Дистанційне управління на ІЧ променях вторглося у повсякденне життя та значно економить наш час. На жаль, обладнані ДК далеко не всі електроприлади, зокрема і вимикачі освітлення. Пропонований пристрій допоможе зробити керування ними зручнішим.
Вимикачем управляють за допомогою передавача ІЧ імпульсів (пульта), за командою якого вимкнена в момент її подачі освітлювальна лампа буде включена, і навпаки. У прилад вбудований додатковий ІЧ передавач, що позбавляє необхідності постійно носити пульт із собою або витрачати час на його пошуки. Достатньо піднести до вимикача руку на відстань приблизно десять сантиметрів і він спрацює.
Вимикач реагує на імпульсне ІЧ випромінювання, не розшифровуючи код, що міститься в ньому. Тому підійде будь-який пульт дистанційного керування від імпортного або вітчизняного електронного приладу (наприклад, телевізора), причому натискати можна на кнопку будь-якої команди. Можна зробити і саморобний пульт, наприклад, за схемою, наведеною в статті Ю. Виноградова "ІЧ датчик в охоронній сигналізації" ("Радіо", 1996 № 7, с. 42, рис. 2). Там же можна знайти креслення друкованої плати та рекомендації щодо виготовлення пристрою.
Схема найпростішого варіанта пульта управління показано на рис. 1. Це - генератор імпульсів на транзисторах різної структури, навантаженням якого служить випромінюючий діод І діапазону АЛ147А. Генератор живлять від трьох-чотирьох гальванічних елементів, подають команду короткочасним натисканням на кнопку SB 1.
Схема вимикача показано на рис. 2. Приймач ІЧ імпульсів зібраний за схемою подібної до застосовуваної в блоках управління телевізорів "Рубін" і "Темп". На транзисторах VT1 - VT4 зібраний підсилювач імпульсів, які перетворює прийняте ІЧ випромінювання фотодіод VD1 - ФД265 або будь-який інший, чутливий до ІЧ променів. Далі прийнятий сигнал проходить через активний фільтр із подвійним Т-мостом, зібраний на транзисторі VT5. Фільтр усуває перешкоди від освітлювальних ламп, випромінювання яких захоплює ІЧ область спектра та промодульовано подвоєною частотою мережі змінного струму. Можливе іноді самозбудження цього фільтра усувають заміною транзистора іншим, з меншим значенням h21Е.
(натисніть для збільшення)
Відфільтрований сигнал, пройшовши через підсилювач-обмежувач на транзисторі VT6 та елементі DD1.1, надходить на накопичувач (діод VD4 та ланцюг R19C12). Параметри елементів накопичувача обрані таким чином, що конденсатор С12 встигає зарядитися рівня спрацьовування елемента DD1.2 тільки за три-шість прийнятих імпульсів. Це запобігає спрацюванню вимикача від поодиноких світлових імпульсів: фотографічних ламп-спалахів, грозових розрядів. Розрядка конденсатора С12 займає 1...2 с.
Вузол на логічних елементах DD1.2, DD1.3, DD1.6 завдяки зворотному зв'язку через конденсатор С13 формує імпульси з крутими перепадами рівня, що надходять на лічильний вхід тригера DD2. З кожним із них тригер змінює стан. При балку. 1 на виведенні тригера 1 відкриті транзистори VT9, VT10 і триністор VS1. Ланцюг EL1 замкнутий, освітлення включено. Світіння двоколірного світлодіода HL1 – зелене. В іншому випадку (лог. 1 на виведенні 2 тригера) освітлення вимкнено, свічення світлодіода HL1 - червоне. У цей же стан наводить тригер імпульс, що формується ланцюгом C19R24. Таким чином усувають мимовільне увімкнення освітлення після перебою в подачі електроенергії.
Вбудований інфрачервоний передавач - зібраний на елементах DD1.4, DD1.5 генератор імпульсів частотою 30...35 Гц - дозволяє користуватися вимикачем, не маючи в руках пульта дистанційного керування. Випромінюючий діод ВI1 встановлений поряд з фотодіодом VD1, але відокремлений від нього світлонепроникною перегородкою. Випромінювання діода ВI1 направлено в той бік, звідки його приймає фотодіод. Вимикач повинен спрацьовувати від ІЧ імпульсів вбудованого передавача, відбитих від долоні, піднесеної на відстань 5...20 см. Необхідну для цього потужність випромінюваних імпульсів встановлюють, змінюючи номінал резистора R20.
(натисніть для збільшення)
Електронні технології охоплюють широкий спектр побутової галузі. Обмежень немає ніяких. Навіть найпростіші функції вимикача лампи побутового світильника тепер все частіше виконують сенсорні прилади, а не технологічно застарілі - ручні.
Електронні пристрої, як правило, входять до розряду складних конструкцій. Тим часом збудувати сенсорний вимикач своїми руками, як показує практика, зовсім нескладно. Мінімального досвіду конструювання електронних приладів для цього цілком достатньо.
Пропонуємо розібратися у пристрої, функціональних можливостях та правилах підключення такого комутатора. Для любителів саморобок ми підготували три робочі схеми збирання інтелектуального приладу, які можна реалізувати в домашніх умовах.
Термін «сенсорний» несе у собі досить широке визначення. По суті, під ним слід розглядати цілу групу датчиків, здатних реагувати на різні сигнали.
Однак стосовно вимикачів – приладів, наділених функціоналом комутаторів, сенсорний ефект найчастіше розглядають як ефект, що отримується від енергетики електростатичного поля.
Такий, наприклад, слід розглядати конструкцію вимикача світла, створену на основі механізму сенсора. Легкий дотик подушечкою пальця до поверхні передньої панелі включає освітлення в будинку
Звичайному користувачеві достатньо доторкнутися пальцями руки до такого контактного поля і у відповідь буде отримано той самий результат комутації, який дає стандартний звичний клавішний прилад.
Тим часом внутрішній пристрій сенсорного обладнання значно відрізняється від простого ручного вимикача.
Зазвичай така конструкція вибудовується на основі чотирьох робочих вузлів:
- панель захисна;
- контактний датчик-сенсор;
- електронна плата;
- корпус пристрою.
Різновид приладів з урахуванням сенсорів велика. Випускаються моделі із функціями звичайних вимикачів. І є досконаліші розробки – з регуляторами яскравості, що відстежують температуру оточення, піднімають жалюзі на вікнах та інші.
Тут є традиційні характеристики, такі як:
- безшумність дії;
- цікавий дизайн;
- безпечне використання.
Крім того, додається ще одна корисна функція - вбудований таймер. З його допомогою користувач отримує можливість керувати програмним комутатором. Наприклад, задавати час включення та відключення у певному часовому діапазоні.
Правила підключення приладу
Технологія монтажу подібних пристроїв, незважаючи на досконалість конструкцій, залишилася традиційною, як це передбачено для стандартних вимикачів світла.
Зазвичай на задній частині корпусу виробу присутні два термінальні контакти – вхідний та під навантаження. Позначаються на пристроях іноземного виробництва маркерами "L-in" та "L-load".
Висновки та корисне відео на тему
Цей огляд дозволяє ближче познайомитися з комутаторами світла, що швидко набирають популярності в суспільстві.
Сенсорні вимикачі, відзначені продуктовою маркою Livolo, - що це за конструкції і наскільки вони привабливі для кінцевого користувача. Відео гід по комутаторам нового типу допоможе отримати відповіді на запитання:
Завершуючи тему сенсорних комутаторів, варто відзначити активний розвиток у галузі розробки та виробництва вимикачів для побутового та промислового використання.
Вимикачі світла, здавалося б, найпростіші конструкції, досконалі вже настільки, що тепер керувати світлом можна голосовою фразою і при цьому отримувати повну інформацію про стан атмосфери всередині приміщення.
Є, що доповнити, чи виникли питання щодо збирання сенсорного вимикача? Можете залишати коментарі до публікації, брати участь в обговореннях та ділитися власним досвідом використання таких приладів. Форма зв'язку перебуває у нижньому блоці.
Перевага даного безконтактного вимикача на відміну від інших схем, наприклад, полягає в тому, що ним можна включати і вимикати освітлення або будь-яке інше навантаження безконтактним способом тобто, не торкаючись своїми руками безпосередньо до пристрою.
Здійснювати керування освітленням можна двома різними шляхами. Перший, піднісши руку безпосередньо до оптичного датчика цього вимикача на відстані 10 сантиметрів. Другий, за допомогою будь-якого типового пульта дистанційного керування використовує у своїй роботі модульоване інфрачервоне випромінювання.
Простий помах рукою або натискання на довільну кнопку ПДУ та безконтактний вимикачзмінює свій стан на протилежне. У разі збою в електромережі та при відновленні електропостачання, оптичний вимикачсвітла перебуватиме у вимкненому стані.
Підвищивши силу випромінювання інфрачервоного світлодіода, що виконує роль оптичного датчика, можна збільшити дальність дії спрацьовування пристрою. У цьому випадку, наприклад, пристрій може сповіщати охорону про під'їзд автомобіля до пропускного пункту.
Опис роботи оптичного безконтактного вимикача.
У схемі застосована лише одна інтегральна мікросхема К561ТМ2, що має у своєму складі два D-тригери. На першому тригері DD1.1 зібрано мультивібратор, що створює прямокутні імпульси в діапазоні 35...40кГц. Підстроювання частоти здійснюється шляхом підбору опорів R1 та R2.
Дані імпульси, пройшовши крізь струмообмежуючий резистор R3, надходять на ІЧ-світлодіод HL1. Можна застосувати будь-який відповідний ІЧ-світлодіод, наприклад, такий, який використовується в ПДУ. Разом з фотодатчиком вони виробляють оптичну схему, яка спрацьовує при відображенні інфрачервоного випромінювання.
Для запобігання хибним спрацьовуванням між фотодатчиком та ІЧ-світлодіодом, необхідно прокласти непрозору перегородку, а так само вони повинні бути звернені у бік, куди підносять руки. Схема запитана від зібраного на діодному мосту VD4, що гасить резистори R7 і стабілітроні VD3 на 4.7В. Конденсатор C5 призначений для фільтрації випрямленої напруги.
У момент подачі напруги на безконтактний вимикачосвітлення,через резистор R5 йде заряджання конденсатора C4. В результаті цього на вхід тригера DD1.2 надходить імпульс, через який на його інверсному виході 2 з'являється рівень лог.0. транзистор VT1 закритий та лампа не горить.
Також після подачі живлення на схему оптичного вимикача, починає генерувати імпульси. Приблизна частота їх становить 38 кГц, і відповідно світлодіод випромінює випромінювання з такою самою частотою. Якщо тепер піднести руку до віконця, де розташований оптичний блок вимикача, відбитий промінь від руки потрапить на фотоприймач. На його виході утворюється низький рівень напруги, прибравши руку, знову з'являється високий рівень. Таким чином, формується імпульс, який надходячи на вхід 3 тригера DD1.2 перемикає його в протилежний стан, тим самим включаючи освітлення.
Для забезпечення чіткого перемикання тригера додано ланцюг із елементів R6 і C3, що забезпечує деяку затримку перемикання.
Ця система дистанційного керування (CRY) дозволяє за допомогою інфрачервоних (ІЧ) променів з відстані до п'яти метрів перемикати програми телевізора по кільцю, регулювати гучність у бік зменшення та збільшення та після закінчення передач вимикати телевізор. Система має 16 ступенів регулювання гучності та вісім положень перемикача програм. Блок встановлений у телевізорі живиться від джерела живлення 12В телевізора, тому включення телевізора здійснюється його вимикачем, з якого видалений фіксатор, а вимкнення за допомогою пульта.Принципова схема пульта управління показана на малюнку 1. Пульт складається з тактового прямокутного генератора, лічильника зі змінним коефіцієнтом поділу, пристрою управління цим лічильником, і вихідним - каскадом з інфрачервоним світлодіодом на виході.
Тактовий генератор виконаний на елементах D1.1 та D1.2 мікросхеми К561ЛЕ5. Елементи увімкнені для роботи в режимі інверторів. Частота повторення імпульсів 1 кгц. Оскільки, напруга перемикання КМОП елементів не дорівнює половині напруги живлення, то для симетрування форми вихідних імпульсів в генераторі введено коригуючий ланцюг R1VD1.
Імпульси генератора надходять на вхід двійкового лічильника 02, який включений до роботи в режимі зворотного рахунку. Лічильник має можливість блокувати тактовий генератор негативним імпульсом зі свого виходу перенесення "Р". У той же час імпульси з виходу тактового генератора надходять на вихідний підсилювач, на виході якого включений інфрачервоний випромінювач VD8.
Принцип роботи схеми полягає в тому, що лічильник D2 обмежує число імпульсів на виході генератора кількістю - один, два, чотири або вісім відповідно висовим входам передустановки лічильника. Таким чином формуються пачки імпульсів чотирьох видів, які включають чотири команди: "програми", "гучність -", "гучність +" та "вимикання".
Схема працює в такий спосіб. У вихідному стані на виході перенесення лічильника логічний нуль, який через діод VD2 блокує генератор тактовий. При натисканні на одну з кнопок, наприклад, на кнопку SA3 на вході передустановки-лічильника 4 встановлюється одиниця, виходить код числа "4" - 0100.
Через один із діодів VD4-VD7 логічна одиниця надходить на одновібратор на елементах D1.3 та D1.4. Цей одновібратор формує короткий позитивний імпульс, тривалість якого значно менша, ніж час утримання кнопки, який надходить на вхід увімкнення передустановки лічильника "S" і число 0100 записується в лічильник.
У цей час лічильник переходить з нульового у встановлене значення і на його виході перенесення "Р" з'являється логічна одиниця, яка дозволяє роботу тактового генератора, імпульси від нього надходять на вихідний підсилювач VT1 і VT2 і на лічильний вхід лічильника.
Лічильник вважає у бік спадання, і після чотирьох імпульсів він знову перетворюється на нульовий стан, нуль з його виходу перенесення блокує тактовий генератор і схема, передавши одну команду перетворюється на режим очікування наступного натискання однією з кнопок. Таким чином, при кожному натисканні на одну з кнопок передається одна пачка, яка змінює положення регуляторів на один ступінь, або на одну програму.
Схема виконавчого пристрою показана на малюнку 2. Фотоприймач може бути використаний будь-який, але який забезпечує на своєму виході негативні імпульси.
Виконавчий пристрій складається з формувача інформальних імпульсів та сигналу закінчення команди, лічильника інформаційних імпульсів, регістра-дешифратора-формувача командних імпульсів, лічильника-дешифратора перемикання програм, реверсивного регулятора гучності та вимикача живлення телевізора.
Формувач інформаційних імпульсів виконаний на елементах D1.1 та D1.2, резисторі R1 та конденсаторі С1. Пристрій має властивості інтегруючого ланцюга та тригера Шмітта. Його вихідні імпульси дещо затримані щодо вхідних та мають круті фронти незалежно від тривалості фронтів вхідних імпульсів. Крім того, такий формувач пригнічує імпульсні перешкоди малої тривалості.
Формувач сигналу закінчення команди виконаний на елементах D1.3 та D1.4, резисторі R2 та діоді VD1, конденсаторі С2. Принцип дії цього формувача полягає в тому, що в проміжках між інформаційними імпульсами С2 не встигає розрядитися, а після посилки напруга на вході D1.3 досягає порогового значення і він переключається лавиноподібно в одиничний стан. І тут на його виході одиниця - сигнал закінчення посилки.
Імпульси з виходу елемента D1.2 надходять на рахунковий вхід D2 і після закінчення пачки встановлюється в стан, відповідне числу імпульсів в ній. У нашому випадку була натиснута кнопка АЗ, і пульт сформував чотири імпульси. Лічильник D2 встановлюється стан "4" (0100). Під дією сигналу закінчення пачки лічильник D3, що виконує функції регістра, переносить код з виходу D2 на свої виходи, в нашому випадку на виході "4" D3 з'являється одиниця. Ця одиниця тримається до тих пір, поки через ланцюг R3 С2 не обнулиться лічильник D2.
Таким чином, на виході "4" лічильника D3 з'являється командний імпульс, тривалість якого залежить від постійного часу ланцюга R3 С3. Цей імпульс в даному випадку надходить на вхід лічильника D6, який разом із резистивною матрицею на своїх виходах виконує функції регулятора гучності. У цьому випадку гучність збільшується на один щабель.
Для зменшення або збільшення ще на один ступінь потрібно натиснути на відповідну кнопку пульта. При кожному натисканні на кнопку регулювання гучність змінюється на один щабель. При включенні живлення конденсатор С7 встановлює регулятор у середнє положення.
У разі зменшення гучності до нуля та наступного натискання на кнопку зменшення гучності завдяки елементу D1.5 регулятор переходить не в максимальне, а в середнє положення. Замість середнього положення можна задати код номера будь-якої іншої сходинки, відповідно розпаявши висновки 4,12,13,3 лічильника D6.
Для перемикання програм натискають першу кнопку. Позитивний імпульс з шостого виведення D3 надходить на лічильний вхід D4 і перемикає лічильник D4 у таке положення. Код номера включеної програми надходить на двійково-десятковий дешифратор на мікросхемі R5, на відповідному виході R5 з'являється позитивний імпульс, тривалість якого визначається параметрами ланцюга R5 С5, яка через деякий час після закінчення пачки переводить дешифратор в область, що не досягається для блоку вибору програм, (програми з 9-ї по 16-ту). Перемикання програм відбувається лише в один бік по наростаючій.
Для вимкнення телевізора використовується друга кнопка. При включенні живлення телевізора його вимикачів, перетворений на кнопку (віддалений фіксатор) надходить напруга живлення на блок управління і лічильник D3 встановлюється в нульове положення. Рівень нуля з другого виходу відкриває ключ на VT1 і пропускає струм через реле Р, контакти якого замикають дроти, що йдуть до кнопки включення телевізора.
Після цього кнопку можна відпустити і телевізор залишиться увімкненому стані. При вимиканні телевізора з пульта на виводі 11D3 з'являється одиниця, яка переводить ключ у закритий стан, реле розмикаються контакти і телевізор вимикається.
Схема підключення приймального блоку (рис.2) показано малюнку 3 для телевізора "Райдуга 61 ТЦ-311".
Зауваження:
Для керування цим універсальним вимикачем можна використовувати будь-яку кнопку на будь-якому пульті дистанційного керування. Кнопку потрібно утримувати натиснутою приблизно півтори секунди (визначається ланцюжком R3 та C2), після чого спрацює реле. Схема буде у включеному стані до отримання сигналу скидання. Скидається схема короткочасним натисканням будь-якої кнопки на пульті дистанційного керування.
Наприклад, щоб скористатися цим вимикачем під час перегляду телепередачі, можна натиснути та утримувати кнопку на пульті дистанційного керування. Щоб на телевізорі не переключилися від цього канали або режими роботи, користуйтеся кнопкою вибору каналу, який дивіться зараз. До контактів можна підключати будь-яке навантаження допустиме за напругою та силою струму для даного реле.
Робота схеми:
Модульовані імпульси інфрачервоного випромінювання приймаються та буферизуються модулем ІЧ приймача IC1, який можна замінити мікросхемою TSOP1738. Вихідні сигнали IC1 мають стандартний рівень ТТЛ. Резистор R1 підтримує високий рівень на виході мікросхеми без сигналу. З виходу IC1 сигнал надходить на два КМОП інвертора. Один із них керує світлодіодом LED1, який індикує роботу вимикача. Друга мікросхема виконує роль буфера, до виходу якої підключена ланцюжок, що час задає R3, C2, R4 і D1. Конденсатор C2 заряджається через резистор R3, а розряджається через R4. Діод D1 захищає від швидкого розряду через низький вихідний опір інвертора. Якщо схемою використовується TSOP1738, то опір резистора R4 слід збільшити до 470 кОм.
Час, необхідний заряд конденсатора, визначається добутком величини опору на ємність конденсатора, яке прийнято називати постійної часу ланцюга (RC). За час, що дорівнює одиниці RC, конденсатор заряджається лише до 63% напруги живлення. Для заряду до 99% потрібний час 5.RC. У цій схемі напруга заряду конденсатора має досягти порога перемикання КМОП інвертора. При напрузі живлення 5, рівень перемикання КМОП мікросхеми дорівнює 3.6 В. Цього рівня напруга на конденсаторі досягає за час 3.RC, що становить приблизно півтори секунди. Коли перемикається інвертор, він запустить генератор імпульсів на таймері 555.
Результати spice-моделювання показують форму прийнятих імпульсів, напруг на інтегруючому ланцюжку та вихідних імпульсів на наступній діаграмі:
Зверніть увагу, що на діаграмі показаний лише результат моделювання, який не зовсім точно відображає форму напруг у реальній схемі.
Як бачимо на діаграмі, після буфера імпульси мають зубчасті викиди. Для видалення цих викидів, обумовлених модуляцією ІЧ несучою сигналом, що передається, на таймері 555 зібраний одновібратор, тривалість імпульсу якого визначають компоненти R5 і C4. Очищений від викидів вихідний сигнал таймера надходить на D-тригер IC4, виконаний на ТТЛ мікросхемі 7474. Можна використовувати будь-які різновиди тригера, наприклад, серії Шоттки 74LS74, швидкодіючий 74HCT74 і т.п. Вхідний сигнал надходить на тактовий вхід тригера, а зворотний зв'язок з інверсного виходу подається на вхід даних, висновки «скидання» та «установка» мають бути заземлені. Кожен приходить від таймера 555 імпульс перекидає D-тригер в протилежний стан, і відповідно включає/вимикає виконавче реле. Зверніть увагу, що швидке перемикання реле у цій схемі неможливе. Вихідний імпульс таймера триває близько 2.4, а затримка вхідного імпульсу ланцюжком R3, C2 порядку 1.5 с.
Перелік компонентів:
|
220 ком або 470 ком |
|
|
ІЧ приймач TSOP1838 або аналогічний |
|
|
SN74HCT74 або SN74LS74 |
|
|
Обмотка 12 В, що перемикають контакти |
|