Схема модуля автоматического контроля внешнего освещения
Что есть современный контроллер – это микро ЭВМ. Почему бы эти изыскания не применить к AVR микроконтроллерам. Выбор пал на Atmega8
из-за относительной дешевизны. Благодаря помощи yuriji
с сайта kazus.ru удалось опять вернуться на Atmega8
. Знакомый программист помог сократить и оптимизировать код. Подсказал идею компактного меню. В итоге код на 97,3% занял память МК. Из-за отсутствия дешевого индикатора был применен более дорогой WH1602D
фирмы Winstar
, русифицированный. Если применить другой ЖКИ необходимо лишь включить стандартный файл из библиотеки CodeVisionAVR #include
Сначала печатаем рисунок печатной платы на подложке от декоративной пленки «Ракал» прямо из программы Proteus
с помощью лазерного принтера и переносим рисунок на фольгированный стеклотекстолит с помощью утюга.
Из-за того, что очень торопился, немного подпортил рисунок. Пришлось подкорректировать цапон-лаком. Дальше, как обычно – травим в хлорном железе.
Распаиваем радиодетали на печатной плате. Плата устройства автоматического управления освещением собрана без элементов питания от промышленной сети 220 вольт.
Скачиваем исходики и открываем в программе CodeVisionAVR
. Если у вас демоверсия – не пытайтесь откомпилировать программу заново (есть ограничения на размер кода). На рисунке комбинация Fuse
для варианта таймера с часовым кварцем.
Для программирования МК я использовал USB программатор PROTTOSS Laboratory
- AVR910 USB Programmer
После того как прошьете устройство – появится экран приветствия. Нажимаем кнопку «ОК». Переходим к установке широты. Значения можно прибавлять (убавлять) с помощью кнопок «+ » и «- ». После установки нужного значения переходим кнопкой «ОК» к настройке следующего параметра и т.д. По завершению установок программа перейдет в рабочий режим.
Это только часть пройденного пути, сначала РТЦ на PC8573, затем вообще без РТЦ, вернее свой в МК. Был на LCD, а затем на LED. Сначала освещение включалось/выключалось по заходу/восходу солнца, но по гражданским сумеркам более комфортно. Когда был в России перевод на летнее/зимнее время, была добавлена функция перевода времени в последнее воскресенье октября и марта и т.д. С уважением, специально для сайта Радиосхемы , Ю.Градов .
Обсудить статью АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЕМ
Управление освещением с помощью автоматических выключателей давно стало привычным действием в жизни каждого человека. Такое управление простое в установке и использовании.
Нередко возникают ситуации, когда кто-то может забыть выключить освещение на улице или в доме. В результате тратится напрасно электроэнергия и повышается пожарная опасность. Это связано с человеческим фактором, который переменчив и приводит к таким последствиям. Но есть и автоматическое выключение света, которое полностью может контролировать подачу питания при подключении датчика в цепь.
Автоматическое включение света в квартире и доме
В зависимости от места установки, можно выбрать несколько принципов работы этих устройств. Они могут реагировать:
- На хлопок ладонями или просто на шум.
- На передвижение людей или предметов в помещении.
- На степень освещённости .
Все они могут комбинироваться между собой и работать в одной цепи, что позволяет освещение контролировать сразу несколькими способами.
Чтобы контролировать освещение в комнатах, помогут два вида датчиков. Для ванной комнаты чаще всего используют датчики движения для контроля света. К примеру, если кто-то заходит, то устройство включает питание лампы, а при выходе через минуту, когда движения нет, освещение отключается.
Особенности работы датчиков
Регистратор перемещений постоянно сканирует помещение на наличие в нём инфракрасных лучей. Как только они появляются, то происходит мгновенное срабатывание. Во время длительного нахождения человека в комнате, идёт постоянное сканирование пространства датчиком присутствия, который намного чувствительнее датчика движения.
Он способен различить малейшие перемещения, которые всё равно происходят. В этом ему помогает большое количество линз, постоянно собирающих информацию и подающих её на центральный оптический элемент.
Умный выключатель света также может работать от хлопка ладонями. Для этого в нём установлен микрофон с высокой избирательностью, который способен различить характерный звук от остальных. Также есть варианты автоматики, которая анализирует полученный спектр с записанным в нём фрагментом. Такое исполнение позволит управлять светом при помощи определённого слова, звука или других шумов.
Умные выключатели для уличного освещения
Как правило, на улице используют автоматический выключатель света с фотодатчиком, который реагирует на уровень освещения. Он способен с наступлением сумерек включить освещение и когда утром начнёт светать снова, включить его. Он полностью автономный и требует лишь одноразовой установки и настройки.
Иногда нужно автоматизировать освещение в коридоре или лестничной площадке. Для этой цели идеально подойдёт датчик движения, который на время прохода человеком пространства подсветит путь.
Для работы датчик света использует фотоэлемент, который чувствителен к окружающему уровню освещения. Его можно настроить на определённые уровни срабатывания. Это может быть наступление полной темноты или незначительное затемнение. Также этот датчик с успехом используется в комбинации с регистратором движения.
В результате получается, что в ночное время суток если появится движение возле датчика, то зажжётся освещение. В дневное время срабатыванию будет мешать закрытый датчик освещения.
Для правильной установки датчика освещения необходимо установить его в нейтральной зоне, где на него не будет падать свет от лампы. Также желательно чтобы он не был в тени деревьев или других объектов. Так как он должен быть установлен на открытом воздухе, то его степень защиты должна обеспечивать стандарт не ниже IP44.
При управлении сразу несколькими потребителями электричества, нужно проверить суммарную нагрузку, которая проходит через датчик. Если она превышает номинальную мощность, то потребуются специальные контроллеры для приёма сигнала с датчика, которые и будут регулировать освещение.
Выключатели для умного дома служат повышению комфортного пользования освещением, которое автоматически регулируется в зависимости от установленных датчиков. При комбинации нескольких из них в одной цепи, получается гибкая система по управлению освещением.
Стоит заметить, что помимо управления лампочками, такие датчики с успехом могут включать питание вентиляции, кондиционера, отопления или других приборов в зависимости от требования пользователя.
Подборка радиолюбительских конструкций различных видов автоматических выключателей и схем управления освещением освещения как в помещение, так и на улице.
При освещении длинных коридоров, лестничных пролетов, подъездов, ангаров и в подобных местах где требуется включать или отключать свет из двух и более мест, обычно используют коридорные выключатели. Устанавливают их в противоположных частях коридора. Схема стандартная и известна наверное любому электрику, а для изменения состояния такого выключателя переключатель нужно перещелкнуть в противоположное предыдущему положению. Поэтому типовая схема требует прокладки к выключателям трех проводов вместо двух, и это только при условии, что управлять освещением нужно из двух мест. В рамках данногй статьи покажем наглядные примеры того как можно обойти подобные недостатки.
Такие схемы идеально подойдут для применения в местах, в которых присутствие человека не является продолжительным. Свет горит ровно столько, пока это вам нужно. После покидания места освещение с небольшой временной задержкой отключается, что позволяет неплохо экономить электричество. Кроме того, такие радиолюбительские конструкции являются отличным способом отпугивания мелких воришек, которые пугаются от внезапно включившегося света.
Наиболее распространенной конструкцией является управления светом на базе датчика движения и микроконтроллера AVR, но если человек просто стоит, то освещение отключится. Схема на основе пиродетектора достаточно сложна и нуждается в наладке и регулировке. А вот схема на ультразвуковом датчике лишена этих недостатков.
Автоматический выключатель освещения способен ежедневно в запрограммированное время включать или выключать свет или другую нагрузку. Он собран с использованием микроконтроллера PIC12C508. (Прошивка к МК прилагается).
Попадая в темноту не всегда удается сразу найти выключатель освещения, особенно если он находится далеко от двери. Аналогичная ситуация может быть, и в случае ухода из помещения, когда мы отключили освещение а затем вынуждены на ощупь идти к выходу. От проблем вас может избавить акустический выключатель схемы и конструкции которого рассмотрены в этой статье.
Устройство хлопкового выключателя срабатывает на звуковой сигнал хлопок. Если громкости вполне достаточно, то схема включает освещение в подъезде (или другом помещение) на одну минуту. В первой конструкции имеется одна интересная особенность для предотвращения зацикливания работы, а именно, микрофон после включения освещения отключается автоматически, и включается обратно только через пару секунд после отключения света.
Автоматический выключатель в его основе;положена отечественная микросхема КР512ПС10, представляющая собой многофункциональный мультивибратор - счетчик. В составе микросхемы логические инверторы для схемы RC или кварцевого мультивибратора и счетчик с максимальным коэффициентом деления 235929600. То есть, при использовании стандартного часового резонатора на 32768 Гц и выборе режима максимального коэффициента деления, на выходе счетчика будут импульсы с периодом в 120 минут. А единица на выходе появляется уже через 60 минут. Таким образом, если задаться моментом появления на выходе единицы после обнуления, то получается временной интервал равный одному часу. Выходы микросхемы 10 и 9 выполнены с открытыми стоками, поэтому там нужны подтягивающие резисторы. Ну а теперь немного расскажу о других выводах микросхемы и их назначении (может быть полезно при модернизации или доработки схемы под другое назначение). И так, вывод 3, это вывод STOP, при подаче на него логической единицы счетчик замирает. Вывод 2 - обнуление, подаете на него единицу и счетчик сбрасывается. Вывод 11 регулирует уровень на выходе 10. Если на выводе 11 ноль, то уровень на выводе 10 будет противоположен уровню на выводе 9.
Автоматический выключатель схема на КР512ПС10
Если же там единица, то выводы 10 и 9 работают одинаково. Для установки коэффициента деления служат выводы 1, 12, 15, 13, 14. Если на них всех нули, то коэффициент деления будет минимальный базовый, равный 1024. При подаче единицы на любой из этих установочных выводов базовый коэффициент умножается на коэффициент данного вывода. Например, если подать единицу на вывод 1 (128) то коэффициент деления будет равен 128x1024=131072. Единицу можно подавать только на один из выводов 13, 14 или 15, при этом на двух других из этой тройки выводов должны быть нули. А вот на выводы 1 и 12 единицы можно подавать и одновременно. Все коэффициенты деления, на выводы которых поданы единицы перемножаются, а затем полученный результат умножается на базовый коэффициент 1024. Включение ночника может быть сделано двумя способами. Первоначально ночник включают как обычно, - сетевым выключателем S2. При этом лампа сразу же зажигается и начинается отсчет времени. Если он уже был ранее включен и выключился, то включить его снова можно как нажатием кнопки S1, так и выключив и затем включив выключателем S2. После любого из вышеперечисленных вариантов включения счетчик D1 оказывается обнуленным (конденсатором С1 или кнопкой S1). В этом состоянии на выходах счетчика (выводы 9 и 10) нули. Транзистор VT1 закрыт и не шунтирует затворную цепь полевого транзистора VT2. На затвор VT2 через резистор R6 поступает открывающее напряжение, которое ограничивается на допустимом уровне стабилитроном VD2.
Поэтому транзистор VT2 открывается и включает лампу Н1(которая питается пульсирующим напряжением через выпрямительный мост VD3-VD6. Такая необычная схема управления полевым высоковольтным ключевым транзистором обусловлена тем, что паспортное значение напряжения питания КР512ПС10 равно 5V, а напряжение на затворе полевого транзистора IRF840, обеспечивающее его полное открывание, согласно справочным данным, должно быть не менее 8V, поэтому, затвор VT2 и микросхема питаются от разных источников, а транзистор VT1 выполняет функции не только инвертора, но и согласователя уровней. Через час после обнуления на выводах 9 и 10 D1 появляются логические единицы. Вывод 9 останавливает счетчик подачей логической единицы на вывод 11. А вывод 10 открывает транзистор VT1. Тот, открывшись, шунтирует затворную цепь полевого транзистора VT2 и напряжение на его затворе падает до нуля. Транзистор VT2 закрывается и лампа Н1 гаснет. Микросхема питается напряжением 5V (вернее, 4,7V) от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1 и резисторе R5. Кнопка S1 должна быть без фиксации. Можно обойтись и вообще без этой кнопки.
В таком случае чтобы включить ночник после его автоматического выключения нужно будет выключить его сетевым выключателем S2 и включить снова. Кстати, можно так же и отказаться от сетевого выключателя в пользу кнопки S1. Но тогда выключить ночник раньше времени будет можно только отключением вилки от сетевой розетки. А есть еще и третий вариант, - установка вместо кнопки выключателя. Тогда выключатель находясь в включенном состоянии будет блокировать таймер, и автоматического выключения света не будет. А чтобы перейти на автоматический режим нужно будет выключатель, установленный вместо S1, выключить. Кварцевый резонатор Q1 - стандартный часовой резонатор. Его можно заменить импортным часовым резонатором на 16384 Гц (от китайских кварцевых будильников), но тогда время включенного состояния ночника увеличится, соответственно, вдвое.
При отсутствии необходимого кварцевого резонатора, а так же, при желании сделать плавно регулируемый интервал времени, можно мультивибраторную часть схемы выполнить на RC-элементах с переменным резистором, как показано на втором рисунке. Транзистор IRF840 можно заменить отечественным аналогом типа КП707Б, КП707В. Транзистор КТ3102 - практически любым обычным маломощным транзистором структуры п-р-п, например, КТ315. Стабилитрон КС147А можно заменить любым стабилитроном на 4,7 - 5,1V. Есть большой выбор импортных стабилитронов на такое напряжение. Аналогично можно сказать и по поводу стабилитрона Д814Д-1, но только он должен быть на люлое напряжение в пределах от 9 до 13V. Выпрямительный мост сделан на диодах 1N4007, это сейчас, пожалуй, самые распространенные выпрямительные средней мощности, работающие на напряжении электросети. Конечно, можно заменить любыми другими выпрямительными диодами с параметрами по прямому току и обратному напряжению не меньше данного. Конденсатор С4 должен быть на напряжение не ниже 6V, а конденсатор С5 на напряжение не ниже 12V. В ночниках обычно устанавливают маломощные лампы. Если это лампа накаливания, то её мощность не превышает 25-40 W. Однако, данная схема допускает работу с лампами мощностью до 200W включительно (без радиатора для VT2). Хотя, это уже может иметь значение только в том случае, если данную схему будут использовать не для управления ночником.
Рассмотренные в этой статье схемы предназначены для автоматического включения уличного освещения с наступлением темноты и автоматического выключения на рассвете. Некоторые из них имеют оригинальные схемные решения.
Предлагаемая радиолюбительская конструкция плавно включает и отключает лестничное освещение при появлении человека в области действия пироэлектрического датчика движения (ДД), причем благодаря микросборке К145АП2 выполняется именно плавное нарастание яркости при включении света и ее спадание при выключении.
Автоматический выключатель состоит из датчика света, переделанного китайского кварцевого будильника и объединяющего их триггера с высоковольтным ключом на выходе. В качестве датчика света применен фототранзистор FT1. Подбором сопротивления резистора R1 его чувствительность настраивают так, чтобы днем напряжение на R1 было выше порога переключения логического элемента в единицу, а ночью ниже этого порога. Если датчик настроен правильно, то пока достаточно светло напряжение на выводе 1 D1.1 - логическая единица. С потемнением фототранзистор закрывается и напряжение на выводе 1 D1.1 снижается. В какой-то момент оно достигает верхнего порога логического нуля. Это вызывает запуск одновибратора D1.1-D1.2, который формирует импульс, устанавливающий триггер D1.3-D1.4 в единицу.
Автоматический выключатель схема из будильника
Напряжение с выхода элемента D1.3 поступает на затвор высоковольтного полевого транзистора VT1. Его канал открывается и включает лампу светильника. Затвор VT1 подключен к выходу D1.3 через резистор R4, снижающий нагрузку на выход логического элемента от заряда относительно большой емкости затвора транзистора. Наличие цепи R4-VD2 существенно облегчает работу логической микросхемы и устраняет склонность к сбою. Лампа включена. Триггер находится в устойчивом состоянии, поэтому она остается включенной даже если свет от лампы попадает на фототранзистор. Для выключения лампы используется механизм китайского кварцевого будильника. Будильник нужно установить на реальное время, а звонок на то время, когда лампа должна быть выключена, например, на два часа. Будильник подвергается переделке. На схеме выделена схема будильника, на ней изображена плата электронного устройства будильника со всеми соединениями. Плата изображена так, как она выглядит. В - это пищалка будильника, L - его шаговый электропривод, S - выключатель связанный с часовым механизмом. Еще обозначен элемент питания. Для подачи команды на выключение лампы используется механический выключатель S, связанный с механизмом будильника. Чтобы его отключить от микросхемы будильника нужно перерезать печатную дорожку на плате. А затем припаять провод к печатной площадке, соединенной с выключателем S. Все эти операции можно сделать и не вынимая плату из будильника. Осторожно снимаем заднюю крышку часового механизма, предварительно сняв все ручки.
Действовать нужно осторожно чтобы механизм не рассыпался. Затем, тонким шилом рвем печатную дорожку на плате и тонким паяльником припаиваем монтажный провод. После этого выводим провод в батарейный отсек и очень осторожно закрываем крышку так, чтобы все шестеренки стали в свои лунки. Как только стрелки будильника установятся на заданное время, например, на 2-00, контакты S замыкаются и замыкают вывод 13 D1.4 на общий минус.
Это равнозначно подаче на данный вывод логического нуля. Триггер переключается в нулевое состояние, напряжение на выходе D1.3 падает, и VT1 закрывается, выключая лампу Н1. У будильника стандартная 12-часовая шкала, поэтому замыкаться контакты будут два раза в сутки, но это не имеет существенного значения, так как, например, их замыкание в 2-00 дня ни к чему не приведет, потому что днем и так свет выключен. Хотя, возможен и некорректный вариант установки, например, на 7-00, то есть, если вы хотите чтобы свет горел всю ночь и выключался на рассвете, в 7-00 утра. Но, если у вас темнеет в 18-00 (6-00 вечера), то свет выключится в 19-00 (7-00 утра). Поэтому такой установки следует избегать, - необходимо чтобы установка будильника соответствовала дневному и ночному времени суток, а не утреннему и вечернему. Питается схема и лампа постоянным пульсирующим током через выпрямитель на диодах VD3-VD6. Напряжение на микросхему подается с параметрического стабилизатора на резисторах R5-R7 и стабилитроне VD1.
Выключатель S2 служит для ручного включения лампы. В качестве фотодатчика можно использовать фототранзистор, фоторезистор, фотодиод, включенный фоторезистором (обратно полярности). Марка использованного фототранзистора мне не известна. Взял фоторанзистор с разборки лентопротяжного механизма старого неисправного видеомагнитофона. Экспериментально проверил где какой вывод и то что нужно сопротивление R1 около 70 кОм (поставил 68 кОм). При использовании другого фототранзистора, фоторезистора или фотодиода нужно будет провести такие же эксперименты, чтобы подобрать необходимое сопротивление R1. Предварительно можно заменить R1 двумя переменными резисторами на 1 мегаом и на 10 кОм, включив их последовательно.
Экспериментируя со светом найдете нужное сопротивление, затем измерить и заменить близким по номиналу постоянным резистором. Без радиатора и с показанными на схеме диодами транзистор КП707В2 может коммутировать лампу мощностью до 150 W включительно. Диоды КД243Ж можно заменить на КД243Г-Е, 1 N4004-1 N4007 или другие аналогичные. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7 или CD4011. Стабилитрон VD2 -любой на напряжение 12V, например, КС512. Транзистор КП707В2 можно заменить на КП707А1, КП707Б2 или IRF840. Кварцевый будильник - «KANSAI QUARZ», во всяком случае так написано на его циферблате.
Многие покидая помещение забывают отключить свет в туалете, ванной или прихожей. А если и не забывают, то выключатель в этих местах может быстро сломаться от частой механической нагрузки. Все это косвенно наводит на мысль о необходимости монтажа блока автоматического управления освещением, например, таких радиолюбительских разработок, которые описаны в этой статье. Предлагаемые схемы блоков автоматически управляют освещением, а органом управления в них является дверь в системе герконового датчика.
Автоматический выключатель собран всего на двух цифровых микросхемах DD1 и DD2, одном транзисторе;и одном тринисторе. Он содержит импульсный генератор, построенный на логических элементах DD1.2-DD1.4, конденсаторе С7 и резисторе R10, и вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 10000 Гц (или 10 кГц - это звуковая частота). Причем стабильность частоты особого значения не имеет. Следовательно, период повторения этих импульсов составляет 0,1 мс (100 мкс). Импульсы эти практически симметричны, поэтому длительность каждого импульса (либо паузы между ними) приблизительно равна 50 мкс.
На логических элементах DD1.1, DD2.1, конденсаторах С1-С3, резисторах R1, R2, диоде VD1 и антенне WA1 с разъемом X1 выполнено емкостное реле, реагирующее на емкость между антенной и сетевыми проводами. Когда эта емкость незначительна (менее 15 пФ), на выходе элемента DD1.1 формируются прямоугольные импульсы той же частоты 10 кГц, но пауза между которыми уменьшена (за счет дифференцирующий цепочки C1R1) до 0,01 мс (10 мкс). Ясно, что длительность импульса равна 100 - 10 = 90 мкс. Однако за столь короткое время конденсатор С3 все таки успевает почти полностью разрядиться (через диод VD1), так как время его зарядки (через резистор R2) велико и примерно равно 70 мс (70000 мкс).
Автоматический выключатель схема светильника
Поскольку конденсатор заряжается лишь в то время, когда на выходе элемента DD1.1 имеется высокий уровень напряжения (будь-то импульс или просто постоянный уровень), за время импульса длительностью 90 мкс конденсатор С3 не успевает сколько-нибудь заметно зарядиться, а; потому на выходе элемента DD2.1 все время остается высокий уровень напряжения. Когда емкость между антенной WА1 и сетевыми проводами увеличится (например, за счет тела человека) до 15 пФ и более, амплитуда импульсного сигнала на входах элемента DD1.1 снизится настолько, что импульсы на выходе этого элемента пропадут и превратятся в постоянный высокий уровень. Теперь конденсатор С3 может заряжаться через резистор R2, а на выходе элемента DD2.1 устанавливается низкий уровень.
Именно он запускает одновибратор (ждущий мультивибратор), собранный на логических элементах DD2.2, DD2.3, конденсаторе С4 и резисторах R3, R4. Пока емкость антенного контура мала, из-за чего на выходе элемента DD2.1 присутствует высокий уровень напряжения, одновибратор находится в состоянии, при котором на выходе элемента DD2.2 будет низкий уровень, а на выходе DD2.3 - высокий. Времязадающий конденсатор С4 при этом разряжен (через резистор R3 и входную цепь элемента DD2.3). Однако, как только емкость заметно увеличится и на выходе элемента DD2.1 появится низкий уровень, одновибратор тут же сформирует выдержку времени, при указанных номиналах цепи C4R3R4, равную приблизительно 20 с.
Как раз на это время на выходе элемента DD2.3 возникнет низкий уровень, а на выходе DD2.2 - высокий. Последний способен открыть электронный ключ, выполненный на логическом элементе DD2.4, транзисторе VT1, диоде VD3 и резисторах R5-R8. Но этот ключ не остается все время открытым, что было бы явно нецелесообразно как по энергозатратам, так и, главное, из-за совершенно бесполезного нагрева управляющего перехода тринистора VS1. Поэтому электронный ключ срабатывает лишь в начале каждого полупериода сети, когда напряжение на резисторе R5 увеличивается в очередной раз примерно до 5 В.
В этот момент времени на выходе элемента DD2.4 вместо высокого уровня напряжения появляется низкий, благодаря чему открываются сначала транзистор VT1, а затем и тринистор VS1. Но, как только последний откроется, напряжение на нем существенно снизится, из-за чего уменьшится напряжение на верхнем (по схеме) входе элемента DD2.4, а потому низкий уровень на выходе этого элемента вновь скачком сменится высоким, что вызовет автоматическое закрывание транзистора VT1. А вот тринистор VS1 в течение данного полупе- риода останется открытым (включенным).
Во время следующего полупериода все повторится в той же последовательности. Таким образом, электронный ключ открывается лишь на несколько микросекунд, необходимых для включения тринистора VS1, а затем вновь в очередной раз закрывается. Благодаря этому не только снижаются энергопотребление и нагрев тринистора, но и резко уменьшается уровень излучаемых радиопомех. Когда 20-секундная выдержка кончается, а человек уже сошел с "волшебного" коврика, на выходе элемента DD2.3 вновь появляется высокий уровень, а на выходе DD2.2 - низкий. Последний запирает электронный ключ по нижнему входу элемента DD2.4. В этом случае транзистор VT1, а значит, и тринистор VS1 уже не могут быть открыты (по верхнему на схеме входу элемента DD2.4) синхронизирующими сетевыми импульсами. Если же выдержка истекла, но человек попрежнему остался на коврике (на антенне WA1), запирания электронного ключа не произойдет до тех пор, пока человек не сойдет с коврика.
Как видно из рис.1, тринистор VS1 способен замыкать горизонтальную (по схеме) диагональ диодного моста VD5. Но это равносильно замыканию вертикальной диагонали того же моста. А потому, когда тринистор VS1 открыт, лампа EL1 горит; когда же он не открыт, лампа погашена. Лампа EL1 и выключатель SА1 - это имеющиеся в прихожей стандартные электроприборы. Так, выключателем SА1 по-прежнему можно включить лампу EL1 в любое время, причем вне зависимости от автомата. Выключить же ее можно лишь тогда, когда тринистор VS1 закрыт. Однако важно и то, что после замыкания контактов выключателя SА1 автомат бу- дет обесточен. Поэтому формирование выдержки времени всегда можно по же- ланию прервать, замыкая, а затем размыкая выключатель SА1. Питается автомат от параметрического стабилизатора, содержащего балластный резистор R9, выпрямительный диод VD4 и стабилитрон VD2. Этот стабилизатор выдает постоянное напряжение око- ло 10 В, которое фильтруется конденсаторами С6 и С5, причем конденсатор С6 сглаживает низкочастотные пульсации этого напряжения, а С5 - высокочастотные.
Вкратце рассмотрим работу автомата (считая, что выключатель SА1 разомкнут). Пока антенна WA1 не блокирована емкостью тела человека, на выходе элемента DD2.1 присутствует постоянный высокий уровень. Поэтому одновибратор на- ходится в дежурном режиме, при кото- ром на выходе элемента DD2.2 имеется низкий уровень, запирающий (по нижне- му входу элемента DD2.4) электронный ключ. Вследствие этого тринистор VS1 не открывается синхроимпульсами, поступающими на верхний вход элемента DD2.4 с моста VD5 через резистор R6. Когда человек блокирует собой антенный контур, на выходе элемента DD2.1 возникает низкий уровень, запускающий одновибратор, и на выходе элемента DD2.2 появляется высокий уровень, открывающий на 20 с электронный ключ и тринистор VS1 (лампа ЕL1 в течение этого времени горит). Если к тому времени блокировка антенного контура прекращена (человек сошел с коврика), лампа EL1 гаснет, если же нет, она продолжает гореть до тех пор, пока человек не покинет коврик.
В любом случае одновибратор (и автомат в целом) снова переходит в дежурный режим. Чтобы погасить свет досрочно (не дожидаясь 20 с), если это вдруг нужно, достаточно замкнуть и разомкнуть выключатель SА1. Тогда автомат также переходит в дежурный режим. Требуемая чувствительность автомата зависит от размеров антенны WA1, толщины коврика и других факторов, трудно поддающихся учету. Поэтому подбирают нужную чувствительность, изменяя сопротивление резистора R1. Так, увеличение его сопротивления ведет к росту чувствительности, и наоборот. Однако увлекаться чрезмерной чувствительностью не следует по двум причинам. Во- первых, увеличение сопротивления ре-зистора R1 свыше 1 МОм, как правило, требует заливки его лаком, чтобы исключить влияние на рабочий режим влажности воздуха.
Во-вторых, при избыточной чувствительности автомата не исключены его ложные срабатывания. Возможны они и после того, как пол в прихожей вымыт, но еще не высох. Тогда, чтобы погасить свет, следует на время отключить антенну WA1 с помощью однополюсного разъема Х1. Антенна WA1 представляет собой лист одностороннего фольгированного стекло- текстолита, прикрытого со стороны фольги вторым листом тонкого текстолита, гетинакса или полистирола. По периметру первого листа фольгу тем или иным путем удаляют на ширину около 1 см. Затем оба листа склеивают между собой, тщательно заполняя клеем (например, эпоксидной шпатлевкой) те периферийные места антенны, где фольга удалена.
Особое внимание следует уделить надежности заделки провода, идущего от фольги наружу антенны. Габаритные размеры антенны зависят от имеющегося коврика. Ориентировочно ее площадь (по фольге) составляет 500...1000 см2 (предположим, 20х30 см). Если длина провода, идущего от автомата к антенне, значительна, может потребоваться его экранирование (чулок экрана соединяют тогда, с одной стороны, чувствительность автомата неизбежно снизится, с другой - емкость конденсатора С1, возможно, придется несколько увеличить. Поскольку экран будет гальванически связан с сетью, сверху он должен быть покрыт хорошей и толстой изоляцией. Сам автомат собирают на пластиковой плате печатным или навесным монтажом. Плату помещают в подходящую по габаритам пластмассовую коробку, препятствующую невольному прикоснове- нию к любой электрической точке, так как все они в той или иной степени опасны, поскольку связаны с сетью. По этой причине все перепайки во время налаживания следует проводить, предварительно отключив автомат от сети (от выключателя SА1). Настройка заключается в выборе чувствительности (резистором R1), о чем уже говорилось, и выдержки одновибратора (резистором R4), если это нужно. Кстати, выдержку можно увеличить до 1 мин (при R4 = 820 кОм) и более.
Наибольшая мощность лампы EL1 (или нескольких параллельно включенных ламп) может достигать 130 Вт, что вполне достаточно для прихожей. Взамен тринистора КУ202Н (VS1) допустимо установить КУ202М или, в крайнем случае, КУ202К, КУ202Л, КУ201К или КУ201Л. Диодный мост (VD5) серии КЦ402 либо КЦ405 с буквенным индексом Ж или И. Если же применить мост тех же серий, но с индексом А, Б или В, допустимая мощность составит 220 Вт. Этот мост легко собрать из четырех отдельных дио- дов или двух сборок серии КД205. Так, при использовании диодов КД105Б, КД105В, КД105Г, Д226Б, КД205Е придется ог- раничить мощность лампы до 65 Вт, КД209В, КД205А, КД205Б - 110 Вт, КД209А, КД209Б - 155 Вт, КД225В, КД225Д - 375 Вт, КД202К, КД202Л, КД202М, КД202Н, КД202Р, КД202С - 440 Вт. Ни тринистор, ни диоды моста в теплоотводе (радиаторе) не нуждаются. Диод VD1 - любой импульсный или высокочастотный (германиевый либо кремниевый), а диоды VD3, VD4 - лю- бые выпрямительные, например, серий КД102-КД105. Стабилитрон VD2 - на напряжение стабилизации 9...1O В, предположим, серий КС191, КС196, КС210, КС211, Д818 или типа Д814В, Д814Г. Транзистор VT1 - любой из се- рий КТ361, КТ345, КТ208, КТ209, KT3107, ГТ321. Микросхемы К561ЛА7 (DD1 и DD2) вполне можно заменить на КМ1561ЛА7, 564ЛА7 или К176ЛА7.
Двухваттный балластный резистор (R9) для улучшения отвода тепла целесообразно составить из четырех полуваттных: сопротивлением по 82 кОм при параллельном соединении или сопротивлением по 5,1 кОм при последовательном соединении. Остальные ре- зисторы типа МЛТ-0,125, ОМЛТ-0,125 или ВС-0,125. Для электробезопаснос- ти номинальное напряжение конденса- тора С2 (лучше всего слюдяного) долж- но быть не менее 500 В. Конденсаторы С1-С3, С5 и С7 - керамические, слюдя- ные или металлобумажные с любым номинальным напряжением (кроме С2). Оксидные (электролитические) конден- саторы С4 и С6 произвольного типа с номинальным напряжением не менее 15 В.
Автоматический выключатель схема принципиальная
Автоматический выключатель;является электронным аналогом обычного кнопочного выключателя с фиксацией, срабатывающей через раз: одно нажатие - лампа включена, другое - лампа выключена. Этот автомат также построен всего на двух цифровых микросхемах, но взамен второй микросхемы К561ЛА7 (четыре логических элемента 2И-НЕ) в нем ис- пользуется микросхема К561ТМ2 (два D- триггера). Легко заметить, что тригге- ры последней микросхемы установлены вместо одновибратора предыдущего автомата. Кратко рассмотрим их работу в автомате. Назначение триггера DD2.1 вспомога- тельное: он обеспечивает строго прямо- угольную форму импульсов, подаваемых на счетный вход С триггера DD2.2.
Если бы такого формирователя импульсов не было, триггер DD2.2 не смог бы четко переключаться по входу С в единичное (когда на его прямом выходе высокий уровень, а на инверсном - низкий) или нулевое (когда выходные сигналы проти- воположны указанным) состояние. Поскольку на установочный вход S (уста- новка "единицы") триггера DD2.1 постоянно подан высокий уровень относи- тельно его установочного входа R (уста- новка "нуля"), его же инверсный выход является обычным повторителем.
Именно поэтому интегрирующая цепь R3C4 резко обостряет фронты импульсов, снимаемых с конденсатора С3. Когда напря- жение на нем мало (на антенну WА1 не воздействуют рукой), на инверсном вы- ходе триггера DD2.1 также низкий уровень напряжения. Но стоит напряжению на конденсаторе С3 повыситься (руку достаточно близко поднести к антенне WA1) примерно до 5 В, низкий уровень на инверсном выходе триггера DD2.1 резким скачком сменится высоким. Наоборот, после уменьшения напряжения на конденсаторе С3 (руку убрали) ниже 5 В высокий уровень на том же инверс- ном выходе также скачком сменится низким.
Однако для нас важен лишь первый (положительный) из этих двух скачков, так как на отрицательный скачок напряжения (по входу С) триггер DD2.2 нe реагирует. Поэтому и переключаться в новое состояние (единичное или нулевое) триггер DD2.2 будет всякий раз, когда руку подносят к антенне WA1 на достаточно близкое расстояние. Прямой выход триггера DD2.2 соединен с верхним (по схеме) входом элемен- та DD1.2, входящего в состав электронного ключа. Воздействуя на этот вход, триггер способен как открывать, так и закрывать электронный ключ, а вместе с ним и тринистор VS1, включая либо выключая тем самым лампу EL1.
Заметим, что непосредственная связь инверсного выхода триггера DD2.2 с собственным информационным входом D обеспечивает его работу в нужном счетном режиме - "через раз", а вот ин- тегрирующая цепь C5R4 нужна для того, чтобы после подачи на автомат питания (например, после отключения "пробок") триггер DD2.2 был бы обязательно установлен в нулевое состояние, соответствующее погашенной лам- пе EL1. Как и в предыдущем автомате, лампу EL1 удается включить и обычным выключателем SА1. А вот выключена она будет, если, с одной стороны, вы- ключатель SА1 разомкнут, с другой - триггер DD2.2 установлен в нулевое состояние.
Еще одна особенность данного автомата состоит в том, что импульсный генератор (10 кГц) собран по упрощенной схеме - всего на двух элементах (DD1.З и DD1.4) вместо трех. Взамен микросхемы К561ТМ2 (DD2) допустимо применить КМ1561ТМ2, 564ТМ2 или К176ТМ2. Другие детали в нем такие же, как и в предыдущем. Размеры антенны имеет смысл уменьшить до 50...100 см2 по площади фольги
Автоматический выключатель простая схема
Это устройство является как бы электронным аналогом обычной кнопки с самовозвратом: нажал - лампа горит, отпустил - погасла. Очень удобно снабдить такой бесконтактной "кнопкой", например, мягкое кресло, свет над которым автоматически загорается всякий раз, когда вы сели в него для чтения, вязания или иного активного отдыха. Отличие этого упро- щенного автомата от предыдущих заключает- ся в том, что в нем нет ни одновибратора, ни триггеров. Поэтому конденсатор С3 напрямую подключен к нижнему (по схеме) входу элемента DD1.2 электронного ключа. Если "седока" нет, спрятанная под об- шивкой кресла антенна WA1 не препятствует возникновению импульсного сигнала на выходе элемента DD1.1, конденсатор С3 разряжен, а потому электронный ключ и тринистор VS1 закрыты, лампа EL1 не горит. Когда отдыхающий садится в кресло, указанные импульсы пропадают, конденсатор С3 заряжается и электронный ключ допускает открывание тринистора VS1, свет горит. Разумеется, этими примерами далеко не исчерпываются все возможности применения световых автоматов.
Каждый из нас мечтает, чтобы собственный дом был автоматизирован и для включения света или телевизора достаточно было просто войти в комнату. Если с бытовой техникой в плане автоматизации дела обстоят не очень, то с системой освещения все намного лучше. И сегодня в доме или квартире можно с помощью специальных устройств относительно просто создать систему для автоматического освещения.
Наша статья расскажет вам, каким образом можно своими руками организовать в любом помещении дома качественную систему освещения, работающую в автоматическом режиме.
Автоматизация подсветки: преимущества и назначение
Создание системы для автоматического управления освещения в домашних помещениях является той мечтой, которая сегодня легко воплощается в жизнь с помощью специального оборудования. Такие системы в доме имеют следующие преимущества:
- эффективное и комфортное управление работой осветительных приборов без непосредственного участия человека;
- возможность установить автоматическое устройство системы управления света своими руками;
- автоматическое включение света в темное время суток;
- экономия на электричестве. Устройство (датчик движения, реле и т.д.), которое используется в той или иной ситуации, позволяет добиться разной степени экономии электроэнергии.
Автоматическая подсветка помещения
Стоит отметить, что системы автоматического освещения, применяемые внутри помещения, входят в понятие «умный дом» или «умный свет». Подключая такие системы, вы получаете возможность быстрого, комфортного и эффективного управления уровнем освещения в любом помещении дома, где установлена необходимая аппаратура.
В зависимости от того, какое устройство имеет тот или иной прибор (датчик, реле и т.д.), включение света может осуществляться следующим образом:
- через регистрацию прибором в заданной области движения. Здесь устройство содержит специальный сенсор, улавливающий любые изменения в контролируемой области. Тут для выключения/включения освещения необходима установка датчика движения;
- через звуковые эффекты. Например, для включения света нужно похлопать в ладони. Здесь нужен специальный звуковой выключатель;
- через степень освещенности. В данной ситуации используется реле, устройство которого способно оценивать уровень освещенности в доме и при падении ее ниже определенного показателя, производить включение света.
Обратите внимание! Все перечисленные выше способы включения и выключения освещения в темное время суток могут использоваться как в доме, так и на улице. Но те аппараты, которые способны реагировать на звуковой сигнал, стоит устанавливать именно в помещениях, чтобы снизить риск ложного срабатывания.
В некоторых ситуациях можно даже комбинировать приборы, имеющие разное устройство, чтобы достичь максимально полной автоматизации системы автоматического включения света в любом помещении дома или квартиры.
Теперь рассмотрим более детально каждый тип аппаратов, применяемых для организации системы автоматического освещения.
Датчики движения – самый распространенный вариант
Чаще всего в доме система автоматического освещения организовывается путем установки датчиков движения. Такие приборы бывают самыми разнообразными:
- инфракрасными. Являются самыми безопасными в плане длительной эксплуатации в жилых помещениях. Они проводят оценку изменений теплового сигнала и при обнаружении разницы между посланным и принятым сигналом могут включать или выключать свет в комнате;
Инфракрасный датчик движения
- микроволновой и ультразвуковой датчик. Такие изделия чаще используются для автоматизации системы освещения на улице. Это связано с тем, что микроволновое управление светом, особенно при длительном использовании, может негативно сказываться на состоянии здоровья людей. Принцип работы микроволнового и ультразвукового датчика практически аналогичен. Разница заключается только в типе принимаемого и испускаемого сигнала: микроволны или ультразвук. Схемы организации таких устройств почти идентичны;
Микроволновой датчик движения
Комбинированный датчик
- комбинированный датчик. Такое управление светом, как и инфракрасное, является наиболее оптимальным для дома. Устройство комбинированного датчика содержит два типа сенсора, которые анализируют сигналы в контролируемой области.
Обратите внимание! Комбинированные и инфракрасные датчики дают минимальное количество ложных срабатываний.
Для правильной работы прибора нужны схемы подключения, которые обычно предоставляются производителями и находятся либо в инструкции к прибору, либо нанесены на бок упаковки. Схемы подключения могут иметь разный вид. Все зависит от модели прибора, с помощью которого планируется организовывать управление светом.
Монтаж датчиков движения возможен в любых помещениях дома, включая ванную комнату и туалет. Свет в такой ситуации будет включаться при вхождении человека в комнату, и выключаться при его выходе.
Кроме этого подобные устройства часто комбинируют с таким элементом, как автоматический выключатель света. Он может дополнять и другие типы устройств данной системы.
Умный выключатель — хлопаем в ладоши
Умный выключатель
Еще одним довольно оригинальным, но, тем не менее, популярным способом включения света в помещении является установка выключателя, реагирующего на хлопки ладонями.
Такое устройство оснащено микрофоном, для которого характерна высокая избирательность. Этот микрофон способен различать определенный звук и отделять его от других звуковых колебаний. Кроме этого, умный выключатель оснащен специальной автоматикой, которая способна анализировать полученный звуковой спектр и вычленять из него необходимый сигнал.
Обратите внимание! Умный выключатель может реагировать не только на хлопок ладоней, но и на специальное слово. При желании в качестве сигнала можно использовать любую вариацию звуковых колебаний. Здесь главное грамотно все настроить.
Для установки такого выключателя также используют специальные схемы. Это нужно обязательно учитывать при монтаже аппарата в доме.
Использовать выключатель лучше всего в таких комнатах, как спальня, гостиная, кухня, коридор. А вот для ванной комнаты с туалетом умный выключатель не подойдет.
Фотореле и их роль в системе автоматической подсветки дома
Фотореле
Все устройства, которые применяются для организации в доме автоматической системы подсветки, могут в той или мере реагировать на степень освещенности. Но есть специальные изделия, которые реагируют на уровень естественной подсветки. Это реле разных модификаций.
Управление светом здесь происходит при снижении уровня естественного света ниже установленного показателя. Для того чтобы управление было правильным, реле такого плана нужно устанавливать, используя правильные схемы. Реле устанавливается в осветительный прибор. Только после этого управление будет доступно. Поэтому, если неправильно подключить хотя бы один провод, реле не будет функционировать как нужно.
Схема подключения фотореле
Вместе с тем стоит отметить, что при организации системы автоматического освещения внутри жилого сооружения, фотореле или другие его модификации используются редко. Чаще они входят в систему наружной подсветки, где их размещение будет наиболее актуальным и эффективным. Здесь, как правило, используется фотореле, которое имеет вид датчика. Он имеет определенную чувствительность к световым лучам. Попадая на реле, солнечные лучи способствую переходу устройства в режим изолятора. А вот в темное время суток, когда световой поток ослабевает, реле преобразуется в проводник. В результате такого преобразования происходит включение света ночью и вечером. Запитка прибора идет от электросети дома.
Заключение
Для того чтобы организовать в доме качественную и эффективную систему автоматического включения света, можно использовать три группы устройств. Каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками, которые следует учитывать при выборе для дома. Есть некоторые приборы (микроволновые датчики движения), длительная работа которых вблизи людей недопустима по причине нанесения значительного вредя здоровью. И эта статья поможет вам сделать взвешенный выбор в пользу того или иного вида автоматического прибора для освещения жилых комнат.
Как подобрать и установить датчики объема для автоматического управления светом
Самодельные регулируемые транзисторные блоки питания: сборка, применение на практике
Отдых в доме за городом становится комфортным и приносит удовольствие лишь тогда, когда задачи по содержанию дома и участка сведены к минимуму. Зачастую хозяева вынуждены заниматься поливом посадок, контролировать обеспечение вентиляции и отопления дома, включать освещение участка и т.д. Конечно, такой "отдых" был волне стандартен для наших бабушек и дедушек, но сегодня совсем другие времена и стандарты жизни, которые все чаще исключают превращение пребывания за городом в труд, который отнимает много сил и времени.
Этот столь необходимый функционал сегодня можно вполне делегировать, при этом не нанятым работникам, а современному многофункциональному модульному электрооборудованию, позволяющему выполнить все процессы на загородном участке в автоматическом режиме, т.е. без участия человека. Его установка происходит быстро и легко в уже существующие системы снабжения электроэнергией и, таким образом, отпадает необходимость в проведении сложных ремонтных работ.
Процессов может быть много, но в этой статье мы остановимся на автоматическом включении с наступлением темноты уличного освещения .
Несмотря на то что существует много простых способов включения уличного освещения, трудно поспорить с тем, что гораздо удобнее, когда освещение включается и выключается вообще без участия человека, т.е. в автоматическом режиме .
Современное модульное оборудование позволяет не только программировать на своевременное включение оборудование, но также создавать разные комбинации световых зон (скажем, в одно время будет включаться подсветка нескольких газонов, чуть позже - светильники на оставшихся газонах и около въезда).
Вопрос с включением освещения в автоматическом режиме становится особенно актуальным в осенние и зимние месяцы, когда солнце заходит очень рано и владельцы загородной недвижимости вынуждены возвращаться домой по темноте.
На рынке в настоящее время представлено множество устройств, которые позволяют решить задачу включения освещения в автоматическом режиме . Так, если необходимо с наступлением темноты зажигать уличные светильники, то лучше всего использовать сумеречные реле (фотореле) . Вечером, если уровень освещенности понизится ниже определённого уровня, то реле сработает и произойдет включение освещения.
Светильники, которые устанавливают в целях безопасности около калиток, ворот гаража или входа в дом, можно подключить через датчик движения . Для этих целей чаще всего используется , обнаруживающий присутствие и перемещение человека в зоне его действия. При установке датчиков движения нужно выбрать правильное его месторасположение с учетом его чувствительности.
Для решения важной задачи управления уличным освещением можно остановить свой выбор и на астрономическом реле .
Чтобы организовать освещение у входа в дом или подъезда к участку, можно остановить свой выбор на реле времени с функцией задержкой на отключение . Управляется такое устройство от кнопочного выключателя и отключает через установленное время нагрузку (светильники во дворе или в саду).
Устанавливается время задержки включения нагрузки на лицевой панели реле, а регулироваться может в зависимости от устройства. В некоторых реле времени (таймерах) можно запрограммировать не только временные интервалы включения и отключения наружного освещения, но и распределить их по дням недели.
Очень интересные и полезные эффекты можно получить комбинируя различные типы устройств для управления освещением. Так, например, датчик движения можно подключить вместе с таймером. Благодаря этому, можно сделать так, чтобы по таймеру автоматически включались 2 лампочки по 20 Вт, а при приближении человека срабатывал датчик движения и при этом включались 2 лампочки по 100 Вт.
Огромное количество возможностей для управления наружным освещением можно получить используя оборудование для построения систем домашней автоматизации ( , и т.п.). Современные технологии и помогут вам создать наиболее комфортные и удобные схемы управления наружным освещением, подходящего вам уровня стоимости и сложности.
Все перечисленные в статье приборы - фотореле, таймеры, датчики движения могут быть интегрированы в одну систему, которой можно управлять с помощью пульта дистанционного управления или полностью автоматически. Подробнее о возможностях управления уличным освещением и прожекторами с использованием системы бытовой автоматизации Х10 будет рассказано в следующих статьях.
