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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Iluminação automática de escadas com microfone e função de temporizador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação Anotação Como você sabe, a vida útil de uma lâmpada incandescente depende em grande parte do seu modo de operação. Limitar a corrente inicial no momento do acendimento e aumentá-la gradativamente evita a destruição do filamento da lâmpada incandescente. A utilização de um controlador de brilho tiristorizado com controle fase-pulso como parte de uma máquina de iluminação de escadas permite limitar a tensão máxima no período noturno, quando ela aumenta devido à diminuição do número de consumidores. Além disso, tal máquina pode ser complementada com um sensor acústico e uma função de temporizador, que permitirá acender a lâmpada incandescente com brilho máximo por um período de 15 segundos a 10 minutos quando um sinal sonoro aparecer. Informações gerais. Os projetos discutidos neste artigo são as chamadas “redes de terminal duplo”, o que permite que sejam conectadas em série com uma lâmpada incandescente sem a necessidade de fiação adicional. Os dispositivos podem ser colocados em qualquer local conveniente, proporcionando boa ventilação aos elementos de comutação para fins de segurança contra incêndio. Como solução básica de projeto de circuito para uma máquina de iluminação de escadas, um controlador de brilho tiristor [1] é usado com algumas modificações (Fig. 1). Em particular, dois transistores KT361, formando um composto, foram substituídos por um da série KT3107 de alto ganho, e para reduzir o tempo de descarga do capacitor C1 após desligar a alimentação, foi introduzido o resistor R2.
O regulador garante um aumento suave da corrente no momento da ligação, no prazo de 1 segundo, o que evita que o seu valor máximo admissível seja ultrapassado, graças ao aquecimento suave do filamento. A tensão máxima na carga é definida pelo resistor R6. Este valor pode ser selecionado na faixa de 80...90%, o que elimina a ultrapassagem da tensão máxima permitida no período noturno, quando o número de consumidores é reduzido e a tensão da rede aumenta. A máquina de carga "suave" na rede elétrica" (Fig. 1) utiliza o controle fase-pulso do momento de ligação do tiristor, que determina a potência fornecida à carga. A essência do método fase-pulso é mudar o momento de abertura do tiristor, contado a partir do momento em que a tensão da rede passa por zero. Quanto mais cedo o tiristor abrir, maior será a potência fornecida à carga. No momento inicial, quando a tensão da rede está próxima de zero, o capacitor C2 é descarregado, os transistores VT2, VT3 e o tiristor VS1 são fechados. Após a conclusão do carregamento do capacitor C1, o transistor VT1 está completamente aberto, e o momento de abertura do tiristor é determinado apenas pela constante de tempo do circuito R5-R6-C2. À medida que o capacitor C2 é carregado, a queda de tensão na junção do emissor do transistor VT2 aumenta. Quando um valor de cerca de 0,6 V é atingido, o transistor VT3 começa a abrir ligeiramente, à medida que a corrente começa a fluir em seu circuito base. Isso leva a um aumento ainda maior na corrente de base do transistor VT2 e a uma ativação semelhante a uma avalanche dos dois últimos e do tiristor. O momento em que a corrente do eletrodo de controle do tiristor VS1 aparece determina a potência fornecida à carga.
Construção e detalhes. A máquina é montada sobre uma placa de circuito impresso (Fig. 2) de folha dupla-face de fibra de vidro de 1,5 mm de espessura em forma de octógono regular inscrito em um quadrado com lado de 65 mm. Você pode, claro, usar uma peça redonda com um diâmetro de 70 mm. A placa de circuito impresso foi projetada para caber em uma caixa de distribuição de rede padrão com diâmetro interno de 70 mm. Os transistores VT1, VT2 podem ser qualquer uma das séries KT3107, VT3 - KT3102. Substituiremos o diodo zener VD1 por D814G, KS512, KS515. Diodo VD2 - qualquer silício. O tiristor VS1 pode ser das séries KU201, KU202 com índices K, L, M, N. Diodos KD226 com índices G, D, E. O fusível FU1 é instalado no suporte.
O princípio de funcionamento. O diagrama elétrico de uma versão melhorada da iluminação automática de escadas, complementada por um microfone e uma função de temporizador, é mostrado na Fig. 3. Ele usa o mesmo regulador de brilho tiristorizado com controle de pulso de fase, mas para operação normal da máquina e fornecimento de tensões de alimentação, uma cadeia de resistores conectados em série R30-R31 está incluída no regulador, que define o brilho inicial do lâmpada incandescente ao nível de 10...15%. Isto é necessário para obter tensões estáveis “+5” e “+10V” da fonte de alimentação em modo standby. No momento em que o circuito de potência é fechado, a resistência do filamento da lâmpada incandescente é máxima, e como os capacitores de lastro C16, C17 de capacidade relativamente pequena são introduzidos no estabilizador paramétrico, o carregamento do capacitor C15 não ocorre imediatamente, mas dentro de décimos de um segundo. Por esta razão, a constante de tempo do circuito integrador R13-C10 deve ser um pouco maior que o tempo necessário para estabelecer a tensão de alimentação “+5” para garantir um zeramento confiável do contador DD2 no momento em que a energia é ligada. Após a tensão de alimentação ser ajustada em “+5”, um nível lógico zero é mantido na entrada do elemento inversor DD1.2 com um gatilho Schmitt por algum tempo (determinado pelas classificações R13, C10), que, após a inversão por este elemento zera o contador DD2. Após a conclusão do carregamento do capacitor C10, isso não afeta o funcionamento do dispositivo, pois o diodo VD5 está fechado. Após colocar o contador DD2 no estado zero, aparece um nível zero em sua saída “Q12” (pino 1) do bit mais significativo, que, invertido pelo elemento DD1.3, abre o transistor chave VT1. O terminal inferior do resistor R24 é conectado ao fio comum e o capacitor C18 é carregado. O brilho da lâmpada incandescente aumenta até o valor máximo, que é definido pela resistência do resistor R29. Para a classificação R29 indicada no diagrama, o valor máximo de brilho é de cerca de 80%. Assim, quando o dispositivo é ligado pela primeira vez, a lâmpada incandescente queima com brilho máximo de 80% por um determinado período de tempo. Uma maior potência de saída do regulador (até 99%) só pode ser alcançada ligando-o usando um circuito de três terminais. Para uma máquina de iluminação de escadas, isso não é importante, pois geralmente não é necessário alto brilho de iluminação, mas, se necessário, a perda de brilho pode ser compensada com a instalação de uma lâmpada incandescente de maior potência. Ao mesmo tempo, o nível “um” da saída “Q12” (pino 1) do contador DD2 é fornecido ao cátodo do diodo VD6, polariza-o na direção oposta e permite a operação do gerador montado em elementos DD1.5, DD1.6, R19…R21, C11. Pulsos de polaridade positiva são contados para DD2, que, ao atingir o estado 2048, forma um nível “um” na saída do bit mais significativo “Q12” (pino 1). Este nível, invertido pelo elemento DD1.3, provoca a parada do gerador. O mesmo nível fecha o transistor VT1 e coloca a máquina em modo de espera. Neste estado, o brilho mínimo da lâmpada incandescente é determinado pela posição do controle deslizante do resistor de corte R31 e pode ser selecionado na faixa de 10...50%. O amplificador do microfone é feito com amplificadores operacionais DA1.1 e DA1.2. Seu ganho total pode chegar a 5000, portanto uma tensão alternada com amplitude de 1 mV é suficiente para acionar a máquina a partir da saída do microfone. A sensibilidade do amplificador pode ser ajustada com o resistor R5 para que a máquina não seja acionada pelo som de passos no patamar, mas apenas por qualquer comando de voz. Neste caso, você pode definir o brilho no modo standby, por exemplo, 50%, e se o “dono” do patamar precisar de iluminação adicional, emitir qualquer comando de voz. Para aumentar a estabilidade em altas frequências e eliminar a autoexcitação, os capacitores C4, C6 foram introduzidos no amplificador do microfone. A tensão alternada amplificada da saída DA1.2 é fornecida através do capacitor separador C7 a um retificador montado nos diodos VD1, VD2. A tensão retificada é suavizada pelo capacitor C8 e fornecida a um modelador de pulso de reset de vibrador único feito nos elementos DD1.1, DD1.2, C9, VD3, VD4, R11, R12. Quando a tensão no capacitor C8 atinge o limite de comutação do elemento DD1.1 (aproximadamente 2,6 V), um pulso positivo curto é formado na saída do elemento DD1.2, com duração de cerca de 8 μs, que, cada vez que aparece um sinal sonoro, zera o contador DD2 e reinicia o cronômetro. Uma avaliação visual do tempo de exposição decorrido (ao configurar o temporizador) é feita através da linha de LEDs HL1...HL4 (HL1, HL2 - verde, HL3 - amarelo e HL4 - vermelho). Se você deseja avaliar visualmente o tempo de exposição decorrido à distância, é necessário reduzir a resistência dos resistores R15...R18 para 4,7 kOhm e aumentar a capacitância dos capacitores de lastro C16, C17 para 0,47 μF. O tempo de atraso do temporizador pode ser aumentado para 3,5 horas substituindo o capacitor C11 por um maior, avaliado em até 2,2 μF, e o atraso mínimo pode ser alterado selecionando o resistor R19. Outra característica interessante do amplificador de microfone (DA1.1, DA1.2) deve ser observada. Se aumentar os valores do capacitor: C4=0,01 µF; C5=2,2 µF; C6=6800 pF; C7 = 47 uF e instalar a máquina dentro de um espaço fechado, então o amplificador não responderá aos sinais sonoros, mas apenas às mudanças na pressão do ar, mesmo com abertura e fechamento silencioso das portas.
Construção e detalhes. A máquina é montada sobre uma placa de circuito impresso (Fig. 4) de folha dupla-face de fibra de vidro com 1,5 mm de espessura a partir de um blank quadrado medindo 78x78 mm. Para instalação em uma caixa de distribuição de rede padrão do tipo KEM5-10-7, cantos medindo 13x13 mm são cortados de um quadrado em branco. A máquina utiliza resistores constantes MLT-0,125, MLT-2 (R34), resistores de sintonia SP3-38b em design horizontal, capacitores de lastro C16, C17 tipo K73-17 com tensão nominal de 400V, o restante não polar - K10-17 , óxido - K50-35 ou importado. O microfone pode ser do tipo CZN-15E, MKE-332, MKE-333, MKE-389-1. No lugar de VD12, VD13, como na versão anterior, D814G(D), KS512, KS515 podem funcionar. Os transistores VT1, VT4 podem ser da série KT3102; VT2, VT3 - KT3107. O amplificador operacional DA1 será substituído por TL072, TL082; IC DD1 KR1564TL2 (74HC14), contendo seis gatilhos Schmitt, é substituível por CD40106, o contador KR1561IE20 (CD4040) é substituído por KR1564IE20 (74HC4040). A configuração da segunda versão do aparelho consiste em definir o brilho mínimo em modo standby através do resistor R31, a sensibilidade do amplificador do microfone - R5 e o tempo de atraso necessário - R21. O atraso de resposta a partir do momento em que aparece o sinal sonoro ou comando de voz pode ser aumentado selecionando o capacitor C8. Se, ao aumentar os valores dos capacitores C16, C17 para 0,47 μF, o contador DD2 não zerar claramente no momento em que a energia é ligada, é necessário aumentar a capacitância do capacitor C10 para 4,7-10 μF. Quando a potência da lâmpada incandescente for superior a 75 W, o tiristor deve ser instalado no dissipador de calor. Literatura
Autor: Odinets A.L.
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