31.03.21

[Домашняя]

В статье автора «Волшебный» выключатель (ж. «Радиоконструктор» №6 за 2013 год) описывался выключатель, которым можно управлять поднесением к нему руки. Здесь приводится усовершенствованный вариант, в котором увеличена дальность реагирования и на выходе установлено электромагнитное реле, теперь выключателем можно включать и выключать что угодно, а не только лампу накаливания. Плюс, оптимизирована схема устройства. Новый вариант схемы показан на рисунке 1. Основные отличия от предыдущего варианта:

1.         Генератор датчика выполнен на микросхеме К561ЛН2, содержащей шесть инверторов повышенной нагрузочной способности, три из которых включены парал­лельно для еще большего увеличения нагрузочной способности. Теперь ток, протекающий через ИК-светодиод может быть выше, следственно, излучение светодиода с большей силой, и дальность действия тоже больше.

2.         Упразднен одновибратор, который был между выходом ИК-фотоприемника и синхровходом D-триггера на ИМС DD2. В нем не было необходимости, так как цепь C5-R6 и без того задерживает переключение триггера. Вместо одновибратора включен один инвертор микросхемы DD1.

3. На выходе схемы вместо симистора работает электромагнитное реле.

Рабочий узел датчика состоит из ИК- светодиода HL1 и интегрального фотоприемника HF1. Светодиод и фотоприемник устанавливаются так, чтобы они были направлены в одну сторону, - под прямым углом от поверхности выключателя, если он устанавливается на стене. Поскольку между ними есть непрозрачная пере­городка луч от светодиода попасть на фотоприёмник может только при отражении от какой-то поверхности. Например, от поднесенной руки. При отражении этого луча на выходе логического элемента DD1.3 появляется положительный импульс. ИК-канал модулированный, поэтому, ИК- светодиод HL1 излучает не непрерывный поток света, а вспышки, следующие с частотой 36 кГц. Модулирующие импульсы генерирует мультивибратор на элементах DD1.1 и DD1.2, которые поступают на светодиод через усилитель на элементах DD1.4-DD1.6 и токоограничительные резисторы R2 и R3. Частота модуляции зависит от цепи R1-C1, при использовании другого фотоприемника (на другую частоту) нужно и этот мультивибратор настроить на эту частоту. А сила света зависит от положения движка резистора R2. Приемная схема датчика выполнена на одном элементе микросхемы DD1, - DD1.3, а так же, D-триггере на микросхеме DD2. HF1 - интегральный фотоприемник, такой как во многих телевизорах. В нем есть полосовой фильтр, настроенный на частоту 36 кГц и формирователь импульсов с выходным транзисторным ключом. При приеме ИК-излучения, частота которого равная 36 кГц (или близка к 36 кГц), этот ключ открывается и на выходе (выв. 3) появляется логический ноль. Резистор R5 подтягивает его к единице, чтобы в отсутствие приема на выв. 3 была единица. Конденсатор С2 подавляет различные помехи. В ждущем состоянии сигнал от HL1 не поступает на HF1, так как перед ними нет отражающей поверхности. На выходе HF1 - единица. При отражении луча начинается поступление ИК-вспышек от HL1 на HF1. В этот момент уровень на выходе фотоприемника изменяется. Возникший логический ноль (или импульс, если отражение было кратковременным) инвертируется элементом DD1.3 и поступает на исполнительную часть схемы, которая выполнена на D- триггере DD2 и выходном ключевом каскаде на транзисторах VT1, VT2 с обмоткой реле К1 в коллекторной цепи. Цепь C6-R5 предназначена для принудительной установки триггера в нулевое состояние на инверсном выходе сразу после подачи питания. После подачи питания заряд С6 формирует импульс произвольной формы, который поступает на вход S триггера DD2. Это устанавливает триггер в единицу (на инверсном выходе ноль). Ключ VT1-VT2 получающий управление от этого выхода оказывается закрытым, ток на обмотку реле К1 не поступает и контакты реле остаются разомкнутыми. Нагрузка (на схеме не показана) выключена. Данная цепь (С6- R5) исключает возможность самопроиз­вольного включения нагрузки после перерыва в подаче электричества. При поднесении руки к датчику выключателя на необходимое расстояние формируется импульс, который поступает с вход С триггера. Триггер переключается в противоположное установившемуся состоянию, так как на его вход D поступает уровень с его инверсного выхода. Цепь C5-R6 защищает триггер от ложных многократных переключений, которые могут быть следствием неравномерного движения рук перед датчиком, - между переключениями должно пройти время на зарядку - разрядку конденсатора С5 через резистор R6. Поэтому любое количество импульсов в течение этого времени меняет состояние триггера только один раз. Выходной ключ сделан по транзисторной схеме. Составной транзистор VT1-VT2 управляет электромагнитным реле К1. Реле типа BS-115C с обмоткой на 5V. Его контакты позволяют коммутировать ток до 10А, при напряжении до 250V. Их нужно включить параллельно выключателю прибора, которым нужно управлять или в разрыв цепи его питания. Напряжение питания 5V выбрано не зря. Дело в том, что сейчас в различных магазинах есть очень большой выбор самых недорогих зарядных устройств и компактных блоков питания для питания портативной аппаратуры через USB- разъем. Там стандартное напряжение 5V. Данную схему несложно переделать для работы на пересечение луча. Например, чтобы какая-то нагрузка включалась при проходе человека в помещение и выключалась при его выходе. Или не человека, а перемещения какого-то предмета. В этом случае нужно всего лишь отключить логический элемент DD1.3, а сигнал на синхровход триггера DD2 подавать непосредственно с выхода фотоприемника.

Радиоконструктор №1 2016г стр. 21