Сигнализатор открытой двери холодильника (фотореле) на микросхеме 4001

У современных бытовых холодильников дверь фиксируется в закрытом положении с помощью магнитной резины. Это конечно очень удобно и резиновая прокладка прилегает плотно, но недостаток в том, что отсутствие какого-либо замка, защелки приводит к тому, что при недостаточном при закрывании усилии или при избыточном дверь остается приоткрытой.

А это очень опасно не только для скоропортящихся продуктов, но и для самого холодильника, потому что он изо всех сил пытается охладить всю кухню, что, конечно же, сделать не в силах. Компрессор перегревается и портится. Не говоря уже о перерасходе электричества.

Описываемое здесь устройство внешне представляет собой звучащую мыльницу, которую нужно положить в холодильник на полку недалеко от лампы подсветки холодильной камеры.

Если холодильник исправен, то при открывании его двери загорается внури лампа подсветки. Когда дверь закрыта ламп выключается.

Сигнализатор работает так: если дверь холодильника остается открытой более 5-6 секунд, раздается прерывающийся звук, который будет звучать до тех пор, пока холодильник не закроют. Время 5-6 секунд не критично, оно зависит от сопротивления одного резистора, и при налаживании может быть установлено каким угодно.

Схема сигнализатора

Схема построена на двух одинаковых микросхемах типа 4001 (К561ЛЕ5, К176ЛЕ5). На микросхеме D1 построено фотореле, определяющее по освещенности внутри холодильной камеры, открыта она или нет. Кроме того, на одном элементе этой микросхемы сделан таймер, определяющей сколько времени должно пройти с момента открытия двери, чтобы включилась звуковая сигнализация.

Датчиком освещенности служит фоторезистор FR1. К сожалению, мне не известна его марка и номинальные параметры (в свое время откуда-то выпаял его). Но проверка мультиметром показала, что в закрытом холодильнике его сопротивление около 500 кОм, а в открытом около 8-20 кОм (в зависимости от близости к лампе внутри холодильника).

Фоторезистор FR1 вместе с резистором R1 образует делитель напряжения, зависимый от уровня освещенности. Когда дверь закрыта напряжение на нем около логического нуля. Когда дверь открыта - около логической единицы.

На логических элементах D1.1 и D1.2 сделан триггер Шмитта, необходимый в таких случаях. Он обеспечивает четкие пороги переключения по сигналу от фотодатчика.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного сигнализатора для дверей холодильника.

Таймер сделан на логическом элементе D1.3 и цепи R4-C1. После того как на выходе D1.2 появляется логическая единица нужно время чтобы она появилась на входах D1.3, которое зависит от скорости зарядки С1 через R4, это время зависит от емкости С1 и сопротивления R4.

Для создания эффекта прерывающегося звука сделаны два мультивибратора на микросхеме D2. Мультивибратор на D2.1 и D2.2 генерирует импульсы частотой около 3 Гц для прерывания работы звукового мультивибратора на D2.3 и D2.4, генерирующего импульсы частотой около 2 кГц. Элемент D1.4 служит выходным каскадом, к выходу которого подключен пьезоэлектрический звукоизлучатель BF1.

Когда холодильник закрыт напряжение на входах D1.1 равно логическому нулю. Такое же напряжение и на выходе D1.2. Емкость С1 разряжена и на выходе D1.3 -логическая единица. Мультивибраторы на D2 заблокрованы. Звука нет.

Если дверь открыта, на выходе D1.2 будет логическая единица. Конденсатор С1 начинает заряжаться через R4, и через 5-6 секунд напряжение на нем достигает логической единицы. На выходе D1.3 -ноль.

Мультивибраторы микросхемы D2 запускаются и раздается прерывистый звук.

Монтаж и детали

Питание от импортного аналога «Кроны». В статическом режиме ток потребления минимален, и батареи должно хватить надолго. BF1 - пьезоэлектрический звукоизлучатель 7ВВ-20 (круглая пластина с проволочными контактами).

Монтаж выполнен в пластмассовой мыльнице без применения печатной платы. К дну мыльницы приклеены клеем «Момент» две микросхемы CD4001, так чтобы выводами вверх. Предварительно первый вывод помечен. Затем монтаж сделан объемным способом, используя выводы микросхем как монтажные стойки.

Частоту прерывания звука можно подобрать резистором R6. Задержку времени начала звучания можно подобрать резистором R4. Фотодатчик можно отрегулировать подбором резистора R1.

Кудымов Ю. С. РК-2016-04.