Автомат «вечерний свет»
Остающиеся темными по вечерам
окна в квартире или на даче нередко беспокоят уехавших хозяев как совершенно
очевидный для всех (в том числе и непрошеных «гостей») признак их отсутствия.
На рис. 91 приведена принципиальная схема несложного электронного автомата,
способного самостоятельно включать и выключать освещение в пустующем помещении.
Здесь DD1 и DD2 - микросхемы
часового генератора, a DD3 - счетчик часов, работающий в суточном цикле. Особое
время в этом цикле - назовем его экспозицией - формирует дешифратор, составленный
из элементов VD1, VD2, DD4.3 и DD4.4.
Силовая часть автомата
- диодный мост VD6-VD9, тиристор VS1 и управляющие его включением транзисторы
VT2 и VT3 - стала уже классической и подробного описания не требует.
На стабилитроне VD5 формируется
напряжение питания как транзисторов автомата (здесь оно пульсирующее), так и
его микросхем.
Связь часов с силовой частью
автомата осуществляется через транзистор VT1: если он открыт, то тиристор остается
запертым в любой фазе сетевого напряжения; если заперт, то тиристор открывается
в начале каждого полупериода с минимально возможной здесь отсечкой-задержкой.
Суточный цикл в счетчике
DD3 организован с помощью элементов DD4.1 и DD4.2: при появлении напряжения
высокого уровня на выходах «8» и «16» счетчика DD3 (позиция, соответствующая
24 часам) на выходе DD4.2 формируется импульс,-возвращающий этот счетчик в исходное
состояние. Длительность этого импульса (~2 мкс) зависит от емкости конденсатора
С4.
В исходное, нулевое состояние
все счетчики автомата переводят нажатием кнопки «ПУСК». Длительность импульса
общего сброса - всех счетчиков автомата - зависит от постоянной R4C5 и составляет
примерно 0,5 мс. Постоянная R3C3 такова, что значительно более короткие «суточные»
импульсы с выхода DD4.2 на R-входы микросхем DD1 и DD2 не проходят.
Рис. 91.
Автомат «Вечерний свет»
Гальваническая батарея
GB1 - типа 4РЦ-53. Она нужна лишь для сохранения заданной ритмики автомата при
длительном отсутствии напряжения в сети.
Все элементы автомата,
за исключением тиристора, монтируют на общей печатной плате. Тиристор устанавливают
на теплоотвод - 3-миллиметровую дюралюминиевую пластину площадью 20…25 см^2.
Особое внимание следует
уделить размещению резистора R13 - самого высокотемпературного элемента автомата.
Он, как и теплоотвод тиристора, должен находиться в возможно более активном
воздушном потоке. Лучше - на его выходе, с тем, чтобы уменьшить подогрев других
элементов.
.
Гальваническую батарею,
во избежание последствий ее разгерметизации, устанавливают в специальном отсеке
в нижней части автомата. Хотя опыт показывает, что в хороших электрических сетях
надобности в буферном питании практически не возникает. К кратковременным исчезновениям
напряжения в сети автомат вообще нечувствителен: медленный разряд конденсатора
С6 обеспечивает нормальную его работу в течении 10…20 с.
Поскольку автомат имеет
непосредственный контакт с электрической сетью, его монтируют в корпусе, не
допускающем прикосновения к токоведущим частям автомата. Например, в коробке
из-под слайдов (габариты 94х54х30 мм), изготовленной из ударопрочного полистирола.
На корпусе не должно быть, конечно, доступных для прикосновения металлических
деталей - головок крепежных винтов и др.
Автомат не требует наладки
- правильно собранный, он начинает работать сразу. Рекомендуется лишь проконтролировать
напряжение питания микросхем в режиме работы автомата под нагрузкой: оно должно
быть выше напряжения буферной батареи (с тем, чтобы и в этом режиме ее энергия
не расходовалась). Если оно окажется меньше 5 В, нужно несколько увеличить сопротивление
резистора R9.
Поскольку все элементы
работающего автомата находятся под сетевым напряжением, подготовку любого эксперимента
- от пайки до подключения вольтметра - следует вести, лишь предварительно отключив
автомат от сети (оба провода). Пользоваться осциллографом не рекомендуется.
Автомат предельно прост
в обращении. Его включают последовательно с нагрузкой - настольной лампой или
люстрой (общая мощность - не более 200 Вт) и примерно за четыре часа до наступления
сумерек нажимают кнопку
«ПУСК». Это все. Через четыре часа (точнее - 3 часа 59 минут) автомат включит
свет, а еще через четыре - выключит его. Через сутки, в те же часы, он все это
повторит. И так - каждый день*.
Такого рода автоматы могут
иметь и иное применение. Нетрудно указать ряд ежедневных рутинных работ, в которых
участие человека невозможно, нежелательно или обременительно. Это может быть
ночной подогрев теплицы, предутренний - воды в доме без горячего водоснабжения,
регулярная вентиляция хранилища, вечерний полив огорода (электронасос), кормление
животных, птицы, рыбы (электромеханический дозатор) и многое другое. Не говоря
уж об использовании подобных устройств в тех или иных областях профессиональной
деятельности человека. В тех же лабораторных исследованиях, где однообразные,
регулярно повторяющиеся процедуры занимают нередко большую часть времени.
Описанный автомат имеет
четырехчасовую задержку первого включения и четырехчасовую ежесуточную экспозицию.
Такой порядок задает закоммутированный в нем дешифратор (на рис. 91 он выделен
штриховой линией). С другим дешифратором (рис. 92, а) это соотношение было бы
иным: задержка первого включения - 9 ч, ежесуточная экспозиция - 1 ч. А автомат
с дешифратором, изображенным на рис. 92, б, активизировался бы два раза в сутки:
с 7 до 8 
Рис. 92.
Дешифраторы автомата
и с 23 до 24 часов (0 -
время старта). Могут быть, конечно, закоммутированы и другие последовательности
активных и пассивных часов работы автомат? (их общее число 2^24=16 777 216),
выбор здесь ограничен лишь приемлемой сложностью дешифратора.
*) Если вход С (выв. 1)
счетчика DD3 переключить с выхода М (выв. 10) счетчика DD2 на выход М счетчика
DD1, это ускорит работу автомата в 60 раз, «сожмет» его сутки в 24 минуты. Этот
проверочный режим может быть удобен, в частности, в экспериментах с дешифраторами.
|
