НЕСКОЛЬКО «ИГРУШЕК» ДЛЯ ЧАСТНОГО ДОМА

Несмотря на значительные современные темпы строительства многоквартирных до­мов, во многих небольших городах России частный сектор занимает существенную долю. Более того, многие дачные коопера­тивы постепенно превращаются в поселки и районы частной застройки городов. Не говоря уже о сельской местности.

Жизнь в индивидуальном доме по многим показателям заманчивее стандартной квар­тиры, - здесь и площадь можно сделать побольше, и свой гараж, садик, баня, никаких проблем с парковой или выгулом собак и кошек... Но есть и масса проблем, даже близ­ко незнакомых жителю стандартной кварти­ры, - дворовое освещение, системы водо­провода и канализации, система отопления, все это требует постоянного вмешательства, контроля и обслуживания. Теперь вы сами становитесь управдомом, сантехником, элек­триком, рабочим в котельной... К счастью электроника хотя бы немного может помочь этом нелегком деле.

И так, начнем с дворового освещения. Житель квартиры даже не может себе пред­ставить как темно может быть ночью на приусадебном участке. В жилом микрорай­оне везде фонари, светящиеся окна высот­ных домов. Здесь же... руки вытянутой не видно. Столбов с фонарями на улице в частном секторе обычно нет, плюс еще и деревья, густо закрывающие светящиеся окна соседей. Конечно можно на столбе или на дереве у своего дома, на крыльце, пове­сить фонарь. Но этот фонарь нужно каждый вечер включать и ка>цдое утро выключать, что не всегда удобно. Либо фонарь будет гореть и днем и ночью бессмысленно потребляя лишние киловатты.

На рисунке 1 изображена схема фото­выключателя для дворового светильника.

 Как и все устройства, описанные в этой статье, схема собрана на основе микросхемы К561ЛЕ5 или К561ЛА7. Можно сказать, что использование этих микросхем было основ­ным техзаданием, так как приобретение других уже вызывает определенные слож­ности (хотя, через интернет можно все ку­пить, только вот почта работает не быстро).

Устройство представляет собой почти типовое фотореле, - если естественное освещение ниже некоторого порога, включа­ется искусственное, если выше - искусствен­ное освещение выключается.

Фотодатчик, - старый фотодиод от систем дистанционного управления отечественных телевизоров 80-90-х годов, вещь «антиквар­ная», поэтому в случае недоступности можно заменить чем-то другим, например, практи­чески любым фоторезистором. Конечно при этом придется уточнить сопротивление R1, ну примерно, выбирая его номинальным сопротивлением вдвое больше номинального сопротивления фоторезистора.

Фотодиод здесь включен как фоторезистор, то есть, от силы света меняется его обрат­ное сопротивление (кстати, так же он вклю­чен и в типовых схемах фотоприемников систем дистанционного управления указан­ных выше телевизоров). Вместе с резисто­ром R1 он создает делитель напряжения, поступающего на вход триггера Шмита, сос­тавленного из инверторов D1.1 и D1.2. Резистор R1 настраивают так, чтобы при дневном свете, даже пасмурном, напряжение на выходе D1.2 было равно логической еди­нице. А вечером и ночью опускалось до логического нуля. Напряжение с выхода триггера Шмитта поступает на инвертор D1.3, который одновременно является и буферным каскадом ме>кду триггером Шмитта и выход­ным ключом VT1.

Наличие на входе триггера Шмитта снижает склонность схемы к пульсациям светильника в то время, когда естественная освещен­ность находится на пограничном уровне. Резистор R2 устанавливает гистерезис (разницу между порогом включения и поро­гом выключения). Подбором сопротивления R2 можно установить оптимальный гистере­зис, но здесь его сопротивление оптимально для ФД263А, во всяком случае для имею­щегося у меня экземпляра. Подбор R2 точно потребуется если вместо ФД263А будет использован другой фотодиод или фоторе­зистор.

Выходной ключ выполнен на высоковольт­ном ключевом полевом транзисторе типа BUZ90. Транзистор рассчитан на работу с положительным напряжением, поэтому на светильник (Н1) подается постоянное пуль­сирующее напряжение от выпрямительного моста на диодах VD5-VD8. В результате лампа питается не переменным напряже­нием частотой 50 Hz, а постоянным пульси­рующим с частотой 100 Hz. Это совершенно безопасно для ламп накаливания и как пока­зала практика для так называемых «энерго­сберегающих» ламп (ЛДС с встроенным в цоколь электронным балластом). Если рас­сматривать схемотехнику встроенных электронных балластов энергосберегающих ламп, то можно заметить, что напряжение от сети первым делом поступает на мостовой выпрямитель, а затем уже на схему генера­тора. Включение последовательно двух мостовых выпрямителей, что здесь и полу­чается, как вы сами понимаете, картины дела не меняет и энергосберегающая лампа рабо­тает в обычно режиме.

Лампа может быть мощностью от нуля до 200 W, при этом транзистор VT1 на радиатор устанавливать не нужно. Если используется более мощный светильник (от 200 до 2000W) то потребуется радиатор для транзистора и диоды в мосте нужно будет заменить дру­гими, так чтобы соответствовали мощности.

Резистор R3 а так же диоды VD2 и VD3 служат для устранения влияния относитель­но большой емкости затвора ключевого полевого транзистора на выходной каскад КМОП-инвертора.

Схема питания логической микросхемы представляет собой параметрический стаби­лизатор из стабилитрона VD4 и резистора R4. Конденсатор С2 фильтрует пульсации выпрямленного напряжения. При этом он благодаря большому сопротивлению резис­тора R4 не оказывает влияния на пульсации напряжения, поступающего на лампу. Поэтому действующая величина напряжения на лампе не превышает номинального.

Продолжая тему освещения перейдем к внутреннему освещению. На рисунке 2 изображена схема автоматического выклю­чателя света в сенях или на веранде, в тамбуре, через который вы проходите в дом. Схема при открывании двери включает свет на некоторое время, спустя это время свет гаснет если дверь закрыта. Есть способ ручного включения света при помощи выключателя S1, расположенного внутри помещения.

На двери установлен типовой герконный датчик от системы сигнализации (запросто можно заменить самодельной парой из геркона и постоянного магнита) Часть датчика с герконом (SG1) установлена на неподвижной части дверного блока, а часть с постоянным магнитом - на дверном полотне, причем так чтобы в закрытом состоянии геркон замыкался под влиянием магнитного поля части с постоянным магнитом. При     открывании двери магнит удаляется от геркона и его контакты размыкаются.

В замкнутом состоянии контактов геркона SG1 напряжение на входе инвертора D1.1 равно напряжению питания микросхемы, то есть, логической единице. При этом на выходах элементов D1.2 и D1.3 тоже логи­ческая единица. Конденсатор С1 заряжен и на входе D1.4 есть напряжение логической единицы. А на его выходе - ноль. Транзистор VT1 закрыт и лампа Н1 выключена.

При открывании двери контакты геркона SG1 размыкаются. Через резистор R1 на входы инвертора D1.1 поступает напряжение логического нуля. На выходах инверторов D1.2 и D1.3 тоже будет ноль. Диод VD1 открывается и через него, через R2 и через выходные ключи инверторов D1.2 и D1.3 происходит быстрая разрядка конденсатора С1 до напряжения логического нуля. Соотвественно на входах инвертора D1.4 - ноль, а на его выходе единица. Транзистор VT1 открывается и включает лампу Н1.

Пока дверь открыта конденсатор С1 не заряжается и лампа горит. После закрывания двери на выходах инверторов D1.2 и D1.3 устанавливается логическая единица. Конденсатор С1 начинает медленно заря­жаться через резистор R3. На зарядку до напряжения нижнего порога логической еди­ницы уходит времени примерно 30 секунд. В это время лампа продолжает гореть даже после того как дверь закрыли. Затем, как только напряжение на С1 достигает порого­вой величины на выходе инвертора D1.4 устанавливается логический ноль и транзис­тор VT1 закрывается выключая лампу.

Включить лампу вручную можно выключа­телем S1, включающим лампу в обход тран­зистора.

Время, в течение которого лампа горит после закрывания двери можно отрегулиро­вать в очень широких пределах подбирая номиналы как резистора R3, так и конден­сатора С1. Единственное ограничение в токе

утечки конденсатора, если он будет сравним с током через резистор R3, то схема рабо­тать не сможет, так как С1 будет недозаряжаться.

Следующее устройство тоже служит для управления светом. В частном доме, даже одноэтажном, всегда есть соблазн если не достроить второй этаж, так хотя бы сделать жилой чердак (мансарду). Переделать чердак в мансарду не так уж и затратно, и вы полу­чаете одну или две дополнительные комнаты что весьма уместно если ваши дети под­росли и нуждаются в большем пространстве, или ждете пополнения в семействе.

Путь в мансарду, - лестница. Конструкций этих лестниц существует множество, так же как мест расположения. Если это спиральная лестница или одномаршевая, расположенна в гостиной, то она освещается светом из гостиной полностью. Но если лестница расположена как-то в прихожей, с поворотом за кладовкой или еще как-то так, что представляет собой узкий темный коридор, идущий вверх, то освещение там просто необходимо. В этом случае для включения света на лестнице можно сделать элект­ронный блок, включающий свет при входе человека на лестницу.

Принципиальная схема лестничного выклю­чателя показана на рисунке 3.

 Датчиками управления являются два ИК-датчика на пересечение луча, один расположен у верх­него входа на лестницу, а второй у нижнего.

Схема очень похожа на схему изображен­ную на рисунке 2, но отличается от неё датчиком. Датчик оптический, состоящий из двух ИК-светодиодов, излучающих модули­рованный ИК-сигнал и двух интергальных фотоприемников от систем дистанционного управления современной теле-видеоаппаратуры.

Генератор ИК-световых импульсов построен на микросхеме D2. На первых двух её эле­ментах собран мультивибратор, вырабаты­вающий импульсы частотой 38 kHz. Противо-фазные импульсы поступают с выходов инверторов D2.1 и D2.2 на входы буферных каскадов, выполненных на инверторах D2.3 и D2.4. Импульсы с выходов этих инверторов поступают на ИК-светодиоды HL1 и HL2 через токоограничительные резисторы без промежуточных транзисторных ключей. Транзисторные ключи здесь не нужны так как такой большой ток через ИК-светодиоды как в пультах дистанционного управления не требуется. Датчик работает на пересечение луча, то есть ИК-светодиод и фотоприемник расположены друг против друга в раине первой (или последней) ступени лестницы. Ширина же лестницы в мансарду редко бывает больше одного метра (у меня 70 см). Расстояние очень небольшое и для уверен­ной оптической связи вполне достаточно небольшого тока через ИК-светодиод. К тому же малая яркость ИК-излучения в некоторой степени способствует уменьшению ошибок схемы из-за отражения, так как отраженный сигнал проходит значительно более длинный путь и попадает на фотоприемник сильно ослабленным, и фотоприемник отреагиро­вать на него не может.

Фотоприемников тоже два, - один внизу лестницы, другой вверху. Работают они практически параллельно, подавая сигнал на входы инвертора D1.1. Но чтобы их согласо­вать по уровню потребовалось два транзис­торных инвертора и дополнительный 5-вольтовый параметрический стабилизатор на стабилитроне VD9.

Схема на D1 и далее до лампы, работает так же, как схема на рисунке 2. Если на лестнице никого нет свет от ИК-светодиодов попадает на фотоприемники, и на выходах фотоприемников логические нули. Соот- вественно закрыты транзисторы VT2 и VT3 и на входы инвертора D1.1 поступает через резистор R9 напряжение логической еди­ницы. Конденсатор С1 заряжен, напряжение на выходе D1.4 нулевое, ключ VT1 закрыт и лампа Н1 выключена.

При пересечении любого из лучей прием ИК-луча одним из фотоприемников преры­вается. Например, если пересекли луч, светящий на F2, то на выходе F2 во время пересечения возникает логическая единица. Транзистор VT4 открывается и напряжение на входах инвертора D1.1 падает до нуля. На выходах инверторов D1.2 и D1.3 тоже появ­ляется логический ноль. Диод VD1 откры­вается и через него, через R2 и через выход­ные ключи инверторов D1.2 и D1.3 происхо­дит быстрая разрядка конденсатора С1 до напряжения логического нуля. Соответствен­но на входах инвертора D1.4 - ноль, а на его выходе единица. Транзистор VT1 откры­вается и включает лампу Н1.

Затем, после прохода человека через луч транзистор VT4 опять закрывается и на выхо­дах инверторов D1.2 и D1.3 устанавливается логическая единица. Конденсатор С1 начи­нает медленно заряжаться через резистор R3. На зарядку до напряжения нижнего порога логической единицы уходит времени примерно 30 секунд. В это время лампа продолжает гореть. Затем, как только напря­жение на С1 достигает пороговой величины на выходе инвертора D1.4 устанавливается логический ноль и транзистор VT1 закры­вается выключая лампу. Работа схемы имеет один нюанс, - датчиков два, внизу и вверху лестницы, поэтому проходя по лестнице человек перекрывает один датчик при входе на лестницу и один при выходе. Поэтому запуск отсчета времени происходит два раза и время включенного состояния лампы зависит так же и от скорости прохода по лестнице.

Во всех схемах на рисунках 1-3 вместо транзисторов BUZ90 можно использовать IRF840, КП707В. Диоды 1N4148 можно заменить на КД522, КД521. Диоды 1N4007 - на диоды КД209 или другие выпрямительные на напряжение не ниже 400V и ток не ниже 0,7А. Транзистор КТ3102 - любой КТ3102, КТ315 или импортный аналог, практически любой маломощный п-р-п транзистор. Стабилитроны можно заменить другими, аналогичными по напряжению стабилизации. Инфракрасные светодиоды - любые ИК- светодиоды для пультов дистанционного управления. Фотоприемники SFH506-38 можно заменить любыми фотоприемниками аналогичного типа (интегральные, настроен­ные на частоту модуляции от 30 до 40 kHz, с встроенным формирователем импульсов).

( окончание следует )