Автомат сенсорного включения светильника

Автомат сенсорного включения светильника. Схема.
Вариант автомата для включения мановением руки (легким прикосновением)
настольной лампы (бра, торшера или потолочного светильника) показан на рис. 16.2. Этот
автомат, по существу, является электронным аналогом обычного кнопочного выключателя с
фиксацией, срабатывающей через раз: одно нажатие — лампа включена, другое — лампа
выключена.
Рис. 16.2. Принципиальная схема автомата сенсорного включения светильника
Этот автомат также построен всего на двух цифровых микросхемах, но взамен второй
микросхемы К561ЛА7 (четыре логических элемента 2И-НЕ) в нем используется микросхема
К561ТМ2 (два D-триггера). Легко заметить, что триггеры последней микросхемы установлены
вместо одновибратора предыдущего автомата. Кратко рассмотрим их работу в автомате.
Назначение триггера DD2.1 вспомогательное: он обеспечивает строго прямоугольную
форму импульсов, подаваемых на счетный вход С триггера DD2.2. Если бы такого
формирователя импульсов не было, триггер DD2.2 не смог бы четко переключаться по входу
С в единичное (когда на его прямом выходе высокий уровень, а на инверсном — низкий) или
нулевое (когда выходные сигналы противоположны указанным) состояние. Поскольку на
установочный вход S (установка «единицы») триггера DD2.1 постоянно подан высокий
уровень относительно его установочного входа R (установка «нуля») его же инверсный выход
является обычным повторителем.
Именно поэтому цепь R3, С4 резко обостряет фронты импульсов, снимаемых с
конденсатора СЗ. Когда напряжение на нем мало (на антенну WA1 не воздействуют рукой),
на инверсном выходе триггера DD2.1 также низкий уровень напряжения. Но стоит
напряжению на конденсаторе СЗ повыситься (руку достаточно близко поднести к антенне
WA1) примерно до 5 В, низкий уровень на инверсном выходе триггера DD2.1 резким скачком
сменится высоким.
Наоборот, после уменьшения напряжения на конденсаторе СЗ (руку убрали) ниже 5 В
высокий уровень на том же инверсном выходе также скачком сменится низким. Однако для
нас важен лишь первый (положительный) из этих двух скачков, так как на отрицательный
скачок напряжения (по входу С) триггер DD2.2 не реагирует. Поэтому и переключаться в
новое состояние (единичное или нулевое) триггер DD2.2 будет всякий раз, когда руку
подносят к антенне WA1 на достаточно близкое расстояние.
Прямой выход триггера DD2.2 соединен с верхним (по схеме) входом элемента DD1.2,
входящего в состав электронного ключа. Воздействуя на этот вход, триггер способен как
открывать, так и закрывать электронный ключ, а вместе с ним и тринистор VS1, включая либо
выключая тем самым лампу EL1.
Заметим, что непосредственная связь инверсного выхода триггера DD2.2 с
собственным информационным входом D обеспечивает его работу в нужном счетном режиме
— «через раз», а вот интегрирующая цепь С5, R4 нужна для того, чтобы после подачи на
автомат питания (например, после отключения «пробок») триггер DD2.2 был бы обязательно
установлен в нулевое состояние, соответствующее погашенной лампе EL1.
Как и в предыдущем автомате, лампу EL1 удается включить и обычным выключателем
SA1. А вот выключена она будет, если, с одной стороны, выключатель SA1 разомкнут, с
другой — триггер DD2.2 установлен в нулевое состояние. Еще одна особенность данного
автомата состоит в том, что импульсный генератор (10 кГц) собран по упрощенной схеме —
всего на двух элементах (DD1.3 и DD1.4) вместо трех. Взамен микросхемы К561ТМ2 (DD2)
допустимо применить КМ1561ТМ2, 564ТМ2 или К176ТМ2. Другие детали в нем такие же, как
и в предыдущем. Размеры антенны имеет смысл уменьшить до 50... 100 см2 по площади
фольги.
Управление лампой светильника в прихожей. Схема.
Автомат (рис. 16.1) собран всего на двух цифровых микросхемах (DD1 и DD2), одном
транзисторе (VT1) и одном тринисторе (VS1) [126]. Он содержит импульсный генератор,
построенный на логических элементах DD1.2...DD1.4, конденсаторе С7 и резисторе R10, и
вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 10000 Гц (или 10 кГц — это звуковая
частота). Причем стабильность частоты особого значения не имеет. Следовательно, период
повторения этих импульсов составляет 0,1 мс (100 мкс).
Импульсы эти практически симметричны, поэтому длительность каждого импульса
(либо паузы между ними) приблизительно равна 50 мкс. На логических элементах DD1.1,
DD2.1, конденсаторах С1...СЗ, резисторах R1, R2, диоде VD1 и антенне WA1 с разъемом XI
выполнено емкостное реле, реагирующее на емкость между антенной и сетевыми
проводами.
Когда эта емкость незначительна (менее 15 пФ), на выходе элемента DD1.1
формируются прямоугольные импульсы той же частоты 10 кГц, но пауза между которыми
уменьшена (за счет дифференцирующий цепочки Cl, R1) до 0, 01 мс (10 мкс). Ясно, что
длительность импульса равна 100 — 10 = 90 мкс. Однако за столь короткое время
конденсатор СЗ все-таки успевает почти полностью разрядиться (через диод VD1), так как
время его зарядки (через резистор R2) велико и примерно равно 70 мс (70000 мкс).
Поскольку конденсатор заряжается лишь в то время, когда на выходе элемента DD1.1
имеется высокий уровень напряжения (будь-то импульс или просто постоянный уровень), за
время импульса длительностью 90 мкс конденсатор СЗ не успевает сколько-нибудь заметно
зарядиться, а потому на выходе элемента DD2.1 все время остается высокий уровень
напряжения.
Рис. 16.1. Принципиальная схема электронного автомата, управляющего включением
светильника в прихожей
Когда емкость между антенной WA1 и сетевыми проводами увеличится (например, за
счет тела человека) до 15 пФ и более, амплитуда импульсного сигнала на входах элемента
DD1.1 снизится настолько, что импульсы на выходе этого элемента пропадут и превратятся в
постоянный высокий уровень. Теперь конденсатор СЗ может заряжаться через резистор R2,
а на выходе элемента DD2.1 устанавливается низкий уровень. Именно он запускает
одновибратор (ждущий мультивибратор), собранный на логических элементах DD2.2, DD2.3,
конденсаторе С4 и резисторах R3, R4.
Пока емкость антенного контура мала, из-за чего на выходе элемента DD2.1
присутствует высокий уровень напряжения, одновибратор находится в состоянии, при
котором на выходе элемента DD2.2 будет низкий уровень, а на выходе DD2.3 — высокий.
Времязадающий конденсатор С4 при этом разряжен (через резисторы R3, R4 и выходную
цепь элемента DD2.2). Однако, как только емкость заметно увеличится и на выходе элемента
DD2.1 появится низкий уровень, одновибратор тут же сформирует выдержку времени, при
указанных номиналах цепи С4, R3, R4, равную приблизительно 20 с.
Как раз на это время на выходе элемента DD2.3 возникнет низкий уровень, а на выходе
DD2.2 — высокий. Последний способен открыть электронный ключ, выполненный на
логическом элементе DD2.4, транзисторе VT1, диоде VD3 и резисторах R5...R8. Но этот ключ
не остается все время открытым, что было бы явно нецелесообразно как по энергозатратам,
так и, главное, из-за совершенно бесполезного нагрева управляющего перехода тринистора
VS1.
Автоматический осветитель для кухни. Схема.
Автоматический осветитель ,при ремонте квартир, включит свет над раковиной почти
одновременно с пуском из крана горячей или холодной воды и выключит, когда прекратится
ее подача . Провода скрыты в стене, а сам автомат установлен под раковиной. Автомат
прост по схеме, работает безотказно, собран из доступных деталей, не требует налаживания.
Недостаток описываемого автомата в том, что он может быть использован только на
раковинах с пластмассовой сливной воронкой.
Автомат (рис. 16.14) состоит из измерительного моста на резисторах R1, R2, R3,
операционного усилителя DA1, включенного компаратором, электронного реле на
транзисторе VT1 и реле К1, включающем своими контактами лампы EL1 и EL2 освещения.
Рис. 16.14. Принципиальная схема автоматического осветителя
Провод А присоединен к датчику, находящемуся в пластмассовой сливной воронке,
провод Б «заземлен» в любом удобном месте посредством манжеты, надетой на
зачищенный участок стальной водопроводной трубы.
В исходном состоянии сопротивление между проводами А и Б велико, на выходе
компаратора устанавливается низкий уровень напряжения, транзистор VT1 закрыт, якорь
реле отпущен. Как только в сливную воронку попадает вода, сопротивление резко
уменьшается, срабатывает компаратор и реле включает лампы освещения. Прекращение
подачи воды переводит автомат в исходное состояние. Резистор R5 ограничивает ток базы
транзистора VT1, а совместно с конденсатором С2 образует фильтр нижних частот, который
предохраняет реле от дребезга контактов в моменты переключения компаратора.
Резистором R3 устанавливают порог срабатывания (чем больше сопротивление, тем от
меньшей струи воды сработает автомат). Так как ОУ DA1 работает без отрицательной
обратной связи, коррекции его АЧХ не требуется. Резистор R4 и стабилитрон VD1 образуют
параметрический стабилизатор, питающий измерительный мост.
Рис. 16.13. Конструкция датчика
Датчик представляет собой винт М3х10, хромированная головка которого расположена
внутри сливной воронки. Под гайку подложен лепесток для припайки провода А (рис. 16.13).
Винт должен быть расположен так, чтобы его легко можно было очищать от грязи, которая
уменьшает порог срабатывания автомата. В целях герметичности при установке датчика
отверстие в стенке сливной воронки необходимо промазать масляной краской.
В качестве осветителя удобно использовать лампу дневного света. Плату с деталями
автомата можно разместить также и в корпусе отражателя. Сетевые проводники следует
свить в шнуры и пропустить в трубку из поливинилхлорида. Выводы, соединяющие автомат с
сетью, лучше всего присоединить параллельно лампе общего освещения кухни, тогда он
будет работать только в темное время суток, когда включено освещение.
Поскольку общий провод устройства заземлен, пользование автоматом совершенно
безопасно. Сигналом об ухудшении изоляции между обмотками трансформатора будет
служить перегорание предохранителя FU1.
Акустический ночник. Схема
Акустический ночник — это автомат, включающий и выключающий лампу-ночник по
звуковому сигналу. Этот автомат способен управлять светом, например в коридоре, когда
зазвонит телефон, или в комнате по звонку будильника.
Датчик автомата (рис. 16.12) — капсюль В1, например ТА-4 или от головных телефонов
ТОН-2. Электрический сигнал, полученный в результате преобразования звукового,
поступает с датчика на трехкаскадный усилитель, выполненный на транзисторах VI...V3,
после усиления детектируется и в виде постоянного тока управляет электронным реле,
собранным на транзисторе V4. Срабатывает электромагнитное реле К1 и подает напряжение
с заряженного конденсатора С6 на базу транзистора V6. При этом, срабатывает реле К2 и
подключает контактами К2.1 источник питания к базовой цепи транзистора V6 (что
равносильно самоблокировке реле К2), а контактами К2.2 включает лампу-ночник Н2. Теперь
после прекращения звукового сигнала контакты К 1.1 разомкнутся и конденсатор С6
разрядится через резисторы R8 и R7.
Рис. 16.12. Принципиальная схема акустического ночника
Когда нужно погасить лампу, вновь подают звуковой сигнал, например, хлопают в
ладоши. Реле К1 срабатывает вновь, но теперь его контакты К1.1 подключают к базе
транзистора V6 разряженный конденсатор Сб. Поскольку конденсатор в этот момент
представляет небольшое сопротивление, он замыкает базу на общий провод и реле К2
отпускает. Лампа-ночник выключается.
Питается автомат от сети переменного тока через понижающий трансформатор Т1. К
его вторичной обмотке подключен двухполупериодный выпрямитель на диодах V8...V11,
после которого следует простейший стабилизатор на стабилитроне V7. Сигнализатором
включения автомата в сеть служит неоновая лампа HI. Яркость ее свечения зависит от
сопротивления резистора R12.
При налаживании автомата подбором резистора R6 устанавливают ток, в цепи
коллектора транзистора V3 несколько меньше (на 1...2 мА) тока отпускания реле К1 (его
измеряют, как и ток срабатывания, заранее).
Чувствительность автомата к звуковым сигналам нетрудно изменить подбором
резисторов R1 и R4. При необходимости подбирают и резистор R10 — он должен быть таким,
чтобы ток коллектора транзистора V6 превышал ток отпускания реле К2 даже при
уменьшении сетевого напряжения на 10...15%.
Индикатор состояния удаленного осветителя. Схема
Иногда появляется необходимость контроля горения и целостности электролампочки,
когда выключатель находится в другом помещении.
Проблему решает установка простого и безотказного устройства, которое индицирует
протекание тока в цепи осветительной лампы и находится возле выключателя.
Схема индикатора показана на рис. 16.6, где S — выключатель освещения; HL —
осветительная лампа мощностью 60... 100 Вт; VD1...VD6 — балластные диоды; VD7 —
светодиодный индикатор. При протекании тока через балластные диоды на них падает
напряжение, достаточное для свечения светодиода.
Рис. 16.6. Принципиальная схема индикатора состояния удаленного осветителя
Подключить устройство можно в любой удобной точке электрической цепи (до либо
после выключателя) или в разрыв второго провода, идущего к лампе. Индикатор некритичен
к деталям Светодиод должен иметь постоянное прямое напряжение 1,7...2,2 В при токе не
менее 10 мА. Из отечественных светодиодов этим требованиям удовлетворяют АЛ307А, Б,
из импортных — почти любые с красным, оранжевым или желтым цветом свечения.
Модернизированная схема, исключающая мигание лампы
В данной схеме применен гасящий конденсатор С1, позволяющий еще до выпрямления
погасить часть переменного напряжения. Выпрямленное напряжение на С2 получается
порядка 230 В, что вполне достаточно для нормальной работы генератора тока на VT1. Ток
нагрузки IГ задается резистором R6. Для лампы 60 Вт I = 0,25 А.
Наладка схемы сводится к нахождению оптимальной емкости гасящего конденсатора
С1. Конденсаторы можно собирать в батареи, включая их в случае необходимости
последовательно и (или) параллельно. Критерий оптимума 230 В на С2 при Uсети = 220 В.
Следующий этап — проверка правильности выбора IГ генератора. Критерий — 220 В на
лампочке. Подгонка точного значения осуществляется резистором R6.
Рис. 16.11. Усовершенствованная схема питания лампы постоянным, током
В заключение необходимо отметить, что при питании лампы накаливания постоянным
током потребляемая лампой мощность будет несколько меньше, чем при питании от сети
переменного тока.
Так, для лампы 60 Вт величины тока и мощности составляют: Inocm = 0,25 А; Р = 55 Вт;
Iперем = 0,27 А; Р = 60 Вт.
Простой регулятор освещенности. Схема
Регулятор характеризуется высокими техническими характеристиками, хорошей
повторяемостью и простотой. Устройство собрано на однопереходном транзисторе VT1 (см.
рис. 16.5) и содержит мощный тринистор VS1, который нагружен на лампы люстры (условно
обозначены HL1).
Источник питания выполнен на VD1, VD2, R5. Диод VD2 выпрямительный, резистор R5
ограничительный, VD1 — стабилизирующий стабилитрон. Момент включения VT1
относительно начала полупериода зависит от постоянного напряжения на резисторе R4 и от
плавно нарастающего напряжения на конденсаторе С1. Как только эти напряжения
становятся примерно равными, транзистор VT1 открывается (по эмиттеру). В результате
очередная полуволна напряжения сети почти полностью (при большой яркости свечения) или
частично (при малой яркости свечения) через открытый тринистор VS1 прикладывается к
лампе HL1. Таким образом, чем больше сопротивление в цепи заряда конденсатора Cl (R1),
тем позже включается тринистор VS1 и тем меньше яркость свечения HL1.
Рис. 16.5. Принципиальная схема простого регулятора освещенности
Конструкция регулятора произвольная с учетом элементной базы радиолюбителей. Ее
можно упростить, исключив из схемы VD3. В данном случае максимальная яркость лампы
составит только 50%. Если необходимо 100%, то нужно VS1 заменить на симистор КУ208Г и
установить на радиатор при мощности HL1 больше 1500 Вт.
Устройство эффективного управления люстрой. Схема
Предлагается простое устройство, позволяющее при существующей трехпроводной
системе включения люстры обеспечить пять ступеней регулирования освещенности
помещения, экономя при этом электроэнергию и продлевая «жизнь» лампам накаливания до
4...5 лет.
Устройство обеспечивает защиту ламп при включении люстры, когда сопротивление
холодных нитей ламп мало и на них рассеивается значительная мощность, превышающая
номинальную. Реализация устройства не требует сложных и трудоемких работ, дефицитных
и недоступных деталей, а «пожертвовав» одной ступенью регулирования, можно обойтись
только двумя дополнительными элементами к существующей трехпроводной схеме
управления люстрой.
Схема устройства, на примере четырехрожковой люстры, показана на рис. 16.7. Для ее
выполнения необходимы стандартный трехполюсный (трехклавишный) выключатель, диод,
конденсаторы и резисторы. Порядок реализации следующий. Штатный двухклавишный
выключатель следует отключить и изъять, а вместо него установить трехклавишный, один из
контактов которого зашунтировать диодом. Диод установить на плате выключателя со
стороны распорных лапок. Этот диод обеспечивает подвод к лампам EL1 и EL2 люстры
половинную мощность.
Рис. 16,7. Принципиальная схема устройства эффективного управления люстрой
Последовательно с лампами EL3 и EL4 включают конденсаторы, которые совместно с
диодом позволяют получить дополнительную ступень регулировки освещенности.
Резисторы, шунтирующие конденсаторы, обеспечивают разряд конденсаторов при
отключении люстры или включателя SA2 в случае неисправности разрядной цепи, состоящей
из ламп люстры. Кроме того, конденсаторы выполняют и вторую функцию. Емкость их
рассчитана так, чтобы
напряжение на лампах EL3 и EL4 было несколько пониженным, что значительно
продлевает их «жизнь», т.е. увеличивается наработка на отказ этих ламп.
Конденсаторы и резисторы устройства размещают в декоративном стакане люстры у
потолка. Если люстра трехрожковая, то лампу EL4 с конденсатором и резистором из
приведенной схемы надо исключить. При пятирожковой люстре пятую лампу подключают
параллельно лампе EL2. Контактная группа SA1 устройства управляется левой клавишей
выключателя, а контактные группы SA2 и SA3, соответственно, средней и правой клавишами.
При включении люстры первоначально нажимают клавиши SA3 или SA2 (правая или
средняя клавиша). Это приводит к зажиганию соответствующих групп ламп, которые
подключаются к сети через диод, что защищает их в момент включения из-за уменьшения
величины тока, протекающего через лампу. При этом каждая из ламп светит с неполным
накалом, так как к ним подводится половинная мощность. Это первая ступень регулировки
освещенности, которую можно использовать для дежурного освещения, что позволяет
экономить электроэнергию.
Нажатием клавиш SA3 и SA2 зажигают все лампы, которые работают с неполным
накалом, при этом освещенность помещения выше. Это вторая ступень регулировки
освещенности. Включая SA3 и SA1, к лампам EL1 и EL2 подводится полная мощность, и они
светятся в полный накал — третья ступень регулировки освещенности, причем
первоначально лампы включаются через диод, что защищает их в момент включения.
Нажатием клавиш SA2 и SA1 зажигают лампы EL3, EL4, причем лампы EL3 и EL4
работают с небольшим недокалом. При включении лампы EL3 и EL4 защищаются диодом и
конденсаторами. Работа ламп EL3 и EL4 с небольшим недокалом увеличивает их наработку
на отказ. Этот режим — четвертая ступень регулировки освещенности.
И наконец, нажатие клавишей выключателя в порядке SA3, SA2, SA1 приводит к
включению всех ламп люстры с защитой их при включении. Это последняя — пятая ступень
регулировки освещенности.
Таким образом, как следует из принципа работы устройства, экономическая
эффективность люстры заключается в продлении «жизни» лампам накаливания и экономии
электроэнергии путем выбора необходимой в данный момент освещенности помещения,
пользуясь любой из пяти возможных ступеней регулирования. Необходимо помнить, что
включать люстру всегда следует с первой ступени регулирования, т.е. путем нажатия правой
или средней клавиши выключателя, поэтому эти клавиши желательно каким-то образом
выделить, например, сделав на них наклейки из цветной бумаги или пометив краской.
Упрощенное устройство, управляющее люстрой. Схема
Отказавшись от одной ступени регулирования, можно упростить устройство, исключив
из него конденсаторы и резисторы. В четырехрожковой люстре лампы в большинстве
случаев соединены попарно, поэтому никаких изменений в схеме включения ламп люстры
делать не надо. Заменяем только двухполюсный выключатель на трехполюсный и
устанавливаем на его плате диод, который шунтирует одну контактную группу. Порядок
управления люстрой остается тот же, что и для схемы в статье «Устройство эффективного
управления люстрой».
Рис. 16.8. Принципиальная схема упрощенного устройства управления люстрой
Конденсаторы удобнее применять малогабаритные, например, типа К73-11 емкостью
2,2 мкФ на номинальное напряжение 250 В, составляя из них необходимую батарею для
лампы соответствующей мощности. Так, для лампы на 40 Вт достаточно двух конденсаторов,
соединенных параллельно, для ламп на 60 и 75 Вт — трех конденсаторов, 100 Вт — четырех
конденсаторов. Резисторы типа МЛТ-0, 5. Диоды типа КД202 с буквенными индексами К, М, Р
на ток 3 А и обратное напряжение не ниже 400 В. Возможно использование конденсато¬ров
типа К73-17 на 1 мкФ, 250...400 В, имеющих меньшие габариты.
Автомат «вечерний свет»
Темные по вечерам окна квартиры или дачи — верный признак отсутствия хозяев.
Несложный автомат, периодически включающий и выключающий освещение в пустующем
помещении, создает иллюзию присутствия обитателей и станет своеобразным сторожем.
Принципиальная схема такого устройства приведена на рис. 1. Микросхемы DD1 и DD2
образуют генератор часовых импульсов, а микросхема DD3 — счетчик часов, работающий в
суточном цикле. Особое время в этом цикле — назовем его экспозицией — выделяет
дешифратор, состоящий из диодов VD1, VD2 и логических элементов DD4.3 и DD4.4 (на
схеме он обведен штриховой линией). Коммутационный узел автомата, в который входит
диодный мост VD6, тринистор VS1 и управляющие его включением транзисторы VT2 и VT3,
выполнен по классической схеме и подробного описания не требует. Нагрузку подключают к
разъему XI.
Напряжение питания формируется на стабилитроне VD5, а под нагрузкой — за счет
коротких импульсов напряжения на тринисторе, возникающих в начале каждого полупериода.
Рис.1 Принципиальная схема автомата «вечерний свет»
Связь часов в коммутационной части автомата осуществляется через транзистор VT1:
если этот транзистор открыт, то тринистор VS1 остается закрытым в любой фазе сетевого
напряжения, а если закрыт, то тринистор открывается в начале каждого полупериода с
минимально возможной отсечкой.
Суточный цикл работы счетчика DD3 организован с помощью элементов DD4.1 и DD4.2:
при появлении напряжения высокого уровня на выходах 8 и 16 счетчика DD3 на выходе
элемента DD4.2 формируется импульс, возвращающий счетчик в исходное состояние.
Длительность этого импульса, равная примерно 2 мкс, зависит от емкости конденсатора С4.
В исходное, нулевое состояние, все счетчики автомата устанавливают нажатием на
кнопку SB1 «Пуск». Длительность импульса общего обнуления зависит от постоянной
времени R4, С5 и составляет примерно 5 мс. Постоянная же времени цепи R3, СЗ такова, что
короткие «суточные» импульсы с выхода элемента DD4.2 на R-входы часового генератора не
проходят.
Назначение батареи GB1 (типа «Крона», «Корунд») — сохранить заданную ритмику
работы автомата при длительном отсутствии напряжения в сети.
Автомат прост в обращении. Его включают последовательно с нагрузкой — настольной
лампой или люстрой (общая мощность нагрузки — не более 200 Вт) и примерно за четыре
часа до наступления сумерек нажимают кнопку «Пуск». Это все. Через четыре часа (точнее 3
ч 59 мин) автомат включит свет, а еще через четыре — выключит его. Через сутки, в те же
часы, он все это повторит. И так — каждый день.
Конечно, подобные автоматы могут найти и иное применение. Нетрудно перечислить
ряд ежедневных рутинных работ, в которых участие человека нежелательно, необязательно
или просто не доставляет ему удовольствия. Это может быть и подогрев теплицы в ночное
время, в предутреннее — воды (в доме без горячего водоснабжения), регулярная вентиляция
хранилища, вечерний полив огорода (электронасос), кормление животных, птицы, рыб
(электромеханический дозатор) и многое другое. Не говоря уж об использовании подобных
устройств в тех или иных областях профессиональной деятельности человека, например, в
лабораторных исследованиях, где однообразные, регулярно повторяющиеся процедуры
составляют нередко самую трудоемкую часть работы...
Описанный здесь автомат имеет четырехчасовую задержку первого включения и
четырехчасовую же экспозицию. Такой порядок задает закоммутированный в нем
дешифратор. С дешифратором, выполненным по схеме на рис. 2.a, это соотношение было
бы иным: задержка — 9 ч, экспозиция — 1 ч. А автомат с дешифратором в схеме на рис.
16.17.б активизировался бы 2 раза в сутки: с 7 до 8 часов и с 23 до 0 часов (0 — время
пуска). Могут быть, конечно, закоммутированы и другие последовательности активных и
пассивных часов работы автомата (их общее число — 224 = 16 777 216), выбор ограничен
лишь сложностью дешифратора.
Автомат-ограничитель включения света.Схема
Его удобно использовать там, где осветительную лампу (или другую активную нагрузку)
нужно включать на заданное непродолжительное время. Это может быть, например,
прихожая квартиры, подсобное помещение, подъезд дома. Продолжительность выдержки
времени автомата достигает нескольких минут.
Автомат (рис. 1.) состоит из управляющего и силового узлов. Управляющий узел собран
на однопереходном транзисторе VT1 и тринисторе VS1 и представляет собой реле времени с
низковольтным питанием (от источника GB1). В анодную цепь тринистора включен светодиод
оптрона U1. Ток через него ограничен резистором R5. Силовой узел выполнен на тринисторе
VS2, включенном в одну из диагоналей выпрямительного моста на диодах VD1...VD4, и цепи
включения на фотодинисторе оптрона. Тринистор управляет осветительной лампой EL1 или
несколькими лампами, включенными параллельно (скажем, лампы освещения подъезда).
Максимальная мощность ламп (либо другой нагрузки) зависит от типа тринистора и диодов и
в данном устройстве достигает 1 кВт.
Рис. 1.- Принципиальная схема автомата-ограничителя включения света
Автомат работает так. Когда его включают (выключателем SA1) и подают
(выключателем Q1) напряжение сети на силовой узел, тринисторы и однопереходный
транзистор закрыты. Достаточно хотя бы кратковременно нажать кнопку выключатель SB1,
как в цепи управляющего электрода тринистора VS1 потечет ток (он зависит от резистора R1)
и тринистор откроется. Замкнется цепь питания светодиода оптрона, что приведет к
открыванию фотодинистора оптрона, а значит, и тринистора VS2. Диагональ моста окажется
замкнутой, и лампа (или лампы) EL1 зажжется.
Одновременно пойдет отсчет установленной выдержки времени — ведь при
открывании тринистора VS1 через него и резисторы R3, R4 начал заряжаться конденсатор
С1. Как только напряжение на конденсаторе (иначе говоря, между эмиттером и базой 1
транзистора) достигнет определенного значения, откроется переход эмиттер-база 1
транзистора. Конденсатор окажется подключенным параллельно выводам анода и катода
тринистора VS1, но в обратной полярности (минус на аноде, плюс — на катоде), в результате
чего тринистор закроется, свет погаснет. В режиме же ожидания транзистор не может
открыться из-за того, что в цепи эмиттера протекает ток (через резисторы R3, R4),
недостаточный для этого.
Продолжительность выдержки времени зависит от сопротивления резисторов R3, R4 и
емкости конденсатора С1. Нужную выдержку можно устанавливать подстроечным
резистором R3.
Светорегулятор со ступенчатым регулированием.Схема
Обычные светорегуляторы люстр, торшеров, настольных ламп и других осветительных
приборов, как правило, содержат переменные резисторы, позволяют плавно изменять
яркость светового излучения светильников в соответствии с нуждами конкретных
потребителей. К сожалению, такие резисторы быстро изнашиваются, и работа
светорегулятора нарушается.
Между тем, как показывает практика, вовсе не требуется бесконечное число уровней
яркости осветительного устройства. Вместо плавного регулирования светового излучения
целесообразно использовать ступенчатое, подобное тому, что применяется при
регулировании яркости, контрастности изображения и громкости звука с помощью пульта
управления в современных телевизорах.
Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 1.. Он собран на двух цифровых
микросхемах DD1, DD2, транзисторе VT1, тринисторе VS1 и диодном мосте VD12. Регулятор
обеспечивает только пять уровней яркости, которых вполне достаточно для люстры из трехпяти включенных параллельно ламп. Как и обычный симисторный светорегулятор, он
надежно защищает лампы от перегорания в момент включения, увеличивая таким образом
срок их службы. На рисунке все лампы люстр условно обозначены одним элементом EL1.
Питаются они переменным током через диодный мост VD12, который коммутируется
мощным тринистором VS1.
Рис. 1. Принципиальная схема светорегулятора со ступенчатым регулированием
Включается тринистор VS1 однопереходным транзистором VT1. Момент его включения
относительно начала полупериода зависит от постоянного напряжения на резисторе R13 и от
плавно нарастающего напряжения на конденсаторе С6. Как только эти напряжения
становятся примерно равными, транзистор VT1 открывается по эмиттеру.
В результате очередная полуволна сетевого напряжения почти полностью (при
большой яркости свечения) или частично (при малой) через открытые тринистор VS1 и
диодный мост VD12 прикладывается к лампе EL1. Таким образом, чем больше
сопротивление резистора в цепи зарядки конденсатора С6, тем позже (в пределах 10 мс при
частоте сети 50 Гц) включается тринистор VS1 и тем меньше будет яркость свечения EL1, и
наоборот.
Если зарядную цепь конденсатора С6 выполнить по схеме, фрагмент которой показан
на рис. 2., то число уровней яркости возрастет с пяти до девяти. Резисторы R7/...RH/ и
R16...R19 подбирают здесь в произвольном порядке. При таких изменениях схемы номиналы
резистора R4 или конденсатора С2 целесообразно уменьшить приблизительно в 2 раза,
удвоив таким образом частоту генератора до 4 Гц. Тогда яркость 1ампы EL1 будет
ступенчато увеличиваться (при изменении состояния счетчика-дешифратора DD2 от «0» до
*9») в течение 2 с, затем после возвращения счетчика в нулевое состояние снова
увеличиваться (от «0» до <9»), и т.д. Но вот уменьшить яркость возможно лишь в процессе
прохождения кругового цикла регулирования (примерно 4 с), в течение которого с помощью
кнопки SB1 следует установить нужную яркость.
Однако такой способ не всегда удобен, поэтому рекомендуется поступить иначе:
сначала выключить лампу кнопкой SB2, а затем кнопкой SB1 выставить нужную яркость,
несколько меньшую предыдущей. В этом случае удается более точно подбирать яркостной
режим лампы EL1.
Акустический автомат.Схема
Автомат, кроме своей основной функции — включение/выключение четырех нагрузок
по числу хлопков в ладоши, может управлять любым устройством световых эффектов. Его
использование позволит также сконструировать светодинамическую установку.
В большинстве устройств световых эффектов применяют задающий генератор, частота
которого регулируется переменным резистором. Скорость переключений ламп или гирлянд
при этом не совпадает с темпом музыки и приходится вручную перенастраивать генератор
под каждую мелодию. Предложенный акустический автомат (рис. 1.) позволяет переключать
гирлянды в соответствии с темпом музыки. При отсутствии звука лампы переключаются с
минимальной частотой, устанавливаемой подбором резистора R11.
Акустический автомат в данном варианте управляет устройством световых эффектов,
реле четвертого канала использовано для его включения. Чувствительность автомата
регулируется подстроечным резистором R8 так, чтобы он реагировал на музыку, но не
переключал каналы коммутации нагрузок. Практика показывает, что кроме задействованного
четвертого канала можно использовать второй или третий, а от первого вообще отказаться,
так как при резких увеличениях громкости звука возможно его срабатывание.
Рис. 1. Принципиальная схема акустического автомата
С микрофона ВМ1 сигнал поступает на вход усилителя-ограничителя, выполненного на
микросхеме К538УН1А. После усиления сигнал детектируется диодами VD5, VD6 и поступает
на базу транзистора VT1. В его коллекторную цепь включен резисторный оптрон U1, который
и управляет генератором устройства световых эффектов. С увеличением громкости звука
приоткрывается транзистор VT1, выходное сопротивление оптрона уменьшается, что
приводит к повышению скорости переключения гирлянд.
При акцентированном хлопке транзистор VT1 открывается полностью, запускается
ждущий мультивибратор на элементах DD3.3, DD3.4, который формирует импульс низкого
уровня длительностью около 0,1 с (определяется сопротивлением резистора R3 и емкостью
конденсатора С2). По фронту этого импульса запускается второй ждущий мультивибратор на
элементах DD3.1, DD3.2, который также формирует импульс низкого уровня длительностью
примерно 1,5 с. В течение этого времени (определяется сопротивлением резистора R1 и
емкостью конденсатора С1) микросхема DD1 считает импульсы, соответствующие числу
хлопков. Например, их было четыре. На выходе 4 счетчика-дешифратора DD1 установится
напряжение высокого уровня.
По истечении полуторасекундного импульса на управляющем входе микросхемы DD2
(вывод 14) низкий логический уровень сменится высоким. На выходе четвертого (сверху по
схеме) логического элемента микросхемы DD2 также установится напряжение высокого
уровня. Оно поступает на, вход R счетчика-дешифратора DD1, обнуляя его, и одновременно
переключает триггер DD5.2. Открывшийся транзистор VT5 управляет электромагнитным реле
К4, которое своими контактами (на схеме не показаны) подключает соответствующую
нагрузку. Светодиод HL4 сигнализирует о включении четвертого канала автомата.
Дифференцирующая цепь СЗ, R6 устанавливает все триггеры в исходное состояние
при включении питания автомата. Блок А1 можно использовать отдельно только для
управления устройством световых эффектов. Если в этом нет необходимости, вместо
оптрона U1 в коллекторную цепь транзистора VT1 включают резистор сопротивлением 10
кОм.
Управление люстрой по двум проводам. Схема
Одно из решений этой задачи — включение или выключение диода, Остановленного в
цепи питания ламп. При таком питании через лампы люстры протекает ток, частота которого
вдвое меньше сетевого, что вызывает заметные на глаз мерцания ламп. Чтобы избавиться
от этого недостатка, предложена другая схема управления, приведенная на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема управления включением ламп люстры
При первом замыкании контактов сетевого выключателя 1А1 зажигается лампа HI
люсты. Одновременно сетевое напряжение подается на понижающий трансформатор WT1,
ко вторичной обмотке которого подключен выпрямитель на диодах VD1...VD4. Выпрямленное
напряжение подается через контакты К2.1 на обмотку реле К1, и оно срабатывает. Своими
контактами К1.1 это реле подключает конденсатор С1 к выпрямителю (через развязывающий
диод VD5). Конденсатор заряжается. Чтобы в дополнение к лампе HI, включить лампу Н2
(или остальные лампы) люстры, достаточно на мгновение щелкнуть выключателем, чтобы
его контакты разомкнулись и замкнулись вновь. Тогда при размыкании контактов реле К1
отпустит и его контакты К1.1 подключат заряженный конденсатор к обмотке реле К2. Оно
сработает, отключит контактами К2.1 реле К1 от выпрямителя, а контактами К2^ подключит
лампу Н2 параллельно лампе HI. Как только контакты сетевого выключателя вновь будут
замкнуты, реле К2 останется включенным (оно самоблокируется через контакты К2.1) и
загорятся все лампы люстры.
Усовершенствованная схема управления люстрой. Схема
Можно попробовать собрать автомат по схеме, приведенной на рис. 1..
Теперь при первом замыкании контактов выключателя SA1 зажигается ламп; HL1,
соединенная последовательно с повышающим трансформатором Т1. Сразу же заряжаются
конденсаторы С2 и СЗ. Тринистор остается закрытым.
Чтобы зажечь остальные лампы, нужно кратковременно разомкнуть и вновь замкнуть
контакты выключателя. После размыкания контактов конденсатор С2 разряжается через
резистор R1, а СЗ — через резистор R1 и цепь управляющий электрод —> катод тринистора.
После замыкания контактов выключателя тринистор открывается и остается в таком
состоянии до тех пор, пока вновь не будут разомкнуты контакты выключателя (но на более
продолжительное время). И все это время будут гореть лампы HL2, HL3.
Рис. 1. Усовершенствованная схема управления включением ламп люстры
Автомат рассчитан на работу с лампами мощностью до 100 Вт каждая. При
использовании ламп большей мощности следует помнить, что напряжение на вторичной
обмотке трансформатора будет иным и, возможно придется изменить число ее витков. Если
при включении автомата тринистор не будет открываться, нужно увеличить емкость
конденсатора СЗ для увеличения разрядного тока через управляющий электрод. Если же,
наоборот, тринистор станет открываться уже при первом замыкании контактов выключателя,
придется увеличить емкость конденсатора С2, чтобы уменьшить пульсации выпрямленного
напряжения на резисторе нагрузки R1.
Автомат выключения света через промежуток времени. Схема
Данное устройство предназначено для использования его в прихожей квартиры для
автоматического выключения света через 30...90 секунд после его включения кнопкой SB1
(звонковой) или SB2 (внутри квартиры). Этого времени достаточно, чтобы снять верхнюю
одежду.
Схема (рис. 1.) состоит из тиристора VS1, который будет находиться в открытом
состоянии в течение времени, пока идет заряд конденсатора С1. Кнопку SB2 можно
установить рядом с уже имеющимся в квартире включателем света S1 (включателем удобно
пользоваться, если свет нужен надолго, например, при наведении порядка). Кнопка SB1
находится снаружи двери и является звонковой. При нажатии на нее зазвенит звонок и
включится свет в прихожей на установленный при настройке интервал времени, что позволит
при свете подойти к двери.
При работе схемы автомата в режиме освещения, лампа EL1 будет светиться
вполнакала, так как она работает на одной полуволне сетевого напряжения, но этого вполне
достаточно для освещения, а увеличить яркость можно, увеличив мощность лампочки.
Рис. 1. Принципиальная схема автоматического выключения света
При желании схему легко дополнить еще одной кнопкой — SB3 (включенной
параллельно с кнопкой SB2), которая будет связана с дверью и при ее открывании включит
свет.
Устройство может найти и другие применения, например, для включения света в
подвале. В этом случае кнопка SB1 и звонок не нужны, а время работы освещения можно
увеличить, применив конденсатор С1 большей емкости (в схеме применен конденсатор типа
К50-29 на 300 В) или подобрав резистор R2. Для стабильной работы схемы ток утечки у
конденсатора должен быть минимальным. В качестве кнопки SB2 удобно использовать
любой двухсекционный включатель света, доработав одну секцию для использования ее в
качестве кнопки. Для этого под подвижный контакт подкладывается пористая резина, которая
не позволит одной секции включателя находиться в фиксированном состоянии после
нажатия на нее. Имеющуюся кнопку звонка можно доработать, дополнив ее еще одним
контактом, но если у вас есть реле с рабочим напряжением 220 В, можно обойтись одной
группой контактов.
При этом реле включается параллельно со звонком и при его срабатывании своими
контактами (работающими вместо второй группы контактов кнопки) разряжает С1.
По сравнению с другими опубликованными устройствами аналогичного назначения
данная схема имеет меньшие габариты, не содержит дефицитных деталей и проще в
изготовлении и подключении.
Вариант автомата управления люстрой по двум проводам
Схема еще одного устройства управления лампами люстры по двум про¬водам
приведена на рис. 1.. При замыкании контактов сетевого выключателя SA1 загорается только
лампа (или группа ламп) EL3. Одновременно на микросхему DD1 через выпрямительный
мост VD6...VD9 подается напряжение питания, стабилизированное параметрическим
стабилизатором R4, VD1. С этого момента через резистор R2 и диод VD3 начинает
заряжаться конденсатор С2, а с выхода элемента DD1.1 напряжение высокого уровня быстро
заряжает конденсатор СЗ (плюс на правой его обкладке).
По мере зарядки конденсатора С2 уровень сигнала на выходе элемента DD1.1
сменяется на низкий, но на входах элементов DD1.2 и DD1.3 за счет зарядки конденсатора
СЗ и обратной связи через резистор R3 сохраняется высокий уровень. В это время на
выходах элементов DD1.2 и DD1.3 — низкий уровень, транзистор VT1 закрыт, лампы EL1 и
EL2 погашены. Конденсатор СЗ разряжен, так как теперь на обоих его выводах напряжение
высокого уровня.
Рис. 1. Принципиальная схема управления включением ламп люстры
Длительность зарядки конденсатора С2 зависит от его емкости и сопро¬тивления
резистора R2 и при их номиналах, указанных на схеме, не превышает 1 с. Чтобы зажечь
другие лампы люстры, нужно выключить и тут же включить сетевое питание. За этот короткий
промежуток времени накопительный конденсатор С1 быстро разряжается через резистор R1
и микросхема оказывается обесточенной. Конденсатор СЗ быстро перезарядится — на его
левой (по схеме) обкладке будет высокий уровень, на правой — низкий. Если сразу после
выключения питания люстру снова включить, на обоих входах элемента DD1.1 мгновенно
появится напряжение высокого уровня, а на объединенных входах элементов DD1.2 и DD1.3
— низкого, устанавливаемое конденсатором СЗ. Это состояние элементов DD1.2 и DD1.3
поддер¬живается за счет обратной связи через резистор R3. Оно-то и обеспечивает
включение транзистора VT1, тринистора VS1 и ламп ELI, EL2 люстры.
Автомат включения подсветки в темное время суток.Схема
Иногда хочется иметь постоянную подсветку, например, в коридоре, подсветка не
потребляет много энергии (7... 15 Вт), но экономичней, если она будет работать только в
темное время суток. Включать и выключать подсветку вручную не всегда удобно. Тем более,
что это успешно может пополнять автоматика. Электрическая схема автоматического
включателя приведена на рис. 1.. Она состоит из усилителя (VT1) сигнала с фотодатчика R2,
генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT2 симисторного коммутатора VS1.
Рис. 1. Принципиальная схема автоматического включателя
Фоторезистор в зависимости от освещенности меняет свое сопротивление 1 кОм (при
максимальном освещении) до сотен килоом (в темноте). Этот сигнал усиливается
транзистором VT1, который, как правило, находится в насыщении или закрыт — это зависит
от освещенности датчика R2. Если транзистор VT1 закрыт, то работает генератор на
транзисторе VT2.
Принцип работы генератора основан на свойстве однопереходного транзистора
разряжать конденсатор С2 через базу 1 при превышении напряжения на нем порогового
значения (база 2). Периодический разряд конденсатора С2 через обмотку 1 трансформатора,
формирует во вторичной обмотке импульсы открывания симистора VS1.
Нагрузкой симистора может быть лампа мощностью от 5 до 2000 Вт. Сама схема
управления потребляет не более 1,3 Вт и для уменьшения габаритов имеет
бестрансформаторное питание. Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы
фотодатчик располагался удаленно от зоны освещения. Нужная чувствительность схемы к
освещенности устанавливается резистором R3.
Автоматический выключатель освещения на ИК-лучах
Отличительная особенность этого устройства — подсчет числа людей, находящихся в
помещении. Это позволяет автоматически включать освещение при входе первого человека
и выключать его при выходе последнего. Автомат состоит из передающего и приемного
блоков. В передающий блок (рис. 6.21) входит генератор прямоугольных импульсов частотой
3 кГц на микросхеме DA1 и установленный при входе в помещение ИК-светодиод HL1,
преобразующий эти импульсы в ИК-вспышки.
Напротив светодиода HL1 размещены фото¬диоды VD1, VD2 приемного блока (рис.
6.22), преобразующие световые импульсы в электрические. В исходном состоянии этого
блока в счетчик DD3 записано число 15 и на его выходе переноса Р (выв. 7) присутствует
сигнал низ¬кого логического уровня, запрещающий включение освещения. Импульсы,
поступающие с фотодиодов VD1, VD2, усиливаются микросхемами DAI, DA2 и через
резисторы R4, R8 поступают на базы транзисторов VT1, VT2, которые периодически
открываются и разряжают конденсаторы СП, С12. В результате на входы элементов DD2.1 и
DD1.3 поступает сигнал
низкого логического уровня. Такой же уровень будет присутствовать на входе (выв. 13)
элемента DD2.4, что запрещает изменение уровня сигнала на входе направления счета
счетчика DD3 при изменении состояния RS-триггера на элементах DD1.1 и DD1.2. На
используемом выходе RS-триггера на элементах DD2.2 и DD2.3 в этом состоянии приемного
блока также будет присутствовать сигнал низкого логического уровня.
Рис. 6.21. Схема передающего блока
Когда человек входит в помещение, он вначале прерывает ИК-лучи, падающие на
фотодиод VD1. При этом импульсы, присутствовавшие на выходе микросхемы DA1 и
периодически открывающие транзистор VT1, исчезнут, начнет заряжаться конденсатор СП и
на соответствующих входах элементов DD2.1 и DD1.3 появится сигнал лог. 1. Исчезнет и
напряжение, поступавшее на входы триггера DD1.1, DD1.2, и на его выходе также появится
уровень лог. 1. На выходе элемента DD2.4 возникнет определяющий направление движения
уровень лог. 0.
Рис. 6.22. Схема автоматического выключателя на ИК-лучах
Продолжая свое движение, вошедший в помещение человек перекроет и ИК-лучи,
падающие на фотодиод VD2, 'что приведет к исчезновению импульсов на выходе
микросхемы DA2 и зарядке конденсатора С12. Однако триггер на элементах DD1.1, DD1.2 не
изменит своего состояния, а триггер на элементах DD2.2, DD2.3 переключится в единичное
состояние, и счетчик DD3 отсчитает один импульс в направлении, определяемом состоянием
триггера на элементах DD1.1, DD1.2.
Двигаясь дальше, человек сначала освободит путь для ИК-лучей, падающих на
фотодиод VD1, а затем и на светодиод VD2. Теперь на выходах микросхем DAI, DA2
появятся импульсы, которые начнут открывать транзисторы VT1, VT2, что приведет к
разрядке конденсаторов СП, С12. В итоге на входы элемента DD1.3 поступят сигналы
низкого логического уровня, триггер на элементах DD2.2, DD2.3 изменит свое состояние.
Все устройство вернется в исходное положение, но в счетчик будет записано число,
соответствующее количеству людей, находящихся в помещении, и если оно не будет равно
нулю, то на выходе переноса счетчика будет присутствовать сигнал лог. 1, разрешающий
включение освещения.
Светорегулятор на симисторном регуляторе
Аналогичную схему можно выполнить на симисторном коммутаторе (рис. 6.20). Что
позволяет уменьшить габариты устройства, так как в этом случае не нужны мощные
выпрямительные диоды. Импульсный трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО0,12 на ферритовом кольце М4000НМ типоразмера К 16x10x4 мм и содержит в обмотке 1 —
80 витков, 2 — 60 витков. Перед намоткой острые грани сердечника закругляем надфилем.
Иначе они прорежут провод. После намотки и пропитки катушки лаком, необходимо
убедиться в отсутствии утечки между обмотками, а также обмоткой и ферритом сердечника.
Внимание! Применяемые в схемах тиристор и симистор позволяют управлять и более
мощной нагрузкой (2000 Вт), но в этом случае их необходимо установить на радиатор.
Рис. 6.20. Схема светорегулятора на симисторном коммутаторе
Светорегулятор на транзисторах
Это значительно продлевает срок службы лампы за счет устранения перегрузки в
момент включения. Кратковремен¬ная перегрузка лампы возникает из-за того, что нить
накала в холодном состоянии имеет на порядок меньшее сопротивление, чем нагретая.
Рис. 6.19. Схема светорегулятора
Настройка схемы регулировки яркости выполняется аналогично уже описанной выше,
для чего коллектор VT3 временно заворачиваем на общий провод — транзистор VT2 будет в
насыщении. После настройки регулятора яркости, при отключенном диоде VD5, подбором
номинала резистора R10 добиваемся, чтобы при положении регулятора яркости «максимум»
лампа чуть светилась. Теперь можно подключать диод VD5 и проверять работу устройства.
При включении схемы (S1), если регулятор (R7) установлен на максимальную яркость,
свечение лампы будет плавно возрастать в течение 1-2 секунд.
Автомат, зажигающий свет .Схема
Автомат, зажигающий свет при нажатии кнопки квартирного звонка
Когда раздается звонок в квартире, зачастую приходится добираться до входной двери
в полумраке, прежде чем удается включить освещение в прихожей. Этого не случится, если
дополнить звонок несложным автоматом (рис. 1.), включающим свет в прихожей (или в
коридоре) на непродолжительное время .
Одновременно желательно подсветить кнопку звонка неоновой лампой HL1 или
расположить ее вместе с добавочным резистором R1 вблизи кнопки — это поможет быстрее
найти кнопку при слабом освещении лестничной площадки.
Рис. 1. Принципиальная схема управления освещением звонковой кнопкой
Итак, посетитель нажал кнопку SB1 и подал на звонок НА1 сетевое напряжение. Почти
мгновенно заряжается конденсатор С1, а вслед за ним (через несколько секунд) и С2.
Открывается тринистор VS1 и подает сетевое напряжение на осветительную лампу EL1 в
прихожей. Но горит она вполнакала. Продолжительность горения лампы зависит от емкости
конденсатора С1 и сопротивления резистора R3 и может составлять несколько десятков
секунд, необходимых для включения света настенным выключателем S1.
Схемы включения УЗО
Конструкции УЗО различных производителей могут отличаться друг от друга не только
параметрами, но и схемами подключения. На рис. 24.3 приведены наиболее
распространенные схемы включения УЗО. Кроме того, показано включение УЗО в одно-,
двух- и трехфазном вариантах.
Двухполюсные УЗО
Четырехполюсные УЗО, в которых резистор, имитирующий дифференциальный ток,
подключен в фазное напряжение
Четырехполюсные УЗО, в которых резистор, имитирующий дифференциальный ток,
подключен на линейное напряжение
Рис. 24.3. Схемы подключения УЗО
При включении УЗО по неполнофазному варианту необходимо обратить внимание на
правильность подключения проводников к клеммам устройства — должна быть подключена
цепь тестирующего резистора. Схема подключения приведена на лицевой или боковой
поверхности корпуса УЗО
Практические схемы систем заземления
Существуют следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, ТТ, IT (рис.
24.6...24.10).
В России до настоящего времени применяется система подобная TN-C (рис. 24.6), в
которой
открытые
проводящие
части
электроустановки
(корпуса,
кожухи
электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным
нулевым защитным и рабочим проводником PEN, т.е. «занулены». Эта система относительно
простая
и
дешевая.
Однако
она
не
обеспечивает
необходимый
уровень
электробезопасности.
Системы TN-S (рис. 24.7), и TN-C-S (рис. 24.8) широко применяются в европейских
странах — Германии, Австрии, Франции и др. В системе TN-S все открытые проводящие
части электроустановки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ
непосредственно с заземляющим устройством источника питания.
При монтаже электроустановок правила предписывают применять для нулевого
защитного проводника РЕ провод с желто-зеленой маркировкой изоляции.
В системе TN-C-S (рис. 24.8) во вводном устройстве электроустановки совмещенный
нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой
рабочий N проводники.
В системе TN-C-S нулевой защитный проводник РЕ соединен со всеми открытыми
проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий
проводник N не должен иметь соединения с землей.
Рис. 24.6. Система TN-C
Рис. 24.7. Система TN-S
Рис. 24.8. Система TN-C-S
Наиболее перспективной для нашей страны является система TN-C-S, позволяющая в
комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в
электроустановках без их коренной реконструкции.
Внимание!
В электроустановках с системами заземления TN-S и TN-C-S электробезопасность
потребителя обеспечивается не собственно системами, а устройствами защитного
отключения (УЗО), действующими более эффективно в комплексе с этими системами
заземления и системой уравнивания потенциалов.
Собственно сами системы заземления (без УЗО) не обеспечивают необходимой
безопасности. Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо
аппарата, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется
устройствами защиты от сверхтоков — автоматическими выключателями или плавкими
вставками.
Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию
УЗО, а во-вторых, зависит от многих факторов — кратности тока короткого замыкания,
которая в свою очередь зависит от сопротивления проводников, переходного сопротивления
в месте повреждения изоляции, длины линий, точности калибровки автоматических
выключателей и др.
Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с РЕпроводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность
образования цепи «токоведущий проводник — тело человека — земля» гораздо выше.
Только УЗО осуществляет защиту от прямого прикосновения.
Внедрение систем TN-S и TN-C-S в европейских странах, к опыту которых мы
вынуждены постоянно обращаться, поскольку там рассматриваемые проблемы решались на
два десятилетия раньше, также проходило с большими трудностями. Например, в
литературе описан случай, когда электромонтер при подключении одного объекта ошибочно
подключил фазу на защитный проводник, что повлекло за собой смертельное поражение
нескольких человек.
В
плане
обеспечения
условий
электробезопасности
при
эксплуатации
электроустановки серьезной альтернативой вышерассмотренным системам заземления
является сравнительно новое, но все более широко применяемое эффективное
электрозащитное средство — двойная изоляция.
Достижения химической промышленности в области производства пластиков и
керамик, имеющих великолепные механические и электроизоляционные характеристики,
позволили значительно расширить ассортимент электробезопасных электроприборов и
электроинструментов в исполнении «двойная изоляция», при применении которых тип
системы заземления в плане обеспечения условий электробезопасности не имеет значения.
Изде¬лия в исполнении «двойная изоляция» маркируются знаком .
Рассмотрим систему ТТ (рис. 24.9). Все открытые проводящие части, защищенные
одним защитным устройством, должны присоединяться защитным проводником к одному
заземляющему
устройству.
Если
несколько
защитных
устройств
установлены
последовательно, то это требование применяется отдельно к каждой группе открытых
проводящих частей, защищаемой каждым устройством.
Рис. 24.9. Система ТТ
Нейтральная точка или, если таковой не существует, фаза питающего генератора, или
трансформатора должны быть заземлены. Должно выполняться следующее условие: RAIa —
< 50 В, где RA — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника; Ia —
ток срабатывания защитного устройства.
Если защитное устройство является устройством защитного отключения и реагирует на
дифференциальный ток, то под 1а подразумевается уставка защитного устройства по
дифференциальному току IDn.
Если защитное устройство — устройство защиты от сверхтока, то оно должно быть
либо устройством с обратно зависимой времятоковой характеристикой и Ia — значение тока,
обеспечивающее время срабатывания устройства не более 5 с, либо устройством с отсечкой
тока и тогда Ia — уставка по току отсечки.
Системы IT (рис. 24.10), как правило, не должны иметь нулевого рабочего проводника.
Однако в случаях применения системы IT с нулевым рабочим проводником необходимо
предусматривать устройства обнаружения сверхтока в нулевом проводнике каждой цепи с
воздействием на отключение всех проводников соответствующей цепи, находящихся под
напряжением, включая нулевой рабочий проводник.
Рис. 24.10. Система IT
Не требуется выполнения таких мер, если нулевой рабочий проводник надежно
защищен от коротких замыканий с помощью устройства, установленного со стороны питания
или рассматриваемая цепь защищена с помощью устройства защитного отключения,
реагирующего на дифференциальный остаточный ток с током уставки не более 0,15
максимально допустимого тока нулевого рабочего проводника. Такое устройство должно
отключать все находящиеся под напряжением проводники соответствующей цепи, в том
числе нулевой рабочий проводник.
Если требуется отключение нулевого рабочего проводника, то он должен отключаться
после отключения фазных проводников, а включаться одновременно с фазными
проводниками или ранее