Com-ip.ru

КОМ IP
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой сумеречный выключатель своими руками

Сумеречный выключатель освещения

Благодаря использованию оптоэлектронного реле типа 5П19Т1 можно добиться гальванической развязки платы с электросетью, а во-вторых небольшого тока потребления до 10мА и напряжения до 1,8В. Ток коммутируемый в нагрузке, наоборот может достигать значений до 1А.

Схема сумеречного выключателя имеет датчик освещения, который является фоторезистором типа ФСК-1. Его сопротивление снижается с увелечением попадаемых на его поверхность квантов света и уменьшается ближе к сумеркам, что в свою очередь переключает триггер Шмитта, выполненный на транзисторах. Номиналы радиокомпонентов рассчитаны таким образом, что при переключение триггера произойдет это с небольшим гистерезисом. Это задает надежное включение и выключение освещение при плавных изменениях его уровней. Подстроечным резистором R3 СП3-19б СП3-38а-0,125 можно настроить требуемую чувствительность фотоэлемента при наступлении сумерек. Все компоненты схемы смонтированы на односторонней печатной плате изготовленной методом ЛУТ.

В роли датчик уровня освещенности используется фоторезистор R2 типа ФСК-1. Он подключен между базой и коллектором биполярного транзистора VT1, поэтому в светлое время суток, когда сопротивление R2 дочтаточно мало, он открывается, так как напряжение на его базе возрастает. Соответственно VT2 закрывается.

Снижается и напряжение между управляющем электродом симистора VS1 и плюсовой шиной, поэтому, последний закрывается и напряжение на лампу не поступает. В темное время суток сопротивление фоторезистора возрастает и VT1 закрывается, зато отпирается транзистор VT2.

Напряжение на коллекторе VT2 падает, что вызывает открытие симистор и включение лампы Н1. В этой схеме можно применить фоторезистор номинального сопротивления в достаточно широком диапазоне, от десятков Ом до сотен кОм. Напряжение на базе VT1 определяется номиналами делителей на R3 и R2. При этом резистор R3 переменный, и с его помощью можно осуществляется настройка уровня естественной освещенности.

Чтобы не было кратковременного мигания лампы фоноря при быстром изменении уровня освещенности, при открытии VT2 напряжение на резисторе R7 увеличивается и смещает VT1 еще сильнее в режим отсечки т.е мы видим работу транзисторного триггера Шмитта. Цепь R5-C2 задерживает переключение триггера блокируя реакцию фотореле на скоростной уровень изменения освещенности датчика

Переменное сопротивление R3 типа СПО, но подойдет абсолютно любое, как переменное так и подстроечное, указанного номинала на схеме. Стабилитрон абсолютно любой на 15 вольт. Диоды VD2 и VD3 с обратным напряжением не ниже 400 вольт. Транзисторы-любые КТ315 или КТ3102. При установке сумеречного выключателя нужно сделать так, чтобы прямой свет от фонаря не попадал на фоторезистор, иначе схема будет работать со сбоями.

Аппарат предназначен для управления освещением площадки возле подъезда многоквартирного дома, или дворика частного дома. Принцип работы в использовании таймера и фотореле в совокупности. Фотореле служит датчиком естественного света, а таймер ограничивает время включенного состояния осветительного прибора. Вечером уровень естественной освещенности снижается. При его снижении ниже предела, который устанавливается подстроечным резистором R1, происходит включение осветительного прибора. Одновременно запускается таймер, отсчитывающий время, установленное примерно 3 часа, спустя которое свет выключается независимо от уровня внешнего освещения.

Принципиальная схема аппарата показана на рисунке. Датчиком света служит фотодиод от системы дистанционного управления старого советского телевизора. Здесь фотодиод FD1 включен в обратном направлении и работает как фоторезистор, образуя вместе с резистором R1 делитель напряжения, поступающего на входы элемента D1.1. Сопротивление R1 устанавливают таким чтобы при достаточном естественном освещении на выходе элемента D1.1 была логическая единица, а при недостаточном — ноль. То есть, резистором R1 устанавливают порог фотореле.

Днем, когда освещенность достаточная, на выходе D1.1 логическая единица, поступающая на вход «R» счетчика D2 и на один из входов элемента D1.2. Поэтому, во-первых, счетчик D2 установлен в нулевое состояние и не реагирует на импульсы, поступающие на его вход «С» от мультивибратора на элементах D1.3-D1.4, во-вторых, логическая единица на входе элемента D1.2 приводит к тому, что на его выходе — логический ноль. Поэтому мощный полевой транзистор VT1 закрыт и напряжение на лампу Н1 не подается. Ночью, когда освещенность недостаточная на выходе элемента D1.1 — логический ноль, который поступает на вход «R» счетчика D2 и на один из выводов D1.2. Так как до этого момента счетчик D2 был в нулевом состоянии, то логические нули будут на обоих входах элемента D1.2. Поэтому на его выходе будет логическая единица, которая открывает VT1 и через него поступает питание на лампу Н1.

Транзистор IRF840 предназначен для работы в схемах коммутации достаточно большой нагрузки и напряжения, к тому же из-за его очень низкого сопротивления в открытом состоянии на нем рассеивается очень небольшая мощность, несмотря на существенно большую мощность нагрузки. Поэтому IRF840 при мощности нагрузки до 200-300W может работать без радиатора. Так KaKlRF840 предназначен для работы на постоянном или пульсирующем токе, напряжение на лампу поступает через мостовой выпрямитель на диодах VD4-VD7. Выпрямительный мост сделан на диодах КД209Б, относительно небольшой мощности, поэтому, мощность лампы не должна быть более 100W. Если будет нужна лампа 200-300W, потребуется заменить эти диоды более мощными.

Так как на входе «R» счетчика D2 есть логический ноль, то счетчик получает разрешение считать импульсы, которые поступают на его вход «С». Эти импульсы генерирует мультивибратор D1.3-D1.4, от их частоты зависит продолжительность включенного состояния лампы Н1. На 8192-м импульсе мультивибратора на выводе 3 счетчика D2 появляется логическая единица, которая, во-первых, поступая на один из входов D1.2 приводит к появлению логического нуля на его выходе. Транзистор VT1 закрывается и лампа выключается. Во-вторых, единица поступает на один из входов D1.3 и срывает генерацию мультивибратора.

Чтобы вывести схему из этого состояния нужно чтобы сначала посветлело так, чтобы на выходе D1.1 появилась единица, а потом потемнело, чтобы там появился ноль. Фотодиод ФД263 можно заменить другим фотодиодом, фототранзистором или фоторезистором. Соответственно придется изменить и номинальное сопротивление R1. Продолжительность включенного состояния фонаря можно изменить подбором R2 и С2. Печатную плату не разводил, — не вижу смысла травиться химией, когда есть такие хорошие «макетки», да еще и с корпусами. Фотодатчик должен «смотреть» в небо и быть расположенным выше лампы, лучше всего над карнизом подъезда.

Данное устройство используется для автоматического включения фонаря уличного освещения в тёмное время суток и отключения в светлое. Основа первой конструкции фотореле — микросборка КР544УД1Б, а второго микросхема КР1182ПМ1.

Схемы представляют собой типовые датчики освещения, в роли светочувствительного радиоэлемента в них применяется фоторезистор. Первая рассмотренная схема — датчик затемнения, вторая — освещения

Простой сумеречный выключатель своими руками

На рисунке показана схема сумеречного выключателя, объединяющего в себе достоинства первого и второго типов. Большей частью это фотореле, но в нем есть и простой таймер, выключающий свет поздно ночью, когда он никому не нужен, например, с 24-00 до 6-00. Схема фотореле построена на микросхеме D2 типа К561ТЛ1, содержащей четыре элемента «И-НЕ» со свойствами триггера Шмитта. Датчиком освещенности служит фотодиод VD5 от систем дистанционного управления старых отечественных телевизоров.

Что такое сумеречный выключатель и для чего он нужен?

Сумеречными выключателями называют автоматы, включающие свет с наступлением темноты и выключающие его утром. Существует два основных типа выключателей:

Первый представляет собой фотореле, включающее свет с наступлением темноты и выключающее его на рассвете, когда уровень солнечного света превысит некоторый заранее установленный порог.

Второй тип сумеречного выключателя представляет собой таймер, включающий и выключающий свет в строго заданное время.

Обоим типам свойственны существенные недостатки. Фотореле включает свет только когда темно, но поддерживает свет включенным всю ночь, даже если в этом нет необходимости, повышая таким образом расход электроэнергии.

Таймер далеко не всегда включает свет, когда это действительно нужно по соображениям уровня освещенности.

Фотодиод инфракрасный, но он очень хорошо реагирует и на видимый свет. Фотодиод включен фоторезистором и вместе с переменным резистором R7 он образует делитель напряжения, зависимый от уровня света.

Сопротивление R7 должно быть установлено таким образом, чтобы днем, даже пасмурным, когда уровень солнечного света достаточен, напряжение на входах элемента D2.1 было в пределах уровня логической единицы. Тогда на выводе 6 D2.2 будет ноль, и на его выходе единица. Единица будет так же на D2.4 и светодиод оптопары U1 гореть не будет. Симистор VS1 закрыт, осветительная лампа Н1 выключена.

Порог должен быть установлен резистором R7 так, что с наступлением темноты напряжение на входах D2.1 должно понижаться до уровня логического нуля. На вывод 6 D2.2 теперь поступает логическая единица. Если на втором входе D2.2 так же имеется логическая единица, то на его выходе будет ноль. Ноль будет и на выходе D2.4. Светодиод оптопары U1 зажигается и симистор VS1 открывается, включая лампу Н1.

Читать еще:  Керамические выключатели для наружной проводки

Так работает фотореле. Но еще есть и таймер. Выполнен он на счетчике-мультивибраторе С D4 521 (D1). Частота мультивибратора D1 цепью R2-C2 установлена 97 Гц (при налаживании эту частоту нужно точно установить подбором R2, контролируя частоту на выводе 4 D1).

При такой частоте счетчик отрабатывает 24-часовой цикл. Здесь задача таймера в том, чтобы каждые сутки на 6 часов делать включение света от фотореле невозможным. Начинается отсчет этого времени с момента обнуления счетчика кнопкой S1.

Например, свет должен гореть только утром и вечером, а ночью, с 24-00 до 6-00 он должен быть выключен. Для этого в 24-00 обнуляете счетчик кнопкой S1 (кнопка без фиксации). На выводе 5 D2.2 устанавливается ноль. Теперь независимо от состояния фотореле на выходе D2.4 будет единица и свет не сможет включиться.

Спустя 6 часов откроется диод VD6, а затем и VD7. На резисторе R4 будет напряжение высокого логического уровня, и таймер не будет блокировать работу фотореле.

Резервный источник питания В1 нужен для того чтобы из-за перепада или пропадания напряжения в сети установка таймера не сбивалась.

Микросхема CD4521 отечественного аналога не имеет, но есть много зарубежных аналогов (типа «хх.4521»). Остальные детали можно заменить любыми подобными указанным на схеме. Монтаж удобнее всего выполнить на универсальной макетной печатной плате (решето через 2,5 мм с круглыми площадками).

Сумеречные выключатели освещения с гальванической развязкой (220В)

Принципиальные схемы сумеречных выключателей для управление ночным освещением. В простейшем случае это фотореле, включающее уличный или садовый фонарь снаступлением темноты, чуть сложнее -устройство с таймером, ограничивающим продолжительность ночного освещения (чтобы свет не горел всю ночь, а только вечером). Сейчас в продаже есть много таких устройств, особенно первого типа. Но, на мой взгляд, практически всем им свойственен существенный недостаток -наличие гальванической связи с электросетью, а это может привести к поражению электрическим током.

Первая схема

На рисунке 1 показана схема простого сумеречного выключателя, включающего уличный или садовый фонарь с наступлением темноты, и выключающий его на рассвете.

Светочувствительным элементом здесь является фотодиод FD1 типа ФД263, включенный по схеме фоторезистора, это когда он включен в обратном направлении по току, и его обратное сопротивление находится в обратной зависимости от уровня естественного света. Вместе с резистором R1 он образует делитель напряжения.

Рис.1. Принципиальная схема сумеречного выключателя освещения на микросхеме К561ЛЕ5.

Работает прибор следующим образом. Ночью, при низкой естественной освещен ности сопротивление фотодиода ED1, включенного как фоторезистор, высоко. Поэтому на соединенных вместе входах элемента D1.1 микросхемы D1 имеется напряжение, соответствующее логическому нулю.

Триггер Шмитта 01.1-01.2 находится в нулевом положении, и на выходе элемента D1.3 логическая единица, которая через резистор R3 поступает на транзисторный ключ VT1, в коллекторной цепи которого включено оптореле К1. Транзистор VT1 открывается и появляется ток через светодиод оптореле К1, которое открывается и включает лампу освещения, подключенную к розетке Х2.

Днем освещенность выше, поэтому сопротивление фотодиода FD1 низко. На соединенные вместе входы элемента поступает напряжение, соответствующее логической единице. На выходе элемента D1.3 будет ноль, который через резистор R3 поступает на транзисторный ключ VT1, в коллекторной цепи которого включено оптореле К1.

Транзистор VT1 закрывается и прекращается ток через светодиод оптореле К1, которое закрывается и выключает лампу освещения, подключенную к розетке Х2.

Так происходит каждые сутки. Конденсатор С1 немного затормаживает работу делителя напряжения на FD1 и R1, чтобы исключить переключения от резких изменений освещенности, например, фар проезжающего автомобиля, или от наводок, которые могут иметь место в определенных случаях. Световой порог «дня / ночи» регулируется, переменным резистором R1.

А от сопротивления R2 зависит гистерезис этого порога.

Гальванически низковольтная схема полностью развязана от электросети. Управление нагрузками осуществляется посредством оптической связи (через оптореле), а питание поступает через трансформатор Т1. Поэтому в случае попадания на органы управления воды или прикосновения к ним поражение током исключается, так как они не находятся под потенциалом электросети.

Пространственно фотодиод FD1 должен располагаться так, чтобы на него не попадал прямой свет от уличного или садового светильника, которым он управляет.

Вторая схема

Вторая схема сумеречного выключателя показана на рисунке 2. В ней есть таймер, ограничивающий продолжительность горения садового или уличного светильника, чтобы он горел не всю ночь, а только вечером некоторое время.

Рис.2. Схема сумеречного выключателя освещения на микросхемах К561ЛЕ5, К561ИЕ16.

Практически это таймер, запускаемый при понижении уровня внешней освещенности ниже установленного порога. Здесь используется такой же фотодатчик на фотодиоде FD1, образующий вместе с резистором R4 светозависмый делитель напряжения. Уровень света, при котором нужно включать садовый или уличный светильник устанавливается переменным резистором R4.

Когда естественного освещения достаточно сопротивление FD1 ниже сопротивления И4 и напряжение на выходе элемента D1.4 — логическая единица. Это устанавливает счетчик D2 в нулевое положение и удерживает его в этом положении, плюс, единица, поступающая на вывод 9 D1.3 устанавливает логический ноль на выходе D1.3. Транзистор VT1 закрыт, ток через светодиод оптореле К1 отсутствует и осветительная лампа выключена.

При снижении уровня естественной освещенности ниже установленного резистором R4 порога напряжение на входе R1.4 увеличивается и достигает порога логической единицы. При этом на выходе R1.4 устанавливается логический ноль. Так как на оба входа R1.3 теперь поступают логические нули, на его выходе устанавливается логическая единица. Транзистор VT1 открывается и появляется ток через светодиод оптореле К1, которое открывается и включает лампу дворового или уличного светильника.

Одновременно запускается таймер. Счетчик D2 начинает считать импульсы, поступающие на его вход от мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2. Время, в течение которого будет работать искусственное освещение устанавливается переменным резистором R1 в пределах от одного до 6 часов.

R1 регулирует частоту импульсов, поступающих на счетчик, а от их частоты зависит то, как скоро счетчик досчитает до 8192. Как только заканчивается заданный временной интервал на выводе 3 D2 появляется логическая единица. Она поступает на вывод 8 D1.3 и на выходе D1.3 напряжение падает до логического нуля.

Транзистор VT1 закрывается и осветительная лама выключается. Одновременно единица с вывода 3 D2 поступает на вывод 2 D1.1 и блокирует мультивибратор D1.1-D1.2. Схема будет находиться в таком состоянии до наступления рассвета.

Гальванически низковольтная схема полностью развязана от электросети. Управление нагрузками осуществляется посредством оптической связи (через оптореле), а питание поступает через трансформатор Т1. Поэтому в случае попадания на органы управления воды или прикосновения к ним поражение током исключается, так как они не находятся под потенциалом электросети.

Пространственно фотодиод FD1 должен располагаться так, чтобы на него не попадал прямой свет от уличного или садового светильника, которым он управляет.

Детали схем

Источник питания выполнен на трансформаторе Т1 типа ТВК100Л. Это выходной трансформатор кадровой развертки от старого лампового черно-белого телевизора. Вместо него можно использовать любой маломощный силовой трансформатор, на вторичной обмотке которого есть переменное напряжение 7-10V при максимальном токе не ниже 100mA.

Например, использовать трансформатор от какого-то миниатюрного сетевого источника питания, например, от сетевого адаптера телевизионной игровой приставки или компьютерной периферии, или же намотать его самостоятельно.

Выпрямительный мост КЦ402 можно заменить любым маломощным выпрямительным мостом или собрать мост на четырех диодах, типа КД209, КД105, 1N4004 или других.

В схемах датчика света используется ИК-фотодиоды ФД263. Такие фотодиоды широко использовались в системах дистанционного управления старых отечественных телевизоров. Несмотря на то, что они предназначены для инфракрасного излучения, они очень хорошо реагируют и на видимый свет. Вместо ФД263 можно попробовать и другие фотодиоды. Либо поставить фоторезисторы.

При этом, возможно, номинальное сопротивление переменных резисторов И1 (рис.1) и R4 (рис.2) придется изменить.

Микросхемы К561ЛЕ5 можно заменить любыми КМОП микросхемами, в которых есть не меньше четырех ИЛИ-НЕ элементов, например, К176ЛЕ5, CD4001. Причем, микросхему D1 по рисунку 1 можно заменить любой ИМС КМОП с числом инверторов не менее 4-х, то есть, здесь может работать и такая микросхема как К561ЛН1, К561ЛН2, К561ЛА7, CD4011.

А вот D1 в схеме по рисунку 2 должна быть обязательно с элементами «ИЛИ-НЕ». Микросхему К561ИЕ16 (рис.2) можно заменить счетчиком CD4020 или CD4060, используя только счетчик этой микросхемы. Возможно использовать и счетчик с меньшим числом разрядов — К561ИЕ20 или CD4040.

Читать еще:  Как называются автоматические выключатели

В этом случае вместо вывода 3 используем вывод 1, и потребуется уменьшить частоту импульсов, генерируемых мультивибратором D1.1-D1.2 путем увеличения емкости конденсатора С2 в 4 раза.

Налаживание

Налаживание схемы по рис.2 заключается в установке пределов регулировки времени подбором R2, C2 и в градуировке шкалы времени. Чтобы облегчить этот процесс можно определять время по величине полного периода импульсов, вырабатываемых мультивибратором D1.1-D1.2, умножая его на 8192 (значение получится в секундах, которое затем нужно перевести в часы).

—>ЗАМЕТКИ ДЛЯ МАСТЕРА —>

Фотореле на симисторе

На схеме (рис.1) показана конструкция автоматического устройства включения и выключения уличного освещения. В предлагаемой конструкции функцию управления выполняет симистор. Благодаря тому, что его работа не зависит от полярности приложенного напряжения, отпадает необходимость в мощном двухполупериодном выпрямителе. Это позволяет упростить конструкцию автомата и уменьшить его габариты. Предлагаемое устройство рассчитано на управление источниками света общей мощностью до 400 Вт.

Фоторезистор R1 вместе с резисторами R2 и R3 образуют делитель напряжения, который определяет ток базы транзистора VT1. В дневное время суток, когда фоторезистор освещен, его сопротивление сравнительно невелико, поэтому транзистор VT1 открыт и насыщен, а VT2 закрыт. Коллекторный ток транзистора VT2, а следовательно, и ток управляющего электрода симистора практически равны нулю. Симистор, таким образом, закрыт, и ток через нагрузку не протекает. С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, и ток базы транзистора VT1 начинает уменьшаться. При достижении определенного значения транзистор VT1 выходит из насыщения и начинает закрываться. Увеличивающееся падение напряжения на резисторе R7 ускоряет закрывание транзистора VT1 и открывание VT2. Ток управляющего электрода симистора, протекающий через открытый транзистор VT2 и резисторы R6, R7, поддерживает симистор открытым на протяжении обоих полупериодов сетевого напряжения. Следовательно, лампы сразу начинают с ветить в полный накал. Процесс выключения фотореле происходит в обратном порядке. Порог срабатывания фотореле устанавливают переменным резистором R2, а резистор R3 служит для ограничения тока делителя при попадании на фотоприемник прямых солнечных лучей. Резистор R6 определяет ток управляющего электрода симистора, который при открытом транзисторе VT2 должен быть больше тока включения симистора, но меньше допустимого коллекторного тока транзистора VT2. Резистор R5 уравнивает напряжение на управляющем электроде и катоде симистора, когда транзистор VT2 закрыт. Это обеспечивает надежное выключение с имистора и помехоустойчивость фотореле в целом. В устройстве использованы транзисторы VT1 и VТ2—КТ315Г или КТ315Е с коэффициентом передачи тока не менее 60.

Устройство, собранное безошибочно и из элементов с указанными на схеме типономиналами, в налаживании не нуждается, необходимо только установить порог срабатывания. Монтируют фотореле в таком месте, чтобы свет от ламп, которыми оно управляет, не попадал на фотоприемник. Во избежание попадания в коробку воды и посторонних предметов входной патрубок ее должен быть направлен вниз, а крышку после установки герметизируют водостойким лаком или клеем.

Автомат – выключатель освещения

Это устройство (рис.2) предназначено для автоматического включения электроосвещения при наступлении темноты и его выключения в светлое время суток.

Его светочувствительным прибором является фоторезистор R 1, включенный на входе порогового устройства (элементы DD 1.1, DD 1.3). При нормальной освещенности сопротивление фоторезистора мало, поэтому на выходе элемента DD 1.3 будет напряжение высокого уровня и генератор импульсов, собранный на элементах DD 1.2, DD 1.4, не работает. На выходе генератора транзисторы VT 1, VT 2 выполняют функцию согласующего устройства с симистором. В таком режиме работы устройства на управляющий электрод симистора VS 1 никаких сигналов не подается, поэтому он закрыт и осветительная лампа HL 1 обесточена.

С наступлением темного времени суток сопротивление фоторезистора возрастает, напряжение на выходе порогового устройства уменьшается. И когда оно уменьшится до низкого уровня, генератор начнет работать и на выходе согласующего устройства появятся импульсы с частотой следования около 1 кГц. Так как эти импульсы разнополярные, то положительные импульсы замыкаются на корпус через диод VD 3, а отрицательные – поступают на управляющий электрод симистора.

При этом симистор открывается практически в самом начале каждого полупериода сетевого напряжения, поэтому осветительная лампа светится на полную мощность.

Выпрямитель автомата образуют стабилитрон VD 2, диод VD 1 и конденсатор С4, который гасит избыточное напряжение сети. Пороговое устройство имеет гистерезис своей характеристики, что обеспечивает устойчивое срабатывание автомата при переходе из одного режима работы в другой.

Утром, когда естественная освещенность увеличивается, происходит обратный процесс, и осветительная лампа гаснет.

Фотодатчик размещают в месте, защищенном от прямых солнечных лучей, атмосферной влаги и света осветительных ламп. Его можно поместить в стеклянную пробирку, которая затем надежно герметично закупоривают. Если мощность осветительных ламп больше 500 Вт, то симистор устанавливают на теплоотводящий радиатор.

Налаживание автомата сводится к установке резистором R 2 требуемого порога срабатывания.

«Конструкции на логических

элементах цифровых микросхем»

Автомат уличного освещения

Схема автомата, позволяющего включать вечером и выключать утром уличное освещение, показана на рисунке 3.

Датчиком освещения является фоторезистор R 4. Когда он затемнен, его сопротивление велико (несколько мегаом), на входах логического элемента DD 1.1 – напряжение высокого уровня, такое же напряжение на выходе элемента DD 1.2. Транзистор VT 1 и VS 1 открыты, и уличные осветители EL 1 включены.

При наступлении рассвета сопротивление фотодатчика R 4 уменьшается, логические элементы DD 1.1 и DD 1.2 переключаются в противоположные состояния, транзистор VT 1 и тиристор VS 1 закрываются и фонари на улице гаснут.

На логических элементах DD 1.1, DD 1.2 и резисторах R 2, R 3 выполнен триггер Шмитта. Это устройство, как и обычный (счетный) триггер, обладает двумя устойчивыми состояниями. Но в отличии от счетного триггера, состояние которого изменяется после прихода очередного импульса на вход, триггер Шмитта переключается при изменении уровня входного напряжения. Можно так подобрать резисторы R 2 и R 3, что пороги переключения при увеличении входного напряжения и при его уменьшении не будут равны между собой. Например, для нашего триггера при увеличении входного напряжения порог переключения может составлять 3В, а при уменьшении напряжения 2В. Разность порогов переключения называют гистерезисом триггера. Гистерезис тем больше, чем больше отношение R 2/ R 3.

Если в автомате не использовать триггер Шмитта (т.е. резистор R 3 исключить, а R 2 замкнуть накоротко), то при изменении освещенности может наблюдаться мерцание осветительных ламп, при этом на выходе элемента DD 1.2 будет напряжение, находящееся между напряжениями низкого и высокого уровней. В триггере Шмитта такого не может быть, поскольку обратная связь через резистор R 3 с выхода элемента DD 1.2 на вход элемента DD 1.1 ускорит процесс переключения, сделает его лавинообразным. Такую обратную связь называют положительной.

В качестве датчика освещенности можно использовать фоторезисторы ФС-К (с любыми цифрами), а также фотодиоды ФД-1, ФД-2, ФД-3 (подключают катодом к резисторам R 1, R 2).

Фотодатчик следует располагать в таком месте, куда не попадает прямой свет фонарей EL 1, иначе автомат будет работать неустойчиво. Резистором R 1 можно изменять уровень освещенности, при котором включаются и выключаются осветители. Разницу в порогах включения и выключения осветительных ламп можно изменять подбором резистора R 2.

Максимальная мощность осветительных ламп определяется типами тиристора VS 1 и диодов VD 2- VD 5. В данном случае она составляет 2 кВт. Тиристор и диоды устанавливают на радиаторы.

Фотореле в подъезд

Схема прибора, показанная на рис.4, устанавливается в подъезде жилого дома и включает в нем освещение с наступлением темноты, а на рассвете выключает его.

При освещении фоторезистора R 4 его сопротивление снижается, падение напряжения на нем уменьшается, транзистор VT 1 закрывается, реле К1 и лампа EL 1 выключаются, при затемнении фоторезистора все происходит в обратном порядке и лампа включается. Конденсатор С1 – К73-17. Его можно заменить пленочным конденсатором зарубежного производства на напряжение не менее 630 В постоянного или 275 В переменного тока. Вместо зарубежного транзистора SS 9013 H подойдет КТ680А. Фоторезистор установлен импортный. Его сопротивление, равное 30 кОм в темноте, при дневном свете уменьшается до 6 кОм.

Реле использовано с обмоткой сопротивлением 1600 Ом. Измеренный мультиметром ток срабатывания – 2,58 мА. Контакты реле должны быть рассчитаны на коммутацию соответствующей нагрузке.

Простой выключатель ночного освещения

Одно из достоинств микросхемы – фазового регулятора КР1182ПМ1 в том, что для управления нужно изменять сопротивление между двумя выводами 6 и 3, на которых имеется постоянное напряжение. Это позволяет вместо переменного резистора, положенного по типовой схеме, использовать различные схемы на транзисторах и цифровых микросхемах.

Читать еще:  Выключатель проходной одноклавишный этм

На рисунке 5 приводится схема простого сумеречного выключателя, включающего на участке с наступлением темноты, и выключающего его на рассвете. Благодаря тому, что управляет лампой не ключ, а фазовый регулятор, лампа включается не сразу, а постепенно. Это способствует долговечности лампы накаливания.

Резистор R 2 служит для установки порога включения / выключения, резистор R 3 – для установки яркости максимальной освещенности. Мощность лампы не более 150 Вт.

Автомат уличного освещения

На рис.6 показана схема фотореле, предназначенного для включения света в темное время суток и включение на рассвете.

Рис.6 Принципиальная схема и печатная плата фотореле

Фотодатчик – VT 1 используется с «шариковой» компьютерной мыши и представляет собой пару фототранзисторов без базовых выводов, расположенных в одном корпусе. Фототранзисторы структуры n — p — n , коллектора соединены вместе и выведены на средний вывод корпуса, а эмиттеры – на крайние.

За включение света отвечает левый по схеме фототранзистор датчика VT 1. Порог снижения освещенности, при достижении которого должна включится осветительная лампа, устанавливается резистором R 1.

Схема выключения (на правом транзисторе VT 1) работает противоположным образом. Подстроечным резистором R 2 устанавливают уровень, при возрастании освещенности до которого осветительная лампа должна выключиться.

Автомат включения уличного освещения на транзисторах

Датчик фотореле размещается на улице, защитив его от прямого попадания искусственного света. Реле срабатывает с наступлением ночного времени суток и автоматически включает питание лампы уличного освещения или лестничной клетки, а утром выключать его.

Принципиальная схема представлена на рис.7.

Схема фотореле обладает неплохой чувствительностью, так как для его питания используется более высокое напряжение – около 18В. Контакты К1.1 электромагнитного реле К1, используемого в автомате, нормально замкнутые.

В ночное и вечернее время суток фоторезистор R 1 (ФСК-1) освещен очень слабо и его сопротивление составляет несколько сотен килоом. При этом коллекторные токи транзистора VT 1, в базовую цепь которого включен фоторезистор, и транзистора VT 2, база которого соединена непосредственно с эмиттером первого транзистора, не превышает тока отпускания электромагнитного реле К1. В это время осветительная лампа Н1, подключенная к электроосветительной сети через нормально замкнутые контакты К1.1 реле, горит.

С наступлением рассвета фоторезистор освещается все сильнее и его сопротивление уменьшается до 80 – 100кОм. При этом токи транзисторов усилителя увеличиваются. При токе 20 – 25 мА реле срабатывает и его контакты, размыкаясь, разрывают цепь питания осветительной лампы. А вечером, когда сопротивление фоторезистора снова начнет увеличиваться, а коллекторные токи соответственно уменьшаться, реле отпустит и замыкающими контактами включит освещение.

Выпрямитель автомата двухполупериодный. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С1 и стабилизируется двумя стабилитронами V 5 и V 4 серии Д809 (можно Д814Б). Номинальное напряжение конденсатора С1 не должно быть меньше 25В.

В автомате используется реле типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.131), РСМ-1 (паспорт Ю.171.81.37) или другое аналогичное с обмоткой сопротивлением 650-750 Ом.

Для увеличения задержки времени выключения осветительной лампы питающее напряжение автомата надо уменьшить на 3-4 В, а для уменьшения, т.е. более раннего выключения, наоборот, увеличить на 3-4 В. Это можно сделать при использовании в блоке питания стабилитронов с другими напряжениями стабилизации: в первом случае – стабилитронов Д808 или одного (вместо двух) стабилитрона Д813, во втором – трех стабилитронов Д808 или двух стабилитронов Д811 или Д814Г. Чувствительность автомата можно также регулировать подбором резистора R3 .

Как своими руками изготовить сумеречный выключатель для автоматического управления освещением

Сейчас несложно купить сумеречный выключатель и подключить к нему искусственный источник света, например, уличный светодиодный прожектор для освещения входа в частный дом или техническое здание.

Однако, настоящий домашний мастер непременно попробует досконально разобраться в принципах работы такой конструкции.

В этой статье мы знакомимся с довольно простой, но надежной схемой, которую несложно собрать, настроить и эксплуатировать своими руками. Она по силам любому человеку, который умеет держать в руках паяльник, может выполнять несложные электротехнические работы.

Автоматический выключатель для сумеречного освещения собирается из дешевых и доступных материалов. Их можно приобрести через интернет. Но, у большинства умельцев они, скорее всего, имеются в арсенале радиодеталей.

Благодаря этой самоделке вы можете доверить управление освещением автоматике, которая будет напоминать о качественно выполненной работе, поднимет ваш авторитет в глазах окружающих как способного мастера.

Принцип работы самодельного сумеречного выключателя

По внутреннему устройству электрическая схема состоит из трех частей:

  1. силовой схемы управления лампочкой светильника;
  2. блока питания;
  3. блока управления.

Они соединены проводами, запитаны от однофазной переменной сети 220 вольт.

Силовая схема

Лампочка светильника управляется выходным контактом реле точно так же, как работает обычный выключатель в квартире: фазный потенциал от защит квартирного щитка через силовой контакт реле P1. 2 поступает на удаленную контактную площадку патрона светильника и проходит через нить накала.

Рабочий ноль постоянно подключен к боковому контакту патрона. При срабатывании реле на включение лампочка загорается, а при отпадании — тухнет.

Блок питания

На его вход поступает напряжение однофазной сети, а с выхода уходит 24 вольта выпрямленного тока. Для питания схемы управления вполне достаточно всего 15 миллиампер. Поэтому конструкция обладает малой мощностью.

В схеме можно использовать готовые блоки от любой радиоаппаратуры с подходящими электрическими параметрами или изготовить самостоятельно.

Вашему вниманию предлагается использовать самостоятельно одну из двух доступных схем:

  1. трансформаторную;
  2. бестрансформаторную.

Второй вариант более компактен, быстрее собирается. Но, при его использовании отсутствует трансформаторное разделение цепей на первичную и вторичную схему. А это значит, что при пробое какой-либо токоограничивающей детали потенциал фазы может пройти в цепи управления, выжечь ее детали.


Номиналы всех обозначенных на схеме элементов приведены таблицей, расположенной в конце статьи.

Блок управления

За основу работы блока управления принята схема, использующая изменение фоторезистором своего электрического сопротивления под воздействием излучаемого на него светового потока.


Фоторезистор подключен последовательно к источнику стабилизированной ЭДС через дополнительный резистор R, в котором проходят токи, зависящие по величине от силы падающего света. На этом резисторе создается напряжение, которое называют опорным.

Величина опорного напряжения тоже зависит от светового потока и выражается линий 3 на графике работы компаратора — специального электронного устройства, реагирующего на величину входного напряжения.


Прямая линия 3 этого графика представляет опорное напряжение. Оно может изменяться, быть выше или ниже контрольного значения, представленной коричневой горизонталью 4.

Когда опорное напряжение не достигло контрольного уровня 4, то на выходе компаратора сигнала нет: он закрыт. При возрастании линии 3 компаратор откроется и пропустит в выходные цепи поступившее напряжение. Его величина будет транслироваться на обмотку реле, которое своими контактами Р1.2 включит лампочку освещения.

Таким способом обеспечивается включение света при наступлении сумерек и снятие с лампочки напряжение после рассвета.

Конструкция самодельного сумеречного выключателя

Фоторезистором в схеме блока управления используется прибор ФСК-Г7Б, представленный на принципиальной схеме элементом R9.


В качестве компаратора выбрана микросхема К554СА3 —элемент DD1. Размеры ее корпуса в миллиметрах представлены нижерасположенной картинкой.


Исполнительным органом схемы управления работает электромагнитное реле Р1 малогабаритной конструкции серии РП-21 с номинальным напряжением обмотки на 24 вольта.


При выборе мощности светильника следует учитывать, что номинальный ток контактов рассчитан на 5 ампер. Бо́льшие нагрузки следует подключать через повторители мощности.

Возможное расположение электронных компонентов схемы управления, совмещенной с блоком питания бестрансформаторной конструкции представлено на картинках двухсторонней печатной платы.

Номиналы деталей платы

Все основные электрические характеристики конденсаторов, резисторов и диодов предлагаемой схемы сумеречного выключателя сведены в таблицу.

№ п/пОбозначениеХарактеристикиПримечание
Конденсаторы
1.C1250В — 1 мкФ
2.C250В — 1000 мкФ
Резисторы
3.R10.39 кОм
4.R20,27 кОм
5.R31мОм
6.R45,1 Oм
7.R55,1 Oм
8.R60,27 кОм
9.R71 кОм
10.R81,5 кOмДля опорного напряжения
11.R9Фоторезистор ФСК-Г7Б
12.R1047 кОм
13.R1147 кОм
Диоды
14.VD1—VD4КЦ405И
15.VD5Д226Б
16.VD6АЛ307 МБЗеленый светодиод
17.VD7АЛ307 ВМКрасный светодиод

На основе предложенного материала вы можете собрать автоматику сумеречного выключателя своими руками, успешно эксплуатировать его в домашней проводке.

А в заключение статьи рекомендуем посмотреть видеоролик по уроку пайки. Даже если вы давно занимаетесь подобной работой, то все равно сможете пополнить свои знания по этому вопросу.

Возможно, что у вас остались неясные вопросы: спрашивайте. Для этого создан раздел комментарии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector