30.03.21

[Домашняя]

Нет, это не промышленный образец, просто захотелось своей конструкции дать имя. Прибор предназначен для включения света вечером и выключения его утром. Понадобился он мне как-то спонтанно, - в дачном поселке стали экономить на уличных фонарях. Ночью стало так темно, что своей калитки не найдешь. Вот и пришлось сначала повесить на березе, что у забора, лампу, а потом уже заменил выключатель этим фотореле. Сначала хотел собрать схему вообще на одном только высоковольтном транзисторе. Что-то вроде того что показано на рисунке 1.

Но делать вам такое крайне не рекомендую. Схема эта как-то нормально работает, только если переход от света к темноте происходит быстро. Может быть, для какого-то фото­датчика это и хорошо, но, солнце у нас плавно уходит за горизонт, а не проваливается в пасть дракона, как утверждают некоторые восточные предания. Поэтому напряжение на фотодиоде довольно длительное время оказывается недостаточным для полного открывания полевого транзистора. А в результате на транзисторе даже при работе с 60-ваттной лампой рассеивается такая мощность, что он выходит из строя. Экспериментировать с транзисторной схемой триггера Шмитта не стал, и собрал более привычную для себя на ИМС типа К561ЛЕ5 или К561ЛА7. Получилось то, что показано на рисунке 2.

Фотореле двухрежимное, - может работать автоматически (обычно только так) и в ручную. Управляется это тумблером S1. Это тумблер с тремя положениями, - двумя переключениями и одним нейтральным. В автомате схема работает, когда тумблер находится в нейтральном положении. Если в верхнем (как показано на схеме), то лампа выключена, а в нижнем - включена, это независимо от естественной освещенности. Рассмотрим схему в автоматическом режиме (S1 - в нейтральном положении). Подстроечными резисторами R1 и R2 устанавливают «темновой» порог и гистерезис (соответственно). Гистерезис нужен для того чтобы была какая-то разница между порогами уровня света на включение и выключение лампы. Если его не будет, лампа может какое-то время вечером или утром на границе порога переключения мигать. К тому же может и возбудиться за счет оптической обратной связи между лампой и фотодиодом. Впрочем, оптическая связь здесь в любом случае вредна, поэтому конструкцию нужно проработать так чтобы свет от лампы на фотодиод напрямую не попадал. У меня лампа висит на дереве у «парадного» входа. А схема вместе с фотодиодом за домиком расположена. И так, если датчик правильно настроен резисторами R1 и R2, то днем напряжение на С1 будет высоким (за счет того что обратное сопротивление фотодиода на свету значительно ниже чем в темноте). На выходе триггера Шмитта D1.1-D1.2 будет высокий логический уровень. Соответственно на выходах D1.3 и D1.4 будет логический ноль. Напряжение на затворе транзистора VT1 низкое и он не открывается. Лампа не светит. Вечером естественный свет снижается, и сопротивление фотодиода возрастает. Напряжение на конденсаторе С1 снижается. В какой-то момент оно достигает порога переключения триггера Шмитта D1.1-D1.2. Ноль с выхода D1.2 поступает на входы элементов D1.3-01.4 и на их выходе появляется высокий логический уровень. Его напряжения достаточно для открывания транзистора VT1. Лампа зажигается. Так схема работает в автоматическом режиме. Если нужно можно перейти на ручной. В верхнем положении S1 лампа всегда выключена, потому что на входы D1.3 и D1.4 поступает единица, а в нижнем - включена, потому что на их входы поступает ноль. Схема питания. К сети схема вместе с лампой подключается через диод VD1. Диод выпрямляет переменное напряжение сети, и на лампу поступает пульсирующее напряжение. Так как выпрямитель однополупериодный эффективная величина напряжения на включенной лампе составляет около 180 V. Это в некотором смысле способствует увеличению срока службы лампы, но изменяет спектр её излучения и несколько снижает яркость. Как уличный светильник - это допустимо, но для ламп, работающих в помещении, где длительное время находятся люди это не желательно. Поэтому такой вариант не рекомендуется использовать для питания светильников внутри помещения (тогда нужно делать выпрямитель по мостовой схеме). Непосредственное подключение к сети невозможно, так как полевой транзистор VT1 может работать только с положительным напряжением (отрицательные полуволны сетевого напряжения будут беспрепятственно проходить через имеющийся в нем встроенный диод, обратно включенный между стоком и истоком и лампа гаснуть не будет. Микросхема питается постоянным напряжением от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1 и резисторе R5. Конденсатор С2 сглаживает пульсации, что бы микросхема питалась не пульсирующим, а постоянным током. Главная часть конструкции - фотодиод. Я использовал фотодиод ФД263-01. Такие фотодиоды применялись в системах ДУ телевизоров 80-90-х годов. В то время было модно делать систем ДУ и оснащать ими телевизоры самостоятельно. С тех пор и остался у меня этот фотодиод. Сейчас его можно заменить каким-то другим прибором, изменяющим сопротивление (или ток) под действием света. То есть, можно взять фоторезистор, фотодиод, фототранзистор. В журнале писали, что неплохо работает в таком месте фототранзистор от шариковой компьютерной мыши. Могу предположить, что подойдет так же и какой-то оптический датчик от механизма видеомагнитофона или проигрывателя дисков. Экспериментируйте. В процессе экспериментов может оказаться, что R1 нужно заменить резистором другого номинального сопротивления. В качестве микросхемы D1 можно взять любую микросхему серии К561, у которой есть не менее четырех инверторов. Два инвертора пойдут на триггер Шмитта, а все оставшиеся нужно включить параллельно (как D1.3 и D1.4). Можно взять и микросхему с тремя инверторами, например, К561ЛЕ10, используя на месте D1.3 и D1.4 один инвертор, но тогда, возможно, чтобы не было сбоев, потребуется между затвором VT1 и выходом третьего элемента включить резистор. Транзистор BUZ90 можно заменить на КП707В2 или IRF840. Стабилитрон - любой на 10-13V.

Радиоконструктор №11 2012г стр. 24