Dispositivo automatico di erogazione dell'acqua per il lavaggio delle mani. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Per salvare le risorse del pianeta e il proprio budget, è possibile realizzare un semplice dispositivo che ridurrà il consumo di acqua, elettricità e carburante durante operazioni ordinarie come lavarsi le mani o sciacquare i piatti sotto l'acqua corrente. Può essere installato sia in una zona residenziale che all'esterno su un terreno personale, in un cortile o in un luogo pubblico. Il dispositivo fornisce automaticamente acqua per alcuni secondi quando necessario. Ad esempio, se per lavarsi le mani ci vogliono due minuti, di solito l'acqua scorre dal rubinetto per tutto il tempo. Con un dispositivo automatico di erogazione dell'acqua può essere ridotto a 15...30 s.

Lo schema del dispositivo proposto è mostrato in Fig. 1. Come base è stata utilizzata un'unità di controllo industriale già pronta per un asciuga mani termico - "asciugamani elettrici", molte persone hanno riscontrato dispositivi simili in luoghi pubblici. Lo schema si basa su un circuito stampato, la numerazione degli elementi è condizionata, poiché sulla scheda non erano presenti designazioni di posizione. Durante la trasformazione del dispositivo da "essiccatore" a "irrigatore", sono state apportate piccole modifiche e miglioramenti. Poiché l'unità di controllo non contiene parti uniche, un design simile può essere facilmente realizzato in modo indipendente, senza utilizzare un modulo già pronto prodotto in fabbrica.

Riso. 1. Schema del dispositivo (clicca per ingrandire)

La tensione di rete CA 230 V viene fornita al carico collegato all'uscita del dispositivo tramite il fusibile FU1, i contatti chiusi dell'interruttore SB1 e il triac aperto VS1. Quest'ultimo è caricato da due valvole di aspirazione elettromagnetiche K1, K2, una lampada ad incandescenza EL1 e un resistore R7. Se non c'è tensione ai terminali dell'avvolgimento, le elettrovalvole interrompono l'erogazione di acqua fredda e calda. La lampada ad incandescenza è progettata per illuminare il lavandino. Il varistore RU1 riduce la probabilità di danni agli avvolgimenti delle elettrovalvole a causa dell'alta tensione dovuta a picchi di tensione di autoinduzione quando l'alimentazione è spenta.

Sul fotodiodo VD1 e sul diodo IR emettitore VD2 è montato un sensore di prossimità operante a riflessione. Sull'elemento logico DD1.2 e sugli elementi R12, R15, C4, VD3, viene realizzato un generatore di impulsi brevi, seguito da una frequenza di circa 145 Hz con un ciclo di lavoro di circa 10. Quando l'uscita di DD1.2 (pin 4) è logico. 0, il transistor VT3 è aperto, la corrente scorre attraverso il diodo emettitore VD2. Quando un impulso luminoso da VD1, riflesso, ad esempio, dalle mani, colpisce il fotodiodo VD2, i transistor VT1, VT2 si aprono brevemente e se allo stesso tempo c'è un registro sui pin 1 e 2 dell'elemento DD1.1. 1, la sua uscita (pin 3) avrà una tensione di basso livello. Cioè, il funzionamento del fotorelè è sincronizzato con il funzionamento del generatore su DD1.2, che migliora l'immunità al rumore del fotosensore.

Al registro. 0 all'uscita DD1.1, il condensatore C11 viene caricato tramite il resistore limitatore di corrente R4 e il diodo VD5. All'uscita dell'elemento DD1.3 appare un livello di log. 1. Successivamente, il condensatore C18 viene caricato tramite R9 e VD9 e viene visualizzato un registro sull'uscita DD1.4. 0 e il transistor VT4 si apre. Insieme ad esso, si apre il fototriac dell'accoppiatore ottico U1 e quindi il potente triac ad alta tensione VS1. Di conseguenza, gli avvolgimenti delle valvole elettromagnetiche K1, K2 ricevono una tensione di rete di 230 V, che sblocca l'alimentazione idrica. Il tempo durante il quale scorrerà dopo la scomparsa degli impulsi IR riflessi all'ingresso del fotosensore dipende dai parametri del circuito di temporizzazione R20C9 (con i valori indicati nel diagramma - circa 7 s).

Quando il dispositivo è collegato alla rete, il LED HL1 si illumina di verde debole e quando il carico viene alimentato si illumina di giallo brillante. Il circuito C3R4 non è necessario per i triac moderni e se non si prevede di installare una lampada a incandescenza EL1, è necessario spegnerla completamente. L'induttanza L1 riduce leggermente le possibili interferenze derivanti dal funzionamento dell'interruttore di corrente del triac e inoltre, come il circuito C3R4, riduce la probabilità di apertura del triac VS1 a causa del rumore degli impulsi nella rete di alimentazione. Se si verifica un problema del genere, è possibile montare un normale filtro LC sull'ingresso di alimentazione del dispositivo.

Rispetto alla versione originale, al dispositivo sono state apportate le seguenti modifiche:

- inoltre introdotti varistore RU1, resistori R8, R19, LED HL1, induttore L1;
- al posto di R4 con resistenza nominale di 56 Ohm e potenza di dissipazione di 0,125 W, è installato un resistore con valore nominale di 180 Ohm e potenza di dissipazione di 1 W;
- la resistenza R9 (56 Ohm, 0,125 W) è stata sostituita con una resistenza dal valore nominale di 68 Ohm (0,5 W);
- i resistori R6, R10 e R20 (con resistenze nominali rispettivamente di 620 Ohm, 10 e 470 kOhm) sono stati sostituiti da resistori con la stessa potenza di dissipazione e valori nominali di 470 Ohm, 3,3 kOhm e 2,2 MOhm;
- al posto dei condensatori C7 (220 μF) e C9 (1 μF), sono installati condensatori con una capacità rispettivamente di 1000 e 4,7 μF.

La maggior parte delle parti sono montate su un circuito stampato in fibra di vetro su un lato (Fig. 2). Una vista del circuito stampato dal lato di installazione delle parti è mostrata in Fig. 3. Come elettrovalvole acqua K1, K2 possono essere utilizzate valvole singole per lavatrici automatiche o simili con stato liberamente chiuso, progettate per controllare la tensione 230 VAC. Si consiglia di fornire ridondanza: in questo caso, ciascun ramo di alimentazione idrica deve essere chiuso da due valvole attraverso le quali passa l'acqua in sequenza. Per collegare le valvole al sistema di approvvigionamento idrico, non utilizzare tubi corrugati: si romperanno. Andranno bene quelli di gomma spessa. Il miscelatore, la regolazione manuale e le valvole di intercettazione devono essere collegate ad un circuito di terra.

Riso. 2. PCB

Riso. 3. Circuito stampato

È inaccettabile utilizzare il filo "zero" come ultimo.

I resistori R4, R9, R17 sono importati non infiammabili, sono adatti anche R1-7 domestici o a filo avvolto in una custodia di ceramica. I restanti resistori sono MLT, OMLT, RPM, S1-4, S2-14, S2-23 o analoghi con adeguata potenza di dissipazione. Il varistore RU1 è un disco domestico CH2-1A con una tensione di classificazione di 560 V; può essere sostituito con FNR-10K561, FNR-14K561, INR14D561, ENC561 importati o altri simili. Condensatori C2, C3, C6 - con una tensione CA nominale di 275 V o CC di almeno 630 V. Condensatori all'ossido - K50-68, K53-14, K53-19 o analoghi.

Invece dei diodi 1 N4148, sono adatte tutte le serie 1SS176S, 1SS244, 1N914, KD510A e KD521, KD522. I diodi raddrizzatori 1 N4007 sono sostituibili con qualsiasi serie 1N4001 - 1N4006, UF4001 -UF4007, KD209, KD243, KD247, diodo zener 1 N5349 - P6KE12A, 1PMT5927BT3.

Sostituzione del chip HEF4093BP - CD4093A, CD4093B, K561TL1, KR1561TL1. Invece dei transistor KTC9012, è possibile utilizzare una qualsiasi delle serie SS9012, 2SA1150, 2SB1116, KT6115 (al posto di VT3, è consigliabile installare un'istanza con il coefficiente di trasferimento della corrente di base più alto possibile). Il fotoaccoppiatore a basso consumo MOC3021 può essere sostituito da qualsiasi serie S21ME3, S21ME3F, S21ME4, S21ME4F (la piedinatura è la stessa). Triac BTB12-600C (installato su dissipatore in duralluminio rigato con superficie di raffreddamento di circa 8 cm²) può essere sostituito con 2N6344, MAC8M, MAC8N, MAC15N, MAC218A6FP, MAC320, BTA10-600C, BTA08-600SW, BTB06-600BW. Poiché in questo progetto non è previsto il raffreddamento ad aria forzata, la potenza di carico massima del triac non deve superare i 300 W.

Il LED bicolore giallo/verde L-59GYW può essere sostituito con uno simile con catodo comune o con due LED convenzionali ad emissione continua senza resistori incorporati. Il diodo emettitore IR VD2 e il fotodiodo VD1 installati nella struttura ridisegnata sono di marca sconosciuta. Quando si realizza un dispositivo da zero, qualsiasi diodo emettitore importato da un telecomando difettoso o non necessario può essere utilizzato come primo; qualsiasi fotodiodo IR con una lente di diametro di 5 mm in colore nero o rosso scuro può essere utilizzato come secondo uno.

Per aumentare la sensibilità, al posto del fotodiodo, è possibile installare un fototransistor IR al silicio con lente scura, ad esempio L610MP4BT/BD. Fototransistor simili possono essere trovati nei vecchi videoregistratori, videocamere VHS a grandezza naturale e vecchi lettori di floppy disk. Se il fotosensore è posizionato a una certa distanza dal circuito, il fototransistor è collegato con un filo schermato isolato.

Portafusibile FU1 - fibra di legno-4, fibra di legno-7. Interruttore di alimentazione - qualsiasi con due gruppi di contatti, progettato per commutare una corrente di almeno 4 A con una tensione di rete di 250 V, ad esempio PKN-41-1-2, KDC-A04, ESB99902S. L'induttanza L1 è un ponticello di filo a forma di U, sul quale sono posizionati due tubi di ferrite con una lunghezza di 15...25 mm o un nucleo magnetico di ferrite a forma di W con dimensioni di 6x8x2 mm.

Il dispositivo, realizzato in modo impeccabile con parti riparabili, inizia a funzionare immediatamente dopo essere stato collegato alla rete. Con un fotodiodo standard e resistori R1, R2 con i valori indicati nel diagramma, il dispositivo risponde agli impulsi del diodo IR emittente riflesso dal palmo da una distanza di circa 35 cm, con un fototransistor la sensibilità sarà maggiore . Sostituendo R20 con un resistore di resistenza maggiore o minore, è possibile aumentare o diminuire di conseguenza il tempo di permanenza.

Tutti gli elementi strutturali hanno un collegamento galvanico alla rete 230 V CA, pertanto devono essere protetti in modo affidabile dall'ingresso di acqua. Per predisporre il dispositivo, invece di collegarlo alla rete, è possibile utilizzare un alimentatore da laboratorio con tensione in uscita di 18 V DC (ad esempio uno di quelli descritti in [1, 2]), collegandone l'uscita tramite un cavo da 150 Resistenza da Ohm (1 W), rispettando la polarità ai terminali del diodo zener VD10. In questo caso è possibile controllare il funzionamento del dispositivo cambiando il colore del LED HL1. Da questo design è possibile creare una simbiosi riuscita con il dispositivo [3], facendoli funzionare insieme.

Letteratura

1. Butov A. Alimentatore da laboratorio con protezione a fusibile autoripristinante. - Radio, 2005, n. 10, pag. 54-57.
2. Butov A. Alimentatore da laboratorio a commutazione basato su LM2575T-Adj. - Radio, 2010, n. 3, pag. 23, 24.
3. Butov A. Dispositivo di allarme per elevata umidità dell'aria. - Radio, 2015, n. 1, pag. 49-51.

Autore: A. Pakhomov

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