Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на июль 2017 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Модернизированное фотореле с нестандартным алгоритмом

Аннотация. В статье рассмотрен улучшенный вариант фотореле, полностью исключающий ложные срабатывания от посторонних засветок и необходимость оптической изоляции фотодатчика. Автомат дополнен функциями защиты лампы накаливания и регулятора мощности, что обеспечивает значительное увеличение её срока службы.

Общие сведения. Опыт эксплуатации базового варианта фотореле показал значительное сокращение срока службы лампы накаливания, по сравнению с обычным режимом, когда лампа горит непрерывно. Происходит это из-за, так называемого, «термоциклирования» нити в результате периодического кратковременного отключения лампы в процессе работы фотореле. Существенно облегчить режим работы лампы, а значит, и продлить срок её службы, удалось благодаря ограничению броска тока в момент включения и предварительному разогреву нити накаливания небольшим током. Обеспечивается это благодаря регулятору мощности, входящему в состав фотореле. Ещё больше продлить срок службы лампы накаливания можно, если эксплуатировать её не на максимальной паспортной мощности в 100 процентов, а несколько снизив её, до 75…80 процентов, за счёт встроенного регулятора яркости.

Как и в базовом варианте, данное фотореле работает в циклическом режиме с интервалом отсчёта 20…30 минут, по прошествии которого, лампа кратковременно, на десятые доли секунды погасает, а затем включается вновь, при условии, если уровень внешнего освещения окажется ниже заданного порога. При этом излучение коммутируемой лампы накаливания может быть направлено на фотодиод в режиме работы.

Схема электрическая принципиальная. Схема электрическая фотореле показана на рис.1.

Сигнал с фотодиода VD7 поступает на пороговый компаратор, выполненный на инверторе DD2.1 с триггером Шмитта. Когда уровень внешнего освещения снижается, сопротивление перехода фотодиода возрастает и напряжение на входе элемента DD2.1 также возрастает. Когда оно достигнет порога переключения DD2.1, этот элемент переключается в нулевое состояние, а DD2.2 — в единичное. Уровень лог.1 с выхода DD2.2 через резистор R24 воздействует на вход DD2.3 и приводит к формированию на выходе одновибратора короткого положительного импульса длительностью около 15 мс. Этот импульс обнуляет счётчик DD3 и разблокирует задающий генератор, собранный на элементах DD2.5 и DD2.6. Работу генератора индицирует мигающий светодиод HL1 красного цвета.

Одновременно уровень лог.0 с выхода старшего разряда счётчика DD3 (вывод 1) открывает транзистор VT1 и закрывает VT3. Через резистор R6 начинает заряжаться конденсатор C4. При достижении на нём напряжения около 1,5В открывается транзистор VT2 и параллельно конденсатору C6 подключается цепочка из двух последовательно включенных резисторов R11 и R12.

Для работы регулятора яркости в схему введён узел выделения момента прохождения сетевым напряжением нулевого значения (момента перехода через ноль), собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.2. Короткие отрицательные импульсы пилообразной формы, в моменты, когда сетевое напряжение близко к нулю, снимаются с катода стабилитрона VD5 и через делитель R3, R4 подаются на вход одновибратора (DD1.1, DD1.2). Он необходим для формирования стабильных по длительности, но уже прямоугольных отрицательных импульсов, которые открывают транзистор VT4 для последующей подзарядки конденсатора C7 в моменты начала каждого полупериода сетевого напряжения.

Минимальный уровень яркости (для прогрева нити в режиме ожидания) задаётся подстроечным резистором R15. Чем меньше его сопротивление, тем раньше разряжается конденсатор C6, после закрывания транзистора VT4, и формируется управляющий симистором VS1 импульс, а значит, тем больше яркость лампы накаливания. В период отработки таймером временного интервала, параллельно резистору R15 и конденсатору C6 включается цепочка R11-R12. C помощью подстроечного резистора R11 задаётся максимальная (рабочая) яркость лампы накаливания. Таким образом, введённые сопротивления резисторов R11 и R15 определяют постоянную времени разряда конденсатора C6, а значит, результирующую яркость лампы.

После завершения импульса одновибратора и закрывания транзистора VT4, конденсатор C6 начинает разряжаться. Когда напряжение на входе элемента DD1.3 достигает порога переключения, на его выходе формируется положительный перепад, который, дифференцируясь цепочкой C7-R16, вызывает формирование на выходе логического элемента DD1.4 короткого отрицательного импульса длительностью около 8,5 мкс. После инвертирования транзистором VT5 и усиления VT6, открывается симистор VS1, который подключает лампу накаливания к сети.

После достижения счётчиком DD3 своего 2048-го состояния, на выходе его старшего разряда (вывод 1) формируется уровень лог.1, который блокирует работу генератора, закрывает транзистор VT1 и открывает VT3. Конденсатор C4 быстро разряжается через резистор R9 и автомат кратковременно (на доли секунды) переходит в режим ожидания с минимальным током прогрева нити накаливания, определяемым резистором R15.

Если при этом уровень внешнего освещения оказывается недостаточным (в ночное время суток или ранним утром), то вновь срабатывает пороговый компаратор DD2.1, одновибратор (DD2.3, DD2.4), обнуляется счётчик DD3 и перезапускается генератор (DD2.5, DD2.6). Такой циклический режим работы повторяется с интервалами 17 минут и 4 секунды, при частоте генератора 2 Гц, что индицирует мигающий с частотой 1 Гц светодиод HL1. Лампа будет гореть до тех пор, пока уровень внешней освещенности не достигнет порога. Если при очередном кратковременном выключении лампы, сопротивление фотодиода VD7 окажется достаточно низким (высокая освещённость), то напряжение на входе компаратора DD2.1 окажется ниже порога его переключения. Одновибратор (DD2.3, DD2.4) останется в исходном состоянии, а генератор (DD2.5, DD2.6) и счётчик DD3 будут находиться в режиме останова. Автомат будет оставаться в режиме ожидания до очередного снижения уровня освещённости меньше заданного порога.

Конструкция и детали. Фотореле собрано на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм из квадратной заготовки размерами 78x78 мм (рис.2). От неё впоследствии отрезаются квадратные уголки размерами 13x13 мм для установки в стандартную сетевую пластмассовую разветвительную коробку КЭМ5-10-7 белого цвета. В крышке коробки необходимо предусмотреть отверстия для фотодиода и переключателя SA1.

В устройстве использованы постоянные резисторы типа МЛТ-2 (R1, R2), МЛТ-0,5 (R21, R22), подстроечные (R6, R11, R15, R28) — типа СП3-38б в горизонтальном исполнении, остальные — МЛТ-0,125, конденсаторы неполярные типа К10-17, электролитические типа К50-35 или импортные, интегральный стабилизатор DA1 — типа КР1181ЕН5А (78L05). Мощные двухваттные резисторы R1 и R2, включенные параллельно, можно заменить одним пятиваттным сопротивлением 16…20 кОм. Все ИМС серии КР1564 (74HCxx) заменимы на КР1554 (74ACxx), а КР1564ИЕ20 (74HC4040N) также на КР1561ИЕ20 (CD4040BN). Соответствующие транзисторы VT1…VT5 могут быть из серий КТ502, КТ503, КТ3102, КТ3107 или импортные из серий BC547, ВС557 с любыми индексами. Транзистор VT6 должен быть с рабочим напряжением не менее 400В, например, MJE13003 или аналогичный средней мощности. Стабилитрон VD5 должен быть с напряжением стабилизации обязательно 10В, например, BZX55C10, BZX85C10 или аналогичный. От его напряжения стабилизации зависит правильная работа схемы идентификации нуля. Светодиод — сверхъяркий красный, диаметром 5 мм, фотодиод — типа ФД263. Переключатель SA1 использован типа П1Т-1-1В. Для его распайки на плате предусмотрены отверстия соответствующей конфигурации. Диоды VD1…VD4 — с минимальным рабочим напряжением не менее 400В. Симистор VS1 может быть из серий BT137, BT138, BT139 с рабочим напряжением не менее 400В. При мощности лампы накаливания более 100 Вт его необходимо установить на алюминиевый теплоотвод.

Настройку фотореле производят как в сервисном, так и в основном рабочем режимах. Первое включение фотореле производят, при разомкнутом переключателе SA1 в основном рабочем режиме. При подаче питания должен мигать светодиод HL1. Частоту его вспышек устанавливают резистором R28 около 1 Гц. Если при подаче питания светодиод не мигает, необходимо отключить фотореле от сети, а затем включить его вновь. Такую неопределённость вносит отсутствие в устройстве схемы сброса счётчика. Поэтому он может установиться с равной вероятностью в любое состояние. Отсутствие схемы сброса влияет только на длительность первого интервала отсчёта с момента включения, но на дальнейшей работе в основном режиме никак не сказывается. Далее фотореле переводят в сервисный режим замыканием контактов переключателя SA1. Лампу EL1 направляют на фотодиод и подают питание. В таком режиме лампа должна загораться и кратковременно гаснуть с периодом 2 секунды (задаётся резистором R27). Последовательно подстраивая резисторы R11 и R15, устанавливают максимальный и минимальный уровни яркости, когда лампа загорается и кратковременно гаснет, соответственно. Настройкой резистора R15 добиваются едва заметного свечения лампы, а резистором R11 устанавливают яркость на уровне 70…80 процентов. В завершении процедуры настройки, резистором R6 устанавливают время нарастания яркости в пределах 0,5…1 секунды, т.е. таким образом, чтобы зажигание лампы было визуально заметно. Далее с помощью вспомогательного источника света (например, другой лампы) освещают фотодиод. Мигание лампы EL1 должно прекратиться, а свечение нити лампы должно быть едва заметно. Затем фотореле переводят в основной рабочий режим размыканием (при отключенной сети!) выключателя SA1. На этом настройка завершена. Фотореле готово к работе.

Внимание! Устройство не имеет гальванической развязки от сети! При настройке автомата следует помнить, что все элементы находятся под напряжением сети. Следует избегать прикосновения к элементам схемы! Отвёртку необходимо использовать с ручкой из изоляционного материала!

Отзывы и вопросы по усовершенствованию данного устройства читатели могут направлять в комментарии или через личные сообщения на сайте.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1 Линейный регуляторКР1181ЕН5А1 78L05Поиск в FivelВ блокнот
DD1 МикросхемаКР1564ТЛ31 74HC132NПоиск в FivelВ блокнот
DD2 МикросхемаКР1564ТЛ11 74HC14NПоиск в FivelВ блокнот
DD3 МикросхемаКР1564ИЕ201 74HC4040NПоиск в FivelВ блокнот
VT1, VT4, VT5 Биполярный транзистор
КТ502Б
3 Поиск в FivelВ блокнот
VT2 Биполярный транзистор
КТ3102БМ
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT3 Биполярный транзистор
КТ503Б
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT6 Биполярный транзистор
КТ940А
1 Поиск в FivelВ блокнот
VS1 Симистор
BT138-800
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1-VD4, VD6 Выпрямительный диод
FR107
5 Поиск в FivelВ блокнот
VD5 СтабилитронBZX55C101 Поиск в FivelВ блокнот
VD7 Фотодиод1 Поиск в FivelВ блокнот
VD8, VD9 Диод
КД522Б
2 Поиск в FivelВ блокнот
HL1 Светодиод1 Поиск в FivelВ блокнот
С1, С3 Электролитический конденсатор470 мкФ 16 В2 Поиск в FivelВ блокнот
С2 Конденсатор0.47 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С4 Электролитический конденсатор100 мкФ 10 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С5 Конденсатор680 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С6, С8 Конденсатор0.047 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
С7 Конденсатор560 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С9 Конденсатор0.022 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С10 Конденсатор2.2 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
R1, R2, R17, R29 Резистор
33 кОм
4 2 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R3, R4, R14, R18 Резистор
10 кОм
4 Поиск в FivelВ блокнот
R5, R10, R13, R16 Резистор
22 кОм
4 Поиск в FivelВ блокнот
R6 Подстроечный резистор100 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R7, R8 Резистор
200 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R9 Резистор
510 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R11, R15 Подстроечный резистор470 кОм2 Поиск в FivelВ блокнот
R12 Резистор
4.7 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R19 Резистор
1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R20 Резистор
2.2 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R21 Резистор
1.5 кОм
1 0.5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R22 Резистор
15 кОм
1 0.5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R23 Резистор
4.7 МОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R24, R25 Резистор
100 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R26 Резистор
75 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R27 Резистор
150 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R28 Подстроечный резистор330 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
SA1 Выключатель1 Поиск в FivelВ блокнот
XN1-XN4 Клемма4 Поиск в FivelВ блокнот
FU1 Предохранитель1 А1 Поиск в FivelВ блокнот
EL1 Лампочка220 В1 НагрузкаПоиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (14) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Smelter #
Автор сильно накручено в "общих сведениях" только после пятого прочтения с тщательным морфологическим, орфографическим и пунктуационным анализом становится понятным основная идея. Но идея решать проблемы, предварительно создавая эти проблемы неприемлема. Фотореле должно быть с выносным датчиком освещения, связь по радиоканалу, питание датчика освещения от самого датчика, питание реле от силовой цепи и не нужно "извращаться" с выключением-включением, опять же для ЛДС и ДРЛ это реле неприменимо вообще.
Ответить
0

[Автор]
A_Odinets #
Спасибо за внимательное прочтение. В том и состоит преимущество нестандартного подхода, что не требуется дополнительной проводки для фотодатчика, что значительно упрощает монтаж фотореле непосредственно в корпусе светильника.
Ответить
0
Бортов #
Столько много деталей, схема очень сложная и настройка! Насколько оправдано подобное решение сегодня, когда, все можно сделать на копеечной STM-ке?
Ответить
0

[Автор]
A_Odinets #
Сложность настройки только кажущаяся. На практике она занимает несколько минут. Такое решение оправдано доступностью элементной базы и отсутствием программируемых компонентов.
Ответить
0
karbirator61 #
У меня возникает когнитивный диссонанс. Я читаю статью про фото реле и не могу найти, где его первостепенные характеристики - уровни освещения, при которых оно переключает режимы работы.
при условии, если уровень внешнего освещения окажется ниже заданного порога
А каков этот порог уровня освещенности в Люксах? А как его изменить? А каков уровень выше "заданного порога"?
Отсутствие возможности регулировки порогов срабатывания фотореле, сводит на нет все его уникальные качества. Это какая-то вещь в себе получается. Хотел для теплицы приспособить, ан нет.
Ответить
0

[Автор]
A_Odinets #
Оперативную подстройку чувствительности можно производить резистором R23, если заменить его подстроечным. Но, поверьте, в большинстве случаев в этом нет необходимости, так как при указанном на схеме номинале R23, чувствительность фотореле максимальна.
Отредактирован 22.05.2015 08:42
Ответить
0
karbirator61 #
Собрал схему датчика освещенности и таймер на бредборде, работает слишком хорошо. Чють прикрыл от света, срабатывает. Прбовал уменьшать резистор до 2,2 МОм ничиго не поменялось. Поставил 4,7 и 2,2 последовательно, то же самое. И работает очень узко, включается/выключается при одной и той же освещенности. Какойто датчик темноты, а не реле. Он так от каждой тучки будет моргать.
Ответить
0

[Автор]
A_Odinets #
Регулировать чувствительность нужно ПОДСТРОЕЧНЫМ резистором, а не постоянным. Разницу порогов срабатывания обеспечивает триггер Шмитта К1564ТЛ2 (74HC14), обладающий гистерезисными свойствами!
Ответить
0
karbirator61 #
А, ПОДСТРОЕЧНЫМ, точно, как-то не подумал.
А какую разницу? Сколько Люксов. Мне надо 500Lx
Ответить
0

[Автор]
A_Odinets #
В таком случае, вам придётся производить калибровку фотореле при помощи вспомогательного люксметра. Фотореле – это не прибор для измерения уровня освещённости, а всего лишь автомат, включающий нагрузку при уменьшении уровня ниже установленного порога, и выключающий при его возрастании свыше порога. Данные пороговые уровни выставляются условно по субъективному восприятию изменения внешнего уровня освещённости. Если требуется точная установка порогового уровня в люксах, необходимо использовать дополнительный люксметр.
Ответить
0
karbirator61 #
"отсутствие в устройстве схемы сброса... на дальнейшей работе в основном режиме никак не сказывается"
А какже возможные кратковременные пропадания сетевого напряжения? Особенно частые в промзонах да и ЖКХ не везде на уровне а на селе вообще караул. Что мешало добавить в схему один диод, конденсатор, и резистор?
"Поэтому он может установиться с равной вероятностью в любое состояние."
Вы говорите про счетчик, а надо говорить про его разряд. При включении питания схемы, вероятность появления логической единицы в разряде Q12 равна 0,5. Проще говоря - запуск схемы таймера после скачка в сети - фифти-фифти, или по-русски - раз на раз не приходится. Короче, при каждом втором скачке напряжения в сети, днем, автомат будет включаться и прожектор будет светить от 2 секунд до 30 минут. Поздравляю! Вам есть что модернизировать дальше.
Ответить
0

[Автор]
A_Odinets #
А вот и не угадали! Кратковременные пропадания сетевого напряжения никакого влияния на работу фотореле не оказывают! Потому что в составе его фильтра питания есть два конденсатора (С1 и С3) номиналом 470мкФx16В. Ток потребления фотореле очень мал, поэтому провалы напряжения в сети до пяти секунд не приводят к перезапуску таймера.
Ответить
0
Денис Ю #
Скажите, а где у ВТ138-800 катод а где анод? Не могу найти, в даташите нету тоже.
Ответить
0

[Автор]
A_Odinets #
По даташиту можно определить расположение управляющего электрода BT138-800, а по приведённой здесь схеме и рисунку печатной платы — расположение анода и катода.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
ELM327 OBD II — адаптер с поддержкой CAN Катушка Тесла
вверх