Автомат для управления освещением

Электросхемы для дома

Такое автоматическое устройство управления освещением пригодно скорее для различных подсобных помещений: подъездов, хранилищ и так далее, так как оно может включать свет не просто с наступлением темноты, но и реагировать на присутствие людей.

Принцип работы устройства

Автомат управления освещением имеет два датчика:
1. Световой, который определяет необходимость включить свет
2 Звуковой (микрофон), который определит есть-ли люди в помещении.
Но кроме этого устройство имеет еще и таймер- то есть освещение включится лишь 1 минуту.

схема и описание устройства управления освещением

Схема автомата управления освещением показана на рисунке ниже:

Датчиком света является старый фотодиод ФД320. Такие фотодиоды применялись в системах дистанционного управления отечественных телевизоров 80-90-годов. Несмотря на то что этот фотодиод предназначался для ИК-излучения, он с тем же успехом реагирует и на видимый свет. Здесь фотодиод включен как фоторезистор. То есть, он повернут в обратном направлении и его обратное сопротивление вместе с сопротивлением резистора R6 образует делитель напряжения.

Схема универсальна, и вместо ФД320 здесь можно использовать другой фотодиод, фототранзистор или фоторезистор. Единственная трудность в том что это может потребовать замены резистора R6 резистором другого сопротивления. Сопротивление R6 должно быть в максимальном состоянии равно или на 20-30% меньше сопротивления фотодатчика в темноте. Делитель R6-FD1 должен работать так чтобы в темноте напряжение на FD1 было в зоне логической единицы для элемента D1.2, а на свету снижалось до логического нуля. Таким образом, если светло (то есть, нет необходимости в дополнительном освещении) на выводе 13 D1.2 есть логический ноль. Так как это элемент «И-НЕ» на его выходе при этом будет логическая единица независимо от уровня на его втором входе. На выходах параллельно включенных элементов D1.3 и D1.4 при этом логический ноль. Напряжение на затворах транзисторов VT1 и VT2 низко и поэтому они закрыты. Ток на лампу Н1 не поступает.

Если темно сопротивление FD1 высокое, выше установленного сопротивления R6, поэтому напряжение на FD1 находится в зоне логического нуля. Теперь состояние выхода элемента D1.2 может изменяться под действием логического уровня на его втором входе. То есть, по сигналу от схемы акустического датчика.

Одно уточнение по поводу оптического датчика, он предназначен для случая установки схемы в помещении с окнами или окном для поступления света с улицы (естественного освещения). И его назначение в определении времени суток — дня или ночи, а не в контроле за освещением помещения. Датчик должен устанавливаться так чтобы он «видел» только свет с улицы, а не поступающий из помещения. Фотодиод нужно поместить в трубку, ограничивающую угол попадания света на него и приклеить эту трубку прозрачным клеем к оконному стеклу так чтобы датчик «смотрел» на улицу. Если датчик будет «смотреть» в помещение, то он будет реагировать на включение искусственного освещения и схема будет ошибаться.

В том случае, когда схема должна работать в помещении без окон, то есть, необходимость в искусственном освещении имеется в любое время суток, фотодатчик не нужен. В этом случае детали R6.FD1.C4 не устанавливаются, а вывод 13 D1 нужно соединить с её выводом 12.

Акустический датчик построен на основе электретного микрофона М1. Питание на его встроенный усилитель поступает через R1, этот же резистор служит и нагрузкой. Обычно в таких схемах усилитель-детектор делают на операционных усилителях или транзисторах. Но существуют индикаторные микросхемы для светодиодной индикации уровня 34 сигнала на шкале из нескольких светодиодов. Такая микросхема в данном случае более удобна, так как уже содержит и усилительные каскады и детектор и усилители постоянного тока. К тому же у неё есть пять выходов разной чувствительности. Это можно использовать для ступенчатой регулировки чувствительности акустического датчика, путем перестановки перемычки.

Сигнал с микрофона поступает на вход микросхемы А1. Микросхема AN6884 предназначена для работы в схеме индикатора «светящийся столб». На её пяти выходах есть транзисторные ключи с открытыми коллекторами, которые открываются в зависимости от уровня сигнала. Ключи имеют ограничители тока, чтобы можно было работать со светодиодами без дополнительных резисторов. Эти ограничители тока в данной схеме немного мешают, так как от их работы зависит напряжение логического нуля. Резистор R4 установлен чтобы подтянуть выход А1 к единице, но подтянуть не слишком сильно, так чтобы и уровень логического нуля оставался на приемлемом для КМОП логике уровне напряжения. В процессе налаживания сопротивление R4 нужно подобрать так, чтобы напряжение на выходе микросхемы А1 менялось от логического нуля до логической единицы, то есть, не уже диапазона 1.5…5V.

Схема задержки выключения сделана на конденсаторе СЗ и резисторе R5. При достаточном уровне звукового сигнала напряжение на подключенном выходе А1 падает до логического нуля. При этом открывается диод VD1 и через него разряжается конденсатор СЗ до напряжения логического нуля. На выходе элемента D1.1 появляется логическая единица. Если на выводе 13 D1.2 тоже логическая единица (или выводы 12 и 13 соединены вместе), то на выходах D1.3 и D1.4 будет единица. Это напряжение поступает на затворы VT1 и VT2 и открывает их. Ток поступает на лампу Н1.

Диоды VD3, VD4 и резистор R7 служат для уменьшения влияния емкости затворов полевых транзисторов.

Возможно два случая работы схемы на включение. В первом случае раздается один непродолжительный звук, например, звук открывающейся двери. Конденсатор СЗ разряжается, но потом начинает заряжаться через резистор R5. В этом случае лампа будет оставаться включенной в течение одной минуты, пока конденсатор СЗ заряжается. Если в это время раздается еще звук или звуки, например, открыли дверь в квартиру, то выдержка повторяется.

Во втором случае звуки раздаются либо не прерывно, либо с перерывами не более 1 минуты. Например, в подъезде разговаривают люди или проводится какой-то ремонт. В этом случае конденсатор СЗ будет постоянно поддерживаться в разряженном состоянии и свет выключится только через минуту после наступления тишины.

Питается «электроника» от источника на диоде VD5, гасящем избыток напряжения резисторе R8, стабилитроне VD2 и сглаживающем пульсации конденсаторе С5.

Конструкция и детали автомата

Большинство деталей расположено на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. На рисунках приведены схемы расположения дорожек и деталей. Рисунок на плату нанесен ручным способом с помощью линейки и маркера для письма на компакт-дисках. Сначала фольгированный слой обезжиривают, затем его нужно немного зашлифовать мелкой шкуркой («нулевкой»). После этого заготовку нужно подложить под бумажную схему платы и тонким шилом слегка накернить места расположения отверстий. Далее, отверстия нарисовать маркером, а потом пользуясь линейкой и тем же маркером соединить эти отверстия согласно схеме расположения дорожек.

Травление в растворе хлорного железа. Смыть с дорожек краску маркера можно одеколоном или любым растворителем для лаков и красок (одеколоном смывается легче и чище) Далее, — просверлить отверстия и приступать к монтажу.

Детали

Микросхему AN6884 можно заменить аналогом другой фирмы, например, LB1413, LB1423, LB1403 или другим аналогом, которых очень много.

Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 10V. Конденсатор СЗ должен быть новым (не с демонтированной платы), и с минимальным током утечки. При большом токе утечки СЗ схема может быть неработоспособной.

Стабилитрон КС168 можно заменить любым стабилитроном на напряжение 6-8V. Диоды 1N4148 можно заменить на КД521, КД522. Диод 1N4007 можно заменить на КД209.

Электретный микрофон — любой, со встроенным предусилителем. Можно использовать микрофон от электронного телефонного аппарата, сотового телефона, диктофона. При подключении учитывать полярность.

Источник: Радиоконструктор № 06 2012г.
Автор: Горчук Н.В.