30.03.21

[Домашняя]

Кому-то эта разработка покажется глупостью, может быть  даже   вызовет неприятные чувства, но практически бывает так, что на освещение туалета в обычной квартире уходит значительно больше киловат-часов, чем на всю остальную жилплощадь. Просто, очень многие забывают выключать свет в туалете, и решить эту проблему простыми способами, вроде устного убеждения или наклейки на двери -«Уходя, гасите свет!», невозможно. Автомат достаточно прост и функционален, при этом он позволяет вообще не вспоминать о таком «анахронизме», как ручной выключатель. На двери нужно установить датчик положения двери. Проще всего здесь применить герконный датчик (геркон на дверном проеме, а магнит на двери, когда дверь закрыта геркон замкнут магнитным полем магнита). Второй датчик сложнее, - его задача определить есть ли «седок» на унитазе. Сначала были идеи о каких-то оптических, емкостных и сенсорных датчиках, но все они оказались сложными и ненадежными в данных условиях ограниченного пространства и наличия труб и емкостей с водой. При­шлось остановиться на контактном датчике, который представляет собой размыкающую кнопку, вмонтированную в одну из опор пластмассового сидения-прокладки, которое обычно шарнирно закреплено на унитазе. В качестве кнопки использован автомобильный датчик открытия двери от «жигулей». Эти датчики продаются в магазинах автозапчастей и стоят не дороже аналогичных кнопок. Но у них по сравнению с кнопками есть важный плюс, - высокая надежность и механическая прочность. На рисунке 1 показано схематически установка такого датчика.

В свободном состоянии пружина кнопки держит сидение немного приподнятым над поверхностью унитаза. При этом контакты кнопки замкнуты. При появлении на сидении достаточного веса, кнопка нажимается и её контакты размыкаются. Принципиальная схема электроники выключателя показана на рисунке 2.

S1 - герконный датчик положения двери (дверь закрыта - он замкнут), S2 - датчик унитаза (никого нет, - он замкнут). При открывании двери размыкаются контакты S.1. Через резистор R1 напряжение высокого уровня поступает на соединенные вместе входы элемента D1.1. На его выходе возникает логический ноль, который, во-первых, устанавливает триггер D1.2-D1.3 в положение единицы на выходе, во-вторых, через VD6 и R3 разряжает конденсатор С1. Напряжение на С1 падает до нуля, что и приводит к появлению логической единицы на выходе D1.4.  Эта единица поступает на затвор ключевого транзистора VT1, который открывается и включает лампу Н1. После того как вы закроете дверь S1 вернется в замкнутое состояние, а конденсатор С1 начнет медленно заряжаться через R4. Если вы просто открыли и закрыли дверь, например, чтобы выбросить мусор, то примерно через 5-10 секунд конденсатор С1 зарядится до напряжения логической единицы, и VT1 закроется, лампа Н1 выключится. Если же вы остались в туалете, закрыли за собой дверь, и сели на сидение унитаза, то датчик S2 размыкается и на вывод 8 D1.3 через R2 поступает напряжение логического нуля. Триггер D1.2-D1.3 меняет состояние, и на его выходе   возникает  логический ноль. Этот ноль поступает на вывод 6 D1.4 и фиксирует его в состоянии логической единицы на выходе. Свет будет оставаться включенным неограниченное время, даже после того как вы встанете с сидения, и выключится только через 5-10 секунд после того как вы откроете и закроете дверь. Потому что триггер D1.2-D1.3 можно вернуть в исходное нулевое состояние только если открыть дверь (разомкнуть S1) при замкнутом S2. Теперь подробности. Резистор R3 снижает ток разрядки С1, уменьшая нагрузку на выход элемента D1.1, повышая таким образом надежность схемы. Резистор R5 спасает микросхему D1 от выхода из строя в случае пробоя ключевого транзистора VT1. Осветительная лампа Н1 питается через диодный мост VD2-VD5. При диодах КД209 и транзисторе BUZ90A без радиаторов мощность лампы не должна быть больше 150W (реально, в туалете не более 60W). Микросхема D1 питается непосредственно от электросети через параметрический стабилизатор VD1-R6-C2. Детали. Вместо герконового датчика S1 можно установить на дверь такой же датчик как S2. Но, его логика работы обратная (при открывании  двери он замыкается, а при закрывании размыкается), поэтому такой датчик нужно подключить вместо R1, a R1 – вместо датчика S1 (то есть, поменять их местами). Диод КД522 можно заменить любым маломощным диодом общего применения, например, КД521, КД503, КД102, КД103, 1N4148. Диоды VD2-VD5 должны быть выбраны соответственно мощности нагрузки и на обратное напряжение не ниже 300V. Стабилитрон Д814Д нужен в металлическом корпусе. Его можно заменить на КД512 или какой-то импортный средней мощности. Использовать КД212 или Д814Д-1 в стеклянном корпусе не желательно, так как это сильно снижает надежность схемы. Обрыв стабилитрона приведет к выходу из строя микросхемы и, может быть, транзистора, так как при этом на микросхему поступает недопустимо повышенное напряжение питания. В принципе, для повышения надежности можно взять два одинаковых стабилитрона и включить их параллельно соблюдая полярность. Конденсаторы С1 и С2 должны быть на напряжение не ниже 16V. Все, кроме датчиков и лампы, расположено на одной печатной плате с односторнними печатными дорожками. Схема и разводка платы приводится на рис.3.

При исправных деталях и безошибочном монтаже никакого налаживания не требуется. После включения питания (S1 и S2 замкнуты) лампа должна включиться и погаснуть через 5-10 секунд. Если после включения питания схема оказывается в режиме непрерывного свечения лампы (триггер D1.2-D1.3 сам устанавливается в нуль) нужно параллельно S1 включить конденсатор 0,1 мкФ. Задержку выключения лампы можно установить подбором параметров R4, С1.

Радиоконструктор №4 2009г стр. 27