Автоматический выключатель настольной лампы с применением оптического датчика присутствия


Устройство предназначено для автоматического включения света, когда вы находитесь за рабочим столом (или перед мойкой на кухне) и выключения света, когда вас там нет. Многие забывают выключать свет на рабочем месте или на кухне, а это влечет за собой повышенный расход электроэнергии.

На рисунке показана схема электронного выключателя на основе оптического датчика на ИК-канале, работающего на отражение. Он включает свет если перед ним находится отражающий объект, например, человек сидит за столом, и выключает через несколько десятков секунд, после того как отражающий объект исчезнет, например, человек встает и уходит.

Принципиальная схема

Устройство сделано на основе широко известной микросхемы LM567. Конструкция датчика показана на рис.1. В передней панели, которой может быть

Конструкция датчика

Рис. 1. Конструкция датчика.

доска - столешница или что-то другое, пропилено отверстие. Туда установлена плата с датчиком. Фототранзистор и светодиод расположены с разных сторон платы, а металл на плате между ними не протравлен. Поэтому плата служит заграждением, не позволяющим свету от ИК-светодиода напрямую попадать на фототранзистор.

Поэтому, на фототранзистор может попасть только отраженный от препятствия свет, например, от сидящего за столом человека. На рисунке 2 показан вариант такого устройства, сделанный по почти типовой схеме, неоднократно описанной в различной литературе. Однотональный декодер -микросхема LM567 используется с включением по схеме оптического датчика.

Особенность декодера микросхемы LM567 в том, что в нем есть мультивибратор, который должен быть настроен на частоту, равную частоте тонального сигнала. Это обстоятельство позволяет использовать данный мультивибратор как генератор импульсов для светодиода.

Схема электронного реле присутствия с оптическим датчиком и передатчиком

Рис. 2. Схема электронного реле присутствия с оптическим датчиком и передатчиком.

Причем, импульсов идеально той частоты, на которую настроен тональный декодер. Эти импульсы поступают на транзисторный ключ VT1, на выходе которого включен ИК-светодиод HL1. Резистором R2 ограничивает ток через этот светодиод (яркость излучения). Фотоприемником служит фототранзистор НТ1.

В его эмиттерной цепи включен подстроечный резистор R1, которым регулируется уровень переменного напряжения снимаемого с фотоприемника, то есть, фоточувствительность датчика в целом. При возникновении оптической связи между HL1 и НТ1 открывается транзисторный ключ на выходе А1, соединяющий вывод 8 с общим минусом.

Мощности этого ключа вполне достаточно для управления электромагнитным реле небольшой мощности (типа BS-115 или аналогичным). Такая схема вполне работает, но у неё есть и недостаток, - слишком быстрая реакция на исчезновение отражающей поверхности. То есть, лампа будет гаснуть сразу же, как только человек даже не встанет и уйдет, а просто отклонится в сторону, двинется за чем-то даже не вставая со стула.

Принципиальная схема улучшенного варианта детектора присутствия с реле времени

Рис. 3. Принципиальная схема улучшенного варианта детектора присутствия с реле времени.

Чтобы такого не происходило, нужно ввести задержку выключения лампы. Как это сделано, показано на рис. 3. Здесь схема дополнена простейшим таймером на полевом транзисторе VТ3 и конденсаторе С6.

Как только датчик срабатывает и на выходе А1 открывается ключ, он открывает второй ключ на транзисторе VТ2, который служит для быстрой зарядки конденсатора С6 через его открытый переход и токоограничивающий резистор R6. Конденсатор С6 заряжается и напряжение на нем поступает на затвор полевого транзистора VТ3, который открывается и включает реле К1, которое, в свою очередь, включает осветительную лампу Н1.

Если отражающее препятствие исчезает, ключ на выходе микросхемы А1 закрывается, и транзистор VТ2 тоже закрывается. Но напряжение на конденсаторе С6 падает не сразу, а медленно, за счет разряда его емкости через резистор R7. Поэтому лампа остается включенной еще несколько десятков секунд.

Если это время проходит и отражающее препятствие перед датчиком не появляется, лампа гаснет. Если же отражающее препятствие перед датчиком появится до того, как разрядится С6, то лампа не гаснет.

Детали

В схеме можно использовать практически любой ИК-светодиод для пультов дистанционного управления. ИК-фототранзистор тоже можно заменить другим.

Полевые транзисторы 2N7000 можно заменить отечественными КП501, КП505. Транзистор КТ3107 - любой р-п-р маломощный, например, КТ361, КТ502 и др. Реле типа BS-115 с обмоткой на напряжение 5V, или аналогичное.

Лыжин Р. РК-02-18.

Литература: 1. Справочник. Тональный декодер LM567. РК-06-2006.


1 1536 Детекторы и датчики
освещение выключатель освещения оптический датчик
Написать комментарий:

cashback