0

Сумеречный переключатель

Простая светочувствительная схема сумеречного переключателя. Устройство может быть использовано для домашнего освещения, управления освещением рекламы, освещения магазинов и т.д. Печатная плата помещается в типичную электрическую распределительную коробку.Сумеречный переключатель

Характеристика

  • встроенная схема подавления помех
  • исполнительный симистор (TRIAK) на силу тока 6 А
  • источник питания от 230 В переменного напряжения

Описание схемы

Принципиальная схема сумеречного выключателя показана на рис. 1.

Сумеречный переключатель

Рис. 1

Симистор T1 — является ключом, который зажигает лампочку. На рисунке 1 показано, что нагрузка представляет собой лампочку. На самом деле нагрузка также может быть другим приемником, питаемым от 230В. В схеме показан симистор (триак) с рабочим током 6А, который позволяет управлять лампами мощностью в несколько сотен ватт. Триак управляется через оптосимистор (оптотриак) U1. Предложенный оптотриак MOC3040 имеет встроенные цепи, обеспечивающие включение триака сразу после того, как сетевое напряжение проходит через ноль. Благодаря этому схема не вносит никаких помех и не требует использования фильтров подавления помех, содержащих дроссели и конденсаторы. Схема также может работать с оптотриаком MOC3020, который не содержит упомянутую схему. Устройство питается от бестрансформаторного источника питания, содержащего элементы R1 — R3, C1 — C3, D1 — D5. Ключевыми элементами блока питания являются конденсаторы С1 и С2. Они определяют ток, который можно получить от этого источника питания. Резистор R3 защищает диоды от повреждений из-за большого импульса тока, который может появиться при подключении к сети. Резисторы R1 и R2 используются для разрядки конденсаторов С1, С2 после отключения от напряжения питания. Диод Зенера (стабилитрон) D5 необходим для предотвращения чрезмерного накопления заряда на конденсаторе C3 (напряжение, питающее систему) и, следовательно, повреждения этого конденсатора и интегральной микросхемы. Схема сумеречного переключателя была реализована на основе микросхемы CMOS 4093, содержащей четыре входа Schande с затвором NANDta входной гистерезис). Каждая система, которая должна реагировать на очень медленные изменения управляющего фактора (который здесь является светом), должна содержать цепь, обеспечивающую, по крайней мере, небольшой гистерезис. Без гистерезиса помехи будут возникать около порога переключения, что приведет к миганию лампочки. Система коммутации содержит два генератора, выполненные с затворами U2A и U2C. Схема работает так: в состоянии покоя напряжение на ветви 1 затвора U2A ниже порога переключения, генераторы не работают, а выход затвора U1D остается низким. Таким образом, оптотриак и триак выключены — лампочка выключена. Оба генератора начинают работать, когда напряжение на ветви 1 затвора U2A поднимается выше верхнего порога переключения этого затвора. Как видно из сравнения значений элементов R6C4 и R7C5, генератор с затвором U2A имеет гораздо более длительный период (более низкая частота). Продолжительность высокого состояния на выходе этого затвора составляет около 2 секунд. В течение этих нескольких секунд генератор U2C работает, и его выход появляется поочередно несколько раз, в течение второго минимума, затем высокого, затем снова низкого и т. д. Таким образом, во время работы лампочка не будет гореть постоянно, только каждые несколько секунд (определяется R6C4) будут включены и выключены в такт генератора U2C. Форма сигнала на выходе затвора U2D и, следовательно, ритм освещения показаны на рисунке 2.

Сумеречный переключатель

Рис. 2

Очевидно, что как время повторения импульсов (R6C4), так и частота импульсов (R8C5) можно варьировать в очень широких пределах путем изменения емкости конденсаторов C4 и C5 (но всегда должно быть C4>C5). Кроме того, можно изменить коэффициент заполнения обоих генераторов, используя диоды D6, D7 (любые, например, 1N4148) и резисторы R7, R9 (10 кОм … 3,3 МОм). Когда диод включен на схеме, продолжительность низкого состояния будет уменьшена. Когда диоды D6, D7 включаются в противоположном направлении, продолжительность высокого состояния будет уменьшена (то есть время освещения лампы будет сокращено).







Этот импульсный способ работы лампочки хорош для световой рекламы, но не для управления внешним освещением дома. Если лампа должна гореть постоянно, не устанавливайте компоненты R6, C4, R8, C5, но делайте перемычки между точками A-A1 и B-B1. Описанная схема также может использовать только один генератор, например, для управления сигнальной лампой. На рис.1 не показан светочувствительный элемент. На печатной плате, показано место для двух монтажных потенциометров: PR1 и PR2. Один из них всегда будет заменен светочувствительным элементом (фоторезистором). Речь шла об обеспечении максимальной универсальности системы. В подавляющем большинстве случаев лампочка загорается после наступления темноты. Для этого вместо потенциометра PR1 необходимо включить светочувствительный элемент — тогда уменьшение количества света увеличит напряжение на ножке 1 затвора U2A и включит генераторы. В редких случаях потребуется обратное: для включения системы после того, как датчик загорелся. Эта ситуация может иметь место в световой рекламной системе или в контрольной лампе, которая должна гореть, например, при освещении огнями проезжающего автомобиля. Затем вместо потенциометра PR1 следует припаять светочувствительный элемент — фоторезистор. Вместо фоторезистора можно использовать любой фототранзистор или даже фотодиод. На рис. 3 показано несколько возможностей.

Сумеречный переключатель

Рис. 3

При подключении фотоэлемента (фототранзистора, фотодиода) с неизвестным расположением выводов вам не нужно беспокоиться о повреждении этого элемента, если только потенциометр PR1 не закручен до нуля Ом. При повторном включении фототранзистора или фотодиода схема не будет работать, но ничего не произойдет. Фоторезистор не является полярным элементом и может включаться любой стороной. В зависимости от используемого фотоэлемента, а также требуемой чувствительности для включения и выключения, потребуется другое значение сопротивления, установленное с помощью потенциометра PR1. В устройстве используется потенциометр сопротивлением 47 кОм, но может понадобится потенциометр с другим (большим) значением.

Сборка и настройка

Схема собрана на печатной плате, показанной на рис. 4.

Сумеречный переключатель

Рис. 4

Схема, собранная из функциональных компонентов, не требует сложной наладке, и единственной необходимой настройкой является установка порога срабатывания с помощью потенциометра. Схема не имеет гальванически развязанных цепей, и на ее компоненты может распространяться сетевое напряжение. Регулировку потенциометра следует выполнять после отключения обеих точек S, N от сети 230 В. В зависимости от потребностей значения конденсаторов С4 и С5 могут быть изменены. Однако следует помнить, что при первом включении полученное время обычно будет короче из-за тока утечки этих конденсаторов. Печатная плата образца имеет такие размеры, что после резки углов ее можно легко поместить в электрическую монтажную коробку. Затем фотоэлемент может быть выставлен наружу через один из кабельных вводов. Во всех случаях желательно обеспечить герметичность.

Детали

Добавить комментарий