30.03.21

[Домашняя]

Устройство предназначено для установки в подсобном помещении, в котором часто забывают выключить свет, например, в кладовой комнате или в подъезде многоквартирного дома. Способов управления может быть два, - различаются тем, что используется кнопка-выключатель или датчик на двери. В любом способе пока кнопка или датчик замкнут свет, горит неограниченное время, а вот после размыкания начинается отсчет времени в 10 минут (при налаживании можно установить любой интервал), после которого раздается короткий предупредительный звуковой сигнал, и еще через 10 секунд свет выключается. Предупредительный сигнал нужен для предупреждения о том, что интервал истек и через 10 секунд свет будет выключен. Если свет в данном помещении еще нужен, - требуется повторно нажать кнопку или открыть (или открыть - закрыть) дверь. Вместо кнопки может быть установлен выключатель, тогда в его включенном состоянии свет будет гореть без ограничения времени, а вот выключение будет задерживаться на 10 минут (или на то время, на которое настроите схему при налаживании). Выход устройства допускает работу с лампами мощностью не более 200W. Лампы могут быть как обычными лампами накаливания, так и «энергосберегающими» (люминесцентная лампа со встроенным в цоколь электронным балластом-генератором). Непосредственно вместо выключателя схему подключать нельзя, - нужна дополнительная проводка. Это существенный недостаток данной конструкции, так что при невозможности сделать дополнительную проводку или избыточной трудоемкости прокладки дополнительных проводников, может быть смысл отказаться от изготовления данной схемы и поискать что-то более подходящее, способное работать со стандартной проводкой для освещения. Принципиальная схема дана на рисунке в тексте.

В основе схемы лежит цифровой таймер на мультивибраторе с RC-установкой частоты и двоичном счетчике с большим количеством разрядов. В отличие от более простых схем на логических элементах и конденсаторах больших емкостей данная схема более стабильна и не критична к токам утечки используемых конденсаторов. Преимущества вызваны тем, что временной интервал формируется делением относительно высокой частоты, вырабатываемой мультивибратором, а не временем зарядки или разрядки электролитического конден­сатора большой емкости. Мультивибратор на логических элементах D1.1 и D1.2 вырабатывает импульсы частотой около 16 Гц. Частота зависит от параметров цепи R1-C1. Мультивибратор работает только тогда, когда на вывод 2 D1.1 поступает логическая единица. Исходным является состояние схемы, когда счетчик D2 находится в состоянии «8448» и на его выводах 12 и 3 присутствуют логические единицы. Эти единицы поступают на входы логического элемента D1.3 и на его выходе возникает логический ноль, который, посту­пая на вывод 2 элемента D1.1 блокирует мультивибратор. Кроме того ноль с выхода D1.3 поступает на высоковольтный ключ на транзисторе VT2 и удерживает транзистор закрытым. Напряжение на лампу Н1 не приходит и лампа не горит. S1 - это кнопка, выключатель или дверной датчик, в зависимости от варианта применения данной схемы. При замыкании S1 происходит установка счетчика D2 в нулевое положение, так как через эту кнопку на вход «R» счетчика подается напряжение высокого логического уровня. На выходах счетчика устанавливаются логические нули, поэтому на выходе элемента D1.3 устанавливается логическая единица, которая поступает на затвор ключевого транзистора VT2 и открывает его. Через транзистор VT2 подается напряжение на осветительную лампу Н1. Диоды VD2, VD3 и резистор R6 необходимы для снятия нагрузки, создаваемой емкостью затвора транзистора VT2 на выход элемента D1.3. Без них могут наблюдаться сбои в работе счетчика из-за провалов в выходном напряжении этого элемента. При этом же, единица с выхода элемента D1.3 поступает на вывод 2 элемента D1.1 и включает мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2, вырабатывающий импульсы частотой около 16 Гц. Эти импульсы поступают на счетный вход счетчика D2. Но пока S1 находится в замкнутом состоянии, никаких изменений со счетчиком не происходит, так как логической единицей на выводе 11 он зафиксирован в нулевом положении. Поэтому пока контакты S1 замкнуты, таймер не работает, а свет горит без ограничений по времени. После размыкания контактов S1 напряже­ние на выводе 11 D2 падает до нуля и счетчик разблокируется. Теперь он считает импульсы, вырабатываемые мультивибратором D1.1-D1.2. Как только число сосчитанных счетчиком импульсов достигает 8192, на выводе 3 D2 возникает логическая единица. Это не приводит к выключению лампы, так как для её выключения нужно, чтобы единицы были одновременно на двух входах D1.3. Но это приводит к формированию непродолжительного импульса, формируемого цепью С2- VD1-R3. Этот импульс действует во время зарядки конденсатора С2 через R3. Он поступает на входы инвертора D1.4, на выходе которого при этом возникает отрицательный импульс такой же длительности. На время действия импульса открывается транзистор VT1 и подает ток на «пищалку» В1 со встроенным генератором. Раздается кратковременный предупредительный звуковой сигнал, сообщающий о том, что еще через 10 секунд произойдет выключение освещения. Далее, счетчик продолжает считать поступающие на его вход импульсы, и еще, примерно, через 10 секунд в дополнение к единице на выводе 3 D2 появляется единица и на выводе 12 D2. Теперь на выходе элемента D1.3 устанавливается логический ноль. Это приводит к остановке мультивибратора D1.1-D1.2 и остановке схемы в таком состоянии. А так же, самое главное, к закрыванию ключа VT2 и выключению лампы. Если после звукового сигнала еще есть необходимость в освещении нужно каким-то образом хотя бы кратковременно замкнуть S1. Если это кнопка или выключатель его нужно, соответственно, нажать или включить и выключить. Если это датчик на двери, то дверь нужно открыть и закрыть снова. После замыкания-размыкания S1 таймер сбрасывается на ноль, и отсчет времени начинается снова. Питается логическая часть схемы от параметрического стабилизатора R5-VD4. Это элементы повышенной опасности, так как при пробое резистора R5 или обрыве стабилитрона есть опасность поступления на схему напряжения электросети. Поэтому резистор R5 взят с запасом по мощности, стабилитрон тоже должен быть с запасом по мощности. Желательно использовать стабилитрон в металлическом корпусе, так как это улучшает его теплоотвод. При мощности лампы до 200W транзистор VT2 можно оставить без радиатора. Если необходимо управлять более мощным светильником (до 2000W) необходимо транзистор VT2 установить на радиатор и заменить диоды моста VD5-VD8 более мощными. Звукоизлучатель В1 со встроенным генератором, на номинальное напряжение 12V. При его монтаже нужно учитывать полярность и к эмиттеру транзистора VT1 паять его отрицательный вывод. Микросхемы можно заменить аналогами серий CD40 (CD4011 и CD4020, соответственно). Вместо К561ЛА7 можно использовать К176ЛА7. Продолжительность выдержки можно установить подбором R1-C1, продолжительность звукового сигнала - C2-R3.

Радиоконструктор №3 2012г стр. 32