Управление электроосвещением
Простой автомат управления освещением
На рис.1 дана простая схема фотореле, которую можно собрать всего из нескольких деталей.
Рис.1
При отсутствии света симисторный ключ открывается полностью и лампа в ночнике светит в полный накал. При увеличении освещенности в помещении происходит смещение напряжения на управляющем электроде и меняется яркость светильника, вплоть до полного погашения лапмочки.
Транзисторный автомат выключения освещения
Основа уличного выключателя — триггер Шмитта, срабатывание которого происходит от изменения сопротивления фоторезистора. Нагрузкой схемы служит реле 12В/120Ом. Фоторезистор должен огражден от ламп освещения, и должен реагировать только на дневное освещение, чтобы не происходило ложного срабатывания реле (Рис.2).
Экспериментально, при помощи переменного резистора отрегулируйте порог срабатывания выключения освещения.
Автомат задержки выключения освещения
Уходя из квартиры, гаража или сарая, мы, выключив свет, часто испытываем неудобства, ощупью пробираясь в темноте к выходу из помещения. Однако несложное электронное устройство автоматической задержки выключения освещения избавит от подобных неприятностей.
Устройство состоит из мостового выпрямителя на диодах VD 2- VD 5, в одну диагональ которого включен тиристор VS 1. К другой диагонали подведены провода, отсоединенные от выключателя освещения, который теперь коммутирует цепь управляющего электрода тиристора. Когда выключатель SA 1 замкнут, через резисторы R 1, R 2, диод VD 1 и управляющий электрод VS 1 протекает ток в каждый положительный полупериод напряжения на аноде тиристора. VS 1 открывается и замыкает диагональ моста. В результате оказывается замкнутой (по переменному напряжению) и другая диагональ: лампа будет гореть.
При выключении освещения, то есть при размыкании контакта SA 1, тиристор остается открытым, поскольку в цепи управляющего электрода теперь протекает ток заряда конденсатора С1. Продолжительность заряда зависит от емкости С1 и сопротивления резистора R 1. По мере заряда конденсатора ток управляющего электрода уменьшается, и тиристор закрывается – свет гаснет. Задержка выключения освещения с указанными на схеме номиналами элементов С1 и R 1 составляет около 40 с.
При последующем замыкании выключателя конденсатор разряжается через резистор R 2.
Диоды КД202К можно заменить на Д204, Д205 и другие при условии, что выпрямительный ток должен быть не менее 0,4 А, а обратное напряжение не менее 300 В. При этом лампа освещения должна быть мощностью не более 60 Вт.
Налаживание сводится к подбору сопротивления резистора R 1. Если при включении SA 1 лампа не зажигается, следует уменьшить сопротивление R 1. При замене тиристора на КУ202К(Н) необходимо ввести дополнительный резистор сопротивлением 1 – 1,5 кОм, включив его между управляющим электродом и катодом.
Красноярский край
Дежурное освещение
Лампочки дежурного освещения перегорают очень быстро – ночью сетевое напряжение повышенное. Чтоб иметь возможность включить их ночью в полнакала, достаточно установить двойной выключатель и в его корпусе смонтировать диод типа Д226, рис.4. В одном положении выключателя лампочка горит на полную мощность, а в другом – на половину.
Если лампа светит вполнакала
Бывает, что в сети падает напряжение. Но дело легко поправить, если питать настольную лампу через электронное устройство, рис.5.
Если на него подать пониженное напряжение сети, то через диоды VD 1 и VD 2 начинают заряжаться оксидные конденсаторы С1 и С2. Напряжение на них, а следовательно на электролампе будет зависеть от ее мощности и емкости конденсаторов. Оно даже может превысить напряжение сети почти на 40%.
Для сборки устройства не потребуются дефицитные материалы и детали.
Устройство рассчитано на электролампу мощностью 40 Вт. Если же окажется, что она горит слишком ярко, замените ее на 60 – ваттной.
Наоборот, если лампа горит тускло (при большом падении напряжения в сети), вверните лампу на 25 Вт.
Если же напряжение в сети скачет в течении вечера, стоит предусмотреть возможность отключения приставки.
В зависимости о напряжения в сети вилку настольной лампы можно будет подключать либо к сетевой розетке, либо к приставке.
«Вторая жизнь» лампы дневного света
Если перегорела нить накала лампы дневного света, не следует спешить ее выбрасывать. Лампу можно запитать постоянным напряжением от умножителя, подав это напряжение на соединенные вместе выводы каждого цоколя, рис.6.
Разряд в лампе возникает под действием повышенного напряжения, и лампа будет работать без стартера и накальных цепей.
Управление люстрой по двум проводам
Стандартная проводка для люстры состоит из трех проводов, для обычного же светильника – только два провода. Если люстру нужно повесить в помещении, где проводка двухпроводная (под обычный светильник с одной лампой), чтобы не прокладывать дополнительный провод проводку можно сделать с диодным переключателем, рис.7.
Лампы питаются разными полуволнами напряжения. Если включен S 1.1 – горит H 1, если S 1.2 – горит H 2. Когда включены оба выключателя, горят обе лампы.
Один светильник – много выключателей
Схема управления одной осветительной лампой с помощью двух расположенных в разных местах переключателей хорошо известна. Один из вариантов показан на рис.8.
Переводом любого переключателя в противоположное положение можно включить лампу, если она была выключена, и выключить, если она была включена. Это удобно, чтобы, войдя в длинный коридор, включить свет и выключить его, дойдя до противоположного конца коридора.
Но иногда (например, в зале с несколькими входами и выходами) необходимо иметь большее число «пунктов управления» освещением, рисунок 9.
Теперь выключить или включить лампу Е L 1 можно любым из произвольного числа переключателей независимо от положения остальных.
По рассмотренной схеме можно управлять не только осветительными приборами, но и вентиляторами, обогревателями и другими электрооборудованием.
Управление 4 – ламповой люстрой по стандартной проводке
Стандартная проводка под люстру состоит из трех проводов и двухклавишного выключателя. Это значит, что люстра может иметь только две группы ламп. Организовать переключение четырех групп ламп можно простым способом, схема показана на рис.10.
Рис.10
Нужно восемь диодов типа 1 N 4007 и четырехкнопочный выключатель. Выключатель легко сделать самому, взяв за основу телефонную евророзетку для внутренней проводки. Телефонный разъем удалить, пропилить в крышке четыре отверстия, в которые установить стандартные клавишные выключатели от блоков питания персональных компьютеров. Или другие доступные.
Простой регулятор освещения ночной лампы
Простейший регулятор для ночной лампы можно изготовить используя всего лишь один кремниевый диод и выключатель. На рис.11 показана схема регулятора.
Положение 1 включает лампу в полнакала, положение 2 на полную мощность. Диод рекомендуется взять мощным, например КД 202 с любым буквенным индексом или его импортный аналог. Полярность включения диода не имеет значение. Выключатель берем от 0,5 А и выше. После того как монтаж выполнен, соединения проводов, контактов переключателя и сам диод надо тщательно произолировать. При подключении данных приборов обязательно следует соблюдать правила техники безопасности !
Сенсорный выключатель света
Ниже приведена схема сенсорного выключателя света. Его принцип работы ни чем особым не отличается от устройств, построенных на триггере. Устройство переводит триггер в одно из устойчивых состояний и соответственно включает свет при первом касании к сенсорному датчику E1 и при повторном касании переводит его в другое состояние и тем самым выключится свет, рис.12
Продолжительность нахождения триггера в любом из двух устойчивых состояний ничем не ограничена, до тех пор, пока на устройство подано напряжение питания.
Модуль триггера построен по типовой схеме на логической интегральной микросхеме DD1 К561ТМ2. В схеме использован только один из двух имеющихся элементов данной микросхемы. С выхода (1) микросхемы DD1 управляющий сигнал идет на усилитель тока построенного на транзисторе VT2. Управляющий вывод тиристора VS1 подключен к эммитеру VT1 и при достижении на нем напряжения в 3В тиристор открывается, тем самым включая свет. Поскольку полевой транзистор VT1 обладает очень большим сопротивлением перехода сток-исток-затвор, плюс в цепи сенсора включены мегаомные резисторы R1 и R2, то это препятствует появлению напряжения электросети на сенсорной пластине. Транзистор VT1 открывается под воздействием напряжения электросети, которое наводится на сенсор от руки человека. Резистор R3 шунтирует вход 3 триггера DD1. Триггер изменяет состояние во время каждого положительного сигнала на входе 3. По причине этого сигнал на его выходе 1 изменяется на противоположный. В то время, когда на выходе 1 триггера DD1 бывает лог.0, транзистор VT2 заперт и нагрузка отключена. При присутствии лог.1 на выходе 3, транзистор и соответственно тиристор открыты и в результате этого нагрузка подключается к электросети. При рабочих деталях и безошибочном монтаже устройство начинает работать сразу и в настройке не нуждается.
Все резисторы типа МЛТ или С2-33. Транзистор VT1 — КП501 с любой буквой, или же возможно применить КП7131А9. Стабилитрон VD1 имеющий напряжение стабилизации 6…12В можно заменить на Д814А, КС 175А, Д808. Оксидный конденсатор С1 — К50-24, К50-29. Выпрямительные диоды VD2- VD5 с обратным напряжением не менее 300В заменимы диодами Д112-16, КД226В. Электролампа накаливания HL1 рассчитана на напряжение 220В. Транзистора VT2 возможно заменить на КТ814Б — КТ814Г, КТ940Б — КТ940Г, КТ630А — КТ630В.Если возникнет необходимость изменить чувствительность сенсора, то это можно сделать путем подбора необходимого сопротивления R2. Сенсор можно изготовить из любого металла диаметром не менее 3 см. Данный сенсорный выключатель света обеспечивает включение и выключение источника освещения имеющего мощность не более 60Вт. При большей мощности, тиристор необходимо разместить на радиаторе.
«Электронные самоделки», Кашкаров А.П.
Автоматы уличного освещения
На схеме (рис.1) показана конструкция автоматического устройства включения и выключения уличного освещения. В предлагаемой конструкции функцию управления выполняет симистор. Благодаря тому, что его работа не зависит от полярности приложенного напряжения, отпадает необходимость в мощном двухполупериодном выпрямителе. Это позволяет упростить конструкцию автомата и уменьшить его габариты. Предлагаемое устройство рассчитано на управление источниками света общей мощностью до 400 Вт.
Фоторезистор R1 вместе с резисторами R2 и R3 образуют делитель напряжения, который определяет ток базы транзистора VT1. В дневное время суток, когда фоторезистор освещен, его сопротивление сравнительно невелико, поэтому транзистор VT1 открыт и насыщен, а VT2 закрыт. Коллекторный ток транзистора VT2, а следовательно, и ток управляющего электрода симистора практически равны нулю. Симистор, таким образом, закрыт, и ток через нагрузку не протекает. С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, и ток базы транзистора VT1 начинает уменьшаться. При достижении определенного значения транзистор VT1 выходит из насыщения и начинает закрываться. Увеличивающееся падение напряжения на резисторе R7 ускоряет закрывание транзистора VT1 и открывание VT2. Ток управляющего электрода симистора, протекающий через открытый транзистор VT2 и резисторы R6, R7, поддерживает симистор открытым на протяжении обоих полупериодов сетевого напряжения. Следовательно, лампы сразу начинают с ветить в полный накал. Процесс выключения фотореле происходит в обратном порядке. Порог срабатывания фотореле устанавливают переменным резистором R2, а резистор R3 служит для ограничения тока делителя при попадании на фотоприемник прямых солнечных лучей. Резистор R6 определяет ток управляющего электрода симистора, который при открытом транзисторе VT2 должен быть больше тока включения симистора, но меньше допустимого коллекторного тока транзистора VT2. Резистор R5 уравнивает напряжение на управляющем электроде и катоде симистора, когда транзистор VT2 закрыт. Это обеспечивает надежное выключение с имистора и помехоустойчивость фотореле в целом. В устройстве использованы транзисторы VT1 и VТ2—КТ315Г или КТ315Е с коэффициентом передачи тока не менее 60.
Устройство, собранное безошибочно и из элементов с указанными на схеме типономиналами, в налаживании не нуждается, необходимо только установить порог срабатывания. Монтируют фотореле в таком месте, чтобы свет от ламп, которыми оно управляет, не попадал на фотоприемник. Во избежание попадания в коробку воды и посторонних предметов входной патрубок ее должен быть направлен вниз, а крышку после установки герметизируют водостойким лаком или клеем.
Автомат – выключатель освещения
Это устройство (рис.2) предназначено для автоматического включения электроосвещения при наступлении темноты и его выключения в светлое время суток.
Его светочувствительным прибором является фоторезистор R 1, включенный на входе порогового устройства (элементы DD 1.1, DD 1.3). При нормальной освещенности сопротивление фоторезистора мало, поэтому на выходе элемента DD 1.3 будет напряжение высокого уровня и генератор импульсов, собранный на элементах DD 1.2, DD 1.4, не работает. На выходе генератора транзисторы VT 1, VT 2 выполняют функцию согласующего устройства с симистором. В таком режиме работы устройства на управляющий электрод симистора VS 1 никаких сигналов не подается, поэтому он закрыт и осветительная лампа HL 1 обесточена.
С наступлением темного времени суток сопротивление фоторезистора возрастает, напряжение на выходе порогового устройства уменьшается. И когда оно уменьшится до низкого уровня, генератор начнет работать и на выходе согласующего устройства появятся импульсы с частотой следования около 1 кГц. Так как эти импульсы разнополярные, то положительные импульсы замыкаются на корпус через диод VD 3, а отрицательные – поступают на управляющий электрод симистора.
При этом симистор открывается практически в самом начале каждого полупериода сетевого напряжения, поэтому осветительная лампа светится на полную мощность.
Выпрямитель автомата образуют стабилитрон VD 2, диод VD 1 и конденсатор С4, который гасит избыточное напряжение сети. Пороговое устройство имеет гистерезис своей характеристики, что обеспечивает устойчивое срабатывание автомата при переходе из одного режима работы в другой.
Утром, когда естественная освещенность увеличивается, происходит обратный процесс, и осветительная лампа гаснет.
Фотодатчик размещают в месте, защищенном от прямых солнечных лучей, атмосферной влаги и света осветительных ламп. Его можно поместить в стеклянную пробирку, которая затем надежно герметично закупоривают. Если мощность осветительных ламп больше 500 Вт, то симистор устанавливают на теплоотводящий радиатор.
Налаживание автомата сводится к установке резистором R 2 требуемого порога срабатывания.
«Конструкции на логических
элементах цифровых микросхем»
Автомат уличного освещения
Схема автомата, позволяющего включать вечером и выключать утром уличное освещение, показана на рисунке 3.
Датчиком освещения является фоторезистор R 4. Когда он затемнен, его сопротивление велико (несколько мегаом), на входах логического элемента DD 1.1 – напряжение высокого уровня, такое же напряжение на выходе элемента DD 1.2. Транзистор VT 1 и VS 1 открыты, и уличные осветители EL 1 включены.
При наступлении рассвета сопротивление фотодатчика R 4 уменьшается, логические элементы DD 1.1 и DD 1.2 переключаются в противоположные состояния, транзистор VT 1 и тиристор VS 1 закрываются и фонари на улице гаснут.
На логических элементах DD 1.1, DD 1.2 и резисторах R 2, R 3 выполнен триггер Шмитта. Это устройство, как и обычный (счетный) триггер, обладает двумя устойчивыми состояниями. Но в отличии от счетного триггера, состояние которого изменяется после прихода очередного импульса на вход, триггер Шмитта переключается при изменении уровня входного напряжения. Можно так подобрать резисторы R 2 и R 3, что пороги переключения при увеличении входного напряжения и при его уменьшении не будут равны между собой. Например, для нашего триггера при увеличении входного напряжения порог переключения может составлять 3В, а при уменьшении напряжения 2В. Разность порогов переключения называют гистерезисом триггера. Гистерезис тем больше, чем больше отношение R 2/ R 3.
Если в автомате не использовать триггер Шмитта (т.е. резистор R 3 исключить, а R 2 замкнуть накоротко), то при изменении освещенности может наблюдаться мерцание осветительных ламп, при этом на выходе элемента DD 1.2 будет напряжение, находящееся между напряжениями низкого и высокого уровней. В триггере Шмитта такого не может быть, поскольку обратная связь через резистор R 3 с выхода элемента DD 1.2 на вход элемента DD 1.1 ускорит процесс переключения, сделает его лавинообразным. Такую обратную связь называют положительной.
В качестве датчика освещенности можно использовать фоторезисторы ФС-К (с любыми цифрами), а также фотодиоды ФД-1, ФД-2, ФД-3 (подключают катодом к резисторам R 1, R 2).
Фотодатчик следует располагать в таком месте, куда не попадает прямой свет фонарей EL 1, иначе автомат будет работать неустойчиво. Резистором R 1 можно изменять уровень освещенности, при котором включаются и выключаются осветители. Разницу в порогах включения и выключения осветительных ламп можно изменять подбором резистора R 2.
Максимальная мощность осветительных ламп определяется типами тиристора VS 1 и диодов VD 2- VD 5. В данном случае она составляет 2 кВт. Тиристор и диоды устанавливают на радиаторы.
Фотореле в подъезд
Схема прибора, показанная на рис.4, устанавливается в подъезде жилого дома и включает в нем освещение с наступлением темноты, а на рассвете выключает его.
При освещении фоторезистора R 4 его сопротивление снижается, падение напряжения на нем уменьшается, транзистор VT 1 закрывается, реле К1 и лампа EL 1 выключаются, при затемнении фоторезистора все происходит в обратном порядке и лампа включается. Конденсатор С1 – К73-17. Его можно заменить пленочным конденсатором зарубежного производства на напряжение не менее 630 В постоянного или 275 В переменного тока. Вместо зарубежного транзистора SS 9013 H подойдет КТ680А. Фоторезистор установлен импортный. Его сопротивление, равное 30 кОм в темноте, при дневном свете уменьшается до 6 кОм.
Реле использовано с обмоткой сопротивлением 1600 Ом. Измеренный мультиметром ток срабатывания – 2,58 мА. Контакты реле должны быть рассчитаны на коммутацию соответствующей нагрузке.
Простой выключатель ночного освещения
Одно из достоинств микросхемы – фазового регулятора КР1182ПМ1 в том, что для управления нужно изменять сопротивление между двумя выводами 6 и 3, на которых имеется постоянное напряжение. Это позволяет вместо переменного резистора, положенного по типовой схеме, использовать различные схемы на транзисторах и цифровых микросхемах.
На рисунке 5 приводится схема простого сумеречного выключателя, включающего на участке с наступлением темноты, и выключающего его на рассвете. Благодаря тому, что управляет лампой не ключ, а фазовый регулятор, лампа включается не сразу, а постепенно. Это способствует долговечности лампы накаливания.
Резистор R 2 служит для установки порога включения / выключения, резистор R 3 – для установки яркости максимальной освещенности. Мощность лампы не более 150 Вт.
Автомат уличного освещения
На рис.6 показана схема фотореле, предназначенного для включения света в темное время суток и включение на рассвете.
Рис.6 Принципиальная схема и печатная плата фотореле
Фотодатчик – VT 1 используется с «шариковой» компьютерной мыши и представляет собой пару фототранзисторов без базовых выводов, расположенных в одном корпусе. Фототранзисторы структуры n — p — n , коллектора соединены вместе и выведены на средний вывод корпуса, а эмиттеры – на крайние.
За включение света отвечает левый по схеме фототранзистор датчика VT 1. Порог снижения освещенности, при достижении которого должна включится осветительная лампа, устанавливается резистором R 1.
Схема выключения (на правом транзисторе VT 1) работает противоположным образом. Подстроечным резистором R 2 устанавливают уровень, при возрастании освещенности до которого осветительная лампа должна выключиться.
Автомат включения уличного освещения на транзисторах
Датчик фотореле размещается на улице, защитив его от прямого попадания искусственного света. Реле срабатывает с наступлением ночного времени суток и автоматически включает питание лампы уличного освещения или лестничной клетки, а утром выключать его.
Принципиальная схема представлена на рис.7.
Схема фотореле обладает неплохой чувствительностью, так как для его питания используется более высокое напряжение – около 18В. Контакты К1.1 электромагнитного реле К1, используемого в автомате, нормально замкнутые.
В ночное и вечернее время суток фоторезистор R 1 (ФСК-1) освещен очень слабо и его сопротивление составляет несколько сотен килоом. При этом коллекторные токи транзистора VT 1, в базовую цепь которого включен фоторезистор, и транзистора VT 2, база которого соединена непосредственно с эмиттером первого транзистора, не превышает тока отпускания электромагнитного реле К1. В это время осветительная лампа Н1, подключенная к электроосветительной сети через нормально замкнутые контакты К1.1 реле, горит.
С наступлением рассвета фоторезистор освещается все сильнее и его сопротивление уменьшается до 80 – 100кОм. При этом токи транзисторов усилителя увеличиваются. При токе 20 – 25 мА реле срабатывает и его контакты, размыкаясь, разрывают цепь питания осветительной лампы. А вечером, когда сопротивление фоторезистора снова начнет увеличиваться, а коллекторные токи соответственно уменьшаться, реле отпустит и замыкающими контактами включит освещение.
Выпрямитель автомата двухполупериодный. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С1 и стабилизируется двумя стабилитронами V 5 и V 4 серии Д809 (можно Д814Б). Номинальное напряжение конденсатора С1 не должно быть меньше 25В.
В автомате используется реле типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.131), РСМ-1 (паспорт Ю.171.81.37) или другое аналогичное с обмоткой сопротивлением 650-750 Ом.
Для увеличения задержки времени выключения осветительной лампы питающее напряжение автомата надо уменьшить на 3-4 В, а для уменьшения, т.е. более раннего выключения, наоборот, увеличить на 3-4 В. Это можно сделать при использовании в блоке питания стабилитронов с другими напряжениями стабилизации: в первом случае – стабилитронов Д808 или одного (вместо двух) стабилитрона Д813, во втором – трех стабилитронов Д808 или двух стабилитронов Д811 или Д814Г. Чувствительность автомата можно также регулировать подбором резистора R3 .
Как изменится накал лампочки?
Конденсатор переменной емкости включен в цепь последавательно с лампочки от карманного фонаря. Схема питается от звукового генератора. Как изменится накал лампочки, если: а)не меняя емкости конденсатора, величить частоту переменного тока; б)не меняя частоту,увеличить емкость конденсатора?
Лучший ответ
В обоих случаях накал лампочки возрастёт.
Остальные ответы
А) НАКАЛ ОСЛАБНЕТ
б) накал возрастёт
В обоих случаях накал увеличится.
Накал увеличится в любом случае: сопротивление конденсатора в цепи переменного тока обратно пропорциональна частоте и емкости.
Xc=1/2ПfC, где П-число пи. Ток в цепи: I=U/Xc.
Как изменится накал лампы если осветить фоторезистор
Выходной сигнал от микросхемы IC1 подается через конденсатор СЗ на резистор R4. Этот резистор обеспечивает регулировку уровня сигнала на входе микросхемы IC2. Микросхема IC2 типа LM386 является низковольтным усилителем низкой частоты с амплитудой, достаточной для возбуждения громкоговорителя. Можно ставить громкоговорители раз-тичных размеров, однако громкоговорители больших размеров более эффективны и обеспечивают лучшее качество. Ток покоя составляет от 15 до 18 мА при низком уровне громкости и возрастает до 100 мА при большей громкости. Микросхема LM386 имеет тенденцию к самовозбуж-цению при размещении ее на макетной плате, а иногда и на готовой печатной плате. Развязка по постоянному току конденсатором С7, включенным между выводом 6 и землей, позволяет избежать этой проблемы
Эксперименты со схемой. Напоминаем, что тюнер имеет широкополосную настройку: можно одновременно слышать более одной станции Попробуйте сделать собственную катушку; намотайте 41 виток литцендратового провода на каркас диаметром около 6 мм и длиной 2,5 см или на ферри-товый стержень.
Схемы управления световой сигнализацией
УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Описание работы схемы. Аварийное освещение применяется в качестве резервного устройства, которое включается, если в результате аварии пропадает сетевое напряжение. Особенно важное значение оно имеет в тех тестах, которые при аварии в сети могут оказаться в полной темноте.
Наличие сетевого напряжения контролируется с помощью выпрями-еля, выполненного на элементах Tl, Dl, Rl, CI, С2 и R2. На выходе выпрямителя формируется напряжение, приблизительно равное 8,9 В (6,3 В 1,414), которое поступает на разрешающие входы (выводы 1 и 2) интегра ьнои схемы IC1 (рис. 8.1)*.
IC1 (CD4071) содержит четыре двухвходовых элемента ИЛИ. На выходе (вывод 3) ИС IC1 устанавливается высокий логический уровень при подаче высокого уровня на любой из двух входов либо на оба входа сразу. С выхода (вывод 3) через резистор R4 положительное напряжение поступает на базу ря/>транзистора Q1, запирает его, и лампочка гаснет. Лампочка загорается, когда на базу Q1 подается отрицательное смещение относительно его эмиттера. При наличии сетевого напряжения на выводе 3 микросхемы IC1 сохраняется высокий уровень напряжения и транзистор Q1 заперт Когда сетевое напряжение пропадает, на выводе 3 устанавливается низкий уровень, Q1 открывается и включает лампочку.
Когда транзистор Q1 открыт, устройство потребляет ток около В) мА, что несколько превышает возможности 9-В батарейки для транзисторных радиоприемников. Однако следует учесть, что устройство пред-
Щис. 8.1. Устройство аварийного освещения: С1 CD4071 счетверенный двухвходовои элемент ИЛИ; Q1 — мощный рлр-транзи тор SK3 7, SK3719 или GE16; С1. С2-100 мкФ, 25 В; R1 -330 Ом; R2, R3 10 кОм;
R4 3,3 кОм; L1 — лампа ?* 47, 6,3 В, 0,15 А; T1 трансформатор 120 В 6,3 В (100 мА); F1 — предохранитель на 1 А.
* Лампа L1 может быть установлена как в коллекторную, так и в эмиттерную цепь тРанзистора Q1.- Прим. ред.
назначено для использования в аварийных ситуациях и лампа горит весьма недолго-пока не будут приняты другие меры по восстановлению освещения. Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме, приблизительно равен 2 мА, и, таким образом, расходы на его эксплуатацию малы. Проверить работу такого устройства можно, просто выдернув вилку (на схеме она соединена с первичной обмоткой трансформатора). Это будет имитировать пропадание сетевого напряжения.
Эксперименты со схемой. Попробуйте в качестве IC1 использовать элемент И, например ИС CD4081. Высокий уровень на выходе логических элементов данного типа появляется при подаче высокого уровня на оба входа одновременно. Подумайте, можно ли вместо батарейки использовать никель-кадмиевый аккумулятор, чтобы он подзаряжался от выпрямителя при нормальном сетевом напряжении и становился источником тока для лампочки аварийного освещения при аварии в сети?
СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАТЕМНЕННОЙ КОМНАТЫ
Описание работы схемы. Если кто-то откроет дверь фотолаборатории во время обработки фотоматериалов, то светочувствительная бумага или фотопленка могут быть испорчены. Описываемое устройство (рис. 8.2) контролирует освещенность затемненной комнаты и сигнализирует, можно или нельзя туда входить.
Используемая в устройстве микросхема типа LM555 представляет собой низкочастотный мультивибратор, который вырабатывает положительные импульсы длительностью 0.2 с, следующие с частотой 2 Гц. Эту частоту можно менять, изменяя емкость конденсатора С1. Выход 3 мультивибратора соединен через резистор R3 с управляющим электродом симистора D1. Номинал резистора R3 и соответственно угол зажигания симистора выбраны такими, что 40-Вт лампа горит в половину накала.
Рис. 8.2. Сигнальное устройство для затемненной комнаты
IC1 таймер LM555; D1 — симистор SK5555, ток управляющего электрода 5 мА, предельное напряжение 200 В; С1 10 мкФ, 10 В; R1 R2 100 кОм; R3 1,8 кОм (при этом номинале лампа вспыхивает в поло-
вину накала); R4-330 кОм; LDR фоторезистор 2 кОм 1 МОм; S1, S2 однополюсный выключатель: F1 -предохранитель на 1 A; R5-470 Ом; D2 светодиод; L1 лампа 40 Вт, 120 В.
Симистор открывается положительным импульсом и подключает лампу к сети. В паузе между импульсами лампа отключена.
Микросхема 1С! вырабатывает импульсы при подаче на вход (вывод 4) высокого уровня напряжения; при низком логическом уровне на этом входе импульсы на выходе отсутствуют. Резистор R4 и фоторезистор LDR образуют делитель напряжения, подключенный к выводам источника питания постоянного тока. Соотношение сопротивлений резисторов R4 и LDR определяет уровень (высокий или низкий) напряжения на выводе 4. Когда фоторезистор LDR освещен, его сопротивление мало (приблизительно 2 кОм). Поскольку сопротивление резистора R4 равно 330 кОм, на выводе 4 будет низкое напряжение и импульсы на выходе микросхемы отсутствуют. Когда свет на фоторезистор не падает, его сопротивление составляет приблизительно 1 МОм, на выводе 4 микросхемы устанавливается высокий уровень напряжения, генератор начинает вырабатывать импульсы и лампа периодически вспыхивает.
Устройство устанавливается снаружи, у входной двери фотолаборатории, а фоторезистор LDR, контролирующий освещенность, помещается внутри комнаты. Если в лаборатории горит свет, а это означает, что туда можно входить, то наружная красная лампа выключена Когда же свет в лаборатории погашен, красная лампа мигает, предупреждая, что входить нельзя. В дежурном режиме схема потребляет ток около 5 мА. а в рабочем режиме (лампа мигает)-до 10 мА.
Эксперименты со схемой. Увеличьте номинал С1, понизив тем самым частоту импульсов. Поставьте резисторы R1 и R2 других номиналов для изменения длительности импульсов и пауз между ними. Зачем добавлен светодиод D2?
ЭЛЕКТРОННОЕ КОЛЕСО (РУЛЕТКА)
Описание работы схемы. Электронное колесо можно использовать в разного рода играх и в ситуациях, когда решение принимается по воле жребия.
Данное устройство (рис. 8.3, а) является истинно электронным колесом, в котором номера перебираются с плавно нарастающей скоростью до полного разгона. Затем оно замедляется и наконец останавливается на некотором случайном номере.
Интегральная схема IC1 типа SCL4046 представляет собой управля-мый напряжением генератор. Частота следования генерируемых им импульсов изменяется в зависимости от величины напряжения на выводе 9 микросхемы IC1. При замыкании кнопки S1 конденсатор С1 медленно заряжается через резистор R2, обеспечивая нарастающее напряжение на выводе 9 Это напряжение вызывает увеличение частоты следования импульсов с нуля до некоторого предельного значения, определяемого постоянной времени цепочки R6, С2 и равного для выбранных номиналов элементов 40 Гц. Это значение частоты следования сохраняется в течение всего времени, пока кнопка S1 замкнута. При размыкании S1 конденсатор С1 начинает медленно разряжаться через резистор R1 на землю, вызывая обратный процесс понижения частоты следования импульсов до нулевого значения Вывод 4 IC1 через конденсатор СЗ соединен со счетным входом (вывод 14) микросхемы IC2.
ИС IC2 представляет собой счетчик/дешифратор с десятью выходами 00-09 (выводы 1-7, 9-11), на которых последовательно формируются
«Л *7 о сч to I4- о О О О О о о о
Рис. 8.3. о-электронное колесо (рулетка): IC1 -управляемый напряжением генератор SCL4046; 1С2-десятичный счетчик/дешифратор МС14017; D1 -D8-светодиоды; С1 -25 мкФ, 15 В; С2-0,05 мкФ; СЗ-1,5 мкФ (майларовый); R6 -330 кОм; R1 -220 кОм; R2-100kOm; R3-10kOm; R4-390 Ом; R5-
390 Ом; S1 — однополюсный нормально разомкнутый выключатель; S2-однополюсный выключатель; б -расположение выводов IC2: вывод 12-перенос; вывод 13-сброс; вывод 14-счет; вывод 15-установка нуля.
высокие уровни сигнала. По мере поступления импульсов с выхода IC1 поочередно зажигаются подключенные к выходам IC2 светодиоды. В схеме из десяти выходов IC2 использованы лишь восемь-два оставлены в резерве. Цоколевка IC2 приведена на рис. 8.3,6. Светодиоды D1-D8 можно расположить различным образом: по кругу, в линию и т.д. Включение их может производиться поочередно либо в более сложной последовательности.
Эксперименты со схемой. Можно ли поменять полярность светодиодов так, чтобы получить инверсию процесса (все диоды светятся, а указателем номера служит выключенный диод)? Определите величину тока, потребляемого устройством в режиме ожидания запуска. Попробуйте изменить скорость вращения электронного колеса путем замены номиналов элементов схемы.
ДОРОЖНАЯ АВАРИЙНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
Описание работы схемы. Бывают случаи вынужденной остановки машины на оживленной магистрали, закрытом повороте дороги, либо на перекрестке, вызванные, к примеру, необходимостью замены шины. При этом в дополнение к четырем лампам указателей поворотов полезно подключить еще желтую мигающую лампочку. Ее можно запитать от гнезда прикуривателя и вывесить в окно со стороны движения либо установить на крыше автомобиля.
Интегральная схема IC1 представляет собой генератор, работающий с частотой 2 Гц (рис. 8.4). Частота следования генерируемых импульсов определяется номиналами эчементов CI, R1 и R2. Длительность импульсов
рис. 8.4. Дорожная аварийная сигнализация:
Е1 -таймер LM555; Q1-транзистордиод (дополнительный); R1-100 кОм; R2-
§SC1061, SK3893, GE66; С1 -2 мкФ, 15 В;100 кОм; R3-10 кОм; L1 — лампа # 47,
[R4 -1 кОм (дополнительный); D1 -свето-6,3 В, 0,15 А.
может бьпь подсчитана по формуле: tl = 0.7 (Rt + R2)Cj или tA = ■ 0.7(100 кОм + 100 кОм) 0,00002 = 0,28 с. Выход генератора несимметричен, скважность импульсов меньше двух. Длительность пауз t2 = = 0,7R2 С1 или t2 = 0,7-100 кОм-0,00002 = 0,14 с.
Импульс поступает на ключевой w/ш-транзистор Q1. Номинал резистора R3 в цепи базы выбран таким образом, чтобы получить на лампе гЫ напряжение порядка 8.5 В при токе 0,18 А. За счет перегрузки лампы и шю напряжению и току достигается большая интенсивность вспышки, но соответственно укорачивается срок ее службы. Лампу можно поместить в рассеивающий свет желтый колпак, который увеличит излучающую поверхность
Максимальный ток коллектора транзистора Q1 равен 7 А, таким образом, коммутируемый ток лампы величиной 0,18 А очень слабо на-Вружает транзистор (если есть сомнения, можно установить транзистор на радиатор) Ток базы через резистор R3 равен примерно 0,9 мА, что допустимо для микросхемы LM5-55.
Эксперименты со схемой. Измените частоту генератора путем замены ►номинала С1, например на 1 мкФ. Измените скважность импульсов, заменив номинал R2, например на 220 кОм. Попробуйте использовать дру-ро лампу подобрав соответствующий номинал резистора R3. Вероятно, ■аибочее подходящей для данной схемы окажется автомобильная лампочка обеспечивающая высокую интенсивность вспышки.
Описание работы схемы. Данная схема (рис. 8.5) автоматически включает в ночное время мигающую лампочку, выключая ее днем. Лампочка устанавливается у опасных мест, таких, как ямы. свежеуложенный бетон и т п.
Микросхема IC1 типа LM555 представляет собой мультивибратор, Рырабатываюший импульсы с частотой следования порядка 6 Гц, задаваемой конденсатором С1. Импульсы на выходе имеют практически сим-