«Уходя, гасите свет!»
Любой раз, уходя утром на работу, мы стараемся не забыть отключить в квартире электроприборы и свет. В это же время эту функцию с успехом может делать автомат, складывающийся из трех главных блоков (рис. 1): датчиков, ключа и цифрового устройства управления. Вот как он трудится.
Свет от лампы Н1 освещает фотодиоды В1 к В2 (рис. 2), в следствии чего транзисторы V1 и V2 открыты и на входы инверторов D1.1, D1.2 поступает низкий потенциал «0», что затемпреобразуется в большой «1» на выходе. Вероятны четыре комбинации состояния фотодиодов при пересечении светового потока: 1) В1, В2 — открыты, 2) В1 — закрыт, В2 — открыт, 3) В1, В2 — закрыты, 4) В1 — открыт, В2 — закрыт.
Так, для каждого входящего в квартиру последовательность комбинаций составит 1, 2, 3, 4, 1, а для выходящего — 1, 4, 3, 2, 1. Сейчас нужно «выловить» эти две последовательности комбинаций, преобразовать ил в подать и единичные импульсы соответственно на суммирующий либо вычитающий вход реверсивного счетчика D6.
Эту задачу делает цифровое устройство управления, собранное на логических элементах (микросхемы D1—D7). Трудится оно следующим образом.
Допустим, в квартиру вошел человек. Комбинация 1, являющаяся исходной, воспринимается логическим элементом ЗИ-НЕ (D5.3), на выходе которого появляется потенциал «0», устанавливающий выходы RS-трнггеров, собранных на логических элементах 2И-НЕ (D3.2, D3.3, D4.1, D4.2) в нулевое состояние.
Комбинация 2 воспринимается логическим элементом 2И-НЕ (D3.1), на выходе которого появляется нулевой потенциал, что устанавливает RS-триггер, собранный на логических элементах 2И-НЕ (D3.2, D3.3), в состояние «1».
Комбинация 3 пропускается.
Комбинация 4 воспринимается логическим элементом 3И-НЕ (D5.2), в следствии чего на счетный вход «+1» реверсивного счетчика D6 поступает потенциал «0», что увеличивает содержимое счетчика на 1. Но комбинация 4 воспринимается кроме этого и логическим элементом 2И-НЕ (D2.4), на выходе которого появляется «0», устанавливающий RS-триггер (D4,1, D4.2) в состояние «1».
Комбинация 1 снова воспринимается логическим элементом 3И-НЕ (D5.3), нулевой потенциал с выхода которого возвращает все устройство в исходное состояние.
Так, устройство срабатывает только в том случае, в то время, когда человек всецело вошел в квартиру. Наряду с этим содержимое реверсивного счетчика D6 возрастает на единицу (в квартиру вошел еще один человек).
Рис. 1. Функциональная схема автоматического устройства:
1 — датчики, 2 — цифровое устройство управления, 3 — ключ.
Рис. 2. Принципиальная схема автомата «Уходя, гасите свет!».
Рис. 3. Принципиальная схема блока питания.
Нетрудно подметить, что при выходе человека из квартиры содержимое реверсивного счетчика значительно уменьшается на 1.
В случае если же из квартиры вышел последний человек, то число 7, записанное в бинарном коде (0111), будет воспринято логическим элементом 4И-НЕ (D7.1), и потенциал «0», поступив на вход ключа, собранного на транзисторе VЗ, закроет его.
Наряду с этим транзисторный ключ V5 откроется, реле К1 (МКУ48-С, паспорт РА4.500.197П) сработает, контакты К1.1, К1.2 разомкнутся, и поступление электричества в квартиру закончится.
Транзисторы КТ315Г возможно заменить на каждые другие серий КТ312, КТ315, КТ301, а КТ608Б — на КТ604, КТ605, КТ606 с любым буквенным индексом.
Вместо МКУ48-С возможно применить реле другого типа с напряжением срабатывания 24 В, контактная совокупность которого разрешает коммутировать переменный ток напряжением 220 В и силой 2—5А.
Фотодиод ФД-6Г возможно заменить на ФД-3.
Схема блока питания представлена па рисунке д. Стабилизатор напряжения 5 В собран на микросхеме D8 и транзисторе V14.
Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Ш16X32, Обмотки I и II содержат соответственно 1200 и 1600 витков провода ПЭВ-1 0,15, обмотка III — 360 витков ПЭВ-1 0,2, IV — 120 витков ПЭВ-1 0,45.
Подробности устройства (не считая реле К1, кнопки и блока питания S1) смонтированы на монтажной плате (рис. 4) размером 95X75 мм, изготовленной из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Она размещена в любом подходящем пластмассовом либо железном корпусе.
Рис.
4. Монтажная плата цифрового устройства управления со схемой размещения подробностей (М1:1).
Рис. 5. Ключ на микросхеме К155ЛА3.
Рис. 6. Установка дополнительных линз:
1 — линзы, 2 — крышка корпуса, 3 —монтажная плата.
Налаживают устройство следующим образом. Проверив правильность монтажа, отсоединяют входы цифровой схемы управления от выходов инверторов (D1.1, D1.2) и подключают два ключа, собранных на микросхеме К155ЛАЗ (рис. 5). С их помощью имитируют пересечение светового потока. После этого контролируют правильность прохождения сигнала.
Автомат устанавливают в квартиры рядом с входной дверью так, дабы фотодиоды пребывали на высоте 65—70 см от пола.
На том же уровне, но на противоположной стенке, располагают лампу Н1 с отражателем от карманного фонаря. Напряжение 5 В поступает на нее с блока питания.
Надежность работы автоматического устройства зависит от мощности и стабильности светового потока, падающего на фотодиоды.
Исходя из этого лампа с отражателем и датчики должны быть жестко закреплены.
Повысить надежность возможно методом установки дополнительных собирающих линз перед фотодиодами (рис. 6).
