Электроника для экономных
Таймерный автомат-дозатор освещения. Часто нам бывает необходимо включить свет всего на несколько секунд: в прихожей при выходе из квартиры, в коридоре или на лестничной площадке, подсобном помещении, а мы по забывчивости оставляем его включенным. Избежать этого можно, используя устройство, которое автоматически включало бы свет на некоторое время, а затем выключало его. Автомат должен быть простым и надежным, обеспечивать длительность горения ламп около минуты и при каждом включении, даже если время выдержки не отработано, начинать отсчет времени сначала. Один из вариантов такого автомата показан на рисунке 1.
Устройство подключается параллельно выключателю освещения. В отличие от разнообразных схем аналогичного назначения времязадающая часть этой схемы питается от батареи, а управляет включением тиристора реле. Это позволяет развязать цепи управления и опасного для жизни напряжения сети (220 В).
Работает автомат так. При нажатии на кнопку S2 конденсатор С1 быстро заряжается через резистор R2 от батареи. Через резисторы R3 и R4 начинает протекать ток. На базе транзистора VT6 появляется отпирающее напряжение, и транзистор открывается, Коллекторный ток транзистора протекает через обмотку реле К1, и реле срабатывает. Его контакты К 1.1 замыкаются, и через управляющий электрод тиристора VD5 начинает протекать ток, открывающий тиристор. Через открытый тиристор, диоды моста VD1—VD4 и лампу накаливания Ш течет ток — свет включен. После отпускания кнопки S2 транзистор VT6 остается в открытом состоянии, так как конденсатор С1 разряжается через резисторы R3 и R4 медленно, поддерживая на базе транзистора потенциал, достаточный для его отпирания. По мере разряда конденсатора уменьшается ток в цепи резисторов R3 и R4, уменьшается ток базы транзистора VT6. При разряде конденсатора до некоторой величины ток базы транзистора уменьшается настолько, что коллекторный ток становится недостаточным для удержания
реле К1, и его контакты К 1.1 размыкаются. В цепи управляющего электрода тиристора ток прекращается, и тиристор запирается — свет гаснет.
При нажатии на кнопку до окончания времени выдержки происходит подзаряд конденсатора Cl и отсчет времени выдержки начинается опять с момента отпускания кнопки.
При необходимости включить свет на длительное время пользуются тумблером S1.
Смонтированная без ошибок схема при использовании исправных деталей начинает работать сразу, без настройки.
При указанных на схеме номиналах время горения лампы около 50 с. Увеличить или уменьшить его можно, изменяя величину емкости конденсатора С1. Кроме того, можно увеличить время горения лампы, применив вместо транзистора VT6 составной транзистор из двух таких транзисторов.
В устройстве могут быть применены резисторы типа МЛТ, ОМЛТ, ВС и другие с рассеиваемой мощностью: R2—R4-—0,25 Вт, остальные — 2 Вт. Конденсатор С1 — любого типа с рабочим напряжением не ниже 10 В. Вместо транзистора КТ361 может быть применен МП42Б или аналогичный с р-п-р структурой и коэффициентом передачи тока не ниже 40.
Источником питания может служить батарея «Крона» или две последовательно соединенные батареи типа 3336Л.
Тиристор типа КУ202Н можно заменить на КУ202М. Диоды моста VDl—VD4 выбираются в зависимости от мощности лампы HI — до 60 Вт можно использовать диоды типа Д226. В устройстве применимо реле типа РЭС-10 (паспорт РС4.524.303) или РЭС-15 (паспорт РС4.591.003). Предпочтительнее использовать реле типа РЭС-15, имеющее меньший ток срабатывания, что существенно увеличивает срок службы батареи.
Автоматический выключатель освещения. Нередки случаи, когда свет остается включенным днем там, где он должен гореть только в темное время суток. Чтобы не расходовать так нерационально электроэнергию, нужно применять электронные автоматические устройства, которые бы сами включали свет при наступлении темноты и выключали его на рассвете. Одно из возможных схемных решений такого автомата приведено на рисунке 2.
Автомат состоит из фотореле, собранного на фоторезисторе R3, транзисторах VT2 и VT3, стабилитроне VD1 н реле К1; исполнительной цепи на тиристоре VD6 и диодах VD7—VD10 и выпрямителя. Конденсатор С2 выполняет функции гасящего сопротивления, С1 — емкостный фильтр выпрямителя, стабилитрон VD4 стабилизирует напряжение питания фотореле. Тумблер S1 позволяет включать освещение независимо от автомата.
Работает автоматический выключатель следующим образом. С уменьшением освещенности фоторезистора R3 его сопротивление увеличивается до единиц МОм (сопротивление изменяется при этом в тысячи раз), увеличивается падение напряжения на нем. При достижении определенной величины напряжения на фоторезисторе происходит пробой стабилитрона, появляется базовый ток транзисторов VT2, VT3. Транзисторы открываются, реле К1 срабатывает, и замыкаются контакты К1-1. Через управляющий электрод тиристора VD6 начинает протекать ток, тиристор открывается. Через тиристор VD6, диоды VD7—VD10 и лампу HI начинает протекать ток — освещение включено.
На рассвете при увеличении ос- вещенности фоторезистора R3 его сопротивление снижается до нескольких кОм, падение напряжения на нем уменьшается, прекращается базовый и коллекторный токи транзисторов VT2, VT3. Контакты реле К1 размыкаются, прекращается ток управляющего электрода тиристора, тиристор запирается — освещение выключено.
Подстроечным резистором R1 устанавливают желаемый порог включения и выключения освещения.
Если -вы правильно смонтируете схему и установите исправные детали, устройство начнет работать сразу.
Для нормальной работы автоматического выключателя фоторезистор необходимо разместить в прозрачном корпусе, исключающем попадание влаги и пыли на фоторезистор. Его размещают в таком месте, где он защищен от прямых солнечных лучей днем и от искусственного освещения ночью. Выводы фоторезистора соединяются с прибором витым двухпроводным жгутом из провода в виниловой изоляции (например, МГШВ).
Подобный автомат можно применять и в качестве терморегули-рующего, если вместо фоторезистора установить терморезистор соответствующего номинала, а в качестве нагрузки вместо лампы HI подключить нагревательный элемент.
В устройстве могут быть применены следующие детали: R1
СПО-0,5, а также любые другие с указанным на схеме номиналом; R2 — МЛТ, ОМЛТ, ВС и т. п. с рассеиваемой мощностью 0,25 Вт; R4, R5 — МЛТ, ОМЛТ, ВС и т .п. с рассеиваемой мощностью 2 Вт. Вместо фоторезистора R3 типа СФ2-2 можно использовать фоторезисторы типов СФЗ, СФ2-5,
ФСК-1, ФСК-2.
Стабилитрон VD1 можно заменить на КС139А, a VD4 — на Д814Д. Конденсатор С1 можно применить любого типа с номинальной емкостью не меньше указанной и на напряжение не ниже 15 В. Конденсатор С2 должен быть рассчитан на рабочее напряжение не ниже 400 В (например, типа МБМ, МБГО и т. п.).
Реле К1 — такое же, как в предыдущем приборе.
Тиристор КУ202Н может быть заменен на КУ202М.
Диоды моста VD7—VD10 выбираются в зависимости от мощности подключаемой нагрузки. При мощности нагрузки до 60 Вт могут быть использованы диоды типа Д226, при большей мощности необходимо использовать диоды типа КД202К, Д232, Д246.
S1 — обычный электровыключатель.
Для подключения нагрузки можно использовать бытовую электророзетку. Транзисторы КТ361В можно заменить на любые низкочастотные транзисторы со структурой р-п-р, допустимым коллекторным напряжением не ниже 15 В, током коллектора не менее 100 мА и коэффициентом передачи тока больше 40 (например, КТ361Г, Е, Ж, К- МП42Б).
Несколько замечаний по монтажу обоих приборов. Для включения и выключения нагрузки общей мощностью до 350 Вт в них можно исполозовать тиристор и диоды моста без радиаторов охлаждения; при большей же мощности необходимо применять радиаторы для охлаждения этих полупроводниковых приборов.
На обеих схемах четко видна исполнительная часть прибора (она подключена параллельно выключателю S1) и схема, управляющая исполнительной частью. Можно изготовить каждый прибор в виде двух отдельных плат. Если вы собираетесь включать мощную нагрузку, то диоды моста и тиристор необходимо установить на радиаторах или на общем радиаторе, но изолируя каждый полупроводниковый прибор от радиатора. Если же радиаторы не нужны, то монтировать исполнительную часть прибора можно так же, как и управляющую часть.
Световое табло-памятка. Уходя из дома, нужно убедиться, что свет, газ и электроприборы выключены. Чтобы не забыть об этом, хорошо бы установить у входной двери световое табло, зажигающееся при открывании двери.
Внешний вид и схема одного из вариантов конструкции табло-памятки показаны на рисунке 3. Сбоку от двери размещена небольшая коробка с лицевой панелью из органического стекла. На панели надпись: «Выключи свет и газ!» Из коробки выходит двухпроводный шнур к контактам звонковой кнопки, укрепленной на дверной перекладине. Напротив кнопки на двери установлен металлический уголок, который при закрытой двери нажимает на кнопку — ее контакты замыкаются. В этот момент надпись не освещается. Когда же дверь открывают, контакты кнопки размыкаются и надпись освещается мигающим светом, привлекая внимание.
А теперь взгляните на принципиальную схему устройства. Два транзистора разной структуры образуют с остальными деталями генератор световых импульсов. Если выключателем S2 подана питание, но дверь закрыта и контакты кнопки S1 замкнуты, генератор не работает. Но стоит разомкнуться контактам кнопки, как начинает вспыхивать лампа HI. Частота вспышек зависит от емкости конденсатора и сопротивления резистора R2 и при указанных на схеме номиналах составляет примерно 50 в секунду.
При закрытой двери устройство потребляет ничтожный ток — около 0,5 мА. Тем не менее в нем установлен выключатель S2. Он понадобится для отключения автомата, когда дверь нужно открыть на продолжительное время. Этот выключатель установлен на нижней стенке коробки.
Резисторы — МЛТ-0,25, конденсатор — К50-6 или другой (К50-3, К53), лампа — на напряжение 3,5 В. Вместо транзистора КТ315Б можно использовать другие транзисторы этой серии или транзисторы МП 111 — МП 113, а вместо МП25Б —МП25А, МП26А, МП26Б. Источник питания — батарея 3336 Л.
Хотя автомат потребляет в дежурном режиме малый ток, батарея все же разряжается. Срок службы ее не менее двух месяцев непрерывной работы, но и его можно значительно увеличить.
Правда, для этого придется поискать и установить на двери кнопку с нормально замкнутыми контактами (все звонковые кнопки, как вы знаете, с нормально разомкнутыми контактами) и включить ее последовательно с выключателем S2. Резистор R1 в этом случае не понадобится. Теперь устройство вообще обесточено, пока дверь закрыта, и потребляет ток только при ее открывании.
Такой же эффект можно получить и используя обыкновенную звонковую кнопку, но придется придумать механическое устройство, действующее наоборот: нажимающее на кнопку при открывании двери. Яркость вспышки лампы зависит от емкости конденсатора — она тем меньше, чем меньше емкость по сравнению с указанной на схеме. Одновременно с уменьшением яркости возрастает частота вспышек.
Авторы: С. КНЯЗЕВ и Б. СЕРГЕЕВ. Журнал Юный техник.