30.03.21

[Домашняя]

Большая доля бесполезного потребления электроэнергии в квартире приходится на различные подсобные помещения, такие как санузлы, кладовки. Очень часто там просто забывают выключить свет, а поскольку дверь закрыта, горящий в кладовке или санузле свет снаружи слабо заметен, и может без толку гореть сутками. На рисунке показана схема электронного выключателя на основе оптического датчика на ИК-канале.

Он включает свет в помещении при проходе в него человека и выключает через 15-20 секунд после выхода. Включение света происходит в момент пересечения луча. Далее, пока человек находится в этом помещении, он либо постоянно пересекает луч, либо периодически при своих перемещениях. Если перерыв в пере­сечении луча не более 15-20 секунд свет остается включенным. После выхода из помещения луч не пересекается и свет через 15-20 секунд гаснет. Схема состоит из оптического датчика и таймера. Оптический датчик состоит из передающей и приемной части. Основной элемент передающей части, - ИК- светодиод HL1. На него ток поступает короткими импульсами. Импульсы генерирует несимметричный мультивибратор на элементе D1.1. Благодаря цепи VD1-R1 импульсный сигнал состоит из коротких импульсов, Эти импульсы поступают на транзистор VT1, который управляет питанием светодиода. Ток через светодиод ограничен резистором R4. Несмотря на то, что ток, протекающий через светодиод в импульсе довольно высок, из-за малой длительности импульсов, результирующее потребление получается не столь высоким. Основная часть приемной схемы - фототранзистор FT1. В пространстве FT1 и HL1 расположены на противоположных сторонах прохода, строго друг напротив друга. К тому же они конструктивно заглублены в отверстиях, сделанных в стене. Эти отверстия должны быть строго нацелены друг на друга, так как они являются своеобразными блендами. Когда пространство свободно луч от HL1 поступает на FT1. На коллекторе FT1 образу­ются такие же импульсы как на коллекторе VT1, то есть следуют с той же частотой и длительностью, как те, что вырабатывает мультивибратор на D1.1, только инвертированы. Эти импульсы инвертируются элементом D1.2 и поступают на детектор на диоде VD2. Постоянная времени цепи R9-C5 такова, что в паузах между импульсами С5 не успевает разрядиться до порога логического уровня. Поэтому, во время приема фототранзистором импульсов, излучаемых HL1, на выходе D1.3 присутствует напряжение низкого логического уровня. При наличии человека в помещении, перекрывается луч и на какое то время вспышки света, излучаемого HL1, не попадают на FT1. В результате на коллекторе FT1 в это время устанавливается напряжение логической единицы. На выходе D1.2 - ноль. Конденсатор С5 разряжается через R9 и напряжение на входе D1.3 падает до низкого уровня. На выходе D1.3 возникает единица. Схема таймера состоит из мультивибратора на элементе D1.4 и счетчика D2, а так же, выходного каскада, к которому подключена осветительная лампа. Импульсы с мультивибратора через резистор R14 поступают на счетный вход счетчика 2, а на вход сброса (R) поступает уровень с выхода оптического датчика (с выхода D1.3). Диод VD9 служит блокиратором счетчика D2. Когда на его катоде логический ноль он шунтирует вход счетчика, подтягивая его к логическому нулю, и импульсы с выхода мультивибратора до входа счетчика не доходят. Возьмем за исходное состояние, когда лампа выключена. При этом счетчик D2 находится в состоянии 64 (единица на вы­воде 3). На выходе инвертора D1.5 - ноль. Транзистор VT2 закрыт и ток на лампу Н1 не поступает. Диод VD9 открыт и не пускает импульсы от мультивибратора на D1.4 на вывод 1 D2. Луч между HL1 и FT1 не пересечен, поэтому на выводе 2 D2 логический ноль. При пересечении луча напряжение на вы­воде 2 D2 увеличивается до логической единицы. Счетчик D2 обнуляется и на его выходе уровень снижается до логического нуля. Значит на выходе инвертора D1.5 будет логическая единица. Транзистор VT2 открывается и включает лампу Н1. Диод VD9 закрывается и перестает шунтировать вход счетчика. Импульсы от мультивибратора на D1.4 поступают на вход счетчика. Но состояние счетчика не меняется, пока луч пересечен. После того как пересечение луча прекращается напряжение на выводе 2 D2 падает до логического нуля. Теперь счетчик начинает считать импульсы. Частота импульсов мультивибратора на D1.4 такова, что примерно через 20 секунд состояние счетчика достигает 64-х. На его выводе 3 появляется единица. Затем выключается свет и открывается диод VD9, блокирующий вход счетчика. Цепь R13-VD10 служит для снижения влияния емкости затвора транзистора VT2 на выход элемента D1.5. Резистор ограничивает ток через выход D1.5, а диод VD10 обеспечивает разрядку емкости затвора при выключении транзистора. Лампа Н1 может быть мощностью не более 150W. Питается она пульсирующим постоянным током через мостовой выпрямитель на диодах VD5-VD8. Источник питания схемы датчика и таймера выполнен на параметрическом стабилизаторе R10-R11-R12-VD3. В схеме использованы в основном зарубежные детали. Микросхемы CD40106 и CD4024 отечественных аналогов не имеют, но можно подобрать неполные аналоги. CD40106 представляет собой набор шести инверторов со свойствами триггера Шмитта. Можно использовать К561ТЛ1, но это только четыре инвертора, плюс еще любую микросхему К561 с одним инвертором. Счетчик CD4024 можно заменить счетчиком К561ИЕ20, снимая уровень с его выхода с весовым коэффициентом 64. Либо включить последовательно оба счетчика микросхемы К561ИЕ10. Стабилитрон 1N5925B можно заменить любым стабилитроном на 10V с током стабилизации не ниже 50 мА. Диоды 1N4007 можно заменить на КД209, a 1N4148 - на КД521, КД522. Транзистор ВС817-25 можно заменить на КТ815. Инфракрасный светодиод - любой для систем ДУ.

Радиоконструктор №3 2011г стр. 21