Пристрій являє собою автомат включення/вимикання потужної навантаження (до 6, від мережі 220 В) в залежності від освітленості світлочутливого елемента. У приладі передбачено регулювання порогу включення/вимикання. Невеликі розміри і вага, висока надійність, простота у виготовленні робить сутінковий перемикач вкрай ефективним в цілях автоматизації управління вашого електрообладнання та економії електроенергії. Крім цього пристрій не дає перешкод електромережі.
Зібрати такий пристрій можна з набору МАЙСТЕР КИТ NK005.
На вулиці, на дачі або в міській квартирі часто виникає необхідність управління електричними приладами в залежності від часу доби (іншими словами світловий від освітленості об'єкта). Як зручно, коли з приходом сутінків автоматично вмикається лампочка освітлення вулиці, парадного або темної сходи під'їзду, а вранці вимкнеться; на дачі включиться нагрівальний елемент у Вашому душі або запускається насос, запасає воду для ранкового поливу. Крім автоматизації процесів комутації необхідно нагадати про можливості суттєвої економії електроенергії при подібному тимчасовому поділі роботи електроприладів. Всі ці функції можна покласти на світлочутливий автомат включення/вимикання навантаження, який називається сутінковим перемикачем.
Технічні характеристики
- Напруга живлення, В..............................220
- Потужність підключається навантаження, Вт.......1300
- Розміри друкованої плати, мм......................61x36
Подібні пристрої досить широко поширені. Існує не один десяток різних схемотехнічних рішень, як найпростіших, так і дуже складних систем з мікропроцесорним управлінням. Тому перед розробниками МАЙСТЕР КИТ було поставлено завдання зробити максимально просте, сучасне (щодо елементної бази), дешеве, малогабаритний, але в теж час, володіє найбільш привабливими споживчими властивостями і надійністю пристрій.
Опис роботи модуля
Принципова електрична схема сутінкового перемикача показана на рис.1.
(натисніть для збільшення)
Сутінковий перемикач складається з фотоприймача VD1 (фотодіод у зворотному включення - аналог фотоопору), тригера Шмітта, транзисторного ключа, електромагнітного реле і джерела живлення. Тригер Шмітта виконаний на операційному підсилювачі DA1, охопленому позитивним зворотним зв'язком через резистор R6. Неінвертуючий вхід DA1 через резистор R5 підключений до движка змінного резистора R2, який служить для регулювання порогу перемикання. Вихідна напруга тригера Шмітта через резистор R7 керує роботою електронного ключа, виконаного на транзисторі VT1. В ланцюг колектора VT1, через паралельно з'єднані резистор R9 і конденсатор С2, включена обмотка електромагнітного реле К1, контактна група К1.1 якого замикає/розмикає (в залежності від точок підключення навантаження, а саме точки 5-6 на замикання, 5-7 на розмикання реле відповідно) ланцюг живлення навантаження, підключеного через роз'єм XS2. При замиканні електронного ключа VT1, конденсатор С2, заряджаючись через обмотку реле К1, створює імпульс струму, достатній для притягання якоря цього реле.
Після заряду конденсатора якір реле утримується меншим струмом, що протікає через резистор R9, що робить пристрій економічніше з точки зору споживання струму. Діод VD1 захищає транзистор VT2 від пробою імпульсного в момент пуску реле К1. Джерело живлення сутінкового перемикача зі варто з резистора R10, стабілітрона VD2 з напругою стабілізації 24 В, конденсатора C3 і діодного мосту VD3. На діодний міст через гасить резистор R11 і конденсатор С4, з'єднаними паралельно, надходить мережеве напруга 220 В (роз'єм XS2). При від'єднання живлення від пристрою розряджається конденсатор С4 через резистор R11, що знижує ризик ураження електричним струмом.
При необхідності комутації навантаження з струмом споживання понад 6 А реле К1 можна замінити більш потужнострумових (з аналогічними параметрами замикання первинної обмотки) або використовувати реле К1 для включення іншого, більш потужного реле.
Багато запитають: "А чому в якості комутуючого елемента було вибрано електромагнітне реле? Адже можна було б зі спокійною совістю використовувати тиристор?" Відповідь на подібне питання вкрай очевидний.
По-перше, реле дозволяє забезпечити абсолютну електричну розв'язку світлового автомата і комутованого обладнання.
По-друге, оскільки тиристор являє собою багатошарову напівпровідникову структуру, у відкритому стані падіння напруги на ньому близько 2 В, що при струмі в 6 А складе 12 Вт потужності, що розсіюється.
А тепер можна порівняти розміри електромагнітного реле і тиристора з радіатором. Сильно зменшити рассеиваемую потужність можна використовуючи замість тиристора сучасні польові транзистори з малим опором стік-витік у відкритому стані. В цьому випадку ми маємо мінімальну рассеиваемую потужність, але не маємо гальванічної розв'язки сутінкового перемикача і комутованих пристроїв.
Увага! Цей пристрій має бестрансформаторним харчування, тому дотик до відкритих струмоведучих ділянках плати небезпечно для життя.
Конструкція
Зовнішній вид сутінкового перемикача показаний на фото, друкована плата на рис. 2 (у масштабі 2:1), розташування елементів на рис. 3.
Конструктивно сутінковий перемикач виконаний на друкованій платі з фольгованого склотекстоліти. Для фіксації плати зарезервовані монтажні отвори під гвинти 2,5 мм.
Конструкція пристрою дозволяє монтувати прилад в корпусі BOX-G025 під затискач країв плати гвинтами.
Для зручності підключення живлячої напруги, навантаження і фотодіода на платі зарезервовані посадочні місця під гвинтові клемні затискачі (парні - точки Х1 і Х2, Х3 і Х4; потрійний - точки Х5, Х6, Х7).
Увага! Оскільки пристрій не має гальванічної розв'язки з електричної мережею змінного напруги, необхідно ретельно ізолювати сутінковий перемикач від попадання вологи і від можливого зіткнення з струмоведучими провідниками.
У зв'язку з відсутністю гальванічної розв'язки з мережею змінного напруги, рекомендується встановлювати фотодіод всередині корпусу світлового автомата, що дозволить зробити прилад максимально электробезопасным.
Правильно зібраний сутінковий перемикач не вимагає установки. Однак перед першим включенням перевірте правильність монтажу. Увага! Особливо уважно перевірте правильність установки транзистори, мікросхеми, діоди, стабілітрона, діодного моста і електролітичних конденсаторів.
Висновок
МАЙСТЕР КИТ готує до випуску нову версію набору NK005, який складається з друкованої плати, корпуси BOX-G025, всіх необхідних компонентів, керівництва по збірці і налаштування. Додаткову інформацію можна отримати на сайті www.masterkit.ru
Автор: Р. Ганічев, р. Москва.