Бесперебойное освещение гаражно-подвальных помещений

При нахождении в гаражно-под­вальных помещениях иногда проис­ходит отключение электроэнергии. Причиной таких отключений бывает срабатывание защитных устройств от перегрузки или отключение элек­троснабжения дежурным персона­лом Предупреждать об отключении принято при долговременном обесточивании энергосистемы.

Как правило, отключение про­исходит неожиданно, в неподходя­щий момент, когда заняты делом, и резкое затемнение рабочего ме­ста вынуждает искать временный источник освещения. В кромешной темноте это выполнить практичес­ки невозможно, что может привес­ти к травмам и стрессам.

Выход из положения с помощью подключенного к аккумулятору ав­томашины переносного светильни­ка не всегда предпочтителен, так как это ведет к ускоренному разряду аккумулятора накальными лампами и невозможности его под­зарядки в данный момент времени.

Можно воспользоваться пере­носными фонариками со светоди­одным или неоновым освещением, но и они, как правило, не всегда под рукой или с разряженными ак­кумуляторами.

В данных условиях необходим автоматический источник беспере­бойного освещения, не зависящий от внешних факторов, с эконом­ным расходом электроэнергии, что позволит не только выбраться из темных лабиринтов подвальных помещений, но и закончить нача­тую работу.

Автоматика - область науки и техники, занимающаяся построе­нием автоматических систем, вы­полняющих определенные техно­логические функции без непосред­ственного участия человека. Тео­ретической основой автоматики является техническая кибернетика.

Технической основой автомати­ки являются датчики, усилители, исполнительные органы и другие устройства.

Автоматическое регулирование - форма автоматического управления с использованием автоматического регулятора, служащего для выявле­ния отклонений контролируемый ве­личин объекта и устранение этого отклонения. Для этого регулятор должен иметь чувствительный эле­мент - датчик, задающее устрой­ство, устройство сравнения, усили­тель, исполнительное устройство.

Устройство бесперебойного осве­щения гаражно-подвальных помеще­ний есть совокупность элементов, представляющих единую конструк­цию, состоящую из платы с элект­ронной схемой, корпуса, датчика освещения помещения и аккумуля­тора бесперебойного питания схе­мы. Устройство бесперебойного питания светильника устанавлива­ется непосредственно в помеще­нии, автономно работает от акку­мулятора с подзарядкой от элект­росети.

Схема электрическая принципи­альная устройства бесперебойно­го освещения гаражно-подвальных помещений приведена на рис. 1.

 Чувствительным элементом авто­матического регулятора аварийно­го освещения является датчик - фотодиод VD1. Задающее устрой­ство - это регулятор предваритель­ной установки уровня освещенно­сти объекта R3.

Устройство сравнения заключа­ется в делительном мосте на светодиоде VD1 и резисторах R1, R2 в одном плече и цепи внутренних резисторов микросхемы DA2 с фун­кциональным устройством - DA1.

Цепи соединены гальванически через управляющий электрод 1 элемента DA1 - параллельного стабилизатора напряжения, он же является усилителем слабого тока рассогласования уровней напряже­ния двух цепей.

Исполнительном устройством является мультивибратор на анало­говом таймере DA2, работающий в ждущем режиме, которой выход­ными импульсами, усиленными усилителем на ключевом транзис­торе VT1,запускает газоразрядную лампу EL1.

Функционально схема устрой­ства бесперебойного освещения со стоит из генератора импульсов пря­моугольной формы на аналоговом интегральном таймере DA2 с уста новкой частоты резистором R5.

Автоматическое изменение ча­стоты и скважности выходных им­пульсов микросхемы таймера зави­сит от уровня освещенности поме­щения.

Применение в качестве све­тильника газоразрядной лампы по­зволяет снизить энергетические затраты в несколько раз по срав­нению с накальными лампами при одинаковом уровне освещения.

Источник аварийного энерго­снабжения в виде аккумулятора по­зволяет длительное время осве­щать помещение при небольшом расходе энергии устройством бес­перебойного освещения.

  Датчик освещенности на фото­диоде VD1 переключает схему из аварийного режима в энергосбере­гающий при появлении рабочего освещения.

Принципиальная схема содер­жит все элементы устройства и все связи между ними. Детальное рас­смотрение принципиальной схемы устройства бесперебойного осве­щения позволяет облегчить на­стройку, наладку и поиск неисправ­ностей в процессе эксплуатации.

Функциональные блоки, входя­щие в принципиальную схему уст­ройства бесперебойного освещения, занимают промежуточное положе­ние между структурными и принци­пиальными схемами и содержат в себе все их особенности. В этих блоках части устройства можно рассматривать как единое целое, таких устройств несколько парал­лельный стабилизатор на микро­схеме DA1, аналоговый интеграль­ный таймер - DA2, интегральный стабилизатор напряжения - DA3.

Микросхема DA1 - регулируемый параллельный стабилизатор напря­жения предназначена для использо­вания в узлах высококачественной электронной аппаратуры широкого применения в качестве источника образцового напряжения, регулиру­емого стабилитрона - компаратора напряжения. Изменяя регулировоч­ные характеристики микросхемы, возможно формировать регулируе­мое образцовое напряжение от 2,5 до 30 В. при токе от 1 до 100 мА. Оте­чественный аналог микросхемы - К1242ЕР1 и КР142ЕН19.

Микросхема DA2 представляет собой аналоговый интегральный таймер и предназначена для полу­чения временных интервалов или высокостабильных периодических колебаний. Отечественный аналог таймера - КР1006ВИ1.

В основные функциональные узлы микросхемы входят: два опе­рационных усилителя, работающих в качестве компараторов; внутрен­ний RS-триггер; ключевой транзис­тор и выходной усилитель для повы­шения нагрузочной способности.

Интервал Т1 зарядного тока кон­денсатора СЗ зависит от значений резисторов R4, R5 и конденсатора СЗ: T1=0,69(R4+R5)C3, разрядного тока T2=0,69(R5+R6)C3.

Вывод 5 DA2 позволяет полу­чить прямой доступ к точке дели­теля с уровнем 2/3 напряжения пи­тания являющейся опорной для работы верхнего компаратора.

В результате повторения цик­лов заряда-разряда конденсатора СЗ, на выходе 3 таймера DA2 воз­никает непрерывная последователь­ность положительных импульсов с периодом Т=Т1+Т2 и частотой F=1/T, при скважности D=T1/T.

Светодиод HL1 индицирует со­стояние выхода 3 таймера DA2, свечение указывает на рабочее со­стояние, при этом лампа EL1 дол­жна гореть. При внешнем освеще­нии датчика VD1 светодиод погас­нет и схема перейдет в энергосбе­регающий режим.

Переход уровня напряжения на выходе 3 микросхемы DA2 с высо­кого в нулевой происходит при до­стижении напряжения на верхнем компараторе в 2/3 Un. При модифи­кации напряжения на выводе 5 DA2 изменяется частота мультивибра­тора в сторону увеличения, и при напряжении менее 3 В., генерация прекращается, ввиду отсутствия разности напряжения на конденса­торе СЗ при зарядно-разрядном цикле и входных уровней нижнего и верхнего компаратора таймера, по входу 2 DA2 и 6 DA2.

В затемненном состоянии поме­щения светодиод VD1 закрыт, на­пряжение на управляющем элект­роде параллельного стабилизатора DA1 недостаточно для модифика­ции напряжения стабилизации на аноде, микросхема таймера DA2 работает в режиме генератора с оп­ределенной внешними компонента­ми частотой выходных импульсов.

Ключевой транзистор VT1 обрат­ной проводимости, желательно с большим коэффициентом усиления типа КТ829А, в авторском варианте применен транзистор с худшими ха­рактеристиками типа KSE13007. Транзистор необходимо снабдить радиатором размерами 30*50*15 мм.

Питание таймера и параллель­ного стабилизатора выполнено от интегрального стабилизатора на­пряжения DA3, функциональная схема которого представляет ста­билизатор напряжения с защитой от короткого замыкания и пере­грузки по току.

Ключевой транзистор VT1 пита­ется через первичную обмотку трансформатора Т1 от аккумулято­ра GB1. Регулировку режима рабо­ты схемы устройства следует начать с проверки напряжения питания мик­росхем и ключевого транзистора.

При настройке резистором R3, при освещенном светодиоде VD1 установить порог срабатывания схемы по потуханию контрольного светодиода HL1.

Резистором R5 устанавливает­ся частота импульсов мультивибра­тора таймера по максимальной яр­кости лампы EL1.

Диод VD2 с конденсатором С4 и резистором R10 представляет разрядную цепь импульсов обрат­ного хода тока первичной обмотки трансформатора Т1.

Цепи накала лампы включены последовательно через раздели­тельный конденсатор С5, возможен вариант прямого подключения к трансформатору, напряжение на вторичной обмотке имеет импуль­сный характер величиной до не­скольких тысяч вольт, что доста­точно для ионизации колбы лампы и ее зажигания.

Трансформатор Т1 взят от транс­ляционного динамика с коэффициен­том трансформации 1:10, низкоомная обмотка включена в цепь коллектора ключевого транзистора, ко вторичной обмотке подключена лампа EL1.

Фотодиод VD1 при отсутствии заменим на фототранзистор L32P3C.

Собранное на макетной плате ус­тройство приведено на рис. 2 .

                 

Владимир Коновалов

г. Иркутск-43, а/я 380 Творческое объединение "Автоматика и телемеханика"