Funkciók két vezetéken

Kiépített vezérléseink utólagos módosítása, esetleg új funkcióval történő bővítése során gyakori probléma, hogy nincs elegendő vezeték és sokszor nem is olyan egyszerű új vezetékeket behúzni. Aktuális bejegyzésünkben bemutatásra kerülő áramkörben csupán két vezetéket használunk fel több nyomógombhoz úgy, hogy mindegyik nyomógomb más-más funkciót működtethet. Szerencsés esetben ez a két vezeték már rendelkezésre áll és nem kell újként behúzni.

Egy sajátos digitális - analóg - digitális átalakítás

A mikroelektronikát használva nem kellene sokat gondolkodni a két vezetéken történő kommunikáción, hiszen több kétvezetékes buszrendszer között is lehet válogatni. Egészen más a helyzet, ha relés vezérlőkkel szeretnénk megoldani a feladatot. 

Milyen eszközzel tudnánk detektálni két vezetéken a különböző nyomógombok lenyomását? 

Két vezeték alapból egyetlen gomb be-ki állapotát képes továbbítani. Ez így digitális jelként értelmezhető. Kódolt digitális jelekkel (sorosan küldött be-ki állapotokkal) már sok nyomógombot tudnánk kezelni, de kódolók és dekódolók szükségesek hozzá. Tehát ez sem megoldás. 

Marad az analóg jel, mely az értelmezési tartományában végtelen számú értéket vehet fel, ezért a két vezetéken több infót is továbbíthatunk. Ha az egyes nyomógombok lenyomásának más-más analóg értéket, pl. feszültséget feleltetünk meg, akkor a vételi oldalon megkülönböztethető, hogy melyik gomb volt lenyomva. Ha az analóg jel egyenfeszültség, akkor ellenállásos feszültségosztóval elő tudjuk állítani a gombonként különböző egyenfeszültség kimenetet. A vételi oldalon tehát egyenfeszültség szinteket kellene érzékelnünk és különválasztanunk. 

A HRN-41/230 V és HRN-42/230 V típusú 1-fázisú feszültségfigyelők egyik fontos jellemzője, hogy a DIP kapcsoló megfelelő állásában egyenfeszültség figyelésére is alkalmasak, és U_min - U_max beállíthatósággal rendelkeznek, melyekhez külön relé kimenetek tartoznak (2x CO). Ezt használjuk ki a következő áramkörnél. Működés szempontjából a két típus megegyezik, csupán az U_min érték beállításában különböznek. A rajzon a HRN-42 típust jelöltük meg, mert ennél U_min a bekötött mérési tartomány felső értékének százalékában állítható be, ezért valamivel precízebb beállíthatóságot biztosíthat.

Tehát gombnyomás, mint digitális, feszültségosztás, mint analóg, feszültség érzékelés relékkel, mint digitális - így adódik egy kvázi digitális/analóg/digitális átalakító.

Feszültségfigyelők, mint A/D átalakítók

Az első ábrán látható áramkör bizonyára nem egy megszokott látvány, hiszen a napi villanyszerelési munkák során nem mindig kell ellenállás hálózattal babrálni. Az ellenállás hálózat szerepe ebben az áramkörben feszültségosztóként analóg jellé alakítani a nyomógomb lenyomásokat. A rendszer ezen része e miatt 24 V egyenfeszültségről működik - míg a feszültségfigyelők tápja AC 230 V, azzal a megjegyzéssel, hogy mindkét HRN feszültségfigyelő típusnak van AC/DC 24 V tápfeszültségű verziója is, ami szintén használható itt.

Az egyenfeszültség 24 V DC, ezért a feszültségosztó kimenete mindkét feszültségfigyelő 10 - 50 V tartományt fogadó C - B1 bemenetére van bekötve (további két tartományban akár 500 V-ig használható!). A négy nyomógomb analóg jeleinek megkülönböztetésére két feszültségfigyelőre van szükség.

Egy nyomógomb lenyomása a GND potenciálra (0 V) kapcsolja a sorba kötött ellenállások azon végét, ahová a lenyomott nyomógomb csatlakozik. Ezzel kiiktatja (rövidre zárja) a feszültségosztó alatta lévő ellenállásait, melynek következtében a gombok más-más kimeneti egyenfeszültséget hoznak létre. A jól ismert feszültségosztós képlettel meghatározhatók az egyes gombokhoz tartozó értékek: U_ki = U_be x R2/(R1 + R2), ahol U_ki = a feszültségosztó kimenete, U_be = 24 V DC, R1 = 10 kΩ, R2 = az adott nyomógomb által a feszültségosztóra rákapcsolt ellenállások összege (pl.: Ny4-nél R2 = 52 kΩ). Természetesen más osztási arányok is megvalósíthatók, de a bemutatott áramkör értékeinek kiválasztásakor fontos szempont volt, hogy legalább 2 V különbség legyen a könnyebb, stabilabb érzékelés miatt. A feszültségfigyelők U_min és U_max értékeit a megadott osztási arányokhoz kell beállítani úgy, hogy a relék egymást is reteszeljék, és ne fordulhasson elő egyszerre két „dekódolt” kimenet aktiválódása:

• Ha egyik gomb sincs lenyomva, akkor a feszültségosztó kimenetén 22 V van, ami magasabb, mint a HRN_I. feszültségfigyelőn beállított U_max = 21 V értéke, ezért az 1-es reléje elengedett állapotban van, a 16-os sorkapcson megjelenik a fázis. A 2-es reléje meghúzva van, mert a minimumnál nagyobb a feszültség. A HRN_II. 1-es reléje elengedett állapotban van, mert a 22 V-ot túlfeszültségnek érzékeli, míg a 2-es reléje meghúzva van.
• Ha Ny4 van lenyomva, akkor a 20 V feszültség miatt a HRN_I. mindkét reléje meghúz és a 28-as sorkapcson megjelenik a fázis.
• Ny3 lenyomásakor az HRN_I. 1-es csatornája bekapcsolt, 2-es csatornája kikapcsolt állapotban van, - ezzel fázist biztosít a HRN_II. 1-es reléjének 15-ös sorkapcsára. Mivel a 18 V magasabb a HRN_II. U_max = 17 V értékénél, ezért ezt túlfeszültségnek értelmezi és 1-es reléje elengedett állapotba kerül, 16-os sorkapcsán megjelenik a fázis.
• Ny2 lenyomásakor a HRN_II. mindkét reléje meghúz, 18-as kimenete fázist kapcsol a 25-re és a 28-as sorkapcson megjelenik a fázis.
• Ny1 lenyomását a HRN_II. alacsony feszültségnek érzékeli, ezért 2-es reléje elenged, 26-os sorkapcsán megjelenik a fázis (15-18 zárt mert nincs túlfeszültség).

A feszültségfigyelők nyomógombokat reprezentáló kimenetei csak a gomb lenyomásának időtartamára kapcsolnak fázist, ezért ide impulzusreléket vagy más funkcióra pl. időrelét lehet bekötni. DC 24 V tápegységként használható a PS1M-15/24 moduláris vagy a PSB-10-24 „pogácsa” kivitelű kapcsolóüzemű tápegységek egyike.

A kapcsolás alkalmazásánál figyelembe kell venni, hogy egyszerre két nyomógomb lenyomásakor a rajzon feljebb lévő, az analóg kimenethez közelebbi fog érvényesülni, valamint a gombnyomásokra történő relé reakciók, állapotváltások között pillanatnyi együttállások fordulhatnak elő, melyek nem várt hatással lehetnek a relé kimenet által vezérelt, arra érzékeny áramkörök működésére.

Hosszú vagy környezeti zavarokkal terheltebb vezetékezésnél a vezeték és annak kapacitása zavarjeleket vehet fel, mely már összemérhetően módosíthatja a feszültségmérést. Ilyen helyeken nem alkalmazható. A zavarokkal szemben segíthet viszont a HRN-ek B1-COM bemeneteire, a vezetékekkel párhuzamosan közvetlenül bekötött egy-egy kb. 10 - 100 nF értékű kerámia kondenzátor.

A négygombos LOGUS szerelvény

Az 1. ábra áramkörét használhatjuk a LOGUS90 szerelvénycsalád törpefeszültségű (max. 32 V) 21164 típusú 4-es nyomógombjainak fogadására is két vezetéken. A COM közös pont az áramkör GND pontjára kötendő.

Hamarosan jelentkezünk újabb ötleteinkkel.

Figyelem! A bemutatott megoldások elvi kapcsolási rajzokkal vannak illusztrálva, melyekben a többszöri ellenőrzés vagy műhely körülmények közötti tesztek ellenére is lehetnek hibák. Adott feladatra való alkalmasságuk ellenőrzése, esetleges módosítása a telepítő feladata és felelőssége! A szerző és a cég 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!