Inteligentny Dom eHouse – Podłączenie przekaźników wykonawczych do sterowników. Mini Rozdzielnia – Instalacja zdecentralizowana

Inteligentny Dom , Inteligentny Budynek, Automatyka Domu eHouse jest systemem niskonapięciowym (elektronicznym domem),  zasilanym z napięcia stałego o wartości około 12V.
Sterowniki mikroprocesorowe posiadają zasilacze stabilizowane, umożliwiające obniżenie tego napięcia do wartości potrzebnej do bezpośredniego zasilania procesora.
Może to być 5V, 3V, 3.3V, 3.6V lub jeszcze inne napięcie w zależności od typu sterownika.

Niedopuszczalne jest podłączenie do sterowników napięć zewnętrznych, które w wyniku stanów nieustalonych, zakłóceń, przebić, itd. mogą spowodować uszkodzenie sterowników lub przy najmniej zmniejszyć ich stabilność w wyniku nieprzewidywanego zachowania się procesora i niekontrolowanych resetów.

Podłączenie urządzeń elektrycznych do systemu eHouse wymaga zastosowania przekaźników do odseparowania napięć zewnętrznych i podłączenia odbiorników dużej mocy.

Jest to najprostszy, najtańszy i najmniej awaryjny sposób, zapewniający wieloletnią i poprawną pracę systemu w każdych warunkach.

Można zastosować moduły przekaźników dla każdego sterownika zawierające komplet przekaźników dla wszystkich wyjść sterujących.

 

Alternatywą do modułu przekaźników jest zastosowanie pojedynczych przekaźników montowanych na szynę DIN (tak jak standardowe bezpieczniki 230V).

Można je montować w rozdzielni centralnej lub bezpośrednio w pomieszczeniach sterowanych (w małych skrzynkach rozdzielczych).

Drugie rozwiązanie z punktu widzenia instalacji samodzielnej i nisko-budżetowej jest znacznie lepsze i oszczędniejsze:

  • Kilkakrotnie zmniejsza się zużycie przewodów 230V do włączania urządzeń elektrycznych i ich koszt (rozprowadzenie tylko w 1 pomieszczeniu)
  • znacznie zmniejszają się straty mocy w przewodach 230V
  • Znacznie zmniejsza się czas instalacji przewodów (robociznę)
  • Dołożenie przewodu po wykończeniu nie wymaga dewastacji całej trasy przewodów do rozdzielni centralnej tylko ogranicza się do jednego pomieszczenia
  • Ewentualne awarie i uszkodzenia nie ogarniają całego systemu automatyki budynku lecz jednego segmentu
  • Czynności serwisowe nie wymagają całkowitego wyłączenia systemu lecz tylko serwisowanego segmentu
  • Znacznie łatwiejsza jest wymiana przekaźnika w małej skrzynce niż w wielkiej szafie

W systemie eHouse należy stosować wyselekcjonowane przekaźniki, które posiadają bardzo niski prąd pracy oraz małe zakłócenia w stanie nieustalonym.

Biorąc pod uwagę dużą ilość wyjść sterowników eHouse i potencjalnie dużą ilość włączonych urządzeń, w sterownikach może wydzielać się duża ilość ciepła.
W ekstremalnych przypadkach może to zmniejszyć żywotność sterowników, szczególnie w sytuacjach gdy znajdują się one w małych obudowach uniemożliwiającą przepływ powietrza i samoczynne chłodzenie.

Celowe jest także sprawdzanie kilku przekaźników z każdej partii, których parametry mogą się znacznie różnić. Impulsy zakłócające indukowane przy włączeniu przekaźnika mogą nawet kilkunastokrotnie przekroczyć wartość napięcia zasilającego przekaźnik, co może zniszczyć wyjście sterownika, nawet w przypadku zastosowania diod zabezpieczających “clamping”.

Montaż i podłączenie przekaźników do systemu jest bardzo łatwe, jednak podłączenie napięcia 230V wymaga dużej ostrożności oraz dokładności, powinno być wykonane i sprawdzone przez elektryka.

Zastosowanie Przekaźników na szynę DIN z podstawką, znacznie przyśpieszają i ułatwiają wymianę przekaźnika w przypadku uszkodzenia.
W innym przypadku wymiana przekaźników upakowanych na szynie DIN przy podłączonych przewodach jest bardzo czasochłonne i trudne.

Części przekaźnika przed zmontowaniem
Inteligentny Dom eHouse - przekaźniki na szynę DIN

Inteligentny Dom eHouse - Zmontowany przekaźnik na szynę DIN

Przykładowa skrzynka do instalacji przekaźników w pomieszczeniu sterowanym – instalacja zdecentralizowana.

Możliwe jest zastosowanie dowolnej skrzynki elektrycznej, podtynkowej dostępnej na rynku.

Można zastosować skrzynki jedno lub wielo-rzędowe. Zapas wolnego miejsca na pewno nie zaszkodzi,  a znacznie ułatwi układanie i wyginanie przewodów 230V sztywnych i o dużych przekrojach.

Docelowo można ją umieścić za planowaną małą szafką czy kanapą aby nie szpeciły pomieszczenia.

Rewizja jest w zasadzie konieczna tylko w przypadku uszkodzenia przekaźnika, więc należy ją sobie zapewnić.

Montaż mini rozdzielni należy przeprowadzić bez użycia substancji łatwopalnych (jak pianka poliuretanowa) i przewodzących prąd.
Dodatkowo należy zakleić wszystkie otwory przed ewentualnym dostaniem się gryzoni oraz owadów.
Inteligentny Dom eHouse - przykładowa skrzynka do instalacji przekaźników w pomieszczeniu sterowanym

Montaż pojedynczego przekaźnika na szynę DIN w skrzynce bezpiecznikowej

montaż przekaźnika na szynie din

Montaż kompletu przekaźników w skrzynce dla pomieszczenia sterowanego (z jednego RoomManager’a)

montaż kompletu przekaźników na szynę DIN dla sterownika RM

 

Przekaźnik składa się z cewki (elektromagnesu) przełączającej styki przekaźników pod wpływem przyłożonego napięcia na cewce.

Przekaźniki mogą mieć jeden lub dwa niezależne komplety styków (bez połączenia między sobą).
Po prawej stronie 1 komplet, po lewej stronie drugi.
Przekaźnik działa jak standardowy włącznik, jednak włączany nie manualnie, lecz automatycznie przez automatyczne podanie napięcia na uzwojenia cewki ze sterowników mikroporcesorowych.

Podłączenie elektryczne przekaźnika do systemu eHouse

Wspólne zasilanie wszystkich cewek +12V ( lub inne w zależności od wartości napięcia na przekaźniku ) podłącza się w następujący sposób.

Inteligentny Dom eHouse - podłączenie zasilania przekaźników

Dla oszczędności energii UPS lub akumulatora, można wykorzystać napięcie bez podtrzymania (z wyłączeniem sterownika kotłowni, alarmowego). Ma to sens tylko wtedy jeśli jednocześnie zapewnimy podtrzymanie napięcia dla wszystkich urządzeń elektrycznych włączanych z tych przekaźników. Jest to szczególnie ważne przy zapewnieniu ciągłej pracy np.:

  • pomp kolektorów słonecznych
  • pompy kominka z płaszczem wodnym
  • pomp kotłów na paliwa stałe
  • napędów rolet
  • napędów bram
  • zasilania elektro-zamków
  • zasilania krytycznych elektrozaworów

Konieczne jest umieszczenie zasilaczy blisko siebie, zapewnienie dobrej masy wspólnej wszystkich zasilaczy (w jednym miejscu jak najbliżej zasilaczy), aby nie było pętli prądowych, które mogą powodować duże różnice napięć między segmentami systemu w stanach nieustalonych, czy przy innych zakłóceniach.

 

Przed dalszymi pracami należy upewnić się, że napięcie jest odłączone.

Dla uproszczenia skrzynkę zasilamy napięciem 230V z jednej FAZY.
Podłączenie wszystkich przewodów Neutralnych (niebieski) do szyny.

Stosując standaryzację kolorystyczną (oznaczania przewodów 230V) zwieramy wszystkie przewody niebieskie z urządzeń 230V, przykręcając je do jednej szyny mocującej.

Przewód prowadzący do przyłącza 230V powinien mieć przekątną min 2.5mm2 ze względu na dużą ilość urządzeń (odbiorników) podłączonych do przekaźników (dla sumarycznej mocy urządzeń sterowanych z tego segmentu mniejszej niż 2kW).

Przy docelowym podłączeniu urządzeń o łącznej mocy większej niż kilka kilowatów, należy zastosować większe przekroje przewodów przyłączających, gdyż mogą się grzać lub tworzyć spadki napięć.

Dodatkowo obwód (jeden lub więcej segmentów) musi być zabezpieczony bezpiecznikiem różnicowo-prądowym (30mA dla standardowych pomieszczeń).

 

Inteligentny Dom eHouse - podłączenie przekaźników i urządzeń wykonawczych do RoomManagera. Podłączenie przewodu Neutralnego 230V dla odbiorników.

Podłączenie przewodu ochronnego do mini rozdzielni
Zgodnie ze standaryzacją kolorystyczną przewodów 230V przewód ten oznacza się kolorem żółto-zielonym. Służy on do “zerowania” wszystkich urządzeń elektrycznych (ustaleniu zerowego potencjału we wszystkich punktach instalacji na obudowach itd). Zabezpiecza to przed porażeniem elektrycznym w wyniku przepływu prądu między obudową urządzenia a np podłogą przez dotknięcie np kranu z wodą).
Wszystkie przewody ochronne od istniejących i planowanych odbiorników muszą być zwarte na szynie (innej niż dla przewodów Neutralnych). Przewody te są także zwarte z analogicznym przewodem ochronnym prowadzącym do przyłącza. W jednym punkcie musi być on “uziemiony” (przy podłączeniu przyłącza), stanowiąc także element instalacji odgromowej.
Przewód te najlepiej powielić stosując linkę o przekątnej min 4mm2 do głównej rozdzielni przyłącza elektrycznego.

Omówienie instalacji odgromowej i zabezpieczającej nie jest częścią poniższego artykułu i musi być wykonana, sprawdzona oraz opomiarowana przez firmy posiadające stosowne uprawnienia oraz sprzęt pomiarowy, pozwalający zmierzyć rezystancję uziemienia i przewodów ochronnych.

Przekłada się to także na

  • bezpieczeństwo mieszkańców
  • zmniejsza awaryjność instalacji (szczególnie RTV, Audio-Video, Komputerowej, niskonapięciowych i automatyki)
  • zabezpieczenie wszystkich urządzeń elektronicznych i elektrycznych w budynku.

Inteligentny Dom eHouse - podłączenie przekaźników i urządzeń wykonawczych do RoomManagera. Podłączenie przewodów ochronnych.

Podłączenie Fazy napięcia 230V do przekaźników włączających urządzenia elektryczne

Dla uproszczenia przedstawiono podłączenie tylko jednej fazy do skrzynki rozdzielczej.

Przewód fazy do rozdzielni głównej muszą przechodzić przez ten sam bezpiecznik różnicowo-prądowy co przewód neutralny.

Przewód fazy musi być podłączone przez niezależny bezpiecznik nadmiarowy dla każdego segmentu (skrzynki rozdzielczej).

Dobór prądu bezpiecznika nadmiarowego zależy od sumy mocy urządzeń elektrycznych podłączanych do przekaźników z zapasem kilku Amperów.

Faza napięcia 230V z rozdzielni głównej jest podłączona do styków COM (wspólny) wszystkich przekaźników, które mają włączać urządzenia 230V w sterowanym pomieszczeniu. Podłączenie Fazy do wszystkich styków przekaźnika najprościej uzyskać przy pomocy listw zwierających o wymaganym odstępie styków.
Przekaźniki włączające inne napięcie niż 230V najlepiej umieścić z boku rozdzielni.
Wszelkie przewody należy tak rozkładać w skrzynce rozdzielczej aby przewody 230V były daleko od niskonapięciowych.
Dodatkowo muszą one być w każdym punkcie starannie zaizolowane.
W przeciwnym razie istnieje ryzyko przebić i zwarć w przypadku dostania się owadów czy gryzoni do skrzynki rozdzielczej.

Inteligentny Dom eHouse - podłączenie przekaźników i urządzeń wykonawczych do RoomManagera. Podłączenie fazy 230V do przekaźników sterujących.

Podłączenie Fazy przewodów urządzeń elektrycznych 230V do przekaźników sterujących
Przewody doprowadzające napięcie 230V do elektrycznych urządzeń łączy się z kolejnymi wyjściami przekaźników (Normalnie Otwarte) przeznaczonych do włączania napięcia 230V. W wyjątkowych sytuacjach gdy napięcie ma być cały czas włączone a wyłączać się tylko na chwilę w stosunku do czasu włączenia, zamiast do styku (Normalnie Otwarte) można podłączyć do styku (Normalnie Zamknięte), uzyskując w ten sposób sterowanie odwrotne (przy włączeniu wyjścia sterownika i podaniu napięcia na cewkę przekaźnika, napięcie na styku (Normalnie Zamknięte) zaniknie).

Inteligentny Dom eHouse - podłączenie przekaźników i urządzeń wykonawczych do RoomManagera. Podłączenie przewodu fazy urządzeń elektrycznych do przekaźnika wykonawczego.

Podłączenie wyjść cyfrowych sterowników do przekaźników w skrzynce rozdzielczej
Wyjścia sterujące przekaźniki do włączania urządzeń elektrycznych są dostępne na taśmie płaskiej 40 pin.
Aby podłączyć wyjścia sterowników systemu eHouse, najprostszą metodą jest rozdzielenie poszczególnych przewodów w taśmie.
Pin 1,2 należy podłączyć do napięcia +12V dla przekaźników.
Stanowi to zabezpieczenie obwodów driverów przekaźników przed przepięciami w cewce, w wyniku ich przełączania.
W tym wypadku na stykach cewki indukuje się napięcie wielokrotnie (nawet kilkanaście razy) przekraczające wartość nominalnego napięcia włączenia przekaźnika. Może to spowodować uszkodzenie wyjść sterownika lub zakłócenie pracy procesora.

Piny od 3 do 35(*) należy po kolei łączyć z drugim stykiem cewki przekaźnika: np 3 pin -> przekaźnik 1, 4pin -> przekaźnik 2 itd. (*) – liczba wyjść na sterowniku zależy od typu sterownika.
Przewody te należy starannie zaizolować, spiąć i umocować jak najdalej od przewodów z napięciami 230V.

Inteligentny Dom eHouse - podłączenie przekaźników i urządzeń wykonawczych do RoomManagera. Podłączenie wyjść sterujących  do cewki przekaźnika wykonawczego.

Schemat obrazujący połączenia elektryczne między RoomManagerem a urządzeniami zewnętrznymi:

Inteligentny Dom eHouse - Schemat połączeń jednego segmentu instalacji (pomieszczenia)

Przed włączeniem jakichkolwiek napięć należy kilkakrotnie sprawdzić wizualnie czy nie ma błędów lub przypadkowych zwarć. Następnie należy przy pomocy testera zwarć lub omomierzem sprawdzić brak połączeń między napięciem sieci a sterownikiem.

Więcej informacji:
Sterowanie Oświetleniem, Sterownik oświetlenia, LED, LED RGB, automatyka oświetlenia
Sterowanie Ogrzewaniem, Sterowanie kotłownią, rekuperacją, automatyka ogrzewania
Sterowanie roletami, sterowanie bramami, sterowanie markizami. Automatyka Rolet, Automatyka Bram
Automatyka Domu, Automatyka Budynku Producent
Inteligentny dom eHouse – galeria sprzęt i instalacja