Схема простого светоакустического выключателя

Подписаться

Выключатель предназначен для установки в подъезде многоквартирного дома. Схему можно сделать в двух вариантах, - для подъездов или лестничных клеток с наличием естественного освещения (есть окно) и для подъездов или лестничных клеток без естественного освещения (окна нет). Интересно что в старых домах - «хрущовках», «брежневках» обычно на лестничных клетках и в подъездах всегда имеется окошко, позволяющее днем солнечному свету проникать в подъезд, но вот во многих новых домах подъезды спроектированы так, что находятся в центре здания и поэтому не имеют окон. Поэтому и два варианта выключателя, -первый реагирует не только на звук но и на свет и включает освещение только если в подъезде темно, а второй не имеет свето-датчика, так как в подъезде нет окошка и без электрического освещения там всегда темно.

На рисунке 1 показана схема первого варианта, - реагирующего на свет и звук. Алгоритм работы обычен для аналогичных выключателей, - если темно, то при возникновении звука громче некоторого порога включается свет и горит некоторое время. Время горения света зависит от продолжительности звука, но не менее некоторой заданной величины. Свет горит столько времени, сколько продолжаются звуки, плюс, это заданное время. В данном случае заданное время установлено около 5 минут, но подбором сопротивления резистора (34 его можно изменять в очень и очень широких пределах (от нескольких секунд, до нескольких часов).

За светом наблюдает датчик на основе фототранзистора VТ2. Это фототранзистор от «шариковой» компьютерной мыши. Он внешне похож на транзистор типа КТ315, только черного цвета. Там внутри два фототранзистора, - на средний вывод выведены их соединенные вместе коллекторы, а на крайние - отдельно эмиттеры. В этой схеме можно использовать любой из этой пары, то есть, коллектор - средний вывод, эмиттер -любой крайний вывод. Другой крайний вывод остается свободным. Фототранзистор нужно установить так, чтобы на него не оказывал влияния свет идущий из подъезда при включенном освещении. То есть, фототранзистор нужно либо вынести в виде отдельного блока на улицу, либо закрыть блендой и прижать к оконному стеклу так чтобы он «смотрел» на улицу, и был отвернут от источника искуст-венного света, которым данная схема управляет. Большую роль играет и настройка чувствительности свето-датчика, которую делают с помощью переменного резистора Р6.

Звук «слушает» электретный микрофон М1. А уровень его чувствительности устанавливают переменным резистором Р1, который одновременно является как нагрузкой встроенного усилителя микрофона, так и регулятором уровня сигнала, поступающего на усилитель-формирователь на транзисторе VТ1. Каскад на транзисторе VТ1 весьма интересен. Практически, это обычный усилительный каскад с общим эмиттером, но постоянное напряжение с его коллектора поступает на обнуляющий вход счетчика 01, то есть, должно быть как-то привязано к логическому уровню. Поэтому режим работы каскада по постоянному току не только важен в смысле его коэффициента усиления, но и в смысле установки некоторого порогового значения «междууровневого» напряжения на входе счетчика. В процессе налаживания нужно подобрать таким образом, чтобы при отсутствии входного сигнала напряжение на коллекторе УТ*} воспринималось логическим счетчиком 01 как логический ноль. А наличие достаточно громкого звука - как импульсы высокого логического уровня. Начать следует с постоянного напряжения около 2V, и постепенно его поднимать, пока не будет достигнут уровень уверенной работы схемы при среднем положении ручки переменного резистора (31. Слишком поднимать напряжение на коллекторе VТ1 (до уровня около половины напряжения питания установленного стабилитроном V03) не рекомендуется, так как находясь на пороговом значении логических уровней схема может работать крайне нестабильно.

Теперь о работе схемы в целом. Если темно, то напряжение на фототранзисторе VТ2 высокого уровня и на выходе элемента 02.4 будет ноль. Он приходит на вывод 9 02.3 и никак не влияет на работу данного элемента как инвертора.

При возникновении звука достаточной громкости на коллекторе VТ2 появляются импульсы, которые сбрасывают счетчик 01 в нулевое положение. На старшем выходе 01 (и на

всех его остальных выходах) устанавливается ноль. Инвертируется элементом D2.3 и логической единицей с его выхода открывает ключ на полевых транзисторах VT3 и VT4, через которые питается лампа Н1.

В это же время ноль с выхода 01 проходит на вывод 5 02.2 и запускает мультивибратор D2.1-D2.2, который вырабатывает импульсы, поступающие на вход «С» счетчика D1. Если звуковые сигналы продолжают поступать, то счетчик все время поддерживается обнуленным, а лампа включенной. Когда звуковые сигналы прекращаются состояние счетчика последовательно нарастает с каждым импульсом, приходящим на его вход от мультивибратора. И через некоторое время, зависящее от частоты этих импульсов, на выводе 3 01 появляется логическая единица. Она сразу же делает два дела, - останавливает мультивибратор 02.1-02.2 и изменяет уровень на выходе 02.3. Счет прекращается и на выходе D2.3 устанавливается низкое напряжение. Транзисторы VT3 и VT4 закрываются и лампа Н1 выключается.

Источник питания микросхем выполнен бестрансформаторным. Напряжение от сети выпрямляется диодом V04 (и обратно включенными диодами, которые есть в транзисторах VT4 и VT5 между стоками и истоками) и поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R9 и стабилитрона VD3. Конденсатор С6 сглаживает пульсации.

Выходной каскад можно выполнить и на тиристоре или симисторе, но при мощности нагрузки не более 300 W высоковольтные полевые мощные транзисторы - оптимальный вариант, так как они работают почти как механический контакт, то есть, низкое сопротивление в замкнутом состоянии, а значит минимальная рассеиваемая на них мощность, практически до мощности 300W не требуется радиатора вообще. Плюс, линейность, в следствии чего минимум импульсных помех и искажения формы напряжения сети. В общем можно ничего не опасаясь подключить на выходе энергосберегающую лампу.

Микросхемы К561ИЕ16 и К561ЛЕ5 можно заменить зарубежными аналогами С04020 и СР4001. Диоды 1№148 заменимы любыми диодами типа КД522, КД521. Диод 1Ы4004 можно заменить любым выпрямительным на напряжение не ниже 360V и ток не ниже 0,1 А. Стабилитрон - любой на напряжение 5-6V. Электретный микрофон неизвестной марки, должен подходить любой с двумя выводами (при монтаже соблюдайте полярность).
Фототранзистор можно заменить фоторезистором, фотодиодом, самодельным фототранзистором, и соответственно подобрать сопротивление Р8.

Теперь о варианте без свето-датчика, -схема показана на рисунке 2. Практически все то же самое, но нет части схемы на УТ2 и 02.4. Впрочем можно даже и не менять схему, - просто не подключить фототранзистор.

Автор - Антонов В.А.

Источник – журнал Радиоконструктор №1 2012 года

ВложениеРазмер
z-wave-logo.png139.28 КБ
+
1
-
27 Сентября 2013, 20:53