Как подключить двойной проходной выключатель на две лампочки видео: схемы, советы, инструкция. Схема подключения двухклавишного выключателя на две лампочки

фото и видео материал по устройству выключателя с двух точек

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 538 Опубликовано 08.10.2015

Содержание

Грамотно организованная схема подключения проходного выключателя с 2х мест позволяет создать систему управления освещением из разных точек вашей квартиры или частного дома. Привычные для всех модели выключателя, которые традиционно устанавливаются в каждой квартире, способны включать или отключать освещение из одного места.

Одна из проблем, которые возникают при проживании в больших домах или квартирах, невозможность управлять освещением длинного коридора или лестницы из двух мест одновременно.

К примеру, вы поднимаетесь по лестнице с тяжелыми сумками. Естественно, что лучше всего делать это при ярком освещении, а не в темноте. В таком случае для организации питания ламп можно использовать выключатель с датчиками на фотоэлементах, но они отключаются через четко определенное время, за которое вы можете не успеть подняться по лестнице и будете вынуждены продолжать свой путь на ощупь.

Выход из данной ситуации один — создать управление освещением так, чтобы его можно было включить внизу, а выключить вверху лестницы. Такое действие трудно осуществить с помощью обычных выключателей, поэтому для решения этого вопроса используют двойной выключатель, который называют еще проходным.

Особенности использования проходных выключателей

Устройства данного типа часто используют для независимого управления освещением из нескольких мест одновременно. Такой способ контроля питания ламп не только практичен, но и позволяет уменьшить расход электроэнергии. Проходные выключатели подходят для систем освещения больших частных домов, длинных коридоров, лестниц и лестничных площадок, а также обычных квартир.

Еще один случай удачного использования проходных включателей — подключение с их помощью садового освещения. Используют устройства такого типа и в гаражах, подвалах с несколькими входами и выходами. В таком случае удобнее всего будет разместить по одному переключателю возле каждой двери, что даст возможность легко и быстро включить освещение в помещении и так же быстро его выключить.

Проходной выключатель правильнее было бы называть переключателем, ведь он совершает «перебрасывание» одного контакта на другой.

Общий вид схемы подключения проходного выключателя с 2х мест

Для осуществления схемы проходных выключателей вам понадобится несколько основных элементов, которые можно приобрести в любом строительном магазине:

• два переключателя;
• 3-жильный кабель, который предварительно прокладывается к месту подключения;
• соединительная коробка.

Самая простая схема подключения двух проходных переключателей указана на рис. 1. Как можно из нее определить, нулевой провод идет от щитка до распределительной коробки, где соединяется с нулем, идущим к лампе. Переключатели соединяются между собой трехжильным кабелем через коробку. Фаза к ним и от них к лампе подключается одножильным проводом. Если вы подключаете не два, а три и больше устройств управления освещением, то количество жил в проводе увеличивают до 4-х, 5-ти и больше, в зависимости от количества выключателей.

Двойной проходной выключатель не сложен в установке, но требует внимательного отношения к последовательности подключения проводов. Каждая модель устройств управления имеет свои особенности монтажа, но в общих чертах она совпадает с описанной выше.

Яркий пример использования проходного выключателя показан на рис. 2. Здесь мы видим, что в квартире есть длинный коридор, который освещается двумя лампами. Заходя в дом, включение света производится с помощью переключателя, который находится на стене коридора. Когда вы оказываетесь возле спальни или кухни, удобнее всего будет погасить свет при помощи второго проходного выключателя, так как не имеет смысла возвращаться в коридор, а затем в полной темноте идти в спальню. Таким образом, двойной проходной выключатель позволяет не только экономить электроэнергию, но и установить комфортное освещение, управлять которым возможно из двух мест одновременно.

Второй пример не менее удачного использования данной системы управления освещением заключается в подключении проходного выключателя в спальне. В данном случае первый элемент управления устанавливают на привычном месте — стене возле двери, а второй — у изголовья кровати. Схема подключения осуществляется по такому же принципу, как и в коридоре, и дает возможность выключать или включать свет, не вставая при этом с кровати.

Выбор модели выключателя и его монтаж

Современные магазины бытовой электроники предлагают широкий ассортимент переходных выключателей. Независимо от модели, схема подключения у них похожа, хотя могут быть некоторые нюансы, которые детально описываются производителем в инструкции. Выключатель может иметь от одной до трех клавиш, в зависимости от особенностей системы освещения вашего дома.

Монтаж системы из двух выключателей проще всего рассмотреть на примере устройств от самого популярного производителя — французской фирмы Legrand. Схема включения данных устройств в сеть показана на рис. 3. На ней можно увидеть, что два контакта, которые находятся внизу каждого выключателя, соединяются двумя проводами с соответствующими им контактами на втором устройстве. Осуществляется это заведением двухжильного провода в распределительную коробку, в которой они попарно скручиваются или спаиваются.

После этого к верхнему правому контакту первого проходного устройства подключается одинарный провод фазы, а с соответствующего (верхнего правого) контакта второго выключателя — уходит к осветительному прибору. Также к лампе подключается ноль.

Следует отметить, что подведение провода к переключателям, между ними и к осветительным приборам, должно осуществляться в соответствии с нормами прокладки электрических сетей в квартирах. Монтаж проводки следует производить посредством штроб или прокладки кабелей в специальных защитных гофрах либо металлических бронерукавах.

Для упрощения процесса монтажа всей системы рекомендуется использовать провода с различной цветовой маркировкой. Это позволит избежать путаницы при установке и облегчит операции при возможном ремонте системы, ведь количество проводов довольно большое, возрастает при увеличении количества задействованных устройств и может сбить с толку неопытного монтажника.

Выбор сечения и обмотки подключаемых к системе проводов — один из важных шагов на пути к построению системы освещения, которая будет работать долго и без проблем. Особое внимание следует обратить на материал обмотки в том случае, если вы подключаете осветительные приборы на улице или во влажном подвале. В данной ситуации следует отдавать предпочтение влагозащищенным проводам, так как только они обладают нужным сопротивлением к коррозии.

Монтаж проводки следует проводить в защитной гофре

Преимущества использования проходного переключателя

Несмотря на некоторую сложность при монтаже, данный тип устройств обладает несомненными преимуществами перед обычными выключателями:

• схема включения устройств позволяет провести освещение территории таким образом, чтобы была возможность управлять им с любой точки;
• проходные переключатели значительно экономят электроэнергию, ведь вы будете иметь возможность быстро выключить питание лампы с любой точки дома, не возвращаясь назад к первому прибору управления.

Следует упомянуть о недостатках такой системы: ее создание довольно сложно для новичков в этом деле, в таком случае проще и быстрее будет смонтировать электропитание осветительных приборов при помощи импульсных реле.

 

Количество проводов, задействованных при монтаже, возрастает с увеличением количества переключателей. В данном случае рассмотрена самая простая схема на 2 выключателя. Она требует монтажа трехжильного кабеля, тогда как 3 устройства соединяют между собой 4-жильным проводом, а для 4 переключателей нужно будет уже 5 проводов.

С помощью системы проходных переключателей возможно подключение осветительных приборов разного типа, как обычных ламп накаливания, так и галогенных и диодных осветителей, а также другой электрической техники, например обогревателей.

Как Подключить Двухклавишный Выключатель Schneider… Схема на 3 точки

Сложности в подключении двойного выключателя к проводке для освещения обычно возникают у неопытного человека, т. к. для любого электромонтёра такая работа не составляет никаких затруднений.

В квартирах двухклавишные выключатели часто устанавливаются для включения света в раздельных ванной комнате и туалете. В общем, существует большое количество вариантов применения двойных выключателей, но при этом схема подключения в любом случае одинакова.

Рис.1 — Визуальная схема подключения двойного выключателя.

Если вы хоть раз подключали одноклавишный выключатель, тогда вопроса, как подключить двухклавишный выключатель у вас не возникнет, так как схема практически идентична. Если говорить совсем простым языком, то двойной выключатель света — это два одинарных в одном целом корпусе.

Мнение эксперта

Стребиж Виктор Павлович, эксперт по освещению и электрике

Любые вопросы задавайте мне, я помогу!

Проводка может идти к группе светильников, в таком случае вместо одной лампы будут подключены от 2 и более, как на изображении Рис. Если же вам что-то непонятно, пишите мне!

Подключение проходных и перекрестных выключателей

1. Нулевой рабочий провод «N» можно соединить в один и подцепить к двум лампам в одном соединение.
2. Каждый фазный провод «L» необходимо подцеплять в отдельном соединение для каждой лампы.

Как подключить двухклавишный выключатель.

Подключить выключатель с двумя клавишами немного сложнее, чем обычный одинарный. В нём есть один вводной контакт для фазного провода (обозначенный буквой «L«) от основной электросети (приходящий из распределительной коробки [1] ) и две выходных клеммы, к которым подключаются провода от ламп (люстр или светильников).

Сейчас выпускают двухклавишные выключатели двух типов соединений с проводом:

1. В первом типе зачищенные от изоляции концы провода вставляются в специальные отверстия, а затем максимально плотно зажимаются винтом.

2. Во втором нужно зачищенные концы соответствующих проводов ввести в отдельные отверстия и зажать специальным зажимом (даже если вам кажется, что всё очень мудрёно, на самом деле вы легко справитесь с этой задачей).

Промокоды со скидками на светильники

Обязательно нужно проверить качество крепления проводов, потянув за каждый из них.

Зачищать концы проводов необходимо так, чтобы их хватило только для соединения с клеммами. Оголённых проводов после винтового соединения быть не должно, так как это может привести к короткому замыканию.
Будьте внимательны!

Провода подключены к выключателю с 2 клавишами и теперь его можно монтировать на своё место на стене. Затем сверху поочерёдно одеваем все снятые детали обшивки в обратном порядке.

• Датчики движения обладают определенной диаграммой направленности, что усложняет выбор подходящего места для его закрепления.
• Регистратор звука способен срабатывать на посторонние шумы. Чувствительность нельзя уменьшать чрезмерно для сохранения работоспособности.
• Эти устройства чувствительны к перепадам напряжения. Некоторые ложные срабатывания происходят при возникновении эфирных (сетевых) электромагнитных помех.
• Такие изделия стоят дороже, чем проходные выключатели.
• По причине повышенной сложности они рассчитаны на меньший срок службы.

Одноклавишный выключатель

Переключатели проходные (1 и 2) в схеме управления лампой освещения из двух мест

Приведенные выше схемы поясняют, чем выключатель отличается от переключателя. Первый – разрывает и соединяет электрическую цепь. Второй – изменяет путь прохождения электрического тока.

Устройство и принцип работы проходного выключателя

Обычный прибор (1) и выключатель с подсветкой (2) подключают в цепь по одной схеме

Однако во втором варианте обеспечивается хорошая видимость устройства в затемненных помещениях. Следует отметить, что такое решение совместимо не со всеми видами ламп. В выключенном состоянии через них проходит небольшой по силе ток. Этого будет достаточно для питания светодиодов. Лампы накаливания и газоразрядные приборы подключать в такие схемы можно без ограничений.

Подключение разных проходных выключателей

Схема подключения одноклавишного проходного выключателя

Таким обозначением на корпусе маркируют перекрестный переключатель

Особенности схемы подключения двухклавишного проходного выключателя

По этой схеме проходные двухклавишные выключатели применяют на практике

В таком варианте усложняется проект. Приходится применять кабели с большим количеством проводников. Но именно подключение проходного двойного выключателя позволяет организовать управление несколькими группами ламп. Такие решения используют в крупных помещениях для регулировки люстры общего света.

На этом рисунке показано, как подключить двойной проходной выключатель в комбинации с одноклавишным

Установка и схема подключения трехклавишного проходного выключателя

Мнение эксперта

Стребиж Виктор Павлович, эксперт по освещению и электрике

Любые вопросы задавайте мне, я помогу!

Фазный провод коричневого цвета с распределительной коробки приходит на 1-й контакт проходного выключателя 1, после чего с первого контакта выключателя 2 уходит на второй конец лампочки. Если же вам что-то непонятно, пишите мне!

Схема подключения проходного выключателя с 2х мест, монтаж

3. Управление освещением с трех и более мест

Одноклавишные перекрестные выключатели имеют 4 клеммы для подключения проводов, двухклавишные соответственно — 8 клемм и т. д. На клавишах промежуточных выключателей так же как и у проходных могут быть нанесены по два треугольника, однако в отличие от проходных выключателей располагаются относительно друг друга они не вертикально, а горизонтально:

Подключение перекрестного выключателя выполняется по одной из нижеприведенных схем.

Схема подключения 3-х проходных выключателей (2-х проходных и одного перекрестного) для управления освещением с трех мест будет иметь следующий вид:

В свою очередь подключение проводов к выключателям при такой схеме будет выполняется следующим образом (примечание: перед подключением необходимо сверится со схемой находящейся на задней части выключателя или приведенной в его паспорте):

Данная схема подключения проходных выключателей совместно с перекрестным позволяет организовать управление освещением с трех мест. Принцип работы такой схемы можно изучить по GIF-анимации приведенной ниже:

В случае необходимости управления освещением с 4-х мест в данную схему между проходными выключателями подключается второй промежуточный (перекрестный) выключатель.

Мнение эксперта

Стребиж Виктор Павлович, эксперт по освещению и электрике

Любые вопросы задавайте мне, я помогу!

Схема подключения проходного выключателя с 2 мест будет удобна в многоуровневом помещении, большом доме, в отдельной комнате, где один выключатель можно расположить у входа, а другой возле зоны отдыха. Если же вам что-то непонятно, пишите мне!

Схема подключения проходного выключателя: из двух, трех и более точек, фото, видео

Двухклавишный проходной выключатель: схема подключения

Чтобы с нескольких мест управлять освещением двух ламп (или групп ламп) с одного выключателя есть двухклавишные проходные выключатели. Они имеют шесть контактов. При необходимости общие провода находите по тому же принципу, как и в обычном устройстве этого типа, только прозванивать придется большее количество проводов.

Схема подключения 2-х клавишного проходного выключателя отличается только тем, что проводов будет больше: фаза должна подаваться на оба входа первого выключателя, также как и с двух входов второго должна уходить на две лампы (или две группы ламп, если речь идет о многорожковой люстре).

Принцип подключения двухклавишных проходных выключателей

Как организовать управление двумя лампами из четырех мест

Если вдуматься, все не так уж и сложно, а схема подключения проходного выключателя из 2-х точек, так вообще простая. Только проводов много…

Мнение эксперта

Стребиж Виктор Павлович, эксперт по освещению и электрике

Любые вопросы задавайте мне, я помогу!

Чтобы с нескольких мест управлять освещением двух ламп или групп ламп с одного выключателя есть двухклавишные проходные выключатели. Если же вам что-то непонятно, пишите мне!

Подключение двухклавишного выключателя. ⋆ Руководство электрика

1. Ноль (и заземление, если есть) заводится сразу на лампу.
2. Фаза подключается ко входу одного из проходных выключателей (с тремя входами).
3. Вход второго подается на свободный провод лампы.
4. Два выхода одного трехконтактного устройства заводятся на вход перекрестного переключателя (с четырьмя входами).
5. Два выхода второго трехконтактного устройства заводятся на вторую пару контактов переключателя с четырьмя входами.

Светодиодные лампы

и коды ошибок CANbus

В этом посте мы представляем вам эпизод ABD TV, в котором мы стремимся ответить на все эти животрепещущие вопросы, прояснить путаницу и оставить вас наполненными знаниями.

Сегодня мы занимаемся мутными водами светодиодных ламп, а точнее проблемами ужасных кодов ошибок CANbus.

Итак, что я имею в виду под кодами ошибок CANbus?

В более современных автомобилях используются датчики, предупреждения и сообщения. Когда в вашем автомобиле что-то пойдет не так, вы часто будете получать какое-то уведомление об этом на приборной панели. Это может быть простое загорание предупредительной лампочки или фактическое письменное сообщение.

В вашем автомобиле полно этих датчиков, и они будут контролировать множество систем вашего автомобиля, от системы впрыска топлива до тормозных колодок и ремней безопасности.

В случае с лампочками ваш автомобиль сообщит вам, когда одно из внешних приложений выйдет из строя. Эта проверка/отчетность обычно называется системой CANbus.

Конечно, эти сообщения об ошибках очень полезны и являются отличным дополнением к современным автомобилям, так в чем же проблема?

Светодиодные лампы вторичного рынка, вызывающие коды ошибок

Проблема заключается в ложных срабатываниях, создаваемых послепродажными продуктами, такими как светодиодные лампы.

Самый распространенный способ, с помощью которого система canbus проверяет, работает ли лампа, — это измерение сопротивления в цепи. Некоторые автомобили измеряют общее сопротивление цепи, другие проверяют отдельные лампочки. Но они проверяют характеристики обычной лампы накаливания.

Одним из основных преимуществ светодиодных ламп является низкое энергопотребление. Кто не хочет дополнительной экономии топлива! Особенно с такими, как караваны и дома на колесах.

Не буду утомлять вас физикой, но чем меньше мощность, тем больше сопротивление (P=V²/R). Таким образом, система CANbus вашего автомобиля увидит что-то, чего она не ожидает, и пометит сообщение об ошибке. В некоторых случаях это даже отключит питание этой цепи, а это означает, что ваша совершенно исправная светодиодная лампа не загорится.

 

Исправление кодов ошибок

Существует 2 основных способа решения этой проблемы, и я собираюсь рассмотреть оба из них ниже:

Светодиодные лампы, совместимые с шиной CAN

Первое и самое простое решение — установить лампу, совместимую с шиной CAN.

Такие лампы, как светодиоды Twenty20 Cree и некоторые лампы линейки Ring Premium, имеют встроенные дополнительные резисторы для регулировки характеристик лампы. Это приближает их к параметрам, которые ищет ваш автомобиль.

Поскольку они являются прямой заменой существующих ламп, они всегда будут нашей первой рекомендацией, что попробовать.

В 95% случаев этого будет достаточно для решения проблемы. Однако некоторые автомобили могут быть особенно суетливыми, и они все равно выдают ошибку.

Проблема заключается в величине сопротивления, которое необходимо для соответствия лампе накаливания. Он просто был бы слишком большим и слишком горячим. Тепло от резистора приведет к его почти мгновенному выходу из строя.

Таким образом, производители могут только попытаться приблизиться как можно ближе и надеяться, что это соответствует требуемым уровням.

В тех случаях, когда у вас просто очень суетливый автомобиль, и даже светодиодные лампы CANbus не работают, мы должны перейти ко второму варианту и добавить сопротивление другим способом.

 

Комплекты резисторов для светодиодных ламп

Здесь на помощь приходят комплекты резисторов, подобные этому, от Osram.

Это может показаться сложным, но на самом деле все очень просто. Как это делается, вы можете увидеть на видео вверху страницы. Но общая концепция такова:

К обычному патрону для лампы, который может быть в вашем автомобиле, подключаются 2 провода для питания. Один для положительного и один для отрицательного. В этом случае не важно знать, что есть что, просто у вас есть правильные 2 провода для вашей светодиодной лампы.

На нашем резисторе, как удобно, тоже 2 провода.

Просто используйте прилагаемые замки, чтобы соединить одну ножку резистора с одним проводом держателя лампы, а другую ножку с другим. Это называется параллельным подключением.

Когда это сделано, это регулирует сопротивление до нужной величины, не влияя на саму лампочку.

Вот и все, просто.

Теперь вы эксперт по светодиодным лампам и Canbus. Помните, что если у вас современный автомобиль с системой CANbus, сначала попробуйте лампочку, совместимую с CANbus. Если это не сработает, выломайте резисторы, и вы сразу же начнете работать.

Если у вас есть какие-либо вопросы по этому поводу, не стесняйтесь задавать их в комментариях ниже.

Также, если у вас есть какие-либо другие общие вопросы о продукте, которые вы хотели бы увидеть в будущем выпуске ABD TV, отправьте их либо через наши учетные записи в социальных сетях, либо по электронной почте.

Сколько времени нужно инженеру, чтобы включить лампочку?

В последнее время в сети разгорелось много споров по поводу развлекательного видео, которое пытается развеять большое заблуждение об электричестве: электроны переносят энергию в электрической цепи. Хотя видео и многие ответные видеоролики, безусловно, интересны, в этой истории гораздо больше, и использование программного обеспечения COMSOL Multiphysics® — отличный способ исследовать эту теорию. Давайте узнаем больше!

Предыстория спора

Видео, с которого все началось, называется «Большое заблуждение об электричестве». На нем представлена ​​принципиальная схема, аналогичная рисунку, показанному ниже. Идеальная батарея подключена через идеальный переключатель, образуя идеальный источник. Этот источник подключен к паре проводов с нулевым сопротивлением — каждый длиной 300 000 километров и простирающихся в противоположных направлениях — которые возвращаются к лампочке, расположенной на расстоянии 1 метра.

Хотя это и не указано явно, предполагается, что вся схема находится в какой-то пустой вселенной, свободной от космического фонового излучения, которое может быть легко обнаружено этим устройством.

Рисунок спорной схемы.

Вопрос: если вы замкнете переключатель, сколько времени потребуется для распространения сигнала от источника к лампе? Ответ 3,33 наносекунды (нс) является правильным (Gap/c \приблизительно 3,33\текст{нс}, где с — скорость света). Есть несколько видеороликов, которые предлагают различные способы понимания этой головоломки:

• «Энергия не течет внутри проводов – Верно ли Veritasium – Академия RSD»
• «Электроэнергия по проводам не течет – Доработка № 2 – Академия РДБ»
• «Я купил 1000 метров провода, чтобы решить спор по физике»

Однако было также указано, что мы должны определить пороговый ток и спросить, при какой величине тока включится лампочка. Это та практическая проблема, с которой COMSOL Multiphysics отлично справляется, так что давайте перейдем прямо к ней!

Построение численной модели и анализ результатов

Иллюстрация нашей вычислительной модели. Радиус провода составляет 0,1 метра, а радиус расчетной области — 10 метров.

Поскольку мы собираемся определять электромагнитные поля в пространстве вокруг проводов, построение вычислительной модели длиной 300 000 километров может оказаться нецелесообразным, но мы можем многому научиться с помощью модели меньшего размера, показанной выше. Для моделирования источника мы используем функцию Lumped Port , которая применяет однородный потенциал, начиная с нулевого момента времени. Лампа смоделирована как Сосредоточенный элемент , добавляющий сопротивление через зазор между другими концами проводов. Два 30-метровых провода моделируются с помощью граничных условий Perfect Electric Conductor . Разумно предположить, что провода являются идеальными проводниками, поскольку такие сверхпроводящие провода уже производятся. Объем пространства вокруг проводов рассматривается как идеальный вакуум, а границы этого объема рассматриваются как открытые для свободного пространства. После того, как мы построили эту вычислительную модель, мы можем решить и визуализировать поля и токи в проводах.

Результаты, показывающие плотность электромагнитной энергии в виде полупрозрачных изоповерхностей и ток вдоль провода. Часть сигнала распространяется наружу со скоростью света, индуцируя токи в проводах через зазор. Поля также наводятся по проводам, и есть потери на излучение. В течение более длительного времени в поведении преобладают индуктивность и сопротивление системы.

Анимация выше показывает плотность электромагнитной энергии внутри и вокруг нашей цепи с течением времени. Мы можем наблюдать, как первоначальный сигнал распространяется наружу со скоростью света, и как только изменяющиеся во времени поля достигают проводов рядом с лампочкой, они начинают индуцировать ток через лампочку. Поля в основном направляются проводами, хотя есть и некоторое излучение, особенно когда поля отражаются на изгибах. После первых нескольких сотен наносекунд поля начинают становиться более однородными в любой момент времени. Мы также можем построить график тока через лампочку во времени и обсудить, что его форма говорит нам о нашей системе.

Ток лампы в течение более длительного периода времени, чем обычно требуется для распространения сигнала через зазор; это напоминает реакцию цепи RL.

Общая форма

Если мы посмотрим на общую форму кривой, то увидим, что ток лампы увеличивается до установившегося значения. Это потому, что то, что мы имеем здесь, на самом деле представляет собой цепь RL, и мы можем описать общую форму кривой (после 3,33 нс) с помощью уравнения: стационарная модель. Общая индуктивность прямо пропорциональна длине проводов, поэтому более длинный контур будет иметь более медленное время нарастания.

Если мы определим пороговый ток при включении лампочки как I_{DC}=V_{батарея}/R_{лампа}, то (со строго математической точки зрения) ток будет бесконечно близок к I_{DC}, и лампа на самом деле никогда не включится. Что ж, на самом деле лампочка в конечном итоге включится , поскольку на самом деле она измеряет скорость и ускорение дискретного числа движущихся зарядов. Но, тем не менее, пороговый ток, очень близкий к постоянному току, будет означать, что лампа не включится до тех пор, пока не пройдет время, намного превышающее постоянную времени RL.

Отчетливые плато

Если мы более внимательно посмотрим на кривую вблизи времени начала, мы увидим, что есть несколько отчетливых плато сигнала, что приводит к своего рода ступенчатой ​​форме. Характерное время каждого из этих плато составляет 100 нс, поскольку приложенный ступенчатый сигнал распространяется по всему проводу и испытывает некоторое отражение на изгибах точно в средней точке каждого провода. Высота этих ступенек связана с емкостной и индуктивной связью через зазор.

Фактически, это ступенчатое поведение можно охарактеризовать с помощью схемной модели линии передачи. Обратите внимание, что эти плато со временем сглаживаются, и вскоре мы рассмотрим, откуда происходит это сглаживание. А пока давайте отметим вторую возможность: в зависимости от того, какой пороговый ток мы укажем, лампочка может включиться с целым числом, кратным 100 нс.

Вблизи начального момента времени ток во времени также имеет отчетливые плато с периодом, равным времени, за которое сигнал распространяется по всей длине провода. Кроме того, существуют колебания, возникающие из-за ступенчатого перехода от идеализированного переключателя и резонансного поведения системы. Они со временем распадаются из-за потерь в системе.

Быстрая рябь и ее затухание

Если мы еще внимательнее посмотрим на начало каждой ступени, то увидим отчетливую рябь течения с более высокими пиками в начале каждой ступени, которая постепенно затухает. Это означает, что если мы выберем правильный пороговый ток, лампочка сначала замигает, а затем включится, давая нам третью возможность!

Эти пульсации возникают из-за пространственно распределенной емкости и индуктивности системы, что приведет не к одному, а к бесконечному числу резонансов. Мы наблюдаем резонансные моды высшего порядка системы, возбуждаемые источником. Но обратите внимание, что эта рябь, похоже, затухает. Это затухание и сглаживание сигнала происходит из-за потерь. Одним из источников потерь является сопротивление известной лампочки, которая преобразует энергию, запасенную в батарее, в тепло и свет. Второй источник потерь связан с излучением энергии от других частей нашей цепи. Для правильного прогнозирования этой потери требуется тип трехмерной модели, которую мы здесь строим.

Высокочастотный коротковолновый контент излучается быстрее, чем низкочастотный. Другой способ сказать, что более высокие резонансы имеют более низкую добротность, или что провода представляют собой своего рода фильтр нижних частот с потерями.

Мы также должны спросить, как это высокочастотное содержание, которое возбуждает эти резонансы, вводится в модель. Напомним, что когда мы замыкаем переключатель, мы вводим ступенчатое изменение приложенного электрического потенциала. Мы должны спросить себя, какое частотное содержание имеет это ступенчатое изменение. Ответ на этот вопрос дает преобразование Фурье. Как оказалось, у нас есть бесконечное частотное содержание нашего входного сигнала. Очень высокочастотный контент имеет небольшую амплитуду и быстро рассеивается, но он реалистичен. Также стоит отметить, что это частотное содержание говорит нам кое-что о схеме и ее конструкции. Если бы мы изменили форму изгиба посередине проводов, то получили бы другие отраженные сигналы.

Глядя на результаты, близкие к начальному времени, численный метод добавляет в модель небольшую искусственную дисперсию вследствие нашего идеализированного переключения. Это можно решить, добавив вместо этого реалистичное линейное изменение входного сигнала.

Решение во время начала

Последний участок этой кривой заслуживает особого внимания. В самом начале моделирования мы видим, что сигнал изначально равен нулю, но становится отличным от нуля до 3,33 нс. Это небольшой числовой артефакт, возникающий из-за того, что мы моделируем нефизическую ситуацию: переключатель, который включается мгновенно. Такое переключение физически невозможно: даже самые быстрые известные физические процессы имеют время нарастания порядка аттосекунды. Если бы нас интересовала эта часть результатов, мы бы заменили наше ступенчатое изменение переходным сигналом с некоторым реалистичным временем нарастания. Нам также пришлось бы решать нашу численную модель с точным временным шагом и тонкой пространственной дискретизацией (что может занять много времени), чтобы сделать кривую более гладкой.

Еще один способ думать об этом последнем пункте состоит в том, что лежащие в основе численные методы добавляют обратно дисперсию, которую мы забыли включить. Это вопрос экспертного уровня для специалистов по численному анализу, и мы можем с уверенностью сказать, что в действительности информация не распространяется со скоростью, превышающей скорость света.

Каков окончательный вариант спора?

Короче спора нет. Правильный вывод из исходного видео состоит в том, что для рассматриваемой схемы сигналу потребуется 3,33 нс для распространения сигнала от источника к лампе.

Более полный подход состоит в том, что кривая отклика демонстрирует:

1. Задержку, которая является следствием времени, необходимого электромагнитным полям для распространения через пространство между источником и лампой, после чего будет индуцироваться некоторый ток.
2. Отклик RL-цепи, так как это, по сути, очень большая индуктивная петля из провода, последовательно соединенного с резистором.
3. Ступенчатые плато, возникающие вследствие отражения сигнала при резком изгибе в средней точке провода. Высота этих ступеней определяется индуктивной и емкостной связью между соседними параллельными проводами.
4. Быстрые пульсации, возникающие вследствие ступенчатого изменения входного сигнала, возбуждающие резонансы конструкции.
5. Затухание высокочастотного содержимого как из-за сопротивления лампы, так и из-за излучения.

Построить такую ​​модель для проверки этого поведения можно быстро и легко в COMSOL Multiphysics. Вот некоторые другие возможные изменения, которые мы могли бы исследовать:

• Изменение радиуса проводов. Это изменит величину емкостной связи и, таким образом, изменит высоту ступенек, а также период пульсаций.
• Рассмотрение проводов с конечной проводимостью. Это уменьшит ток в установившемся режиме, но лишь незначительно повлияет на сигнал сразу после 3,33 нс. Таким образом, в зависимости от порога лампочка могла включиться на 3,33 нс, а затем через некоторое время погаснуть.
• Изменение ориентации проводов таким образом, чтобы два провода оставались близко друг к другу и больше не шли в противоположных направлениях. В этом случае, несмотря на то, что некоторые перекрестные помехи все же будут, провода будут вести себя гораздо больше как линия передачи.

Как еще можно изменить эту схему, чтобы получить другое поведение? Оставляйте свои мысли и комментарии ниже!

Дополнение для пользователей COMSOL Multiphysics®

Если вы хотите загрузить модель, использованную для создания приведенных выше рисунков, и опробовать другие ситуации, она доступна по ссылке ниже. Модель построена с использованием модуля RF. Кроме того, у нас есть ряд других ресурсов, полезных для этого типа моделирования:

• Чтобы понять несколько основных понятий о напряжении и заземлении в случае постоянного тока, см. «Существуют ли напряжение и заземление?»
• Чтобы больше понять интерпретацию линии передачи этой системы, прочтите «Напряжение и земля при моделировании волнообразных электромагнитных полей»
• Чтобы понять возбуждение сосредоточенного порта и сосредоточенного элемента, см. «Моделирование TEM и квази-TEM линий передачи»
90–100 Чтобы понять, почему сигнал в этом примере кажется ненулевым до t = 3,33 нс, полезно иметь представление о методе конечных элементов, который дискретизирует проблему в пространстве и времени 90–101
• Чтобы понять, как более реалистично смоделировать коммутатор, см. эту запись базы знаний
.
• Чтобы увидеть, как аналогичная техника моделирования применяется на более реалистичном устройстве, ознакомьтесь с нашей моделью-примером рефлектометрии во временной области
• Чтобы понять, как проявляется скин-эффект из-за конечной проводимости, и как вам нужно скорректировать свою вычислительную модель, чтобы учесть это, см.