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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Interruptor de iluminação inteligente. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação O dispositivo foi projetado para ligar e desligar a luz em salas de serviço raramente visitadas. Implementa um algoritmo de trabalho ramificado. O fato é que as despensas são visitadas principalmente para dois propósitos - "por muito tempo" e "por pouco tempo". Quando eles entram na sala "por muito tempo", a porta geralmente se fecha imediatamente atrás deles. Se você entrar na sala "por um curto período de tempo" (por exemplo, na despensa para um pote de pepinos), a porta geralmente fica aberta para que, ao sair, você não precise "beijar" com a porta fechada. Portanto, o dispositivo funciona de acordo com dois algoritmos:
Em ambos os modos, a luz se apaga somente após o fechamento da porta. Como sensor de posição da porta, é usado o botão SB1 (Fig. 1) do tipo MP-9 com um botão (foi amplamente utilizado nos mecanismos de transporte de fita dos gravadores soviéticos).
O botão pode ser substituído por um par de chave reed magnético, mas se a chave reed tiver contatos de fechamento (em vez de comutação), será necessário adicionar mais um resistor ao circuito (Fig. 2).
O gatilho Schmitt DD1.1 (Fig. 1) amortece o ressalto dos contatos do botão SB1; de sua saída, o sinal é alimentado na entrada do elemento DD1.2 que controla a carga (lâmpada incandescente) e a parte lógica do dispositivo. Enquanto a porta está fechada, há um "1.1" lógico na saída do elemento DD1; quando está aberta, aparece um "0" lógico, que define o elemento DD1.2 para que "1" apareça no sua saída, ligando a carga (lâmpada EL1), o gerador no elemento DD1.3, e permitindo o contador DD2. Ao mesmo tempo, o gatilho DD3 é redefinido através da cadeia de diferenciação C3-R3.1. Um "3.1" lógico aparece na saída direta de DD0, ele permite a operação do gatilho DD3.2 na entrada C e mantém um "1" lógico na saída DD1.2, independente do botão SB1, ou seja, a lâmpada continuará acesa. Após cerca de 3 s (com a posição da chave SA1 indicada no diagrama), uma frente de pulso “simples” aparece na entrada C do gatilho DD3.1, e as informações sobre a posição do contato do botão SB1 são gravadas ao gatilho. Se a porta ainda estiver aberta, aparece um "1" na saída do gatilho e, assim que a porta se fecha, a lâmpada EL1 se apaga. Quando a porta estiver fechada neste momento, o estado da saída direta do gatilho DD3.1 não mudará (lógico "0") e a lâmpada continuará a queimar. Imediatamente após o fechamento da porta, uma queda de tensão positiva aparece na saída do elemento DD1.1 e um "3.2" lógico é definido na saída direta do disparador de contagem DD0. A lâmpada EL1 continua acesa. Assim será até que a existência da porta seja novamente lembrada. Ao abri-lo, nada acontecerá, e ao fechá-lo com o próximo pulso, o "3.2" lógico é definido na saída do gatilho DD1. Graças à cadeia de diferenciação C4-R4, o mesmo nível aparece na saída do gatilho DD3.1. Em ambas as entradas do elemento DD1.2 - "1", em sua saída - "0". A lâmpada se apaga, o gerador para, o contador é reiniciado. Um chamado "temporizador watchdog" foi adicionado ao dispositivo. É necessário limitar o tempo de brilho da lâmpada EL1, ou seja, para economizar eletricidade. A função do watchdog timer realiza o trigger DD3.2 junto com o contador DD2. A duração máxima da lâmpada depende da posição do interruptor SA2 e pode ser de 7, 14 ou 28 minutos. Assim que o limite de tempo expirar, "2" aparece na saída correspondente do contador DD1. Através do diodo VD1, ele é escrito no gatilho DD3.2 e, através da cadeia C4-R4, aciona o gatilho DD3.1, que apaga a lâmpada. A parte de alta tensão do dispositivo é montada em um triac VS1, um transistor de alta tensão VT1 e uma ponte de diodos VD2 ... VD5. É esta configuração do circuito que foi escolhida para obter maior eficiência e reduzir a corrente de controle. Apesar da corrente mínima de desbloqueio para o triac usado no circuito (TC106-10) ser de 10 ... 30 mA, a corrente de curto-circuito da diagonal da ponte nos diodos VD2 ... VD5 não excede 0,5 mA. Isso se deve a uma das características dos tiristores: para transferi-los para o estado aberto, é necessário um pulso de corrente muito curto, após o qual a tensão no eletrodo de controle se torna 1 V menor que a tensão no ânodo. Ou seja, neste circuito, uma corrente significativa através do transistor VT1 (20 ... 30 mA) flui apenas no início de cada meio ciclo (cerca de 1/40 parte), e o restante do triac está aberto e a corrente que flui através do transistor é próxima de zero. Portanto, o valor médio da corrente de abertura para o meio ciclo "diminuiu" por um fator de 40. Tudo isso é verdade apenas se o transistor VT1 operar no modo chave. Se a resistência de sua junção coletora diminuir suavemente, com um transistor "meio aberto", o valor médio da corrente que flui através dele é muito maior que 0,5 mA e aquece mais. A parte de alta tensão do circuito funciona assim. Em um nível alto na saída do elemento DD1.2, o capacitor C5 é carregado lentamente através do resistor R5, a resistência da junção coletor-emissor do transistor VT1 diminui gradualmente e a lâmpada EL1 acende gradualmente. Durante a ativação e desativação da lâmpada, uma energia bastante significativa é liberada no transistor VT1, mas se você não aumentar a capacitância do capacitor C5 e manter o intervalo entre a ativação da lâmpada por mais de 2 ... 3 s, um radiador não é necessário para isso. Quando a lâmpada está acesa no calor máximo, a temperatura do corpo do transistor aumenta cerca de 15 ° C. A resistência do resistor R5 deve ser a mais alta possível, mas de modo que a lâmpada EL1 atinja o calor máximo. O resistor R6 não pode ser removido - sem ele, a lâmpada queimará apenas pela metade. A capacitância do capacitor C5 pode ser reduzida, mas é indesejável removê-lo, porque. na saída do elemento DD1.2, são formados pulsos com quedas repentinas de tensão que “puxam” a lâmpada, o que afetará negativamente sua “vida”. O dispositivo é alimentado diretamente da rede elétrica CA por meio de um retificador simples no diodo VD6 e um limitador de corrente - resistor R7. A corrente consumida pelo aparelho é extremamente pequena: praticamente de zero no modo “sleep” a 350 μA com a lâmpada acesa. Isso tornou possível escolher um resistor de alta resistência R7. Ele dissipa potência, um pouco mais de 0,05 W, mas a potência desse resistor deve ser de 0,25 W ou mais - então haverá mais chances de não ser perfurado por alta tensão. A resistência do resistor R7 pode ser aumentada até 300 kOhm. No circuito, como DD1, o autor utilizou o chip HEF4093BT f. Philips em um estojo de montagem em superfície. Uma característica deste microcircuito é uma corrente de passagem muito pequena durante a comutação, devido à qual um gerador de trabalho no elemento DD1.3 consome menos de 7,2 mA a uma tensão de alimentação de 0,1 V. O mesmo gerador, mas montado no análogo doméstico K561TL1, consome mais de 1 mA nas mesmas condições. Isso se deve ao fato de que os microcircuitos CMOS digitais não são projetados para funcionar com um sinal (analógico) de variação suave e em uma certa tensão de entrada "média", através de correntes. Os acionadores Schmitt têm histerese de comutação, portanto, não há corrente de passagem em seus estágios de saída. Mas, infelizmente, isso não se aplica aos estágios de entrada. Portanto, se você usar um microcircuito doméstico, talvez seja necessário reduzir a resistência R5 em 10 ... 7 vezes. Ao mesmo tempo, a potência dissipada por ele e a corrente consumida pelo dispositivo aumentarão acentuadamente. Quando o dispositivo está conectado à rede, a tensão no capacitor C6 devido à constante de tempo significativa τ = R7-C6 aumenta lentamente. Neste ponto, a saída direta do gatilho DD3.1 é baixa, ou seja, A lâmpada EL1 está acesa. Como a tensão de alimentação aumenta muito lentamente, a corrente de base do transistor VT1 também aumenta lentamente. A potência dissipada pela junção coletora do transistor é máxima exatamente quando está "meia-aberta", e neste circuito pode chegar a 5...10 watts. Aqueles. o transistor pode simplesmente "queimar". Portanto, é aconselhável ligar o dispositivo na rede com a lâmpada EL1 desaparafusada. Ele pode ser aparafusado no cartucho somente após 5 ... 10 s após a ligação. No entanto, com as classificações R5 ... R7, C5, C6 indicadas no diagrama e uma lâmpada de queima lenta, a temperatura da caixa do transistor (sem radiador) aumenta cerca de 60 ... 70 ° C. Um dispositivo montado corretamente a partir de peças reparáveis não precisa ser configurado. Se você estiver usando um chip DD1 de outra empresa (todos os outros microcircuitos podem ser qualquer estrutura CMOS), não será necessário soldar o diodo zener VD7 inicialmente. A energia é fornecida ao circuito através de um miliamperímetro de uma fonte de tensão constante (correspondente à tensão de estabilização do diodo zener), e as entradas do elemento DD1.1 são conectadas ao fio "+ U". Com a ajuda de um LED ou de qualquer outra forma, eles estão convencidos do funcionamento do gerador DD1.3, após o qual são lidas as leituras do dispositivo. A resistência do resistor R7 é calculada pela fórmula: R7 = 100/I (KOhm), onde I é a corrente em mA. É aconselhável arredondar o valor de resistência resultante para baixo - afinal, o diodo zener VD7 também precisa "comer" alguma coisa. A tensão de alimentação do circuito depende apenas da tensão de estabilização do diodo zener VD7, podendo ser de 3 a 18 V. Quanto menor a tensão de alimentação, menor a corrente consumida pelo gerador DD1.3. Sua frequência aumenta com a diminuição da tensão de alimentação. Ao alterar a tensão de alimentação, é necessário alterar a resistência do resistor R5 na mesma direção (a seleção de seu valor foi discutida acima). A capacitância do capacitor C1 deve ser tal que o elemento DD1.1 suprima completamente o ressalto dos contatos do botão SB1; é indesejável reduzi-lo. Os valores do resistor R1 e de ambas as cadeias C3-R3 e C4-R4 podem ser qualquer um dos intervalos indicados no diagrama - nada depende deles. Os diodos VD2 ... VD6 podem ser qualquer um, projetado para uma tensão reversa de pelo menos 400 V e uma corrente direta de mais de 0,1 A. O transistor VT1 pode ser substituído por um KT9115, o triac VS1 por qualquer outro. Com uma potência de lâmpada incandescente EL1 inferior a 200 ... 300 W, não é necessário um radiador triac. Em vez de um transistor bipolar VT1, você pode usar qualquer campo de alta tensão com um canal do tipo n. Nesse caso, nenhuma alteração no esquema é necessária. O resistor R6 pode então sofrer um curto-circuito e a resistência do resistor R5 pode ser aumentada várias dezenas de vezes. Ao mesmo tempo, é necessário reduzir a capacitância C5 na mesma quantidade. No entanto, (C5) pode ser removido completamente - para transistores de efeito de campo modernos, a inclinação da característica é bastante significativa e é difícil obter o efeito de uma "queima" suave da lâmpada. Se você usar um poderoso transistor bipolar ou de efeito de campo, o triac VS1 não será necessário. Mas aí no radiador, além do transistor, você precisa "plantar" diodos. As chaves SA1 e SA2 são feitas na forma de trilhas que passam na placa de circuito impresso próximo às saídas correspondentes do chip DD2. Seus "contatos" são fechados com uma gota de solda usando um ferro de solda. É impossível conectar várias saídas do chip DD2 juntas! O dispositivo tem uma fonte de alimentação sem transformador. Tenha cuidado ao configurar. O fio comum (corpo) no diagrama é desenhado para simplificar os gráficos. Em nenhum caso deve ser conectado à caixa do aparelho ou aterrado. Autor: A.Koldunov, Grodno; Publicação: radioradar.net
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