Электроника в быту. Автомат управления освещением.

При разработке устройства управления ос­вещением была поставлена задача максималь­ного упрощения его схемы при сохранении чет­кого выполнения всех рабочих функций.

 

Принципиальная схема автомата приве­дена на рис. 1. При достаточном естествен­ном освещении сопротивление фоторезис­тора R2 мало и напряжение на инвертирую­щем входе ОУ DA1 меньше, чем на неинвертирующем. Напряжение же на выходе ОУ близко к напряжению на плюсовом выводе конденсатора С3, и транзистор VT1 закрыт. В таком состоянии ток, протекающий через обмотку реле К1, откроет транзистор VT2, ко­торый ее зашунтирует. Напряжение на об­мотке реле составляет в этом случае 2...4 В, что недостаточно для его срабатывания, а потому включенные через его нормально замкнутые контакты лампы освещения го­реть не будут.

 

По мере уменьшения освещенности со­противление фоторезистора R2 возрастает и напряжение на инвертирующем входе ОУ увеличивается. При достижении им уровня, заданного подстроечным резистором R4, ОУ переключается и напряжение на его выходе становится близким к напряжению на мину­совом выводе конденсатора С3. Транзистор VT1 открывается и входит в насыщение. В ре­зультате напряжение на эмиттере практичес­ки сравнивается с напряжением на коллекто­ре, что приводит к закрыванию транзистора VT2. Теперь ток питания полностью потечет через обмотку реле К1, оно сработает и его замкнувшиеся контакты включат осветитель­ные лампы.

 

Питается автомат от сети переменного тока через гасящий конденсатор С4 и мосто­вой выпрямитель VD4. При открытом транзи­сторе VT2 ток, текущий через этот транзис­тор и диод VD2, проходит также через стаби­литрон VD3. Выделяющееся на нем напряже­ние 12 В используется для питания управляющей части устройства. При закрытом тран­зисторе VT2 почти весь ток обмотки реле К1 продолжает питать этот узел и лишь малая его часть проходит через резистор R6 и вы­ход ОУ DA1.

 

Резистор R5 исключает многократные включения и выключения осветительных ламп при небольших изменениях освещенности в зоне срабатывания автомата. Кон­денсатор С1 устраняет сетевые на­водки и за­медляет срабатыва­ние автома­та, что уменьшает вероятность выключения ламп при кратковре­менном ос­вещении фоторезис­тора, напри­мер, светом фар прохо­дящих авто­мобилей. Стабилит­рон VD1 обеспечи­вает четкое закрывание транзистора VT1, а диод VD2 — транзистора VT2. Резистор R3 не позволяет при подстройке уровня сраба­тывания автомата превысить максимально допустимое синфазное напряжение на входе О У, выше которого он уже не будет работать. Все элементы устройства размещены на печатной пла­те из фольгированного стек­лотекстолита толщиной 2 мм и размерами 60х60 мм. Плата рассчитана на уста­новку в качестве С4 двух кон­денсаторов К73-17 емкос­тью 0,22 мкФ и рабочим на­пряжением 630 В. Можно также использовать К73-16, но в любом случае рабочее напряжение конденсаторов должно быть не менее 400 В. Оксидный конденсатор С3 — импортный аналог К50-35, остальные — КМ. Посто­янный резистор R1 — C1-4 или КИМ, остальные МЛТ указанной на схеме (рис. 1) мощности. Подстроечный резистор R4 — СП3-19а.

 

В качестве реле приме­нено РПУ-2 с сопротивлени­ем обмотки 4,5 кОм и рабо­чим напряжением 110 В, имеющее по две пары замы­кающих и размыкающих контактов. Ток через каждую пару может, по оценке автора, достигать 10 А. Конденсатор С4 должен быть подобран таким образом, чтобы обеспечивалось при закрытом транзи­сторе VT2 номинальное напряжение на об­мотке реле. Работоспособность устройства сохраняется при емкости С4 в пределах 0,22...0,47 мкФ.

 

В автомате использован фоторезистор ФСД-Г1. Этим объясняется необходимость применения резистора R1 c высоким сопро­тивлением. Если установить фоторезистор ФСК-Г1 или СФ2-5, сопротивление резисто­ра R1 нужно будет уменьшить примерно до 1 МОм, а емкость конденсатора С1 увеличить до 2,2 мкФ. При такой же замене фоторези­стора в качестве ОУ DA1 допустимо исполь­зовать К140УД6 или К140УД7. Транзистор VT1 — любой кремниевый маломощный структуры p-n-p (например, серий КТ361, КТ502 или КТ3107 с любыми буквенными ин­дексами). Хотя при работе автомата напря­жение на транзисторе VT2 не превышает 110 В, в момент включения питания оно может возрасти до полного амплитудного напряже­ния сети, что составляет около 300 В. По этой причине допустимое напряжение коллек­тор – эмиттер транзистора VT2 должно быть не менее указанной величины. Такое напря­жение имеют транзисторы КТ506А(Б), КТ604А(Б, АМ, БМ), КТ605А(Б, АМ, БМ), КТ850Б, КТ854А(Б), КТ859А, а также БСИТ — транзисторы КП957А(Б, В), КП959А (см. «Ра­дио», 1995, № 3, с. 42), включенные точно так же, как и КТ940А.

 

Стабилитрон VD1 — любой малогабарит­ный на напряжение 4,7...7,5 В, VD3 должен иметь напряжение стабилизации 11...15 В и ток не менее рабочего тока реле К1 с запасом 50 % (для РПУ-2 — 25...30 мА). Этим требо­ваниям отвечают, например, стабилитроны Д814Г, КС512А, КС512Б, КС515Г. Диодный мост КЦ407А может быть заменен на четыре диода, выдерживающие напряжение не ме­нее 300 В.

 

Плата помещена внутрь защитного кожу­ха реле. Отверстия в основании реле, предназначенные для крепления его меха­низма, следует расточить надфилем, а сам механизм, насколько это возможно, смес­тить в сторону. К основанию реле подклеен брусок из органического стекла и к нему при­винчена плата.