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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Illuminazione scale automatica con microfono e funzione timer. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione Astratta. Come sapete, la durata di una lampada a incandescenza dipende in gran parte dalla sua modalità operativa. Limitando la corrente iniziale al momento dell'accensione ed aumentandola gradualmente si evita la distruzione del filamento della lampada ad incandescenza. L'utilizzo di un regolatore di luminosità a tiristori con controllo a impulsi di fase come parte di una macchina luci scale consente di limitare la tensione massima nelle ore serali, quando aumenta a causa della diminuzione del numero di consumatori. Inoltre, tale macchina può essere integrata con un sensore acustico e una funzione timer, che consentirà di accendere la lampada a incandescenza con la massima luminosità per un periodo compreso tra 15 secondi e 10 minuti quando viene visualizzato un segnale acustico. Informazioni generali. I progetti discussi in questo articolo sono le cosiddette "reti a doppio terminale", che consentono loro di essere collegati in serie con una lampada a incandescenza senza la necessità di cablaggi aggiuntivi. I dispositivi possono essere posizionati in qualsiasi luogo conveniente, garantendo una buona ventilazione agli elementi di commutazione per motivi di sicurezza antincendio. Come soluzione di progettazione di circuiti di base per una macchina per l'illuminazione delle scale, viene utilizzato un controller di luminosità a tiristori [1] con alcune modifiche (Fig. 1). In particolare, due transistor KT361, che ne formano uno composito, sono stati sostituiti con uno della serie KT3107 ad alto guadagno e per ridurre il tempo di scarica del condensatore C1 dopo aver spento l'alimentazione, è stata introdotta la resistenza R2.
Il regolatore garantisce un aumento graduale della corrente al momento dell'accensione, entro 1 secondo, che impedisce il superamento del valore massimo consentito, grazie al riscaldamento graduale del filamento. La tensione massima nel carico è impostata dal resistore R6. Questo valore può essere selezionato nell'intervallo 80...90%, il che elimina il superamento della tensione massima consentita nelle ore serali, quando il numero di utenze si riduce e la tensione di rete aumenta. La macchina a carico "morbido" nella rete elettrica" (Fig. 1) utilizza il controllo a impulsi di fase del momento di accensione del tiristore, che determina la potenza fornita al carico. L'essenza del metodo a impulsi di fase è cambiare il momento di apertura del tiristore, contando dal momento in cui la tensione di rete passa per lo zero.Quanto prima si apre il tiristore, tanto maggiore è la potenza fornita al carico. Nel momento iniziale, quando la tensione di rete è prossima allo zero, il condensatore C2 è scarico, i transistor VT2, VT3 e il tiristore VS1 sono chiusi. Una volta completata la carica del condensatore C1, il transistor VT1 è completamente aperto e il momento in cui il tiristore si apre è determinato solo dalla costante di tempo del circuito R5-R6-C2. Quando il condensatore C2 si carica, la caduta di tensione attraverso la giunzione dell'emettitore del transistor VT2 aumenta. Quando viene raggiunto un valore di circa 0,6 V, il transistor VT3 inizia ad aprirsi leggermente, poiché la corrente inizia a fluire nel suo circuito di base. Ciò porta ad un aumento ancora maggiore della corrente di base del transistor VT2 e ad un'accensione a valanga degli ultimi due e del tiristore. Il momento in cui appare la corrente dell'elettrodo di controllo del tiristore VS1 determina la potenza fornita al carico.
Costruzione e dettagli. La macchina è assemblata su un circuito stampato (Fig. 2) in fibra di vetro a doppia faccia spessa 1,5 mm a forma di ottagono regolare inscritto in un quadrato con un lato di 65 mm. Naturalmente è possibile utilizzare un pezzo grezzo rotondo con un diametro di 70 mm. Il circuito stampato è progettato per essere inserito in una scatola di distribuzione di rete standard con un diametro interno di 70 mm. I transistor VT1, VT2 possono essere una qualsiasi delle serie KT3107, VT3 - KT3102. Sostituiremo il diodo zener VD1 con D814G, KS512, KS515. Diodo VD2: qualsiasi silicio. Il tiristore VS1 può appartenere alle serie KU201, KU202 con indici K, L, M, N. Diodi KD226 con indici G, D, E. Il fusibile FU1 è installato sul supporto.
Il principio di funzionamento. Lo schema elettrico di una versione migliorata dell'illuminazione automatica delle scale, completata da un microfono e da una funzione timer, è mostrato in Fig. 3. Utilizza lo stesso regolatore di luminosità a tiristori con controllo a impulsi di fase, ma per il normale funzionamento della macchina e per fornire tensioni di alimentazione, nel regolatore è inclusa una catena di resistori collegati in serie R30-R31, che imposta la luminosità iniziale del lampada a incandescenza al livello del 10...15%. Ciò è necessario per ottenere tensioni stabili “+5” e “+10V” dall'alimentatore in modalità standby. Nel momento in cui il circuito di alimentazione è chiuso, la resistenza del filamento della lampada a incandescenza è massima e poiché nello stabilizzatore parametrico vengono introdotti condensatori di zavorra C16, C17 di capacità relativamente piccola, la carica del condensatore C15 non avviene immediatamente, ma entro decimi di un secondo. Per questo motivo, la costante di tempo del circuito integratore R13-C10 dovrebbe essere leggermente più lunga del tempo necessario per stabilire la tensione di alimentazione “+5” per garantire un azzeramento affidabile del contatore DD2 al momento dell'accensione. Dopo che la tensione di alimentazione è impostata su "+5", all'ingresso dell'elemento invertitore DD1.2 con un trigger Schmitt viene mantenuto per un certo tempo un livello zero logico (determinato dai valori nominali R13, C10), che, dopo l'inversione di questo elemento azzera il contatore DD2. Una volta completata la carica del condensatore C10, ciò non influisce sul funzionamento del dispositivo, poiché il diodo VD5 è chiuso. Dopo aver impostato il contatore DD2 sullo stato zero, sulla sua uscita “Q12” (pin 1) del bit più significativo appare un livello zero che, invertito dall'elemento DD1.3, apre il transistor chiave VT1. Il terminale inferiore del resistore R24 è collegato al filo comune e il condensatore C18 viene caricato. La luminosità della lampada a incandescenza aumenta fino al valore massimo, impostato dalla resistenza del resistore R29. Per il rating R29 indicato nel diagramma, il valore massimo di luminosità è di circa l'80%. Pertanto, quando il dispositivo viene acceso per la prima volta, la lampada a incandescenza brucia con una luminosità massima dell'80% per un periodo di tempo specificato. Una potenza di uscita maggiore del regolatore (fino al 99%) può essere ottenuta solo accendendolo utilizzando un circuito a tre terminali. Per una macchina per l'illuminazione delle scale, questo non è importante, poiché di solito non è richiesta un'elevata luminosità dell'illuminazione, ma, se necessario, la perdita di luminosità può essere compensata installando una lampada a incandescenza di potenza maggiore. Allo stesso tempo, il livello "uno" dall'uscita "Q12" (pin 1) del contatore DD2 viene fornito al catodo del diodo VD6, lo polarizza nella direzione opposta e consente il funzionamento del generatore assemblato sugli elementi DD1.5, DD1.6, R19…R21, C11. Gli impulsi di polarità positiva vengono contati per DD2, che, una volta raggiunto lo stato 2048, forma un livello “uno” all'uscita del bit più significativo “Q12” (pin 1). Questo livello, invertito dall'elemento DD1.3, provoca l'arresto del generatore. Lo stesso livello chiude il transistor VT1 e mette la macchina in modalità standby. In questo stato, la luminosità minima della lampada a incandescenza è determinata dalla posizione del cursore del resistore di regolazione R31 e può essere selezionata nell'intervallo 10...50%. L'amplificatore del microfono è realizzato utilizzando gli amplificatori operazionali DA1.1 e DA1.2. Il suo guadagno totale può raggiungere 5000, quindi una tensione alternata con un'ampiezza di 1 mV è sufficiente per attivare la macchina dall'uscita del microfono. La sensibilità dell'amplificatore può essere regolata con la resistenza R5 in modo che la macchina non venga azionata dal rumore dei passi sul pianerottolo, ma solo da un eventuale comando vocale. In questo caso, è possibile impostare la luminosità in modalità standby, ad esempio al 50%, e se il "proprietario" del pianerottolo necessita di illuminazione aggiuntiva, emettere qualsiasi comando vocale. Per aumentare la stabilità alle alte frequenze ed eliminare l'autoeccitazione, sono stati introdotti i condensatori C4, C6 nell'amplificatore del microfono. La tensione alternata amplificata dall'uscita DA1.2 viene fornita attraverso il condensatore di separazione C7 al raddrizzatore montato sui diodi VD1, VD2. La tensione raddrizzata viene livellata dal condensatore C8 e fornita a un formatore di impulsi di ripristino a singolo vibratore realizzato sugli elementi DD1.1, DD1.2, C9, VD3, VD4, R11, R12. Quando la tensione sul condensatore C8 raggiunge la soglia di commutazione dell'elemento DD1.1 (circa 2,6 V), all'uscita dell'elemento DD1.2 si forma un breve impulso positivo, della durata di circa 8 μs, che, ogni volta che appare un segnale sonoro, azzera il contatore DD2 e riavvia il timer. Una valutazione visiva del tempo di esposizione trascorso (quando si imposta il timer) viene effettuata utilizzando la linea di LED HL1...HL4 (HL1, HL2 - verde, HL3 - giallo e HL4 - rosso). Se si desidera valutare visivamente a distanza il tempo di esposizione trascorso, è necessario ridurre la resistenza dei resistori R15...R18 a 4,7 kOhm e aumentare la capacità dei condensatori di zavorra C16, C17 a 0,47 μF. Il tempo di ritardo del timer può essere aumentato a 3,5 ore sostituendo il condensatore C11 con uno più grande, valutato fino a 2,2 μF, e il ritardo minimo può essere modificato selezionando il resistore R19. Da notare un'altra caratteristica interessante dell'amplificatore microfonico (DA1.1, DA1.2). Se aumentiamo i valori dei condensatori: C4=0,01 µF; C5=2,2 µF; C6=6800pF; C7 = 47 uF e installare la macchina all'interno di uno spazio chiuso, l'amplificatore non risponderà ai segnali sonori, ma solo alle variazioni della pressione dell'aria, anche con l'apertura e la chiusura silenziosa delle porte.
Costruzione e dettagli. La macchina è assemblata su un circuito stampato (Fig. 4) da un foglio di fibra di vetro a doppia faccia di 1,5 mm di spessore da un pezzo quadrato di 78x78 mm. Per l'installazione in una scatola di distribuzione di rete standard del tipo KEM5-10-7, gli angoli di 13x13 mm vengono ritagliati da un pezzo quadrato. La macchina utilizza resistori costanti MLT-0,125, MLT-2 (R34), resistori di sintonia SP3-38b in versione orizzontale, condensatori di zavorra C16, C17 tipo K73-17 con una tensione nominale di 400 V, il resto non polare - K10-17 , ossido - K50-35 o importato. Il microfono può essere del tipo CZN-15E, MKE-332, MKE-333, MKE-389-1. Al posto di VD12, VD13, come nella versione precedente, possono funzionare D814G(D), KS512, KS515. I transistor VT1, VT4 possono appartenere alla serie KT3102; VT2, VT3-KT3107. L'amplificatore operazionale DA1 sarà sostituito da TL072, TL082; L'IC DD1 KR1564TL2 (74HC14), contenente sei trigger Schmitt, è sostituibile con CD40106, il contatore KR1561IE20 (CD4040) è sostituito con KR1564IE20 (74HC4040). L'impostazione della seconda versione del dispositivo consiste nell'impostare la luminosità minima in modalità standby utilizzando il resistore R31, la sensibilità dell'amplificatore del microfono - R5 e il ritardo temporale richiesto - R21. Il ritardo della risposta dal momento in cui appare il segnale acustico o il comando vocale può essere aumentato selezionando il condensatore C8. Se, quando si aumentano i valori dei condensatori C16, C17 a 0,47 µF, il contatore DD2 non si azzera chiaramente al momento dell'accensione, è necessario aumentare la capacità del condensatore C10 a 4,7-10 µF. Quando la potenza della lampada a incandescenza è superiore a 75 W, il tiristore deve essere installato sul dissipatore di calore. Letteratura
Autore: Odinets A.L.
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