30.03.21

[Домашняя]

Установка описываемого в статье устройства в помещении делает его посещение более удобным: оно не только автоматически включает автономное освещение на заданное время, но и предупреждает об истечении этого времени, давая возможность, если это необходимо, вовремя включить основное освещение. Устройство выполнено на доступной элементной базе и практически не требует налаживания. Предлагаемый автомат предназначен для установки в кладовках, гаражах, темных (без окон) служебных помещениях, а также в коридорах (прихожих) частных домов. При открывании двери он примерно на одну минуту включает автономное освещение (сверхъяркий светодиод), помогающее сориентироваться в помещении и включить основное освещение. Примерно за 10 с до истечения этого времени светодиод начинает мигать, предупреждая о предстоящем выключении и предлагая тем самым поторопиться с включением основного освещения. Бели после окончания прерывистого свечения светодиода дверь остается открытой, автомат для предотвращения разрядки батареи переходит в энергосберегающий режим (потребляемый ток уменьшается до 12...28мкА). При закрывании двери он отключается немедленно (без отработки заданной минутной выдержки). Устройство (его схема представлена на рис. 1) содержит два одновибратора, собранных на D-триггерах микросхемы DD2, цепь R1C1 установки их в исходное (нулевое) состояние, два логических элемента 2ИЛИ на дискретных элементах VD1, VD3, R2 и VD2, VD4. R3, генератор прямоугольных импульсов на элементе DD1.3, два инвертора (DD1.1, DD1.4), коммутатор сигналов на элементе DD1.2 и электронный ключ на полевом транзисторе VT1 в цепи питания сверхъяркого светодиода EL1.

Резистор R8 ограничивает ток через светодиод, конденсатор С6 — фильтрующий (уменьшает пульсации напряжения питания при работе светодиода в импульсном режиме), С5 — блокировочный в цепи питания микросхем. Геркон SF1 служит для автоматического подключения батареи питания GB1 к устройству при открывании двери, резистор R7 — для разрядки конденсаторов по окончании работы. SA1 — выключатель питания. В исходном состоянии (при закрытой двери) геркон SF1 под действием, установленного на двери магнита находится в левом (по схеме) положении. Открывание двери приводит к переключению геркона в положение, показанное на схеме, и если контакты выключателя SA1 замкнуты, батарея GB1 подключается к устройству. При этом конденсатор С1 быстро заряжается через резистор R1, и на последнем формируется короткий импульс положительной полярности. Через диод VD1 он поступает на вход R (вывод 4) триггера DD2.1, а через VD2 — на одноименный вход (вывод 10) DD2.2, устанавливая их в исходное (нулевое) состояние. На прямых выходах триггеров (выводы 1 и 13) фиксируется уровень лог. 0, а на инверсном (вывод 12) DD2.2 — лог. 1. В момент, когда напряжение на входах (выводы 1 и 2) элемента DD1.1 становится меньше половины напряжения питания (лог. 0), на его выходе формируется крутой положительный перепад напряжения, который поступает на входы С обоих триггеров (вывод 3 DD2.1 и вывод 11 DD2.2) и запускает собранные на них одновибраторы. Длительность импульса первого определяется элементами R4, С2 и при указанных на схеме номиналах равна 60 с, второго — элементами R5, СЗ (50 с). Так как по схеме одновибраторы одинаковы, рассмотрим работу одного из них, а именно того, который формирует импульс меньшей длительности (50 с). С появлением перепада напряжения на входе С (вывод 11) триггер DD2.2 переключается из нулевого состояния в единичное — на его прямом выходе (выводе 13) появляется лог. 1 и конденсатор СЗ начинает медленно заряжаться через резистор R5. Примерно через 50 с напряжение на нем становится больше (на 0,6...0,7 В) половины напряжения питания, диод VD4 открывается и на вход R триггера DD2.2 поступает высокий логический уровень, возвращающий его в нулевое состояние. На прямом выходе (вывод 13) вновь устанавливается лог. 0 и конденсатор СЗ быстро разряжается через  диод VD6. Иными словами, формирование 50-секундного импульса положительной полярности на прямом выходе триггера завершается. На инверсном выходе (вывод 12) триггера DD2.2 формируется импульс такой же длительности отрицательной полярности. Низкий уровень напряжения на входе (вывод 5) элемента DD1.3 запрещает работу генератора и на его выходе (вывод 4) и входе (вывод 8) элемента DD1.2 поддерживается лог 1. Поскольку одновременно формируется 60-секундный импульс одновибратора, собранного на триггере DD2.1, напряжение на другом входе (вывод 9) элемента DD1.2 также имеет высокий уровень, поэтому на его выходе (вывод 10) поддерживается лог. 0, а на выходе (вывод 11) инвертора DD1.4—лог. 1.  При таком напряжении на затворе полевой транзистор VT1 открыт, сопротивление его канала не превышает нескольких Ом и светодиод EL1 ярко светит. По истечении 50 с, когда лог. 0 на инверсном выходе (вывод 12) триггера DD2.2 сменяется лог. 1, генератор на элементе DD1.3 запускается и формируемые им импульсы заставляют элементы DD1.2 и DD1.4 в течение 10 с переключаться с частотой около 1 Гц. В результате с такой же частотой начинает мигать осветительный светодиод EL1. Следует отметить, что первый импульс генератора вдвое длиннее последующих, однако на работоспособности устройства это никак не отражается. По истечении 60 с завершает работу и одновибратор на триггере DD2.1. Низкий уровень напряжения на входе (вывод 9) элемента DD1 .2 устанавливает его в единичное состояние (на выводе 10 — лог 1 независимо от уровня сигнала на выводе 8). При этом на выходе (вывод 11) инвертора DD1.4 фиксируется лог. 0, транзистор VT1 закрывается и светодиод EL1 окончательно гаснет. Устройство переходит в энергосберегающий режим, даже если питание не выключено (дверь не закрыта). При закрывании двери конденсаторы мгновенно разряжаются через геркон SF1 и низкоомный резистор R7, подготавливая устройство к следующему включению. Детали устройства монтируют на печатной плате (рис. 2) из фольгированного с одной стороны гетинакса или стеклотекстолита толщиной 1... 1,5 мм.

Все резисторы — МЛТ, ОМЛТ, С2-23, конденсаторы С4, С5 — керамические (КМ, К10-17), остальные — оксидные зарубежного производства (например, серии ТК фирмы Jamicon). Диоды VD1—VD6 — любые кремниевые (например, серий КД104, КД503, КД510, КД513, КД520— КД522). Транзистор КП501А заменим другими этой серии, любым из серий КП504, КП505 (с учетом цоколевки), импортным BS170 или даже мощным IRF540. Зарубежный аналог микросхемы К561ТЛ1 - CD4093A, а К561ТМ2 — CD4013A. При отсутствии сверхъяркого четырехкристального светодиода зеленого цвета свечения 10G4DHCBB20 (прямое падение напряжения — 3,8 В, максимальный ток — 80 мА) можно применить любой сверхъяркий однокристальный, например ARL-5213PGC (соответственно 3...3.5 В и 20 мА). Батарея GB1 — типоразмера 3R12 или соединенные последовательно три-четыре аккумулятора типоразмера АА или AAA. Тумблер SA1 — МТ1. MTS102, SMTS102, геркон SF1 — любой переключающий, рассчитанный на коммутацию тока до 100 мА. Перед монтажом деталей в плату впаивают три перемычки из провода в теплостойкой изоляции, например МПФ. Все резисторы и диоды устанавливают перпендикулярно плате. Во избежание выхода микросхем и транзистора из строя от воздействия статического электричества для пайки рекомендуется использовать паяльник с заземленным жалом. Обойтись без заземления можно, если для соединения этих элементов с другими деталями установить на плате специальные розетки (панели). Розетку для транзистора можно изготовить из микросхемной, аккуратно выпилив сек­цию с тремя гнездами. Закончив монтаж платы, проводят контрольную сборку: в соответствии со схемой подключают к ней геркон, свето­диод и батарею питания. Собранное без ошибок и из исправных деталей устройство обычно работоспособно при первом включении питания. Для проверки замыкают цепь питания тумблером SA1 и, не поднося магнит к геркону, наблюдают за работой устройства. Длитель­ность импульсов одновибраторов (от момента включения питания и зажигания светодиода до начала мигания и окончательного погасания) измеряют с помощью секундомера или часов с индикацией секунд. При необходимости подбирают резисторы R5 (для уточнения длительности 50-секундного импульса) и R4 (60-секундного). При поднесении к геркону постоянного магнита устройство должно отключаться, а при удалении его включаться вновь. При указанных на схеме номиналах конденсатора С4 и резистора R6 частота следования импульсов генератора (на выводе 4 DD1.3) равна примерно 1 Гц. Ее можно изменить подбором резистора R6 (в пределах 0,1...6,2 МОм). Для этого при выключенном питании выпаивают резистор, а вместо него впаивают последовательную цепь из соединенных последовательно постоянного резистора сопротивлением 1...1,5 МОм и включенного реостатом подстроенного сопротивлением 0,47...4,7 МОм. Установив движок последнего в положение минимального сопротивления, включают питание и, дождавшись, когда светодиод начнет мигать, увеличивают сопротивление подстроечного резистора до получения требуемой частоты мигания. После этого снова выключают питание, выпаивают цепь, измеряют суммарное сопротивление резисторов и заменяют их резистором ближайшего большего номинала, который и устанавливают на место R6. Яркость свечения светодиода регулируют подбором резистора R8. Следует, однако, учесть, что субъективно при увеличении рабочего тока свыше 50 мА (если применен 10G4DHCBB20) она возрастает незначительно, поэтому для экономии энергии батареи устанавливать больший рабочий ток нецелесообразно. При использовании однокристальных светодиодов максимальный рабочий ток не должен превышать значения, указанного в его справочных данных (для ARL-5213PGC — 20 мА). Проверенную в работе плату, выклю­чатель и батарею питания размещают в прямоугольном пластмассовом корпусе подходящих размеров (например, в мыльнице с наружными размерами 100x60x30 мм). Геркон и магнит устанавливают с внутренней стороны двери: первый — на верхней планке дверного проема, а второй — на верхней части двери так, что­бы, когда она закрыта, расстояние между магнитом и герконом было минимальным (не более 3...5 мм) и геркон надежно удерживался в сработанном состоянии (по схеме — левом). Для того чтобы устройство включалось в самом начале открывания двери, место крепления геркона следует выбрать в том углу дверного проема, который максимально удален от дверных шарниров (петель). Возможный вариант применения устройства при использовании вместо указанного на схеме менее яркого светодиода — подсветка места расположения в помещении выключателя сетевого освещения. Это особенно полезно, если от входной двери до выключателя большое расстояние или на пути к выключателю много препятствий. В подобном случае устройство располагают, например, на двери, рядом с герконом, а светодиод, соединенный с ним двухпроводным кабелем, — в нужном месте помещения.

Радио № 2 2011г стр. 55