31.03.21

[Домашняя]

Устройство предназначено для автоматического включения света, когда вы находитесь за рабочим столом (или перед мойкой на кухне) и выключения света, когда вас там нет. Многие забывают выключать свет на рабочем месте или на кухне, а это влечет за собой повышенный расход электроэнергии. На рисунке показана схема электронного выключателя на основе оптического датчика на ИК-канале, работающего на отражение.

Он включает свет если перед ним находится отражающий объект, например, человек сидит за столом, а электронный выключатель управляет настольной лампой. И выключает через несколько секунд, после того как отражающий объект исчезнет. Схема состоит из оптического датчика и высоковольтного ключа. 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 (от величины этого сопротивления зависит чувствительность датчика). 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 рядом, и направлены на то место, где должен быть отражающий объект. Но, при этом, между ними не должно быть прямой оптической связи. Они конструктивно заглублены в отверстиях, сделанных, например, в деревянной столешнице или стене. Эти отверстия являются своеобразными блендами. Когда перед HL1 и FT1 есть отражающий объект, 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 R6-C3 довольно высока, поэтому в паузах между импульсами СЗ не успевает разрядиться до порога логического уровня. В результате, во время приема фототранзистором импульсов, излучаемых ИК- светодиодом HL1, на выходе D1.3 есть напряжение низкого логического уровня, а на выходе D1.4 есть напряжение высокого логического уровня. Это напряжение поступает на затвор высоковольтного мощного полевого транзистора VT2 через резистор R8, ограничивающий ток заряда емкости затвора VT2. Транзистор VT2 открывается и включает лампу Н1, которая питается пульсирующим током с выхода мостового выпрямителя на диодах VD5-VD8. Диоды VD9 и VD4 служат для разряда емкости затвора полевого транзистора при его переключении. Когда перед HL1 и FT1 нет отражающего объекта луч от HL1 не поступает на FT1. На коллекторе FT1 устанавливается напряжение логической единицы (через R8). На выходе D1.2 устанавливается состояние логического нуля, диод VD1 закрывается и конденсатор СЗ начинает медленно разряжаться через резистор R6 и обратное сопротивление диода VD2. Пока напряжение на СЗ еще находится, в пределах уровня логической единицы свет остается гореть, но как только оно опускается ниже, триггер Шмитта D1.3 переключается, на его выходе устанавливается логическая единица, а на выходе D1.4 - логический ноль. VT2 закрывается и лампа Н1 выключается. Лампа Н1 может быть мощностью не более 150W. Питается она пульсирующим постоянным током через мостовой выпрямитель на диодах VD5-VD8. Транзистор IRF840 может управлять и более мощной нагрузкой, - до 3000W, но для работы с более высокой нагрузкой, во-первых, транзистору IRF840 нужно обеспечить теплоотвод (при мощности нагрузки до 200W теплоотвод не нужен), во-вторых, нужно соответствующим образом увеличить мощность диодного моста VD5-VD8, ведь питание лампы происходит через него. Источник питания схемы датчика выполнен на параметрическом стабилизаторе R9-R10-VD3. Напряжение питания на ИК- светодиод поступает через цепь R5-C2, а на микросхему - через цепь R7-C4. Микросхему К561ТЛ1 можно заменить на CD4093 или другой аналог. 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. При изготовлении устройства больше внимания следует уделить конструкции датчика. Как сказано выше, светодиод и фототранзистор должны «смотреть» на то место, где будет находиться человек во время работы, но при этом, они не должны «видеть» друг друга. Если это рабочий стол, можно в торце столешницы, в той её части, перед которой обычно сидит человек, просверлить два отверстия такого диметра чтобы установить туда светодиод и фототранзистор. Либо можно датчик сделать в отдельном корпусе, который привинтить в нужном месте. Налаживание датчика состоит в оптимальном выборе места его расположения и настройки его чувствительности. Чувствительность настраивают подбором сопротивления резистора R4, которое устанавливает ток через светодиод. Временно, во время настройки можно резистор R6 зашунтировать сопротивлением поменьше, например, 100 кОм, чтобы уменьшить задержку выключения света. Это упростит налаживание датчика. После шунтирующее сопротивление нужно удалить. На последнем этапе можно настроить желаемое время задержки выключения лампы подбором сопротивления R6 или емкости СЗ.

Радиоконструктор №10 2014г стр. 18