнопки.
Освещение уже давно стало не просто источником света, а составной частью домашнего интерьера, которая выгодно подчеркивает достоинства помещения и грамотно скрывает его недостатки. Оно помогает создавать настроение. Поскольку вечерний просмотр телевизора проводится с приглушенным освещением, а беседы с друзьями проходят в наполненной светом комнате.
Выключатели с таймером отключения для забывчивых пользователей
Управление освещением относится к системе "умный дом", которая довольно широко распространена во многих цивилизованных странах. Она, как правило, настроена на определенные ситуации и соответственным образом реагирует на них. Поддержание микроклимата на должном уровне, отслеживание режима работы электроприборов и инженерных систем, запуск, контроль работы и отключение различной бытовой техники с целью ресурсосбережения и обеспечения безопасности - и это далеко не полный список функций, входящих в систему «умный дом». Один из элементов, который входит в данную систему через управление освещением - с таймером отключения.
Классификация
Для управления, регулировки и контроля освещения используют выключатели света разных конструкций, которые друг от друга отличаются возможностями и степенями защищенности. По типу действующего устройства размыкания различают:
- Кнопочные выключатели, которые при нажатии кнопки производят попеременное размыкание или соединение контактов.
- Поворотные выключатели, оснащенные вращающимся контактным механизмом. Когда положение поворотного тумблера изменяется, контакты замыкаются/размыкаются.
- внутри которых имеется 3 пары контактов и пластина. Такие модели не разрывают цепь, а пластина перекидывается на другие 2 контакта, т.е. производится не выключение, а переключение.
Модификации выключателей с таймером
Выключатели с таймером отключения могут быть следующих модификаций:
- Таймер-сторож.
- Таймеры, предназначенные для вытяжной вентиляции в санузлах.
- Выключатели с таймером отключения освещения.
В зависимости от принципа работы таймеры бывают механические и электронные. В первом случае нужные циклы работы задаются при повороте специального диска. В электронных вариантах все параметры задаются при нажатии на пульте управления определенных кнопок.
Таймер-сторож
Это устройство незаменимо для владельцев жилья (пригородных домов, дач или квартир), которое на длительный период времени остается без присмотра. Такие таймеры имитируют присутствие хозяев в пустом жилище, производя включение и выключение освещения в экономном режиме (так называемом режиме привидения). Конечно, такой таймер не сможет полностью застраховать от вторжения непрошеных гостей, однако мелких воришек отпугнет наверняка.
Выключатель освещения с датчиком движения
Это отличный способ рационально организовать освещение уличное или в нежилых помещениях и на лестницах. Свет включается по сигналу с датчика движения, который встроен в цепь. Выключение освещения производится после включения через 5 минут также автоматически.
с таймером
Свет включается за счет нажатия на кнопку и отключается автоматически через заданный период времени. Для следующего включения освещения нужно вновь нажать кнопку.
Производители таймеров выпускают аналоговые электромеханические модели недельных и суточных выключателей освещения, вентиляции и других приборов. Минимальное время, выставляемое на таких приборах, составляет для суточного выключателя 15 мин и для недельного таймера - 2 часа.
Для годовых программ используют модульные электронные таймеры, которые используют программные ключи.
Выключатели с таймером отключения света удобны в прихожих, подвалах, гаражах, туалетах. Это идеальный вариант для мест, через которые идти приходится с занятыми руками, где свет автоматически при входе включится и после ухода пользователя отключится.
Выключатель с таймером отключения для вентиляции
Выключатели также используются для рационального использования вытяжных вентиляторов, устанавливаемых в санузлах и на кухнях. В зависимости от используемой программы они могут через определенное время выключать вентилятор после начала работы, а также его включать и выключать несколько раз в течение суток. Это способствует поддержанию определенного уровня влажности в помещении, причем без перерасхода электроэнергии.
Продукция Legrand
В поисках качественного, надежного и красивого электроустановочного оборудования потребители все чаще обращают внимание на розетки и выключатели от известной французской компании "Легранд". Выпускаемая продукция отвечает высочайшим европейским стандартам качества.
С таймером отключения Legrand позволяет автоматизировать включение освещения.
Загрузка...