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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Controle automático de iluminação de escadas com sensor de movimento. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação Dispositivos que controlam a iluminação das escadas de uma casa não são novos e já foram descritos diversas vezes na literatura e na Internet. O autor oferece sua própria versão baseada em um módulo HC-SR501 pronto para uso com sensor de movimento piroelétrico. A Internet possui informações suficientes sobre suas características, muitas vezes bastante contraditórias. Diante disso, para obter informações plausíveis sobre as capacidades do módulo, suas características tiveram que ser verificadas novamente em parte experimentalmente, em parte por meio da análise do circuito. Como resultado, o autor chegou ao seguinte valores (no entanto, eles podem ser atribuídos com segurança a apenas uma instância do módulo que foi testado):
O módulo possui modo de operação “noturno”, mas para isso é necessário instalar um fotorresistor nele. Na internet você encontra informações sobre o desempenho do módulo HC-SR501 com tensão de alimentação de 20...30 V. Isso não é verdade, pois em sua entrada de alimentação está instalado um capacitor de óxido com tensão nominal de 16 V. Portanto, é razoável alimentá-lo com uma tensão não superior a 12 V. O microcircuito utilizado no módulo gera um sinal de alarme em sua saída em níveis lógicos de três volts. Mas um resistor de 1,5 kOhm está conectado entre sua saída e o pino de saída OUT do módulo, portanto a capacidade de carga do módulo é muito pequena. No modo de operação única, após a primeira detecção de um objeto em movimento na zona sensível, o nível lógico de tensão na saída do módulo torna-se alto e permanece assim por 5...250 s (o tempo de retenção é definido durante a configuração), outros possíveis detecções durante este período são ignoradas. Depois que o tempo de espera expirar, o nível do sinal de saída retorna para baixo, mas a próxima detecção só será possível depois que as propriedades do sensor forem restauradas (este tempo é chamado de “tempo morto”). No modo de disparo cíclico, após a primeira detecção de movimento, a saída do módulo também é definida para um nível alto para o tempo de retenção, mas o disparo adicional que ocorre antes que esse tempo tenha expirado inicia a contagem novamente. Como resultado, o nível de saída permanece alto até que o tempo de pausa entre sucessivas detecções de movimento exceda o tempo de espera. Nas fotos do módulo, que podem ser encontradas na Internet, fica visível o jumper “MD”, que reorganiza os modos de operação. Porém, no módulo que o autor possui, é indicado apenas o local para sua instalação, e os condutores impressos são encaminhados para que o módulo opere sempre em modo de operação cíclica.
O modo de operação “Noturno” significa bloquear a operação do módulo durante o dia. Este recurso útil permite economizar energia e recursos de fontes de luz. Para implementá-lo é necessário soldar um fotorresistor nos furos marcados na placa do módulo como “RL” (Fig. 2). O autor não conseguiu encontrar nenhum dado sobre suas características e recursos de modo, mas a instalação de um fotorresistor GL5516 com resistência escura de cerca de 500 kOhm deu um resultado completamente satisfatório. O módulo parou de funcionar durante o dia, portanto não foram realizadas mais pesquisas nesse sentido.
O módulo HC-SR501 facilitou muito a criação de um sistema de controle automático para iluminação de escadas. Só tivemos que adicionar um interruptor de fonte de luz e uma fonte de alimentação. Optou-se por construir a chave em um triac, o que tornou o dispositivo mais compacto, confiável e silencioso em comparação a um relé eletromagnético. Considerando que o consumo interno de corrente de tal dispositivo é pequeno, optou-se por um circuito sem transformador para a fonte de alimentação. Isto permitiu reduzir as dimensões globais do dispositivo, cujo diagrama esquemático é mostrado na Fig. 3. É alimentado por uma rede de 230 V, 50 Hz, consumindo principalmente potência reativa, não considerada pelos medidores domésticos, cerca de 5 VA, e é capaz de ligar lâmpadas com potência total de até 200 W.
A fonte de alimentação sem transformador (C2, VD1, VD2, c1) gera uma tensão constante de 5 V. O interruptor da lâmpada de iluminação é construído em um triac VS1, controlado por um optoacoplador triac Ul. O optoacoplador, por sua vez, é controlado pelo sinal de saída do módulo HC-SR501. Mas o módulo não pode controlar o optoacoplador diretamente, uma vez que a corrente mínima do diodo emissor do optoacoplador na qual seu fototriac abre é de 5 mA, e a capacidade de carga da saída do módulo é significativamente menor. Portanto, o diodo emissor é conectado ao módulo através de um seguidor de emissor no transistor VT1, que fornece a amplificação de corrente necessária. O triac BTA1-08 usado como VS800 pode comutar um circuito muito mais potente do que o indicado acima. Mas para isso seria necessário instalá-lo em um dissipador de calor, local para o qual não está previsto na versão do projeto do autor devido às dimensões limitadas do gabinete. Todas as partes da máquina, com exceção do módulo HC-SR501, são colocadas sobre uma placa de circuito impresso medindo 58x28 mm (Fig. 4), à qual o módulo é conectado por três fios. A placa foi projetada para instalação de resistores de montagem em superfície de tamanho 1206. As peças restantes estão no design usual. O capacitor de óxido C1 é “colocado” na placa e colado nela. Capacitor C2 - K73-17 com tensão constante nominal de 630 V ou similar importado. Bloco de parafuso de três pinos X11 para conexão da fonte de alimentação e lâmpada EL1 - DG301 -5.0-03P-12. Todo o dispositivo, cuja aparência é mostrada na Fig. 5, alojado em uma caixa padrão G515B com dimensões de 66x66x30 mm.
Para implementar o “modo noturno” (se necessário), remova a lente Fresnel da placa do módulo (isso é muito fácil de fazer), insira os fios do fotorresistor nos orifícios “RL” e solde-os, em seguida instale a lente Fresnel de volta. Mas o fotorresistor deve ser soldado somente após a conclusão da instalação e ajuste do dispositivo, caso contrário essas operações terão que ser realizadas no escuro, o que é muito inconveniente. Como todos os elementos do dispositivo descrito estão sob tensão de rede, ao trabalhar com o mesmo com a caixa aberta devem ser observadas as normas de segurança elétrica. É aconselhável ligar o dispositivo pela primeira vez sem o módulo HC-SR501, o que protegerá este módulo de danos em caso de mau funcionamento da fonte de alimentação. Após conectar o dispositivo à rede, verifique primeiro a tensão no capacitor C1, que deve estar entre 5,1 ± 0,3 V. Após 20...30 s, desconecte o dispositivo da rede e avalie a temperatura do diodo zener VD2 habitação. Pode estar um pouco quente. Forte aquecimento da caixa do diodo zener indica escolha incorreta de capacitância ou mau funcionamento do capacitor C2. Em seguida, conecte uma lâmpada incandescente de 1 V nos pinos 3 e 1 do bloco XT230. Ligue o dispositivo e aguarde 20...40 s para a conclusão dos processos transitórios no módulo (neste momento a lâmpada pode acender algumas vezes) . Em seguida, traga um objeto em movimento para a zona de sensibilidade do módulo, por exemplo, simplesmente acene com a mão perto dele - a lâmpada deve acender. Se isso acontecer, tudo funcionará bem. Caso contrário, os motivos podem ser: - a corrente do seu diodo emissor é insuficiente para abrir o fototriac do optoacoplador U1. Deve ser de pelo menos 7...8 mA e pode ser ajustado selecionando o resistor R1;
Concluído o teste, utilize os resistores de corte do módulo HC-SR501 para definir a faixa de detecção necessária (direita, conforme Fig. 2) e o tempo de retenção do alarme (esquerda, conforme Fig. 2). Recomenda-se ajustar o alcance de detecção instalando o dispositivo em seu local permanente para levar em consideração a possível influência de objetos ao redor em sua operação. Após concluir o ajuste, se necessário, instale um fotorresistor no módulo HC-SR501 para garantir seu funcionamento no modo “noturno”. Arquivo PCB no formato Sprint Layout 5.0: ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/stairs.zip. Autor: A. Savchenko
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