АВТОМАТ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ В ГАРАЖНОМ КООПЕРАТИВЕ

   Это устройство было разработано для автоматического управления освещением в гаражном кооперативе. Практически это тай­мер, который один раз в сутки включает нагрузку и выключает её. Точность отсчета высокая, так как стабилизирована кварцевым резонатором. Задание времени производится довольно точно, - с шагом в одну минуту, но установка, производится в минутах и в двоичном коде. Это неудобство, но если за свет отвечает радиолюбитель на должности электрика, то больших проблем данный спо­соб установки времени не создает. И так, установка времени производится в минутах и в двоичном коде. Для установки на плате устройства есть 22 микропереключателя (DIP-переключатели). Возле каждого подпи­сано число весового выхода двоичного счет­чика (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024). Для группы переключателей устанав­ливающих время включения (S13-S23) надписи сделаны красным маркером, а для группы, устанавливающей время выключе­ния, - черным цветом.

   Настройка автомата требует рас­чета. Сначала, после включения, нужно его установить на текущее время. Для этого на S13-S23 устанавливаем текущее время в минутах. Например, сейчас 20-35, то есть, в минутах это будет 1235 минут. Затем вклю­чаем выключатели, которые в сумме дают 1235, то есть, 1024+128+64+16+2+1 = 1235, значит, включаем S23, S20, S19, S17, S14, S13. Остальные выключены. Нажимаем кноп­ку S1 и ждем пока не загорится светодиод. Если нужно ускорить процесс одновременно с S1 нажимаем и кнопку S26. При отпускании S26 процесс замедляется. Установка проис­ходит довольно длительно, например, если нужно установить в положение 1235 минут, то нужно сначала нажать одновременно S1 и S26, и так держать примерно 8 секунд, а потом отпустить S26 не отпуская S1 и дождаться зажигания светодиода. При нажатии S1 счет идет с частотой 1 Гц, а при нажатии S26 частота повышается до 126 Гц. Это нужно учесть, чтобы на большой ско­рости не «пролететь» момент зажигания светодиода.

   Теперь, когда текущее время задано нужно установить кнопками S13-S23 время вклю­чения освещения, а кнопками S2-S12 - вре-мя выключения. Например, включаться свет должен в 19-00, а выключаться в 7-30. Переводим это в минуты - 1140 и 450 минут, то есть, 1024+64+32+16+4=1140, и 256+128+ 64+2=450. Включаем соответствующие пере­ключатели.

   Нагрузку в исходное состояние можно установить нажатием кнопки S24 (выкл.) или S25 (вкл.).

   Теперь ближе к схеме. Источником тактовых импульсов служит микросхема D1 К176ИЕ12. Данная микросхема предназначена для циф­ровых часов, в ней есть кварцевый мульти­вибратор и набор счетчиков, которые из час­тоты 32768 Гц позволяют получить импуль­сы частотой 126 Гц, 2 Гц, 1 Гц, а так же, импульсы с периодом в одну минуту. Здесь используются выходы 126 Гц, 1 Гц и 1 мин. Импульсы с периодом в одну минуту снима­ются с вывода 10. Когда кнопка S1 не нажата они через цепь R4-C3 проходят на вход «С» счетчика D2. При нажатии кнопки S1 на вход «С» счетчика D2 импульсы поступают с вывода 4 D1, где частота 1 Гц. А если одно­временно с S1 нажать и S26 импульсы будут поступать с вывода 3, где частота 126 Гц. Цепь R4-C4 нужна для подавления дребезга контактов кнопки во время установки автомата на текущее время. Кнопки S1 и S26 должны быть без фиксации.

На микросхеме D2 сделан счетчик, с по­мощью которого отмеряется период 24 часа и устанавливаются моменты включения и выключения нагрузки. Счетчик К561ИЕ20А (CD4040) имеет 12 разрядов, максимальное число-4095. Здесь на его вход поступают импульсы с периодом 1 минута, то есть, за сутки это будет 24x60=1440 минут. Нужно сделать так, чтобы по 1440-му импульсу D2 опрокидывался в нулевое положе­ние. Обнуление должно происхо­дить, когда состояние выхода достигло 1440-ка, то есть, 1024+256+128+32=1440. Диоды VD4-VD7 подключены так, что при единицах на выводах 15, 12, 13 и 2 они закрываются и на входе D3.1 появляется единица за счет резис­тора R6. На выходе D3.2 будет тоже единица, которая поступает на вывод 11 D2, а так же на выводы 9 и 5 D1, опрокидывая все счетчики в нулевое состояние.

   Для управления нагрузкой исполь­зуется три RS-триггера. Триггер D4.3-D4.4 фиксирует момент включения нагрузки. Триггер D4.1- D4.2 фиксирует момент выключе­ния нагрузки. Оба эти триггера опрокидываются в нулевое состоя­ние одновременно со счетчиками. Триггер D3.3-D3.4 собственно управляет нагрузкой посредством транзис­торного ключа VT1-VT2 и электромагнитного реле К1.

   В момент включения единица появляется на выводе 8 D4.3. Триггер D4.3-D4.4 перекиды­вается в единичное состояние. Единица с выхода D4.4 при помощи цепи C8-R13 фор­мирует импульс, который поступает на вывод 13 D3.4 и триггер D3.3-D3.4 так же переки­дывается в единичное состояние. На выходе D3.3 появляется единица, которая приходит на базу VT1. Транзисторы VT1 и VT2 откры­ваются, реле К1 включает освещение (контакты реле и схема освещения здесь не приводится).

   Когда наступает время выключения нагруз­ки единица появляется на выводе 1 D4.1. Триггер D4.1-D4.2 перекидывается в единич­ное состояние. Единица с выхода D4.2 при помощи цепи C7-R12 формирует импульс, который поступает на вывод 8 D3.3 и опро­кидывает триггер D3.3-D3.4 в нулевое сос­тояние. Ключ на транзисторах VT1 и VT2 закрывается и реле К1 выключается.

Вручную установить триггеры в состояние при котором нагрузка включена или выключе­на можно при помощи кнопок S24 и S25. Эти кнопки размыкающие, без фиксации. Можно использовать переключающие кнопки подключив их размыкающие контакты.

Микросхема К176ИЕ12 не имеет аналогов как среди отечественных серий, так и среди зарубежных, во всяком случае мне таковые не известны. В принципе, соорудить генера­тор минутных импульсов можно на ИМС типа CD4521, подключив к ней кварцевый резона­тор на 32768 Гц и ограничив счет счетчика до 1966080. В этом случае, на выходе этой микросхемы будут импульсы с периодом в одну минуту. Но CD4521 в продаже практи­чески не встречается. Еще возможен вариант с использованием счетчика CD4060 как гене­ратора импульсов частотой 2 Гц (при резо­наторе 32768 Гц и максимальном коэффици­енте 16384 так и получается), а затем на другом счетчике, например, на еще одной микросхеме К561ИЕ20А сделать делитель на 120. Этот вариант вполне доступен, так как CD4060 встречается в продаже, но схема увеличивается на еще одну микросхему. Все же мне кажется, лучше поискать К176ИЕ12.

Микросхему К561ИЕ20А можно заменить зарубежным аналогом CD4040. Микросхемы К561ЛЕ5 можно заменить микросхемами К176ЛЕ5, CD4001.

Диоды 1N4148 можно заменить любыми аналогичными, например, КД522. Транзисто­ры КТ3102 и КТ815 можно заменить любыми п-р-п кремниевыми транзисторами общего применения, соответствующей мощности. Вместо этой пары можно использовать один транзистор Дарлингтона, например, КТ972 или какой-то зарубежный.

За неимением специального реле для управления мощной нагрузкой, питающейся от электросети, здесь использовано реле звукового сигнала от переднеприводных автомобилей ВАЗ. Желательно использо­вать реле с пластмассовым корпусом (с точки зрения электробезопасности). Чтобы обмотка реле не нагревалась во включенном состоянии в схеме есть цепь R5-C4. В мо­мент включения реле конденсатор С4 дает бросок тока через обмотку и реле уверенно переключается. Затем он заряжается и ток через реле снижается за счет сопротивления резистора R5. Сопротивление этого резис­тора желательно подобрать наибольшим, при котором реле хорошо удерживает замкнутые контакты.

Если есть такая возможность , конечно лучше использовать реле, предназначенное для коммутации нагрузок, питающихся от сети 220V. Причем нужно выбирать реле с достаточно мощными контактами, соответ­ственно мощности нагрузки.

   Конечно, не исключен и вариант с симис- тором на выходе, или еще лучше, оптосимистором, необходимой мощности.

Источником питания может служить любой источник постоянного тока напряжением 13V, например, можно использовать лаборатор­ный блок или блок питания от старого прин­тера, сканера. Можно использовать и источ­ник более низкого напряжения, например, 10V от сетевого адаптера популярных в прошлом 8-битных телевизионных игровых приставок. В этом случае напряжение дежурного источника должно быть 9V, - батарея типа «Крона» (как для мультиметра), а при 13-вольтовом питании дежурным источником служит 12-вольтовая батарея для брел ков автомобильных сигнализаций. Вообще, номинальное напряжение дежур­ного источника питания должно быть при­мерно на 1V ниже основного. Только в этом случае диодный коммутатор VD2-VD3 будет работать правильно.

    По поводу печатной платы, первоначальная теоретическая схема существенно отлича­лась от той, что изображена на рисунке. Был всего один триггер, не было некоторых RC- цепей, а так же имелись другие отличия. Печатная плата была разработана под тот первый вариант. После монтажа и проверки работы всплыли некоторые моменты, кото­рые не были учтены «на бумаге». Пришлось добавить триггеры на ИМС D4, некоторые RC-цепи, и еще внести несколько изменений. Все эти доработки были сделаны на уже готовой плате, путем объемного монтажа, резки дорожек, установки перемычек, свер­ления дополнительных отверстий. В конце концов получилось хорошее устойчиво работающее устройство, но новая плата для него не разрабатывалась, так как все уже было собрано на первоначальной и пошло в работу. В результате имеется только рису­нок первоначального варианта, но приводить здесь рисунок заведомо неправильной печат­ной платы не вижу ни какого смысла, так как это приведет только к ошибкам в монтаже и неработоспособности готового устройства.

Якименко Д. И.