Автомат включения освещения

Автоматы включения/отключения, переключатели гирлянд, реле времени, таймеры.
Ответить
admin
Администратор
Сообщения: 32
Зарегистрирован: 31 янв 2017, 15:57

Автомат включения освещения

Сообщение admin » 10 апр 2017, 08:38

Чтобы свет, скажем, на лестничной площадке или на номерном знаке дома, зажигался автоматически, как только стемнеет на улице, и выключался с рассветом, осветительную лампу нужно подключить к автомату, следящему за наружным освещением. Познакомимся с двумя конструкциями таких автоматов.

Первый из них (рис. А-12) выполнен на четырех транзисторах. Датчиком освещенности — чувствительным элементом автомата — служит фоторезистор R1. Он подключен к источнику питания через резисторы R2 и R3 и образует вместе с ними цепь делителя напряжения, сопротивление одного из плеч которого (от движка подстроечного резистора R2 до минусового провода питания) изменяется в зависимости от освещенности.

Изображение

Делитель напряжения подключен к эмиттерному повторителю на транзисторе VT1, который позволяет согласовать сравнительно высокое со-противление делителя напряжения с низким сопротивлением последующих каскадов автомата.

С нагрузкой эмиттерного повторителя (резистор R4) соединен триггер Шмитта, выполненный на транзисторах VT2, VT3. Далее следует каскад на транзисторе VT4 — усилитель управляющего сигнала. В цепь эмиттера этого транзистора включен управляющий электрод тринистора VS1, выполняющего роль бесконтактного выключателя,— он управляет осветительной лампой EL1, стоящей в анодной цепи тринистора.

Питается автомат от сети 220 В через выпрямитель, выполненный на диодах VD2, VD3. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором С1 и стабилизируется кремниевым стабилитроном VD1. Конденсатор С2 выполняет роль гасящего резистора, на котором падает излишек напряжения.

Если освещенность на улице достаточна, напряжение на выходе делителя (движок резистора R2), а значит, на выходе эмиттерного повторителя, таково, что триггер Шмитта находится в устойчивом состоянии, при котором транзистор VT2 открыт, a VT3 закрыт. Будет закрыт и транзистор VT4, а следовательно, на управляющем электроде тринистора VS1 не будет напряжения и тринистор также окажется закрытым. Лампа освещения погашена.

При уменьшении освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, напряжение на выходе эмиттерного повторителя уменьшается. Когда оно достигнет определенного значения, триггер перейдет в другое устойчивое состояние, при котором транзистор VT2 закрыт, a VT3 открыт. При этом откроется транзистор VT4 и через управляющий электрод тринистора начнет протекать ток. Тринистор откроется, лампа освещения вспыхнет.

Утром, когда освещенность достигает порогового значения, триггер вновь переходит в первоначальное состояние и лампа гаснет.
Нужный порог срабатывания устройства устанавливают подстроечным резистором R2.

При указанных на схеме деталях к автомату можно подключать лампу мощностью до 60 Вт. Вместо ФС-К1 вполне применим другой аналогичный по параметрам фоторезистор. Транзисторы VT1 — VT3 могут быть любые из серий МП39—МП42, но с коэффициентом передачи тока не ниже 50, a VT4 — любой из серий МП35—МП38 с коэффициентом передачи тока не менее 30. Вместо стабилитрона Д814Д подойдет Д813, вместо диодов Д226Б — любые другие выпрямительные, рассчитанные на выпрямленный ток не менее 50 мА и обратное напряжение не ниже 300 В.

Подстроечный резистор R2 — СПЗ-16, остальные резисторы — МЛТ-0,25. Конденсатор С1 — К50-6, С2 — МБГО или другой бумажный, рассчитанный на работу в цепях переменного и пульсирующего тока и с номинальным напряжением не ниже указанного на схеме.

Детали автомата смонтированы на плате (рис. А-13) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Под тринистор в плате просверлено отверстие, вокруг которого оставлена фольга — с ней и будет контактировать корпус тринистора, являющийся анодом.

Изображение

Выводы катода и управляющего электрода расположены сверху тринистора — их соединяют монтажными проводниками в изоляции с соответствующими точками печатной платы. Конденсатор С2 крепят к плате винтами (отверстия под винты на плате не показаны).

Плату размещают в корпусе из изоляционного материала и соединяют монтажными проводами в изоляции с фоторезистором, а сетевыми проводами в хорошей изоляции — с сетью и осветительной лампой. Фоторезистор укрепляют, например, на окне, но так, чтобы на его чувствительный слой не попадали прямые лучи солнца или свет от уличных фонарей.

А вот другая конструкция (рис. А-14), содержащая всего два транзистора: полевой VT1 и однопереходный VT2. На однопереходном выполнен генератор импульсов, который включается при определенном напряжении на эмиттере. А оно, в свою очередь, определяется освещенностью чувствительного слоя фоторезистора R1.

Изображение

На полевом же транзисторе собран каскад, способствующий более четкому «срабатыванию» генератора. Как это происходит, станет ясно из описания работы автомата. А пока продолжим рассказ об устройстве конструкций.

С одной из баз однопереходного транзистора соединен управляющий электрод тринистора, в анодной цепи которого стоит разъем XS1 — в него включают осветительную лампу. Напряжение на тринистор и лампу поступает через диодный мост, составленный из диодов VD4 — VD7. Благодаря ему тринистор защищен от обратного напряжения на аноде.

Пульсирующее напряжение (частота пульсаций 100 Гц) подается через резистор R7 на стабилитрон VD3, который сглаживает пульсации благодаря своему стабилизирующему свойству. Еще более пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С4 — с него постоянное напряжение подается на цепи автомата.

Итак, автомат включен в сеть, фоторезистор направлен светочувствительным слоем на улицу. Пока светло, сопротивление фоторезистора мало, а значит, мало и напряжение на эмиттере однопереходного транзистора. Генератор не работает, осветительная лампа не горит.

По мере снижения освещенности сопротивление фоторезистора растет, а значит, возрастает и напряжение на эмиттере транзистора VT2. При определенной освещенности фоторезистора сопротивление его становится таким, что генератор начинает работать. На резисторе R6 появляется импульсное напряжение положительной полярности, которое открывает тринистор и включает лампу. Частота следования импульсов значительно больше частоты пульсаций питающего напряжения, поэтому тринистор открывается практически в начале каждого полу- периода сетевого напряжения.

А что же каскад на транзисторе VT1? Первые же импульсы генератора поступают с резистора R6 через конденсатор СЗ на выпрямитель, собранный на диодах VD1, VD2. В результате на резисторе нагрузки R2, иначе говоря, на затворе полевого транзистора VT1, появляется отрицательное (по отношению к истоку) постоянное напряжение, которое закрывает этот транзистор. Напряжение на стоке возрастает, увеличивается напряжение и на эмиттере однопереходного транзистора. Благодаря этому генератор работает надежнее и не выключается даже при некоторых колебаниях освещенности фоторезистора.

Утром, когда забрезжит рассвет и возрастет освещенность фоторезистора, сопротивление его упадет настолько, что генератор выключится. Лампа освещения погаснет. В этот момент откроется транзистор VT1 и еще более снизит напряжение на эмиттере однопереходного транзистора.

Таким образом, благодаря каскаду на транзисторе VT1 пороги «срабатывания» и «отпускания» генератора на транзисторе VT2 очень четкие и несколько отличаются друг от друга по напряжению.

Фоторезистор может быть ФС-К1, СФ2-5, СФ2-6, постоянные резисторы — МЛТ-2 (R7) и МЛТ 0,125 или МЛТ-0,25 (остальные). Конденсаторы С1 — СЗ — КЛС, КМ, МБМ; С4— К50-6 или К50-3. Вместо транзистора КПЗОЗБ подойдет КПЗ0ЗА, а вместо КТ117Б — другой транзистор этой серии. Диоды VD1, VD2 — любые из серий Д2, Д9, КД102, КД503; VD4 — VD7 — любые выпрямительные с допустимым обратным напряжением не менее 300 В и выпрямленным током, допускающим питание лампы данной мощности. Вместо стабилитрона КС518А (он на напряжение стабилизации 18 В) можно использовать два последовательно соединенных стабилитрона Д814Б или Д814В.

При использовании осветительной лампы мощностью 100 Вт тринистор может быть указанной на схеме серии с буквенными индексами К—Н.

Если же используется лампа мощностью до 60 Вт, подойдет тринистор КУ201Л или КУ201М.

Как и в предыдущем автомате, все детали, кроме фоторезистора, смонтированы на печатной плате (рис. А-15) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плату затем укрепляют в корпусе из изоляционного материала. Рекомендации по установке фоторезистора те же, что и в предыдущем случае.

Изображение

При проверке автомата требуемый порог срабатывания более точно устанавливают подбором резистора R3. Его сопротивление не должно быть менее 10 кОм.

Но не только для лестничной клетки может быть полезен автоматический включатель освещения. Он найдет применение и в квартире, например, в ванной комнате или другом помещении. И тогда вы можете быть спокойны — оставить бесцельно горящим свет в этих помещениях вряд ли удастся. Да и выключателем теперь пользоваться не нужно — автомат полностью заменит его и будет сам включать освещение тогда, когда оно действительно нужно.

Схема одного из вариантов такого автомата приведена на рис. А-16. Автомат включает освещение, как только открывают дверь. Если дверь закрывают изнутри на запор, лампа освещения продолжает гореть. При закрывании двери снаружи (или изнутри, но не на запор) следует выдержка времени 8...10 с, после чего свет гаснет. Яркость света в этом автомате нарастает плавно (за 1...2 с), что значительно продлевает срок службы лампы.

Изображение

Устройство датчика, следящего за положением двери и ее запора, показано на рис. А-17. В дверной раме закреплен геркон (герметизированный контакт), а напротив него в дверь врезан постоянный магнит. Контакты геркона разомкнуты, когда дверь открыта, а значит, магнит удален, и замыкаются при закрывании двери — благодаря действию магнитного поля постоянного магнита. Если же дверь закрывают изнутри на запор, его стальной язычок (или железная пластина, связанная с ним) экранирует геркон от магнитного поля и контакты геркона оказываются разомкнутыми.

Изображение

Геркон (SF1 на схеме) включен в цепь зарядки конденсатора С1. Если дверь открыта (или закрыта изнутри на запор), контакты геркона
находятся в показанном на схеме состоянии. Конденсатор С1 начинает заряжаться через цепочку VD1, С2, VD3. Поскольку зарядная цепь питается не постоянным током, а трапецеидальными импульсами положительной полярности (они образуются из-за ограничения стабилитроном VD4 импульсов напряжения частотой 100 Гц, поступающих на него через резистор R7 с двухполупериодного выпрямителя на диодах VD5 — VD8), конденсатор С1 заряжается «порциями» от каждого импульса. Обеспечивается такой режим еще и тем, что к моменту начала следующего импульса конденсатор С2 разряжается. Это происходит в момент окончания предыдущего импульса — тогда напряжение конденсатора С2 оказывается приложенным через диод VD2 и резисторы R3, R4 к эмиттерному переходу транзистора VT1. Транзистор открывается и разряжает конденсатор.

По мере зарядки конденсатора С1 начинает открываться транзистор VT2, коллекторный ток его возрастает. При определенном значении этого тока начинает работать генератор импульсов, собранный на транзисторном аналоге тринистора (транзисторы VT3 и VT4) и конденсаторе СЗ. Как только напряжение на конденсаторе С3 (оно появляется в результате зарядки конденсатора коллекторным током транзистора VT2) достигает порогового, аналог тринистора «срабатывает» и конденсатор разряжается через управляющий электрод тринистора VS1 и резистор R5. Тринистор открывается (и остается открытым до конца полу- периода сетевого напряжения), замыкает диагональ моста VD5 — VD8, и лампа EL1 зажигается. Ее яркость зависит от продолжительности зарядки конденсатора СЗ до напряжения «срабатывания» аналога тринистора. Продолжительность, в свою очередь, определяется током коллектора транзистора VT2, а значит, зарядкой конденсатора С1 до напряжения полного открывания транзистора VT2. Происходит это примерно через 1...2 с — за такое время яркость лампы будет нарастать до максимальной.

Стоит закрыть дверь (или при закрытой двери не задвинуть запор) — и замкнувшиеся контакты геркона зашунтируют цепь зарядки конденсатора С1. Он начнет разряжаться через резисторы R1, R6 и эмиттерный переход транзистора VT2. Спустя 8...10 с напряжение на конденсаторе упадет настолько, что транзистор VT2 начнет закрываться. Яркость лампы будет плавно уменьшаться, а затем лампа погаснет.

Кроме указанного на схеме, можно использовать тринисторы КУ201 Л, КУ202К—КУ202Н. Транзисторы КТ201Г заменимы на транзисторы той же серии или на любые транзисторы серии КТ315; П416Б — на П416, П401 —П403, ГТ308; МП114 — на МП115, МП116, КТ203. Вместе диодов Д220 подойдут Д223, КД102, КД103. Конденсатор С1 — К50-6; С2, СЗ —МБМ, КМ-4, КМ-5. Резистор R7 — МЛТ-2, остальные — МЛТ-0,5. Вместо стабилитрона Д814Д подойдет Д813, а вместо диодов VD5—VD8 — любые выпрямительные диоды, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 300 В и выпрямленный ток не менее 300 мА. Геркон — любой другой с нормально разомкнутыми контактами и «срабатывающий» от данного постоянного магнита на заданном расстоянии.

Детали автомата можно смонтировать на печатной плате (рис. А-18) из фольгированного материала и укрепить плату в любом подходящем корпусе из изоляционного материала. Корпус желательно расположить вблизи выключателя, чтобы короче были соединительные проводники от диодного моста — их подключают к контактам сетевого выключателя, а ручку выключателя ставят в положение «Выключено». Выводы геркона соединяют с автоматом многожильными монтажными проводниками в изоляции.

Изображение

Как правило, автомат не требует налаживания и начинает работать сразу. Изменить продолжительность плавного нарастания яркости света можно подбором конденсатора С2 (при уменьшении его емкости продолжительность нарастания яркости увеличивается). Для изменения задержки выключения света следует подобрать конденсатор С1 (задержка увеличивается при увеличении его емкости).

Автомат способен управлять лампой мощностью 60 Вт. Если применена лампа большей мощности, нужно установить тринистор на теплоотводящий радиатор и собрать выпрямитель на диодах с большим допустимым выпрямленным током.

А вот другой автомат (рис. А-19) подобного назначения, в котором используется всего один транзистор. Автомат также можно подключать параллельно выводам выключателя Q1 подсобного помещения.

Изображение

Органами управления автомата являются выключатель SA1, контакты которого образуют наружные задвижка и скоба на дверной раме, и геркон SF1, установленный на двери аналогично предыдущему варианту, но в верхнем углу дверной рамы. Когда дверь закрыта, контакты SA1 могут быть как замкнуты, так и разомкнуты (если помещение используется и задвижка открыта), а контакты SF1 — только разомкнуты. При открывании двери контакты выключателя оказываются разомкнутыми, а контакты геркона — замкнутыми. Через резистор R2 и геркон на управляющий электрод тринистора VS1 подается напряжение. Тринистор открывается, лампа освещения EL1 зажигается.

В этот момент на резисторе R1 появляется пульсирующее напряжение (амплитудой около 1 В при мощности осветительной лампы 40 Вт и почти 2 В при мощности лампы 100 Вт). Оно сглаживается цепочкой VD2C1. С конденсатора С1 постоянное напряжение поступает на генератор, собранный на транзисторе VT1. Частота следования импульсов генератора составляет 3 кГц. С обмотки 111 трансформатора Т1 импульсы подаются на управляющий электрод тринистора, поэтому тринистор остается открытым после закрывания двери изнутри помещения и размыкания контактов геркона.

По окончании пользования помещением дверь закрывают на наружную задвижку, контакты SA1 замыкаются и шунтируют обмотку II трансформатора. Колебания генератора срываются, тринистор закрывается, лампа освещения гаснет.

В генераторе может работать любой маломощный германиевый транзистор структуры p-n-p со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50. Вместо диодного моста VD1 можно установить четыре диода КД105Б—КД105Г или аналогичные по выпрямленному току и обратному напряжению. Тринистор — серии КУ201 с буквенными индексами К—Н. Конденсатор С1 —К50-12 (подойдет и К50-6); С2 — МБМ; резисторы — МЛТ-2.

Трансформатор Т1 самодельный, он выполнен на кольце типоразмера К10X6X4 из феррита М200НМ. Обмотка I содержит 2ХЮ0 витков провода ПЭЛШО 0,1, обмотка II — 6...10 витков тонкого монтажного провода в поливинилхлоридной изоляции, обмотка III—40 витков ПЭЛШО 0,1.

Под эти детали рассчитана печатная плата (рис. А-20) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Печатные проводники выполнены не травлением в растворе, как это делают обычно, а прорезанием в фольге изолирующих канавок специальным резаком или острым ножом. Плату с деталями укрепляют в корпусе, который размещают в удобном месте помещения. Как и в предыдущем случае, геркон (он может быть любой, но обязательно с нормально замкнутыми или переключающими контактами) соединяют с автоматом многожильными монтажными проводниками.

Изображение

Если автомат смонтирован без ошибок, никакого налаживания не понадобится. Может случиться, что генератор не возбуждается с данной осветительной лампой (ведь от ее мощности зависит напряжение питания генератора). Тогда придется либо поставить резистор R1 с большим сопротивлением, либо другой транзистор — с большим коэффициентом передачи. В случае нормальной работы генератора и неоткрывающемся тринисторе (свет гаснет при закрывании двери, но не замкнутых контактах SA1), нужно изменить полярность подключения выводов обмотки III.

Ответить

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость