Описываемое здесь устройство разработано для установки в современную мебель, в частности, в кухонные шкафы и шкафы-купе. А современная мебель не обходится без подсветки, или даже освещения. И расширение функциональных возможностей этого освещения сделает мебель еще более современной. Но, думаю, что данное устройство может иметь более широкую сферу использования.

Этот бесконтактный выключатель предназначен для управления мебельным освещением на галогеновых лампочках, или иных осветительных приборах, не боящихся фазовых регуляторов 220 В переменного тока.

На фото показаны два бесконтактных выключателя на демонстрационном стенде, установленных на краю мебельной доски.

На фото показаны два бесконтактных выключателя на демонстрационном стенде, установленных на краю мебельной доски.

Принцип действия

Принцип действия данного устройства прост: инфракрасный (ИК) диод освещает находящийся перед ним предмет, и отраженный свет попадает на ИК фотоприемник, детектирующий это излучение. Если уровня отраженного ИК света недостаточно (предмет отсутствует, или находится слишком далеко), освещение включается, если уровень излучения достаточно высок – освещение выключено.

Функциональные возможности

• Впечатляющая автоматизация освещения: открываешь дверцу кухонного шкафа или откатываешь дверь шкафа-купе, и включается свет.
• Для повышения помехоустойчивости применен алгоритм защиты от фоновой засветки внешним светом ламп, солнца, а также сигналов какого-нибудь пульта дистанционного управления.
• Включение освещения происходит плавно, уровень яркости разбит на 16 градаций, и, с помощью управления фазой включения симистора, зажигание ламп происходит в течение 2…3 секунд. Это довольно важная функция, позволяющая существенно продлить жизнь осветительных ламп. И дело вовсе не в стоимости заменяемых ламп, а в том, что такие замены – довольно трудоемкий и хлопотный процесс, а для неспециалиста и вовсе невозможный. Поэтому продление срока работы ламп сделает систему мебельного освещения еще более привлекательной.
• Можно регулировать яркость свечения ламп освещения, при включении уровень яркости плавно увеличивается именно до выбранного уровня. При нажатии на микрокнопку яркость ламп начинает циклически изменяться сверху вниз, и наоборот, снизу вверх, и на желаемом уровне света необходимо отпустить кнопку. При этом установленный уровень сохраняется в энергонезависимой памяти микропроцессора.
• Если вы забыли закрыть дверцу, свет будет гореть 30 минут и автоматически выключится сам, что способствует повышению пожарной безопасности. Чтобы свет зажегся снова, достаточно закрыть и снова открыть дверцу.

Принципиальная электрическая схема

Кликните для увеличения

Основой схемы является микропроцессор PIC12F675, реализующий все заложенные в устройство функциональные возможности. Через резистор R12 и транзистор VT2 микропроцессор управляет инфракрасным диодом VD3. Отраженный сигнал воспринимается фотоприемником VF1 и через диод VD5 проходит на вывод 4 микропроцессора, который используется как вход. Диод необходим для развязки цепей при программировании процессора, так как конструкцией устройства предусмотрено программирование процессора после монтажа на печатную плату. Резистор R28 нивелирует входную емкость высокоомного микропроцессорного входа. Кнопка управления подключена к выводу 2. Симистор Q1 управляется микропроцессором через резисторы R8, R21 и транзистор VT1. Цепочка резисторов R2, R5, R11 необходима для организации детектора перехода фазы через ноль. Сигнал с этой цепи приходит на вывод 7 микропроцессора, запрограммированный как вход. При росте фазного напряжения, начиная от 0 В, уже при напряжении 5 В микропроцессор детектирует на этом входе логическую единицу, то есть фиксирует начало следующего периода переменного напряжения. При дальнейшем росте напряжения его «излишки» через внутренний защитный диод проходят в цепь питания микропроцессора. Питание схемы осуществляется через гасящий высоковольтный конденсатор С1 и токоограничительный резистор R1, а стабилизируется стабилитроном VD2. Конденсатор С6 и дроссель L1 служат для снижения помех при переключении симистора. Цепочка R3, R6, C4 предусмотрена для возможности измерения амплитуды переменного напряжения, но в программе такая функция не реализована, и поэтому устанавливать на плату эти элементы нет необходимости. Диод VD4 также служит для развязки при внутрисхемном программировании микропроцессора.

Конструкция

Плата односторонняя, размерами 39 × 78 мм. В ее центре отверстие диаметром 11 мм. Плата вставляется в пластмассовый корпус Z23, в котором просверлены отверстия для кнопки S1, светодиода и фотоприемника, а также для входных и выходных проводников.

Печатная плата со стороны монтажа и со стороны печатных проводников.

Печатная плата по ширине уже корпуса, и в нижней его части сверлятся два отверстия для крепления устройства шурупами. При установке снимается верхняя часть корпуса, нижняя часть крепится на мебельной доске, производится подключение проводов, а затем устанавливается на место верхняя крышка. Печатная плата выполнена для установки как элементов поверхностного монтажа, так и выводных элементов. Симистор устанавливается на плату лежа и крепится винтом и гайкой. Большой массив медной фольги под симистором служит хоть небольшим, но все же, радиатором. К устройству можно подключать лампы мощностью до 200 Вт. Для подключения проводников на плату установлены две клеммные винтовые колодки Degson с шагом между выводами 5 мм. Одна, правая колодка, служит для подвода переменного напряжения, а левая – для подключения осветительных приборов. Конденсаторы С1 и С6 монтируются лежа. На плате предусмотрена установка двух видов микрокнопок, прямой (отверстие под нее сверлится в верхней крышке корпуса) и боковой (соответственно, сбоку). Шток микрокнопки не должен выходить из корпуса, чтобы нажать на него можно было только чем-то тонким, например, спичкой, или зубочисткой. В левом углу платы находятся пять контактных площадок, которые можно использовать для подключения программатора.

 При программировании нужно установить процессор в режим работы от внутреннего RC генератора, сторожевой таймер отключить, таймер по включению питания включить, биты MClr и Bod – отключить, ну, и биты защиты от считывания области программы и ЭППЗУ, конечно, тоже включить.

Применяемые элементы

Наименования элементов приведены на принципиальной схеме. Особых требований к ним нет. Надо сказать, что резистор R1 нужен обязательно 2 Вт, так как его максимальное напряжение 500 В. Конденсаторы С1 и С6 высоковольтные, на 630 В. Мощность стабилитрона VD2 должна быть 0.5 Вт. Симистор Q1 и дроссель L1 должны выдерживать ток не менее 1 А. Фотоприемник VF1 рассчитан на частоту ИК импульсов 36 кГц, и заменять его на другой тип нельзя. Светодиод VD3 – для пультов дистанционного управления диаметром 3 мм. Его выводы необходимо изогнуть под прямым углом и запаять в плату на необходимую высоту. R1, VD1, C1, VD2, VD3, C6, L1, Q1, SA1, VF1, С5 – выводные элементы, остальные – для поверхностного монтажа.

Заключение

Конечно, чувствительность бесконтактного датчика зависит от отражательной способности поверхности помещенного перед ним предмета. Например, от руки устройство срабатывает с расстояния 20…15 см, от белого мелованного листа бумаги – 30 см, а от черной шерстяной ткани – 1…2 см. Поэтому, перед установкой устройства, необходимо проверить надежность его работы. Если вы планируете использовать его в мебели со стеклянными дверцами, необходимо перед выключателем наклеить на стекло небольшой аккуратный кусочек непрозрачного светлого материала.

Андрей Гаврилюк

АРХИВ:Скачать