Схема автоматического управления дворовым светильником (CD4001, CD4060)

Автомат предназначен для управления светильником освещения дворика частного дома, и части улицы перед ним. Он включает свет только когда стемнеет, а выключает его спустя некоторое время, которое можно регулировать в пределах примерно от 2-х до 7-и часов. Например, включать свет он может на закате, а выключать его будет через пять часов.

Таким образом, освещение будет работать от того момента, когда в нем появляется необходимость, и выключаться тогда когда оно уже никому не нужно.

Принципиальная схема

Корректировку, связанную с сезонным изменением продолжительности светового дня можно делать делать с помощью переменного резистора, управляющего таймером. Практически схема состоит из датчика света на фоторезисторе, таймера на микросхеме CD4060 и объединяющего их триггера с высоковольтным ключом на выходе.

Принципиальная схема блока автоматического фотореле для управления освещением в дворе

Рис. 1. Принципиальная схема блока автоматического фотореле для управления освещением в дворе.

В качестве датчика света применен фоторезистор F1. Подбором сопротивления резистора R1 его чувствительность настраивают так, чтобы днем напряжение на F1 было ниже порога переключения логического элемента в единицу, а ночью ниже этого порога. Если датчик настроен правильно, то пока достаточно светло напряжение на выводе 1 D1.1 - логический ноль.

С потемнением сопротивление фоторезистора увеличивается и напряжение на выводе 1 D1.1 повышается. В какой-то момент оно достигает нижнего порога логической единицы. Это вызывает запуск одновибратора D1.1-D1.2, который формирует импульс, устанавливающий триггер D1.3-D1.4 в единицу на выходе D1.4 и ноль на выходе D1.3.

Напряжение с выхода элемента D1.4 поступает на затвор высоковольтного полевого транзистора VТ1. Его канал открывается и включает лампу светильника. А напряжение логического нуля с выхода D1.3 поступает на вход «R» (вывод 12) счетчика D2 и запускает таймер.

Затвор VТ1 подключен к выходу D1.3 через резистор R8, который снижает нагрузку на выход логического элемента от заряда относительно большой емкости затвора транзистора. Проблема в том, что при непосредственном подключении затвора к выходу КМОП-логического элемента в момент изменения на нем уровня происходит существенный бросок тока на зарядку емкости затвора VТ1 и это может если не привести к повреждению элемента, так вызвать сбой в работе схемы триггера, например, сбросить его в обратное состояние или вызвать пульсацию.

Поэтому наличие цепи R4-VD2 существенно облегчает работу логической микросхемы и устраняет склонность к сбою. Лампа включена. Триггер находится в устойчивом состоянии, поэтому она остается включенной даже если свет от лампы попадает на фототранзистор.

Через некоторое время, от 2-х до 7-и часов, в зависимости от положения рукоятки переменного резистора R9, логическая единица появится на самом старшем выходе счетчика D2, - на его выводе 3. Через цепь R10-C5 она поступает на второй вход RS-триггера на D1.3-D1.4 (вывод 13 D1.4) и переключает триггер в состояние логического нуля на выходе D1.4 и логической единицы на выходе D1.3. Транзистор VТ1 закрывается и лампа Н1 выключается.

А единица с выхода D1.3 поступает на вывод 12 микросхемы D1, и обнуляет её счетчик, да и удерживает в нулевом положении. Теперь чтобы свет включился снова нужно чтобы рассвело, а потом снова стемнело.

Питается схема и лампа постоянным пульсирующим током через выпрямитель на диодах VD3-VD6. Напряжение на микросхему подается с параметрического стабилизатора на резисторах R5-R7 и стабилитроне VD1. Выключатель S1 служит для ручного включения лампы. Вместо фоторезистора СФЗ-1 можно применить другой фоторезистор.

Детали и монтаж

Порог срабатывания фотодатчика регулируют подбором сопротивления резистора R1. Для другого фоторезистора это сопротивление может очень существенно отличаться от указанного на схеме. В таблице приведены данные некоторых популярных отечественных фоторезисторов.

Таблица - данные некоторых популярных отечественных фоторезисторов

Рис. 2. Таблица - данные некоторых популярных отечественных фоторезисторов.

В качестве фотодатчика можно так же использовать и фототранзистор, фотодиод, включенный фоторезистором (обратно полярности). В любом случае нужно будет проводить эксперименты чтобы подобрать необходимое сопротивление R1. Предварительно можно заменить R1 двумя переменным резистором.

Экспериментируя со светом найдете нужное сопротивление, затем измерить и заменить близким по номиналу постоянным резистором.

Без радиатора, и с показанными на схеме диодами транзистор КП707В2 может коммутировать лампу мощностью до 150W включительно. Диоды КД243Ж можно заменить на КД243Г-Е, 1 N4004-1 N4007 или другие аналогичные. Микросхему D1 типа К561ЛЕ5 можно заменить на К176ЛЕ5 или CD4001. Аналога микросхемы CD4060B не знаю.

Стабилитрон VD2 - любой на напряжение 12V, например, КС512. Транзистор КП707В2 можно заменить на КП707А1, КП707Б2 или IRF840. Налаживание таймера сводится к градуировке шкалы переменного резистора R9 в часах.

Тищенко И. РК-2017-02.

1 258 Освещение
выключатель освещения освещение фотореле
cashback