Автоматический выключатель наружного освещения
Включать и выключать выключатель наружного освещение во дворе или на улице нужно с наступлением темноты и выключать утром. Способов для автоматического
управления выключателем может быть два, - с помощью таймера или фотореле. Второй способ мне кажется более подходящим, так как время рассвета и время
заката изменяются в течение времени года, и таймер пришлось бы периодически поправлять, либо освещение включалось бы не в соответствии с
природными явлениями. В общем-то, и фотореле проще таймера.
В этом автоматическом выключателе наружного электроосвещения используется фотодатчик от старой компьютерной мышки с
шариком. Сейчас мыши в основном оптические и лазерные, но у многих еще остались шариковые раритеты. Так вот в «шариковой» мыши в есть
два фотодатчика, отслеживающие положение шарика. В каждой есть сдвоенный фототранзистор, коллекторы которого выведены на
средний вывод, а эмиттеры - на крайние. Преимущество такого фотореле в том, что есть два фототранзистора, у которых порог срабатывания
можно устанавливать индивидуально для каждого из них. Например, один может следить за потемнением и управлять включением наружного
освещение, а второй - за посветлением, и управлять выключением наружного освещения.
Принципиальная схема выключателя дана на рисунке.
F1 - это датчик света из мыши. При увеличении естественного освещения сопротивления его фототранзисторов
уменьшаются. Верхняя, по схеме, часть датчика управляет автоматически выключением наружных светильников, а нижняя - включением.
Чувствительность (световой порог срабатывания) устанавливается переменными резисторами R1 и R2 раздельно для каждого из
фототранзисторов.
Алгоритм работы выключателя задан логикой RS-триггера, выполненного на микросхеме D1, которая заключается в устойчивости состояний
триггера. Пока яркость естественного освещения достаточна, его сопротивление значительно выше сопротивления R2 и на входах D1.3 есть
напряжение логической единицы, а на выходе, - логический ноль.
При снижении освещения фототранзистор закрывается, и сопротивление датчика растет, а это приводит к уменьшению напряжения на входах
D1.3. В определенный момент оно становится ниже порогового значения, и воспринимается элементом D1.3 как низкий логический уровень. На
его выходе возникает единица, которая переключает триггер на элементах D1.1 и D1.2 в состояние с логической единицей на выходе элемента
D1.1. Это напряжение через резистор R7 поступает на ключевой узел, сделанный на двух мощных высоковольтных полевых транзисторах VT1 и
VT2. По переменному току транзисторы включены последовательно. А имеющиеся в них обратно включенные диоды между стоком и истоком
практически коммутируют их в зависимости от фазы сетевого напряжения. В результате, переменный ток, проходящий через
открытые транзисторы, претерпевает минимальные искажения. Это позволяет использовать данную схему выключателя для питания не только
ламп накаливания, но и энергосберегающих люминесцентных и светодиодных ламп, питающихся от сети переменного тока 220V.
Диоды VD2 и VD3 служат для разрядки емкостей затворных цепей транзисторов, а резистор R7 снижает степень влияния этих емкостей на работу
выходного каскада микросхемы D1.
В момент включения выключателя уровень освещенности F1 может увеличиться (за счет попадания на него отраженного света от
светильника) и на выходе D1.3 единица сменится на ноль. Но это не изменит состояния триггера. Однако не стоит пренебрегать защитой F1 от
прямого света светильника, так как это может привести к невозможности настройки датчика на выключение.
Выключением управляет верхний, по схеме, фототранзистор. Утром, на рассвете, солнечная освещенность увеличивается и уровень
естественного освещения (или суммарного, в зависимости от того попадает свет от светильника на F1 или нет) датчика F1 возрастает. Его
сопротивление уменьшается и напряжение на выводе 1 D1.1 начинает расти. Достигнув порога высокого логического уровня, оно
переключает триггер в противоположное состояние и ключевая схема на транзисторах VT1 и VT2 закрывается, выключая электроосвещение,
подключенное к разъему «нагрузка».
Даже если после выключения наружного освещения уровень освещенности F1 снизится и напряжение на выводе 1 D1.1 упадет ниже порогового значения,
это не приведет к включению света, поскольку триггер установился в устойчивое состояние. Ситуацию может изменить (включить наружное освещение)
только уменьшением освещенности ниже порогового значения нижнего фототранзистора.
Для ручного управления выключателем служат кнопки S1 и S2. С их помощью можно включить или выключить наружное освещение независимо от
уровня освещенности.
Цепи R3-C2 и R6-C3 служат для защиты фотореле от помех, вызванных резким изменением уровня освещенности или наводками фона сети
переменного тока.
Источник питания выключателя бестрансформаторный с непосредственной связью с электросетью. Он состоит из выпрямителя на диоде VD4, а
так же, на диодах, входящих в состав транзисторов VT1 и VT2 и параметрического стабилизатора на резисторе R8 и стабилитроне VD1.
Конденсатор С1 сглаживает пульсации полученного напряжения питания.
Всю схему автоматического выключателя, вместе с датчиком, желательно собрать в одном блоке. Фотодатчик прикрыть блендой в виде
непрозрачной трубки, и направить её в другую сторону от светильника, так чтобы свет от светильников не попадал на датчик, а солнечный
попадал.
Налаживание выключателя заключается в выборе места расположения блока и в установке порогов срабатывания фотореле путем
настройки их переменными резисторами R1 и R2.
Желательно, чтобы общая мощность светильников не превышала 200 W. В противном случае нужно транзисторы выключателя установить на радиаторы.
Снегирев И.
РК 2011/05
| << Предыдущая | Cледующая >> |