Последовательное управление освещением 220В

Предлагается самодельная система автоматического включения света, обеспечивающая автоматическое включение (и выключение) освещения в прихожей и длинном коридоре, ведущим к комнатам, при появлении человека. Очень хороший вариант - использовать инфракрасные датчики на основе пироэлектрического детектора (применяются в охранных системах и сегодня на их основе изготовляются автоматические электронные выключатели для дома, адаптированные к сети 220 В). Такие выключатели относительно дороги. Самодельный вариант автоматического узла включит освещение при открывании входной двери и выключит его через 2 мин (достаточное время, чтобы снять одежду), после чего свет автоматически включится на 4 мин в коридоре, освещая дорогу к комнатам. Человеку не нужно нажимать никакие кнопки.

Электрическая схема показана на рис. 2.11. Это простой в повторении электронный узел, обеспечивающий автоматическое вклю чение двух (и более) независимых устройств последовательно, т.е. каждое следующее устройство включается после предыдущего. Такой принцип включения напоминает эффект «бегущнго огня». Отличие здесь от других схем в том, что задержка времени выключения каждого устройства нагрузки велика (она зависит от применяемых элементов RC цепей) и может регулироваться от нескольких миллисекунд до двух часов. Применение микросхем КР1006ВИ1 обеспечивает хорошую защищенность узла от помех по питанию. Управление устройством может осуществляться сенсором. Чувствительный вход микросхем позволяет воспринимать наведенное электрическими сетями в теле человека переменное напряжение с частотой 50 Гц. Это придает разработке оригинальность. Необходимо отметить, что в сельской местности или в полевых условиях при автономном питании сенсорное управление теряет актуальность, так как вблизи не будет источников переменного напряжения (сети 220В) - источника наводок. Устройство состоит из двух (и более) однотипных таймеров, реализованных на популярной микросхеме КР1006ВИ1. Выдержка времени таймеров определяется значениями и характеристиками резисторов и конденсаторов времязадающей цепи и может колебаться в зависимости от температуры окружающей среды до 10% от рассчитанной. Таймеры соединяются последовательно.

Рис. 2.11

При открывании входной двери от концевого микропереключателя, установленного на косяке двери (или геркона на размыкание в сочетании с магнитом на подвижной части двери), на схему управления поступает лог. 0. Первый таймер запускается с помощью кратковременной подачи напряжения низкого логического уровня на выв. 2 DD1 или касания человеком этого вывода (сенсора). Если используется сенсорное управление, то длина соединительного провода от выв. 2 DD1 до сенсорной площадки площадью 4 х 5 см не превышает 10 см, т.е. плату с элементами схемы следует располагать в том же корпусе, что и сенсорную площадку.

В состоянии ожидания на выходе первого таймера (выв. 3 DD1) состояние низкого уровня. После воздействия управляющего сигнала первый таймер вырабатывает на выходе импульс напряжения высокого уровня длительностью 2 мин ±5 с (при указанных на схеме значениях R1 и С1). Реле К1 включается и управляет лампой Л1 (освещение в прихожей у двери). По окончании выдержки времени спад импульса попадает через разделительный конденсатор СЗ, задерживающий постоянную составляющую напряжения, на вход второго таймера и запускает его. Реле К2 включится и управляет нагрузкой - лампой J12 (освещение в коридоре, ведущем к комнатам).

С указанными на схеме значениями элементов времязадающей цепи R3 С4 задержка выключения второго таймера DD2 составит около 22 мин. Задержка времени выключения таймеров обусловлена временем зарядки соответствующего конденсатора через резистор от источника питания. Поэтому задержка может незначительно колебаться в зависимости от напряжения источника питания - она обратно пропорциональна Un.

Для реализации задержек большой длительности емкость конденсатора и сопротивление резистора во времязадающей цепи увеличиваются. Так при Un = 12 В, Я1 =1 МОм, С1= 1000 мкФ время задержки составит около 40 мин. Резистор R2 уменьшает чувствительность входа второго таймера. Это сделано для того, чтобы исключить возможные ложные срабатывания устройства. Если R2 убрать из схемы, то управлять микросхемой DD2 можно с помощью касания рукой аналогичного описанному выше сенсора, подключенного к выв. 2 микросхемы DD2. При первом включении питания возможно срабатывание реле К2. После выдержки времени, предусмотренной для таймера DD2, реле К2 отпустит и узел переходит в режим ожидания.

Через разделительный конденсатор С6 можно подключать к устройству дополнительные аналогичные узлы таймеров без ограничения их количества со своими цепями управления нагрузкой. Кроме того, времязадающие резисторы и конденсаторы можно программировать при помощи цифрового устройства управления, а каждый таймер можно использовать для запуска еще нескольких таймеров, тем самым инициируя несколько различных последовательностей импульсов. В этом случае вариантов применения базовой схемы может быть сколь угодно много.

Устройство не нуждается в настройке и при правильном монтаже начинает работать сразу. Элементы схемы монтируются на перфорированную печатную плату. При компактном монтаже ее размер не превышает 40x50 см, то позволяет «спрятать» электронику в компактный корпус. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы КМ, МБМ, Н70. Оксидные конденсаторы типа К50-12. Реле маломощные, на напряжение срабатывания, адекватное напряжению питания схемы - РЭС10 (паспорт 302), РЭС 15 (паспорт 003), РЭС48А (паспорт РС45.90.216) или аналогичные. Выход микросхем КР1006ВИ1 достаточно мощный, он позволяет подключать к выв. 3 нагрузки с током до 50 мА. Напряжение питания схемы от 5 до 15 В, Источник напряжения трансформаторный и, желательно, стабилизированный. Мощность активной нагрузки, подключаемой к коммутирующим контактам реле, не должна превышать 60 Вт. При необходимости коммутации сетевой нагрузки большей мощности необходимо применить любое автомобильное реле, срабатывающее от напряжения 12 В, например, 3747-06.

Если выход второго (последнего) таймера соединить через разделительный конденсатор со входом первого, как показано на рисунке пунктиром, то контур замкнется и схема превратится в мультивибратор, работающий в автоматическом режиме. То есть спад импульса последнего таймера станет запускающим сигналом для первого таймера. К реле К1 и К2 следует подключать разные нагрузки. Такой вариант будет полезен, например, для управления электроникой аквариума, периодически включая и отключая освещение и (или) нагнетающий воздух фильтр-компрессор. Если в помещении несколько больших аквариумов, имеет смысл освещать их попеременно (один, затем другой и так далее). Вариантов использования схемы и в этом случае множество и ограниваются они только фантазией радиолюбителя.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008