Автоматический выключатель света с датчиком звука и освещения

Этот автомат предназначен для управления освещением в местах общегопользования многоквартирного дома или предприятия. Для включения света нужно чтобы совпало два события, - были звуки, на которые может отреагировать акустический датчик, и было темно.

На рисунке показана схема акустического выключателя, который включает свет если в помещении, где он установлен темно и есть какие-то звуки выше его порога чувствительности. Это могут быть шаги, звук открывающейся двери, разговора. После первого запуска свет горит несколько минут.

Это время можно задать на стадии налаживания путем подбора резистора R6.

Принципиальная схема

Схема состоит из акустического датчика, оптического датчика, таймера и силового узла, осуществляющего питание и управление осветительным прибором. Основой акустического датчика служит электретный микрофон М1. На него питание поступает через резистор R1, являющийся одновременно и нагрузкой его встроенного усилителя.

Сигнала с выхода микрофона недостаточно для запуска цифрового таймера, поэтому сигнал с него поступает на усилительный каскад на транзисторе VТ1. Далее сигнал поступает на формирователь импульсов на транзисторе VТ2, работающем в ключевом режиме.

Чувствительность акустического датчика регулируется при помощи подстроечного резистора R4, регулирующего уровень НЧ сигнала, поступающего на формирователь импульсов на VТ2.

Рис. 1. Схема автоматического выключателя освещения с датчиком звука и света.

Оптический датчик состоит из фотодиода FD1, включенного по так называемой схеме фоторезистора (в обратном направлении). Вместе с подстроечным резистором R7 он образует делитель напряжения, управляемый светом.

При правильной настройке R7, если светло напряжение на R7 соответствует логической единице, и логический элемент D1.2 находится в состоянии логического нуля на своем выходе независимо от состояния на его втором входе.

Если темно, - напряжение на R7 соответствует логическому нулю, и состоянием логического элемента D1.2 управляет уровень на его втором входе, - на выводе 5.

Таймер состоит из счетчика на микросхеме D2 и мультивибратора на элементах D1.3 и D1.4 микросхемы D1. Исходным состоянием таймера является состояние счетчика «8192», при котором на его выводе 3 есть логическая единица. Она поступает на вывод 13 D1.3 и блокирует мультивибратор D1.3-D1.4.

Для запуска таймера нужно счетчик обнулить, подав импульс на его вход «R». Силовой узел содержит бестрансформаторный источник питания датчиков и таймера и мощный ключ, управляющий осветительным прибором.

Источник питания состоит из гасящего конденсатора С6, мостового выпрямителя VD2, стабилитрона на 12V VD1 и сглаживающего конденсатора С5. Напряжение питания датчиков и таймера равно 12V, снимается с конденсатора С5.

Мощный ключ, управляющий осветительным прибором выполнен на симисторе VS1 и оптопаре U1. Включение осветительного прибора Н1 производится подачей открывающего напряжения на базу транзистора VT3.

При этом через его коллектор ток поступает на светодиод оптопары. Она открывает симистор, и через него ток поступает на осветительный прибор.

Допустим, в помещении темно, и возникает звук, достаточный для формирования на коллекторе VТ2 импульсов логического уровня. Эти импульсы инвертируются элементом D1.1 и поступают на вход «R» (вывод 11) счетчика D2, обнуляя его. На его выходе «8192» (вывод 3) устанавливается логический ноль.

Это приводит к тому, что во-первых, запускается мультивибратор D1.3-D1.4 и его импульсы поступают на вход «С» (вывод 10) счетчика, а во-вторых, нуль с выхода D2 инвертируется элементом D1.2, и на его выходе устанавливается логическая единица, которая открывает транзистор VT3, а он уже посредством оптопары 111 и симистора VS1 включает осветительный прибор Н1.

Время, сколько будет гореть свет, зависит от двух факторов. От того, как долго будет продолжаться звук и от того, как настроен мультивибратор на D1.3-D1.4 (какова частота его импульсов).

И так, если звук продолжается, то на выводе 11 D2 есть множество импульсов, которые постоянно обнуляют счетчик D2 не давая ему считать импульсы, которые генерирует мультивибратор на элементах D1.3-D1.4. Все это время свет включен.

Как только звуки прекращаются, счетчик D2 начинает считать импульсы от мультивибратора D1.3-D1.4, и через несколько минут (зависит от цепи C4-R6) на его выходе «8192» (вывод 3) возникает логическая единица.

Это возвращает схему в исходное состояние, когда мультивибратор заблокирован, а осветительный прибор выключен. Если в течение этого времени раздается еще какой-то звук достаточной громкости, - счетчик D2 обнуляется не досчитав до 8192, и свет продолжает гореть еще несколько минут.

Допустим, в помещении светло, и возникает звук, достаточный для формирования на коллекторе VТ2 импульсов логического уровня. Эти импульсы инвертируются элементом D1.1 и поступают на вход «R» (вывод 11) счетчика D2, обнуляя его. На его выходе «8192» (вывод 3) устанавливается логический ноль.

Это приводит к тому, что, во-первых запускается мультивибратор D1.3-D 1.4 и его импульсы поступают на вход «С» (вывод 10) счетчика, а во-вторых, нуль с выхода D2 поступает на вывод 5 D1.2, но, потому что светло, на его выводе 6 присутствует логическая единица, и поэтому на его выходе ничего не изменяется, - так и остается логический ноль. Транзистор VT3 не открывается, и посредством оптопары 111 и симистора VS1 не включает осветительный прибор Н1.

Конструкция

Для того чтобы автомат работал правильно, нужно чтобы осветительный прибор Н1 не светил на фотодатчик FD1. То есть, нужно же контролировать как-бы время суток, «темное» или «светлое», а не саму освещенность в помещении, поэтому фотодатчик должен быть размещен за пределами помещения.

Лучше всего если его снабдить блендой в виде трубы, и направить её в небо. Эту конструкцию можно прикрепить снаружи оконной рамы, в верхней её части.

А чтобы труба - бленда не заполнялась снегом или водой - закрыть её отверстие стеклом или прозрачной пластмассой. Автор в качестве бленды использовал корпус от неисправного миниатюрного карманного фонарика.

Барханов В. А. РК-12-2018.

Комментарии (1):

Вариант печатной платы, перечень элементов - Скачать.