30.03.21

[Домашняя]

Достоинство этого выключателя по сравнению с большинством других механических или электронных в том, что к нему не нужно прикасаться. Управлять им можно двумя способами, - поднося к нему руку на расстояние сантиметров 5-10 или с помощью любого стандартного пульта дистанционного управления бытовой аппаратурой, работающего на модулированном ИК-излучении. Одно поднесение руки или один посыл любой команды с пульта изменяет состояние выключателя на противоположное, а после подачи напряжения сети (например, после перебоя в подаче напряжения) он автоматически устанавливается в выключенное состояние. Отсутствие необходимости прикасаться к выключателю позволяет им пользоваться влажными руками, не опасаясь удара током, а возможность дистанционного управления позволяет включать или выключать свет с расстояния в несколько метров (зависит от мощности пульта). Совсем не обязательно чтобы этот выключатель управлял именно освещением. Заменив выходной каскад, например, на схему на реле, и соответственно доработав схему питания можно использовать его для управления практически чем угодно. А увеличив мощность излучения встроенного ИК-светодиода можно дальность управления «поднесением руки» увеличить до нескольких метров и использовать этот датчик для автоматического открывания ворот при подъезде автомобиля или для автоматического извещения охраны о подъезде автомобиля к воротам. Ниже будет рассмотрено три варианта схемы, - для управления светом, управления любой нагрузкой, и вариант для въездных ворот. Принципиальная схема первого варианта показана на рисунке 1.

В схеме работает одна микросхема - двойной D-триггер К561ТМ2. На триггере D1.1 построена схема мультивибратора, который вырабатывает импульсы частотой около 35-40 кГц. Окончательно их частоту подбирают при необходимости в процессе налаживания устройства путем подбора сопротивления R1, R2. Импульсы с выхода мультивибратора проходят через ограничивающий ток резистор R3 на ИК-светодиод HL1. Это может быть любой ИК-светодиод как в пультах дистанционного управления. Здесь ток через него протекает значительно меньший, чем в схемах пультов ДУ, поэтому его излучение слабое. Вместе с фотоприемником HF1 он образует датчик, работающий на отражение луча. Светодиод и фотоприемник располагаются с разных сторон печатной платы, либо между ними устанавливается другая непрозрачная преграда. А направлены они в одну сторону, - к тому месту, куда надо подносить руку. В общем, они расположены так, что напрямую свет от HL1 никак не может попасть на HF1. Но при поднесении руки или какой-то другой поверхности луч от неё отражается и попадает на фотоприемник. Низкий ток через светодиод, ограниченный резистором R3 снижает дальность действия датчика до необходимого минимума, устанавливая необходимую дальность поднесения руки. Питается схема от электросети. Переменное напряжение 220V поступает на мостовой выпрямитель VD4. Затем пуль­сирующее напряжение поступает на лампу освещения Н1 и на параметрический стабилизатор R7-VD3, понижающий напряжение до 4,7V. Конденсатор С5 сглаживает пульсации этого напряжения. При первом включении или в любом другом случае после подачи переменного напряжения электросети происходит зарядка конденсатора С4 через резистор R5. При этом формируется импульс, который поступает на вход «8» триггера D1.2 и устанавливает его в положение, при котором нуль на его инверсном выходе. Раз там нуль, то транзистор VT1 не открывается, и, следовательно, не открывается и тиристор VS1. Схема находится в состоянии «лампа выключена». В это же время начинает работать мультивибратор на триггере D1.1, который вырабатывает импульсы частотой около 38 кГц. ИК-светодиод HL1 излучает ИК- вспышки с такой частотой. Но они на фотоприемник HF1 не поступают, так как перед HL1 и SF1 нет отражающей поверхности. Поскольку триггер D1.2 находится в положении с нулем на инверсном выходе, то через цепь R6-C3 ноль подается и на его информационный вход D. Если поднести руку к окошку, за которым расположены HL1 и HF1 на достаточное расстояние, то луч светодиода HL1 отразившись от руки, попадет на фотоприемник HF1. При этом на выходе HF1 есть ключ, который откроется и понизит напряжение на выводе 3 HF1 до нуля. Убрали руку - опять единица. Так сформируется импульс, который поступит на синхровход С триггера D1.2 и запишет в триггер тот уровень, что был в данный момент на его входе D. Так как там был ноль, то и триггер установится в нулевое положение, следовательно, на инверсном выходе его будет логическая единица. Ключ на транзисторе VT1 откроется и откроет тиристор VS1. Лампа Н1 включится. Цепь R6-C3 нужна, для задерживания работы триггера чтобы он не мог быстро переключаться. Если эту цепь не делать, а просто соединить вход D с инверсным выходом, то за одно поднесение руки триггер может переключиться несколько раз и оказаться в случайном положении. Связано это с тем, что при перемещении руки перед окном датчика может возникнуть несколько фактов отражения и прекращения отражения. А это приведет к формированию нескольких импульсов вместо одного. Цепь C3-R6 задерживает передачу уровня с выхода триггера на вход D, и этим устраняет хаотичные переключения триггера, при наличии хаотичных импульсов на его входе С. На рисунке 2 показана аналогичная схема выключателя для управления не лампой, а любой другой нагрузкой или устройством.

Здесь все в принципе, то же самое, но на выходе стоит реле, а питание организовано через трансформатор. Тип реле зависит от мощности нагрузки (от тока через его контакты по цепи «управление»). При использовании автомобильного реле (от автосигнализации или звукового сигнала, света фар) можно управлять нагрузкой значительной мощности (до нескольких kW). Реле от ДУ старого отечественного телевизора больше 200W нагрузки не выдерживает. Есть множество реле зарубежных марок, - выбор большой. Важно только чтобы обмотка была на 12V, но и это не принципиально. Если есть реле с обмоткой на другое напряжение (но не ниже 5V) можно использовать и его, соответственно заменив трансформатор питания, либо включив последовательно обмотке резистор, сопротивления, необходимого для снятия избыточного напряжения, но это если номинальное напря­жение обмотки ниже напряжения на выпрямителя VD4. Трансформатор питания нужно выбирать такой мощности, чтобы её хватало на ток обмотки реле, плюс на запас как минимум 50%. При использовании автомобильного реле можно использовать трансформатор ТВК от старого советского лампового телевизора. Или подобрать маломощный силовой импортный трансформатор (сейчас их в продаже бывает очень много разных фирм и моделей). Схема варианта для управления въездными воротами показана на рисунке 3.

Здесь так же как в схеме на рис.2, используется реле на выходе и питание схемы через трансформатор. Но реле должно быть с двумя переключающими контактными группами. Последовательно контактным группам включены концевые датчики S1 и S2, которые установлены на механизм открывания ворот и представляют собой концевые выключатели, размыкающие цепь, когда сдвижная часть ворот находится в одном из крайних положений. S1 размыкается, когда ворота достигают открытого состояния, а S2 - закрытого. Второе отличие, - питание ИК-светодиода через транзисторный ключ, увеличивающий его яркость, и, соответственно, дальность действия датчика. В этой схеме может потребоваться существенное увеличение времени задержки цепи R6-C3. Емкость СЗ можно увеличить в несколько десятков раз (используя электролитический конденсатор) чтобы увеличить минимальную паузу между закрывающим и открывающим импульсами управления. Но это зависит от механической части, потому и подбирать СЗ нужно в конкретном случае.

Радиоконструктор №10 2012г стр. 15