|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Безконтактне керування освітленням. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Освітлення Варто гостю переступити поріг вашої квартири, як тут же, немов за помахом чарівної палички, в холі спалахує світло, осяючи собою напівтемрява, зазвичай характерний для передпокою в будь-який час доби. А вся справа - в килимку, який лежить усередині квартири біля вхідних дверей, вірніше, в чутливій антені, захованої під ним, а ще точніше, в електронному автоматі, що управляє лампою світильника в передпокої. Автомат (рис.1) зібраний всього на двох цифрових мікросхемах (DD1 і DD2), одному транзисторі (VT1) та одному триністорі (VS1). Він містить імпульсний генератор, побудований на логічних елементах DD1.2-DD1.4, конденсаторі С7 і резисторі R10 і виробляє прямокутні імпульси частотою 10000 Гц (або 10 кГц - це звукова частота). Причому стабільність частоти особливого значення немає. Отже період повторення цих імпульсів становить 0,1 мс (100 мкс). Ці імпульси практично симетричні, тому тривалість кожного імпульсу (або паузи між ними) приблизно дорівнює 50 мкс. На логічних елементах DD1.1, DD2.1, конденсаторах С1-С3, резисторах R1, R2, діоді VD1 та антені WA1 з роз'ємом X1 виконано ємнісне реле, що реагує на ємність між антеною та мережевими проводами.
Коли ця ємність незначна (менше 15 пФ), на виході елемента DD1.1 формуються прямокутні імпульси тієї ж частоти 10 кГц, але пауза між якими зменшена (за рахунок ланцюжка, що диференціює C1R1) до 0,01 мс (10 мкс). Зрозуміло, що тривалість імпульсу дорівнює 100 – 10 = 90 мкс. Однак за такий короткий час конденсатор С3 все-таки встигає майже повністю розрядитися (через діод VD1), оскільки час його зарядки (через резистор R2) велике і приблизно 70 мс (70000 мкс). Оскільки конденсатор заряджається лише в той час, коли на виході елемента DD1.1 є високий рівень напруги (чи імпульс або просто постійний рівень), за час імпульсу тривалістю 90 мкс конденсатор С3 не встигає скільки-небудь помітно зарядитися, а тому на виході елемента DD2.1 постійно залишається високий рівень напруги. Коли ємність між антеною WА1 та мережними проводами збільшиться (наприклад, за рахунок тіла людини) до 15 пФ і більше, амплітуда імпульсного сигналу на входах елемента DD1.1 знизиться настільки, що імпульси на виході цього елемента зникнуть і перетворяться на постійний високий рівень. Тепер конденсатор С3 може заряджатися через резистор R2, але в виході елемента DD2.1 встановлюється низький рівень. Саме він запускає одновібратор (що чекає на мультивібратор), зібраний на логічних елементах DD2.2, DD2.3, конденсаторі С4 і резисторах R3, R4. Поки ємність антенного контуру мала, через що на виході елемента DD2.1 є високий рівень напруги, одновібратор знаходиться в стані, при якому на виході елемента DD2.2 буде низький рівень, а на виході DD2.3 - високий. Час конденсатора С4 при цьому розряджений (через резистор R3 і вхідний ланцюг елемента DD2.3). Однак, як тільки ємність помітно збільшиться і на виході елемента DD2.1 з'явиться низький рівень, одновібратор відразу сформує витримку часу при зазначених номіналах ланцюга C4R3R4, рівну приблизно 20 с. Саме цей час на виході елемента DD2.3 виникне низький рівень, але в виході DD2.2 - високий. Останній здатний відкрити електронний ключ, виконаний на логічному елементі DD2.4, транзисторі VT1, діоді VD3 та резисторах R5-R8. Але цей ключ не залишається весь час відкритим, що було б явно недоцільно як з енерговитрат, так і, головне, через абсолютно марне нагрівання керуючого переходу тріністора VS1. Тому електронний ключ спрацьовує лише на початку кожного напівперіоду мережі, коли напруга на резистори R5 збільшується в черговий раз приблизно до 5 В. У цей момент часу на виході елемента DD2.4 замість високого рівня напруги з'являється низький, завдяки чому відкриваються спочатку транзистор VT1, а потім і триністор VS1. Але як тільки останній відкриється, напруга на ньому суттєво знизиться, через що зменшиться напруга на верхньому (за схемою) вході елемента DD2.4, а тому низький рівень на виході цього елемента знову стрибком зміниться високим, що викличе автоматичне закривання транзистора VT1 . А ось триністор VS1 протягом цього напівперіоду залишиться відкритим (включеним). Під час наступного напівперіоду все повториться у тій самій послідовності. Таким чином, електронний ключ відкривається лише на кілька мікросекунд, необхідних для включення тріністора VS1, а потім знову закривається. Завдяки цьому не тільки знижуються енергоспоживання та нагрівання тріністора, а й різко зменшується рівень випромінюваних радіоперешкод. Коли 20-секундна витримка закінчується, а людина вже зійшла з "чарівного" килимка, на виході елемента DD2.3 знову з'являється високий рівень, а на виході DD2.2 - низький. Останній замикає електронний ключ нижнього входу елемента DD2.4. У цьому випадку транзистор VT1, а значить, і триністор VS1 вже не можуть бути відкриті (по верхньому схемою входу елемента DD2.4) синхронізуючими мережевими імпульсами. Якщо ж витримка закінчилася, але людина, як і раніше, залишилася на килимку (на антені WA1), замикання електронного ключа не відбудеться доти, доки людина не зійде з килимка. Як очевидно з рис.1, триністор VS1 здатний замикати горизонтальну (за схемою) діагональ діодного мосту VD5. Але це рівносильно замиканню вертикальної діагоналі того самого моста. А тому коли триністор VS1 відкритий, лампа EL1 горить; коли він не відкритий, лампа погашена. Лампа EL1 і вимикач SА1 - це стандартні електроприлади, що є в передпокої. Так, вимикачем SА1, як і раніше, можна включити лампу EL1 у будь-який час, причому незалежно від автомата. Вимкнути її можна лише тоді, коли триністор VS1 закритий. Однак важливо і те, що після замикання контактів вимикача SА1 автомат буде знеструмлений. Тому формування витримки часу завжди можна за бажанням перервати, замикаючи, а потім розмикаючи вимикач SА1. Живиться автомат від параметричного стабілізатора, що містить баластний резистор R9, діод випрямлення VD4 і стабілітрон VD2. Цей стабілізатор видає постійну напругу близько 10, яке фільтрується конденсаторами С6 і С5, причому конденсатор С6 згладжує низькочастотні пульсації цієї напруги, а С5 - високочастотні. Коротко розглянемо роботу автомата (вважаючи, що вимикач SА1 розімкнуто). Поки антена WA1 не блокована ємністю тіла людини, на виході елемента DD2.1 є постійний високий рівень. Тому одновібратор знаходиться в черговому режимі, при якому на виході елемента DD2.2 є низький рівень, що замикає (нижній вход елемента DD2.4) електронний ключ. Внаслідок цього триністор VS1 не відкривається синхроімпульсами, що надходять на верхній вхід елемента DD2.4 з VD5 моста через резистор R6. Коли людина блокує собою антенний контур, на виході елемента DD2.1 виникає низький рівень, що запускає одновібратор, і на виході елемента DD2.2 з'являється високий рівень, що відкриває на 20 електронний ключ і триністор VS1 (лампа ЕL1 протягом цього часу горить). Якщо блокування антенного контуру припинено (людина зійшла з килимка), лампа EL1 гасне, якщо ж ні, вона продовжує горіти до тих пір, поки людина не покине килимок. У будь-якому випадку одновібратор (і автомат загалом) знову переходить у черговий режим. Щоб погасити світло достроково (не чекаючи 20 с), якщо це раптом потрібно, достатньо замкнути та розімкнути вимикач SА1. Тоді автомат також переходить у черговий режим. Необхідна чутливість автомата залежить від розмірів антени WA1, товщини килимка та інших факторів, що важко піддаються обліку. Тому підбирають необхідну чутливість, змінюючи опір резистора R1. Так, збільшення його опору веде до зростання чутливості і навпаки. Однак захоплюватися надмірною чутливістю не слід із двох причин. По-перше, збільшення опору резистора R1 понад 1 МОм, як правило, вимагає заливання його лаком, щоб унеможливити вплив на робочий режим вологості повітря. По-друге, при надмірній чутливості автомата не виключені його помилкові спрацьовування. Можливі вони і після того, як підлога в передпокої вимитий, але ще не висох. Тоді, щоб погасити світло, слід на якийсь час відключити антену WA1 за допомогою однополюсного роз'єму Х1. Антена WA1 є листом одностороннього фольгованого склотекстоліту, прикритого з боку фольги другим листом тонкого текстоліту, гетинаксу або полістиролу. По периметру першого листа фольгу тим чи іншим шляхом видаляють на ширину близько 1 см. Потім обидва листи склеюють між собою, ретельно заповнюючи клеєм (наприклад, епоксидною шпаклівкою) ті периферійні місця антени, де видалена фольга. Особливу увагу слід приділити надійності закладення дроту, що йде від фольги назовні антени. Габаритні розміри антени залежать від килимка. Орієнтовно її площа (за фольгою) становить 500...1000 см2 (припустимо, 20х30 см). Якщо довжина дроту, що йде від автомата до антени, значна, може знадобитися його екранування (панчоху екрана з'єднують з нижнім виведенням резистора R1). Але тоді, з одного боку, чутливість автомата неминуче знизиться, з іншого - ємність конденсатора С1, можливо, доведеться трохи збільшити. Оскільки екран буде гальванічно пов'язаний із мережею, зверху він має бути покритий гарною та товстою ізоляцією. Сам автомат збирають на пластиковій платі друкованим чи навісним монтажем. Плату поміщають у відповідну за габаритами пластмасову коробку, що перешкоджає мимовільному дотику до будь-якої електричної точки, тому що всі вони тією чи іншою мірою небезпечні, оскільки пов'язані з мережею. Тому всі перепаювання під час налагодження слід проводити, попередньо відключивши автомат від мережі (від вимикача SА1). Налаштування полягає у виборі чутливості (резистором R1), про що вже говорилося, та витримки одновібратора (резистором R4), якщо це потрібно. До речі, витримку можна збільшити до 1 хв (при R4 = 820 кОм) та більше. Якщо застосувати деталі як на рис.1, найбільша потужність лампи EL1 (або декількох паралельно включених ламп) може досягати 130 Вт, що цілком достатньо для передпокою. Натомість триністора КУ202Н (VS1) допустимо встановити КУ202М або, у крайньому випадку, КУ202К, КУ202Л, КУ201К або КУ201Л. Діодний міст (VD5) серії КЦ402 або КЦ405 з літерним індексом Ж або І. Якщо застосувати міст тих же серій, але з індексом А, Б або В, допустима потужність складе 220 Вт. Цей міст легко зібрати із чотирьох окремих діодів або двох збірок серії КД205. Так, при використанні діодів КД105Б, КД105В, КД105Г, Д226Б, КД205Е доведеться обмежити потужність лампи до 65 Вт, КД209В, КД205А, КД205Б – 110 Вт, КД209А, КД209Б, КД155Б Вт, КД225К, КД225Л, КД375М, КД202Н, КД202Р, КД202С 202 Вт. Ні триністор, ні діоди мосту тепловідведення (радіатору) не потребують. Діод VD1 – будь-який імпульсний або високочастотний (германієвий або кремнієвий), а діоди VD3, VD4 – будь-які випрямляючі, наприклад, серій КД102-КД105. Стабілітрон VD2 - на напругу стабілізації 9...1O, припустимо, серій КС191, КС196, КС210, КС211, Д818 або типу Д814В, Д814Г. Транзистор VT1 – будь-який із серій КТ361, КТ345, КТ208, КТ209, KT3107, ГТ321. Мікросхеми К561ЛА7 (DD1 і DD2) цілком можна замінити на КМ1561ЛА7, 564ЛА7 або К176ЛА7. Двоххватний баластний резистор (R9) для поліпшення відведення тепла доцільно скласти з чотирьох напівватних: опором по 82 кОм при паралельному з'єднанні або опором по 5,1 кОм при послідовному з'єднанні. Інші резистори типу МЛТ-0,125, ОМЛТ-0,125 або ВС-0,125. Для електробезпеки номінальна напруга конденсатора С2 (найкраще слюдяного) повинна бути не менше 500 В. Конденсатори С1-С3, С5 і С7 - керамічні, слюдяні або металообладнання з будь-якою номінальною напругою (крім С2). Оксидні (електролітичні) конденсатори С4 та С6 довільного типу з номінальною напругою не менше 15 Ст. Інший варіант автомата для включення помахом руки (легким дотиком) настільної лампи (бра, торшера або світильника на стелю) показаний на рис.2. Цей автомат, по суті, є електронним аналогом звичайного вимикача кнопки з фіксацією, що спрацьовує через раз: одне натискання - лампа включена, інше - лампа вимкнена.
Цей автомат також побудований всього на двох цифрових мікросхемах, але замість другої мікросхеми К561ЛА7 (чотири логічні елементи 2І-НЕ) в ньому використовується мікросхема К561ТМ2 (два D-тригери). Легко помітити, що тригери останньої мікросхеми встановлені замість одновібратора попереднього автомата. Коротко розглянемо їхню роботу в автоматі. Призначення тригера DD2.1 допоміжне: він забезпечує строго прямокутну форму імпульсів, що подаються на лічильний вхід тригера DD2.2. Якби такого формувача імпульсів не було, тригер DD2.2 не зміг би чітко перемикатися по входу в одиничний (коли на його прямому виході високий рівень, а на інверсному - низький) або нульовий (коли вихідні сигнали протилежні зазначеним) стан. Оскільки на установочний вхід S (установка "одиниці") тригера DD2.1 постійно подано високий рівень щодо його настановного входу R (установка "нуля"), його інверсний вихід є звичайним повторювачем. Саме тому інтегруючий ланцюг R3C4 різко загострює фронти імпульсів, що знімаються з конденсатора С3. Коли напруга у ньому мало (на антену WА1 не впливають рукою), на інверсному виході тригера DD2.1 також низький рівень напруги. Але варто напрузі на конденсаторі С3 підвищитися (руку досить близько піднести до антени WA1) приблизно до 5, низький рівень на інверсному виході тригера DD2.1 різким стрибком зміниться високим. Навпаки, після зменшення напруги на конденсаторі С3 (руку прибрали) нижче 5 високий рівень на тому ж інверсному виході також стрибком зміниться низьким. Однак для нас важливим є лише перший (позитивний) з цих двох стрибків, так як на негативний стрибок напруги (по входу С) тригер DD2.2 не реагує. Тому і перемикатися в новий стан (одиничний або нульовий) тригер DD2.2 буде щоразу, коли руку підносять до антени WA1 на досить близьку відстань. Прямий вихід тригера DD2.2 з'єднаний із верхнім (за схемою) входом елемента DD1.2, що входить до складу електронного ключа. Впливаючи цей вхід, тригер здатний як відкривати, і закривати електронний ключ, разом із і триністор VS1, включаючи чи вимикаючи цим лампу EL1. Зауважимо, що безпосередній зв'язок інверсного виходу тригера DD2.2 з власним інформаційним входом D забезпечує його роботу в потрібному рахунковому режимі - "через раз", а ось інтегруючий ланцюг C5R4 потрібний для того, щоб після подачі на автомат живлення (наприклад, після відключення " пробок") тригер DD2.2 був би обов'язково встановлений у нульовий стан, що відповідає погашеній лампі EL1. Як і в попередньому автоматі, лампу EL1 вдається увімкнути і звичайним вимикачем SА1. А ось вимкнена вона буде, якщо, з одного боку, вимикач SА1 розімкнуто, з іншого тригер DD2.2 встановлено в нульовий стан. Ще одна особливість даного автомата полягає в тому, що імпульсний генератор (10 кГц) зібраний за спрощеною схемою – всього на двох елементах (DD1.З та DD1.4) замість трьох. Натомість мікросхеми К561ТМ2 (DD2) допустимо застосувати КМ1561ТМ2, 564ТМ2 або К176ТМ2. Інші деталі в ньому такі самі, як і в попередньому. Розміри антени має сенс зменшити до 50...100 см2 за площею фольги. Безперечний інтерес для любителів робити найпростіший світловий автомат (рис.3), що містить всього одну мікросхему (DD1). Цей пристрій є електронним аналогом звичайної кнопки з самоповерненням: натиснув - лампа горить, відпустив згасла. Дуже зручно забезпечити таку безконтактну "кнопку", наприклад, м'яке крісло, світло над яким автоматично загоряється щоразу, коли ви сіли в нього для читання, в'язання або іншого активного відпочинку.
Відмінність цього спрощеного автомата від попередніх у тому, що він немає ні одновібратора, ні тригерів. Тому конденсатор С3 безпосередньо підключений до нижнього (за схемою) входу DD1.2 елемента електронного ключа. Якщо "сідока" немає, схована під обшивкою крісла антена WA1 не перешкоджає виникненню імпульсного сигналу на виході елемента DD1.1, конденсатор С3 розряджений, а тому електронний ключ і триністор VS1 закриті, лампа EL1 не горить. Коли відпочиваючий сідає в крісло, зазначені імпульси зникають, конденсатор С3 заряджається і електронний ключ допускає відкривання тріністора VS1, світло горить. Зрозуміло, цими прикладами не вичерпуються всі можливості застосування світлових автоматів. Автор: В.В.Банников
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Мідії допомогли створити надміцний полімер ▪ Смарт-годинник з живим організмом усередині ▪ 6-дюймовий 720р смартфон Lava Magnum X604 ▪ Дослідження кісток відкриє нові міцні матеріали
▪ розділ сайту Заводські технології вдома. Добірка статей ▪ стаття Голосовкер Яків Еммануїлович. Знамениті афоризми ▪ стаття Робота з різьбонарізним інструментом. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Грозозахист локальних мереж. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page