Автоматический регулятор бытовой (электронная схема, 1989 год)

Автоматы, экономящие энергию

Автоматический регулятор бытовой (электронная схема, 1989 год)

В быту может понадобиться автоматический регулятор, например для поддержания постоянной освещенности или температуры, либо автоматического изменения их во времени по определенной программе. На рис. 41 приведена схема одного из возможных вариантов автоматического устройства, позволяющего дискретно изменять свечение лампы накаливания от минимальной до максимальной яркости.

Рис. 41. Схема автоматического ступенчатого регулятора яркости света

В основу его работы положен принцип ручного регулятора (по схеме рис. 39), переменный резистор которого заменен набором резисторов R22—R31, а функцию переключателя выполняют соответствующие им тринисторы.

От этого зависит значение тока через лампу ELl и, следовательно, яркость свечении.

При включении питания, например +9 В, вручную кнопкой SB1 и установке переключателя SA2 в положение «Вкл.», показанное на схеме, автомат начинает работать в режиме постепенного загорания лампы EL1, а при переводе переключателя SA2 в положение «Выкл.» — в режиме постепенного затухания.

В течение 30 мин лампа будет гореть с максимальной яркостью Затем яркость свечения начнет постепенно (как бы скачками) ослабевать, и через 10 мин лампа совсем погаснет

Сигналом реле времени, включающим автоматический регулятор, служит питающее напряжение +9 В. Это напряжение должно подаваться через замкнутые контакты кнопки SB2 до тех пор, пока работает автоматический регулятор.

Рассмотрим работу регулятора в целом, например при включении его вручную и использовании в качестве управляющих секундных импульсов Для такого режима кнопку SB1 надо нажать, переключатель SA1 установить в положение «Сек», а подвижный контакт переключателя SA3 подключить к выходному выводу 3 счетчика DD3, т. е. к его выходу 0. Выбираем режим лампы EL1 на потухание, для чего переключатель SA2 должен быть в положении «Выкл».

При нажатии на кнопку SB1 устройство обнуляется, так как в первый момент на входы R счетчиков DD1—DD3, DD6 и DD8 через конденсатор С1 подается импульс напряжения высокого уровня.

После первого импульса, т. е. через 6,4 с после включения автомата, счетчик DD6 переходит в состояние «1» На его выходном выводе

2 появляется напряжение высокого уровня, которое инвертируется элементом DD4.2 и закрывает транзистор VT2. Транзистор же VT1 при этом открывается, так как на его базе появляется напряжение высокого уровня, а тринистор VS1 закрывается.

Сигнал же с выхода 9 (вывод 11) счетчика DD8 подается одновременно на вход ключевого транзистора VT1, что обеспечивает максимальную яркость свечения лампы и на вход R триггера DD10.2, обеспечивая фиксацию счетчика DD8 в состояние «9».

Для повторного запуска регулятора надо кратковременно отжать и снова нажать кнопку SB1. Если переключатель SB1 установлен в положение «Автомат», чтобы регулятор управлялся сигналами внешнего реле времени или таймерного устройства, то для повторного запуска регулятора необходимо хотя бы кратковременное пропадание управляющего сигнала в начале следующего цикла работы. Появление этого сигнала обнуляет регулятор (через конденсатор С1), подготавливая его к следующему циклу работы.

Транзистор VT1 при этом закрывается, а транзистор VT2 и тринистор VS1 открываются — загорается лампа.

Рис. 42. Схема автоматического выключателя света через заданный интервал времени

Рис. 43. Схема устройства автоматического включения и выключения освещения

После отпускания кнопки SB1 ее контакты размыкаются и конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1.

Все резисторы — типа МЛТ, конденсатор C1 К50-6 на номинальное напряжение 10 В. Транзисторы К315 могут быть с любыми буквенными индексами. Тринистор VS1 должен быть рассчитан на работу при относительно высоких напряжениях: лучше всего подойдет КУ202М или КУ202Н. Мощность лампы накаливания—до 100 Вт.

На рис. 43 приведена схема входной части автомата, включающего лампу накаливания при ослаблении освещенности помещения и автоматически выключающего лампу при освещенности выше установленного порога, причем, пороговые уровни освещенности включения и выключения лампы могут быть как одинаковыми, так и разными.

Автомат оказывается в исходном состоянии.

Сопротивление фоторезистора ФС2-12, используемого в автомате при слабом освещении, соответствующего условиям подъезда дома в вечернее время суток или в пасмурную погоду, может быть 25... 30 кОм, а при достаточно сильном освещении, например в дневное время суток — 60... 500 Ом.

При наибольшей освещенности фоторезистора коэффициент деления делителя BL1R2 уменьшится примерно до двух, а напряжение на базе транзистора VT1 значительно превысит 1 В, в результате чего транзистор и автомат в целом четко сработают.

Функцию фотодатчика автомата может также выполнять любой другой фоторезистор, фотодиод или эмиттерный р-n переход любого высокочастотного германиевого транзистора, например серии ГТ322, для чего надо спилить верхнюю часть его корпуса.

Наиболее подходящим местом крепления фотодатчика как при измерении его сопротивления, так и при дальнейшей его эксплуатации, следует считать окно, выходящее на улицу. Это позволит оценивать общую освещенность на улице и, следовательно, в подъезде дома, да и свет электролампы практически не будет влиять на освещенность фотодатчика. Вообще же, фотодатчик может находиться на значительном расстоянии от самого автомата

Рис. 44. Схема автомата с различными порогами срабатывания

Если пороги срабатывания автомата должны быть различными, например для регулирования температуры воздуха в теплице или воды в аквариуме, входную часть автомата можно смонтировать по схеме, приведенной на рис. 44. Такой вариант этой части автомата особенно предпочтителен в случае использования фотодатчика с широким диапазоном изменения сопротивления при различной освещенности.

Транзистор VT2 при этом закроется, а транзистор VT1 откроется. В результате на входе R триггера DD1.1 будет напряжение высокого уровня, а на входе S и инверсном выходе (вывод 2) —низкого уровня. Если напряжение, снимаемое с инверсного выхода триггера, подать (через резистор R11) непосредственно на базу транзистора VT2 устройства, собранного по схеме, приведенной на рис. 42, то его лампа EL1 гореть не будет, потому что этот транзистор и тринистор VS1 закроются.

В вечернее время суток сопротивления фоторезисторов BL1 и BL2 увеличиваются примерно до 30 кОм. Первый мост окажется сбалансированным, из-за чего транзистор VT1 закроется и на входе S и инверсном выходе триггера появится напряжение высокого уровня, которое откроет выходные транзистор и тринистор, загорится лампа. При этом второй мост останется разбалансированным, а транзистор VT2 открытым.

Рис. 45 Схема автомата, включающего и выключающего свет при открывании двери

С улучшением освещенности, например в утренние часы следующего дня, сопротивление фоторезисторов уменьшается примерно до 0,5 кОм. При этом первый мост разбалансируется и откроет транзистор VT1, а второй — сбалансируется и закроет транзистор VT2. Триггер переключится в противоположное состояние и напряжение низкого уровня, возникшее на инверсном выходе, закроет транзистор и тринистор выходного каскада автомата. Лампа погаснет. К середине дня, когда освещенность достигает нормальной интенсивности, сопротивления фоторезнсторов увеличатся до 10 000 Ом, оба моста вновь окажутся разбалансированными, что соответствует исходному состоянию автомата.

На рис. 45 приведена схема варианта автомата, включающего свет в подсобном помещении или, например, в ванной комнате при первом открывании двери и автоматически выключающего свет при повторном открывании двери. Говоря иначе, при каждом нечетном открывании двери осветительная лампа помещения будет автоматически включаться, а при каждом четном открывании двери выключаться.

Элементом, коммутирующим входную цепь D-триггера DD1.1, служит rep-кон SA1 с контактами, работающими на переключение. Сам геркон находится в углублении, сделанном в неподвижной части двери, а небольшой постоянный магнит — против геркона в кромке самой двери. Расстояние между ними при закрытой двери не должно превышать 2 мм. В исходном состоянии (дверь закрыта) подвижный контакт геркона под действием поля постоянного магнита будет соединен (как показано на схеме) с общим проводом источника питания автомата Нажатием на кнопку SB1 триггеры DD1 1 и DD1.2 через элементы DD2.1 и DD2 2 устанавливают в единичное состояние, а возникающее -при этом на инверсном выходе триггера DD1.2 напряжение низкого уровня закрывает транзистор VT1 и тринистор VS1 —лампа ELI не горит. При первом открывании двери магнит, удаляясь от геркона, переключает вход триггера DD1 1 на положительный проводник источника питания через конденсатор С1. Воспринимая это как одиночный импульс положительной полярности, триггер DDI.1 переключается в нулевое состояние и на его инверсном выходе появляется напряжение высокого уровня, которое воспринимается триггером DD1.2 как одиночный импульс. Триггер DD1.2 переключается в нулевое состояние, и

напряжение высокого уровня с его инверсного выхода открывает транзистор VT1 и тринистор VS1—лампа EL1 загорается. Такое состояние автомата сохраняется и после того, как дверь закроют, хотя контакты геркона переключаются в первоначальное состояние.

При последующем открывании двери на вход С триггера DD1.2 поступит второй импульс положительной полярности, на его инверсном выходе возникает напряжение низкого уровня, которое закроет транзистор и тринистор — лампа погаснет. При закрывании двери магнит переключает контакты геркон в первоначальное состояние

Транзистор КТ315 может быть с любым буквенным индексом. Тринистор серии КУ201 или КУ202— с буквенным индексом М или Н. Мощность рассеяния резисторов — не менее 0,25 Вт. Для устранения дребезга контактов геркона SA1 между ними и входом С триггера DD1.2 включен триггер DD1.1.

содержание .. 7 8 9 10 ..