Автомат управления освещением

В подъезде жилого дома, на даче, в садоводческом товариществе полезно иметь устройство, автоматически включающее освещение при наступлении темноты. Схема такого автомата приведена на рис. 1. Питание он получает от сети через гасящий конденсатор С4 и диодный мост VD4. При закрытом транзисторе VT1 ток через обмотку реле К1 открывает транзистор VT2 и этот транзистор шунтирует собой обмотку. Напряжение на обмотке при этом составляет 2...4 В, реле отпущено. Лампы освещения, включенные через нормально разомкнутые контакты реле, погашены. Ток, текущий через транзистор VT2 и диод VD2, проходит также через стабилитрон VD3 и создает на нем падение напряжения 12 В для работы управляющей части устройства. Пока уровень естественного освещения достаточен, напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1 меньше, чем на неинвертирующем. Напряжение на выходе ОУ близко к напряжению на плюсовом выводе конденсатора СЗ, транзистор VT1 закрыт и устройство находится в описанном выше состоянии. По мере уменьшения освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, напряжение на неинвертирующем входе ОУ увеличивается. При достижении уровня, заданного подстроечным резистором R4, ОУ переключается, напряжение на выходе ОУ становится близким к напряжению на минусовом выводе конденсатора СЗ. Транзистор VT1 открывается и входит в насыщение, напряжение на его эмиттере практически сравнивается с напряжением на коллекторе, что приводит к закрыванию транзистора VT2. Ток питания

Рис 1

полностью проходит через обмотку реле К1, оно срабатывает и включает освещение. Отметим, что почти весь ток обмотки реле продолжает питать управляющую часть устройства, лишь малая его часть ответвляется в резистор R6 и выход ОУ. Резистор R5 обеспечивает гистерезис, необходимый для того, чтобы малые изменения освещенности в районе порога срабатывания не приводили к многократным включениям и выключениям осветительных ламп. Конденсатор С1 устраняет сетевые наводки и замедляет срабатывание автомата, что уменьшает вероятность выключения ламп при кратковременном освещении фоторезистора, например, светом фар проходящих автомобилей. Стабилитрон VD1 обеспечивает четкое закрывание транзистора VT1, а диод VD2 -транзистора VT2. Резистор R3 не позволяет при подстройке уровня срабатывания перейти максимально допустимый уровень синфазного напряжения на входе ОУ, выше которого ОУ уже не работает. В автомате было применено реле типа РПУ-2 с сопротивлением обмотки 4,5 кОм и рабочим напряжением 110 В. Оно имеет по две пары замыкающих и размыкающих контактов, ток через каждую пару может по оценке автора достигать 10 А. Емкость конденсатора С4 была подобрана для обеспечения номинального напряжения на обмотке при закрытом транзисторе VT2. Устройство сохраняет работоспособность при емкости С4 в пределах 0,22...0,47 мкФ. Автор использовал фоторезистор ФСД-Г1, чем объясняется высокое сопротивление резистора R1. Если применить фоторезистор ФСК-Г1 или СФ2-5, сопротивление резистора R1 нужно будет уменьшить примерно до 1 МОм, а емкость конденсатора С1 -увеличить до 2,2 мкФ. При такой же замене фоторезистора можно в качестве ОУ DA1 установить К140УД6 или К140УД7. Транзистор VT1 - любой кремниевый маломощный структуры р-n-р (например серий КТ361, КТ502 или КТ3107 с любым буквенным индексом). Хотя при работе автомата напряжение на транзисторе VT2 не превышает 110 В, в момент включения устройства в сеть к нему может быть приложено полное амплитудное напряжение сети - около 300 В, поэтому его допустимое напряжение коллектор-эмиттер должно быть не менее указанной величины. Подойдут КТ506А(Б), КТ604А(Б, AM, БМ), КТ605А(Б, AM, БМ), КТ850Б, КТ854А(Б), КТ859А. Стабилитрон VD1 - любой малогабаритный на напряжение 4,7...7,5 В, VD3 - на напряжение стабилизации II... 15 В и ток не менее рабочего тока реле К1 с запасом 50% (для РПУ-2 - 25... 30 мА), например, Д814Г, КС512А, КС512Б, КС515Г. Диодный, мост

Рис 2

КЦ407А может быть заменен на четыре любых диода на напряжение не менее 300 В. Конденсатор СЗ - импортный аналог К50-35. Все элементы устройства размещены на печатной плате размерами 60 х 60 мм (рис. 2). Плата рассчитана на установку двух конденсаторов К73-17 0,22 мкф 630 В в качестве С4. Их рабочее напряжение должно быть не менее 400 В, можно также использовать К73-16. Резисторы - типа МЛТ (R1 - С1-4 0,25 Вт или КИМ-0,125), подстроечный резистор R4 - СПЗ-19. Плата помещена внутрь защитного кожуха реле. Для этого крепежные отверстия в основании реле для его механизма расточены надфилем и механизм смещен в сторону насколько это возможно. К основанию подклеен брусок из органического стекла и к нему привинчена плата. Выводы обмотки реле отсоединены от контактных ламелей и подпаяны к соответствующим штырькам платы, в качестве которых использованы контакты диаметром 1 мм от разъема 2РМ. К освободившимся ламелям подключены проводники питания 220 В платы, фоторезистор подключен двумя свитыми проводами непосредственно к контактам платы. Регулировку устройства вначале проводят от источника питания с напряжением, несколько меньшим напряжения стабилизации VD3, подключив его параллельно указанному стабилитрону. Фоторезистор следует затенить так, чтобы его освещенность была близка к той, при которой должно происходить включение уличного освещения. Подключив вольтметр к выходу ОУ и минусовому выводу СЗ и вращая движок подстроечного резистора R4, проверить, что напряжение на выходе изменяется скачком где-то в средней части диапазона регулировки. Если переключения не происходит, следует вольтметром с входным сопротивлением не менее 10 МОм проверить напряжение на фоторезисторе - оно должно быть близко к половине от напряжения на конденсаторе СЗ. Если это не так, подобрать резистор R1. При затемненном или отключенном фоторезисторе подать сетевое напряжение, реле должно сработать. Соблюдая осторожность, проверить напряжение на его обмотке. Оно должно быть близко к номинальному для этого типа реле. Если это не так, подобрать емкость конденсатора С4. Реле РПУ-2 имеет специальный виток, охватывающий часть сердечника и делающий реле нечувствительным к пульсациям напряжения питания. При применении других типов реле возможно придется поставить параллельно обмотке сглаживающий конденсатор емкостью порядка 1 мкф. Фоторезистор следует установить в защищенном от осадков месте так, чтобы на него не падал свет включаемых им ламп и солнечные лучи. Для выполнения последнего условия его можно сориентировать на север, прикрыв с запада и востока небольшими экранами. Окончательную подстройку резистора R4 следует произвести на месте установки автомата, добиваясь включения реле при пороговой освещенности. Если на месте R2 установить терморезистор и соответствующим образом подобрать R1, получится неплохой термостабилизатор.