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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Interruttore di illuminazione intelligente. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione Il dispositivo è progettato per accendere e spegnere la luce in locali di servizio raramente visitati. Implementa un algoritmo di lavoro ramificato. Il fatto è che i locali di servizio vengono visitati principalmente per due scopi: "per molto tempo" e "per poco tempo". Quando entrano nella stanza "per molto tempo", di solito la porta viene immediatamente chiusa dietro di loro. Se si entra nella stanza "per poco tempo" (ad esempio, nella dispensa per un barattolo di cetrioli), di solito la porta viene lasciata aperta in modo che quando si esce non si debba "baciare" con la porta chiusa. Pertanto, il dispositivo funziona secondo due algoritmi:
In entrambe le modalità, la luce si spegne solo dopo la chiusura della porta. Come sensore di posizione della porta viene utilizzato il pulsante SB1 (Fig. 1) del tipo MP-9 con uno spintore (era ampiamente utilizzato nei meccanismi di trasporto del nastro dei registratori sovietici).
Il pulsante può essere sostituito con una coppia di interruttori reed magnete, ma se l'interruttore reed ha contatti di chiusura (piuttosto che di commutazione), sarà necessario aggiungere un'altra resistenza al circuito (Fig. 2).
Il grilletto Schmitt DD1.1 (Fig. 1) smorza il rimbalzo dei contatti del pulsante SB1; dalla sua uscita il segnale viene inviato all'ingresso dell'elemento DD1.2 che controlla il carico (lampada a incandescenza) e la parte logica del dispositivo. Mentre la porta è chiusa, c'è un "1.1" logico all'uscita dell'elemento DD1; quando è aperta, appare lì uno "0" logico, che imposta l'elemento DD1.2 in modo che "1" appaia a la sua uscita, accendendo il carico (lampada EL1), il generatore sull'elemento DD1.3, e permettendo al contatore DD2. Allo stesso tempo, il trigger DD3 viene resettato attraverso la catena di differenziazione C3-R3.1. Uno "3.1" logico appare sull'uscita diretta di DD0, abilita il funzionamento del trigger DD3.2 sull'ingresso C e mantiene un "1" logico sull'uscita DD1.2, indipendentemente dal pulsante SB1, cioè la lampada continuerà ad accendersi. Dopo circa 3 s (con la posizione dell'interruttore SA1 indicata nel diagramma), all'ingresso C del trigger DD3.1 compare un "singolo" fronte di impulso e vengono scritte le informazioni sulla posizione del contatto del pulsante SB1 al grilletto. Se la porta è ancora aperta, all'uscita del trigger compare un "1" e non appena la porta si chiude, la spia EL1 si spegne. Quando la porta è chiusa entro questo tempo, lo stato dell'uscita diretta del trigger DD3.1 non cambierà (logico "0") e la lampada continuerà a bruciare. Immediatamente dopo la chiusura della porta, all'uscita dell'elemento DD1.1 compare una caduta di tensione positiva e all'uscita diretta del trigger di conteggio DD3.2 viene impostato uno "0" logico. La lampada EL1 continua ad accendersi. Così sarà fino a quando l'esistenza della porta non sarà ricordata di nuovo. Quando lo apri, non succede nulla e quando lo chiudi con l'impulso successivo, all'uscita del trigger DD3.2 viene impostato l'"1" logico. Grazie alla catena di differenziazione C4-R4, lo stesso livello compare all'uscita del trigger DD3.1. Su entrambi gli ingressi dell'elemento DD1.2 - "1", sulla sua uscita - "0". La lampada si spegne, il generatore si ferma, il contatore viene azzerato. Al dispositivo è stato aggiunto un cosiddetto "timer watchdog". È necessario per limitare il tempo di incandescenza della lampada EL1, ad es. per risparmiare energia elettrica. La funzione del timer watchdog esegue il trigger DD3.2 insieme al contatore DD2. La durata massima della lampada dipende dalla posizione dell'interruttore SA2 e può essere di 7, 14 o 28 minuti. Non appena il tempo limite è scaduto, sulla corrispondente uscita del contatore DD2 compare "1". Attraverso il diodo VD1, viene scritto sul trigger DD3.2 e, tramite la catena C4-R4, commuta il trigger DD3.1, che spegne la lampada. La parte ad alta tensione del dispositivo è assemblata su un triac VS1, un transistor ad alta tensione VT1 e un ponte a diodi VD2 ... VD5. È questa configurazione del circuito che è stata scelta per ottenere una maggiore efficienza e ridurre la corrente di controllo. Nonostante il fatto che la corrente di sblocco minima per il triac utilizzato nel circuito (TC106-10) sia 10 ... 30 mA, la corrente di cortocircuito della diagonale del ponte sui diodi VD2 ... VD5 non supera 0,5 mA. Ciò è dovuto a una delle caratteristiche dei tiristori: per trasferirli allo stato aperto è necessario un impulso di corrente molto breve, dopodiché la tensione sull'elettrodo di controllo diventa 1 V inferiore alla tensione sull'anodo. Cioè, in questo circuito, una corrente significativa attraverso il transistor VT1 (20 ... 30 mA) scorre solo all'inizio di ogni semiciclo (circa 1/40 parte) e il resto del triac è aperto e la corrente che scorre attraverso il transistor è prossima allo zero. Pertanto, il valore medio della corrente di apertura per il semiciclo "diminuisce" di un fattore 40. Tutto ciò è vero solo se il transistor VT1 funziona in modalità chiave. Se la resistenza della sua giunzione del collettore diminuisce gradualmente, con un transistor "semiaperto", il valore medio della corrente che lo attraversa è molto superiore a 0,5 mA e si riscalda di più. La parte ad alta tensione del circuito funziona in questo modo. Ad un livello elevato all'uscita dell'elemento DD1.2, il condensatore C5 viene caricato lentamente attraverso il resistore R5, la resistenza della giunzione collettore-emettitore del transistor VT1 diminuisce gradualmente e la lampada EL1 si accende gradualmente. Durante l'accensione e lo spegnimento della lampada, viene rilasciata una potenza piuttosto significativa sul transistor VT1, ma se non si aumenta la capacità del condensatore C5 e si mantiene l'intervallo tra l'accensione della lampada per più di 2 ... 3 s, per questo non è necessario un radiatore. Quando la lampada è accesa a pieno calore, la temperatura del corpo del transistor aumenta di circa 15°C. La resistenza del resistore R5 dovrebbe essere la più alta possibile, ma tale che la lampada EL1 raggiunga il pieno calore. Il resistore R6 non può essere rimosso: senza di esso, la lampada brucerà solo a metà. La capacità del condensatore C5 può essere ridotta, ma è indesiderabile rimuoverla, perché. all'uscita dell'elemento DD1.2 si formano impulsi con improvvise cadute di tensione che "tireranno" la lampada, il che influenzerà negativamente la sua "vita". Il dispositivo è alimentato direttamente dalla rete CA tramite un semplice raddrizzatore sul diodo VD6 e un limitatore di corrente - resistore R7. La corrente consumata dal dispositivo è estremamente ridotta: praticamente da zero in modalità "sleep" a 350 μA con la lampada accesa. Ciò ha permesso di scegliere un resistore R7 ad alta resistenza. Dissipa potenza, poco più di 0,05 W, ma la potenza di questo resistore dovrebbe essere di 0,25 W o più, quindi ci saranno più possibilità che non venga trafitto dall'alta tensione. La resistenza del resistore R7 può essere aumentata fino a 300 kOhm. Nel circuito, come DD1, l'autore ha utilizzato il chip HEF4093BT f. Philips in una custodia a montaggio superficiale. Una caratteristica di questo microcircuito è una corrente passante molto piccola durante la commutazione, a causa della quale un generatore funzionante sull'elemento DD1.3 consuma meno di 7,2 mA con una tensione di alimentazione di 0,1 V. Lo stesso generatore, ma montato sull'analogo domestico K561TL1, consuma più di 1 mA nelle stesse condizioni. Ciò è dovuto al fatto che i microcircuiti CMOS digitali non sono progettati per funzionare con un segnale (analogico) che varia in modo graduale e, a una certa tensione di ingresso "media", si verificano correnti. I trigger Schmitt hanno un'isteresi di commutazione, quindi non c'è corrente passante nei loro stadi di uscita. Ma, sfortunatamente, questo non si applica alle loro fasi di input. Pertanto, se si utilizza un microcircuito domestico, potrebbe essere necessario ridurre la resistenza R5 di 10 ... 7 volte. Allo stesso tempo, la potenza dissipata da esso e la corrente consumata dal dispositivo aumenteranno notevolmente. Quando il dispositivo è collegato alla rete, la tensione ai capi del condensatore C6 è dovuta alla significativa costante di tempo τ = R7-C6 aumenta lentamente. A questo punto l'uscita diretta del trigger DD3.1 è bassa, cioè La spia EL1 è accesa. Poiché la tensione di alimentazione aumenta molto lentamente, anche la corrente di base del transistor VT1 aumenta lentamente. La potenza dissipata dalla giunzione del collettore del transistor è massima esattamente quando è "semi aperta" e in questo circuito può raggiungere 5 ... 10 watt. Quelli. il transistor può semplicemente "bruciarsi". Pertanto, si consiglia di accendere il dispositivo in rete con la lampada EL1 svitata. Può essere avvitato nella cartuccia solo dopo 5 ... 10 s dopo l'accensione. Tuttavia, con le classificazioni R5 ... R7, C5, C6 indicate nel diagramma e una lampada che lampeggia lentamente, la temperatura della custodia del transistor (senza radiatore) aumenta di circa 60 ... 70 ° C. Non è necessario configurare un dispositivo correttamente assemblato da parti riparabili. Se si utilizza un chip DD1 di un'altra azienda (tutti gli altri microcircuiti possono essere qualsiasi struttura CMOS), non è necessario saldare inizialmente il diodo zener VD7. L'alimentazione viene fornita al circuito attraverso un milliamperometro da una sorgente di tensione costante (corrispondente alla tensione di stabilizzazione del diodo zener) e gli ingressi dell'elemento DD1.1 sono collegati al filo "+ U". Con l'aiuto di un LED o in altro modo, sono convinti del funzionamento del generatore DD1.3, dopodiché vengono lette le letture del dispositivo. La resistenza del resistore R7 è calcolata dalla formula: R7 = 100/I (KOhm), dove I è la corrente in mA. È consigliabile arrotondare per difetto il valore di resistenza risultante: dopotutto, anche il diodo zener VD7 deve "mangiare" qualcosa. La tensione di alimentazione del circuito dipende solo dalla tensione di stabilizzazione del diodo zener VD7 e può essere compresa tra 3 e 18 V. Più bassa è la tensione di alimentazione, minore è la corrente consumata dal generatore DD1.3. La sua frequenza aumenta al diminuire della tensione di alimentazione. Quando si modifica la tensione di alimentazione, è necessario modificare la resistenza del resistore R5 nella stessa direzione (la selezione del suo valore è stata discussa sopra). La capacità del condensatore C1 deve essere tale che l'elemento DD1.1 sopprima completamente il rimbalzo dei contatti del pulsante SB1; non è desiderabile ridurlo. I valori del resistore R1 e di entrambe le catene C3-R3 e C4-R4 possono essere uno qualsiasi degli intervalli indicati nel diagramma - nulla dipende da loro. I diodi VD2 ... VD6 possono essere qualsiasi, progettati per una tensione inversa di almeno 400 V e una corrente diretta superiore a 0,1 A. Il transistor VT1 può essere sostituito con un KT9115, il triac VS1 con qualsiasi altro. Con una potenza della lampada a incandescenza EL1 inferiore a 200 ... 300 W, non è necessario un radiatore triac. Invece di un transistor bipolare VT1, puoi utilizzare qualsiasi campo ad alta tensione con un canale di tipo n. In questo caso, non sono necessarie modifiche allo schema. Il resistore R6 può quindi essere cortocircuitato e la resistenza del resistore R5 può essere aumentata diverse decine di volte. Allo stesso tempo, è necessario ridurre la capacità C5 della stessa quantità. Tuttavia, esso (C5) può essere completamente rimosso: per i moderni transistor ad effetto di campo, la pendenza della caratteristica è piuttosto significativa ed è difficile ottenere l'effetto di una "combustione" uniforme della lampadina. Se si utilizza un potente transistor bipolare o ad effetto di campo, il triac VS1 non è necessario. Ma poi sul radiatore, oltre al transistor, bisogna "piantare" dei diodi. Gli interruttori SA1 e SA2 sono realizzati sotto forma di tracce che passano sul circuito stampato in prossimità delle corrispondenti uscite del chip DD2. I loro "contatti" vengono chiusi con una goccia di saldatura usando un saldatore. È impossibile collegare insieme più uscite del chip DD2! Il dispositivo ha un'alimentazione di rete senza trasformatore. Fai attenzione durante la configurazione. Il filo comune (corpo) nel diagramma è disegnato per semplificare la grafica. In nessun caso deve essere collegato alla custodia del dispositivo o messo a terra. Autore: A.Koldunov, Grodno; Pubblicazione: radioradar.net
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