Выключатель освещения на ИК лучах. Схема, описание
Предлагаемое устройство предназначено для включения и выключения (в том числе дистанционного) ламп накаливания, нагревателей и других приборов, питающихся от бытовой сети 220 В и представляющих собой чисто активную нагрузку мощностью до 500 Вт. Схема выключателя изображена на рис.1.
Переменное напряжение 220 В через предохранитель FU1 поступает на узел питания, собранный из элементов VD3, VD4, СЗ, С5, С7, R7 и R9. Стабилизированное напряжение 5 В с конденсатора С5 питает микроконтроллер DD1 и фотоприемник В1. Микроконтроллер, работающий по записанной в него программе, анализирует сигналы, поступающие от фотоприемника на вход RB5 и от кнопки SB1 на вход RB1, а также с датчика нулевой фазы сетевого напряжения (резистор R6, диоды VD1, VD2) на вход RA1. Сигналами, формируемыми на выходах RB0 и RB4, микроконтроллер управляет соответственно симистором VS1 и светодиодом HL1. Выключатель изменяет свое состояние на противоположное при каждом нажатии на кнопку SB1 или на кнопку пульта ДУ. Предлагаются два варианта программы. Работая по первой из них (файл irs_v110.hex), микроконтроллер запоминает текущее состояние выключателя и в случае временного отключения сетевого напряжения при возобновлении его подачи восстанавливает это состояние. При использовании второго варианта программы (файл irs_v111.hex) восстановление напряжения в сети всегда переводит выключатель в выключенное состояние. Светодиод HL1 светит, когда цепь нагрузки разомкнута. Это удобно при управлении осветительными приборами. Схема пульта дистанционного управления выключателем приведена на рис.2.
Он питается от двух гальванических элементов типоразмера AAA. При нажатии на кнопку SB1 начинает работать генератор импульсов длительностью около 18 мс, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.2. Эти импульсы управляют генератором импульсов частотой 36 кГц на элементах DD1.3, DD1.4. Пачки импульсов с выхода этого генератора поступают на затвор транзистора VT1, в цепь стока которого включен ИК излучающий диод VD1. Налаживание пульта сводится к настройке генератора на элементах DD1.3, DD1.4 на частоту 36 кГц (резонансную частоту фотоприемника В1 в выключателе) подборкой резистора R4. При правильной настройке достигается максимальная дальность действия дистанционного управления выключателем. Печатная плата выключателя изображена на рис. 3.
Симистор ВТ137-600 устанавливают на теплоотвод из алюминиевой пластины размерами 65x15x1 мм. Замену этому симистору можно подобрать из числа аналогичных приборов серий ВТ136, ВТ138. Стабилитрон BZV85C5V6 заменяется другим малогабаритным с напряжением стабилизации 5,6 В, например КС156Г. Вместо фотоприемника TSOP1736 подойдет и другой из применяемых в системах ДУ телевизоров и прочих бытовых электронных приборов. Центральная частота полосы пропускания такого фотоприемника может лежать в интервале 30...56 кГц, поэтому пульт ДУ придется настроить на эту частоту. Если необходимо расширить зону чувствительности выключателя в горизонтальной плоскости, вместо одного фотоприемника можно установить два, направив их в разные стороны. При этом выводы 1 и 2 двух фотоприемников соединяют параллельно непосредственно, а вывод 3 - через резисторы номиналом 1 кОм. Общую точку резисторов соединяют с контактом 3 колодки Х1, а резистор R3 в выключателе заменяют перемычкой. Печатную плату пульта ДУ изготавливают по чертежу, показанному на рис. 4.
Здесь в качестве VD1 можно использовать любой ИК излучающий диод от пульта ДУ бытового электроприбора. Микросхему HEF4011 заменять аналогичной отечественной К561ЛА7 нежелательно. При пониженном напряжении питания она работает неустойчиво. На рис. 5 показан внешний вид плат выключателя и пульта ДУ.
Радио №5, 2009г.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Схема выключателя | |||||||
| DD1 | МК PIC 8-бит | PIC16F628A | 1 | В блокнот | |||
| VD1, VD2 | Диод | КД522Б | 2 | В блокнот | |||
| VD3 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | В блокнот | |||
| VD4 | Стабилитрон | BZV85-C5V6 | 1 | КС156Г | В блокнот | ||
| VS1 | Симистор | BT137-600 | 1 | В блокнот | |||
| С1 | 47 мкФ 10 В | 1 | В блокнот | ||||
| С2 | Конденсатор | 0.022 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| С3 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| С4, С6 | Конденсатор | 22 пФ | 2 | В блокнот | |||
| С5 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ 16 В | 1 | В блокнот | |||
| С7 | Конденсатор | 0.47 мкФ 630 В | 1 | В блокнот | |||
| R1, R5 | Резистор | 10 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R2 | Резистор | 220 Ом | 1 | В блокнот | |||
| R3 | Резистор | 1 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R4, R8 | Резистор | 100 Ом | 2 | В блокнот | |||
| R6 | Резистор | 4.7 МОм | 1 | 0.5 Вт | В блокнот | ||
| R7 | Резистор | 47 Ом | 1 | 1 Вт | В блокнот | ||
| R9 | Резистор | 300 кОм | 1 | 0.5 Вт | В блокнот | ||
| В1 | Фотоприемник | TSOP1736 | 1 | В блокнот | |||
| HL1 | Светодиод | АЛ307БМ | 1 | В блокнот | |||
| ZQ1 | Кварц | 4 МГц | 1 | В блокнот | |||
| FU1 | Предохранитель | 5 А | 1 | В блокнот | |||
| SB1 | Кнопка | 1 | В блокнот | ||||
| X1 | Разъем | 1 | В блокнот | ||||
| X2 | Разъем | 1 | В блокнот | ||||
| Схема пульта дистанционного управления выключателем | |||||||
| DD1 | Микросхема | HEF4011 | 1 | В блокнот | |||
| VT1 | Полевой транзистор | КП505А | 1 | В блокнот | |||
| С1 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 6.3 В | 1 | В блокнот | |||
| С2 | Конденсатор | 0.047 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| С3 | Конденсатор | 47 пФ | 1 | ||||
Замечания:
Для управления этим универсальным выключателем можно использовать любую кнопку на любом пульте ДУ. Кнопку нужно удерживать нажатой примерно полторы секунды (определяется цепочкой R3 и C2), после чего сработает реле. Схема будет находиться во включенном состоянии до получения сигнала сброса. Сбрасывается схема кратковременным нажатием любой кнопки на пульте ДУ.
Например, чтобы воспользоваться этим выключателем во время просмотра телепередачи, вы можете нажать и удерживать кнопку на пульте ДУ. Чтобы на телевизоре не переключились от этого каналы или режимы работы, пользуйтесь кнопкой выбора того же канала, который смотрите сейчас. К контактам можно подключать любую нагрузку допустимую по напряжению и силе тока для данного реле.
Работа схемы:
Модулированные импульсы инфракрасного излучения принимаются и буферизуются модулем ИК приемника IC1, который можно заменить микросхемой TSOP1738. Выходные сигналы IC1 имеют стандартный ТТЛ уровень. Резистор R1 поддерживает высокий уровень на выходе микросхемы в отсутствие сигнала. С выхода IC1 сигнал поступает на два КМОП инвертора. Один из них управляет светодиодом LED1, который индицирует работу выключателя. Вторая микросхема выполняет роль буфера, к выходу которой подключена времязадающая цепочка R3, C2, R4 и D1. Конденсатор C2 заряжается через резистор R3, а разряжается через R4. Диод D1 защищает от быстрого разряда через низкое выходное сопротивление инвертора. Если в схеме используется TSOP1738, то сопротивление резистора R4 следует увеличить до 470 кОм.
Время, требуемое на заряд конденсатора, определяется произведением величины сопротивления на емкость конденсатора, которое принято называть постоянной времени цепи (RC). За время, равное единице RC, конденсатор заряжается только до 63% напряжения питания. Для заряда до 99% требуется время 5.RC. В данной схеме напряжение заряда конденсатора должно достигнуть порога переключения КМОП инвертора. При напряжении питания 5 В, уровень переключения КМОП микросхемы равен 3.6 В. Этого уровня напряжение на конденсаторе достигает за время 3.RC, что составляет примерно полторы секунды. Когда переключится инвертор, он запустит генератор импульсов на таймере 555.
Результаты spice-моделирования показывают форму принимаемых импульсов, напряжений на интегрирующей цепочке и выходных импульсов на следующей диаграмме:
Обратите внимание, что на диаграмме показан всего лишь результат моделирования, который не совсем точно отражает форму напряжений в реальной схеме.
Как видно на диаграмме, после буфера импульсы имеют зубчатые выбросы. Для удаления этих выбросов, обусловленных модуляцией ИК несущей передаваемым сигналом, на таймере 555 собран одновибратор, длительность импульса которого определяют компоненты R5 и C4. Очищенный от выбросов выходной сигнал таймера поступает на D-триггер IC4, выполненный на ТТЛ микросхеме 7474. Можно использовать любые разновидности триггера, например, из серии Шоттки 74LS74, быстродействующую 74HCT74 и т.п. Входной сигнал поступает на тактовый вход триггера, а обратная связь с инверсного выхода подается на вход данных, выводы «сброс» и «установка» должны быть заземлены. Каждый приходящий от таймера 555 импульс перебрасывает D-триггер в противоположное состояние, и соответственно, включает/выключает исполнительное реле. Обратите внимание, что быстрое переключение реле в данной схеме невозможно. Выходной импульс таймера длится около 2.4 с, а задержка входного импульса цепочкой R3, C2 порядка 1.5 с.
Перечень компонентов:
|
220 кОм или 470 кОм |
|
|
ИК приемник TSOP1838 или аналогичный |
|
|
SN74HCT74 или SN74LS74 |
|
|
Обмотка 12 В, переключающие контакты |
|
На фото показаны все те элементы, что нам понадобятся для сборки схемы
2. Резистор на 1 ком, и на 300-500 ом (Для наглядности на фото выставил резисторы на 300 и 500 ом)
3. Подстроечный резистор на 47 ком.
4. Транзистор КТ972А или аналогичный по току и структуре.
5. Светодиод использовать можно любой низковольтный.
Принципиальная схема приёмника ИК управления на одном транзисторе:
Приступим к изготовлению фотоприемника. Его схема была взята из одного справочника. Сначала рисуем плату перманентным маркером. Но можно сделать это даже навесным монтажем, но желательно делать на текстолите. Моя плата выглядит так:
Ну теперь, естественно, приступаем к пайке элементов. Паяем транзистор:
Припаиваем резистор в 1 кОм (Килоом) и построечный резистор.
И наконец паяем последний элемент - это резистор на 300 - 500 Ом, я поставил 300 Ом. Разместил его с обратной стороны печатной платы, т.к он мне не позволил припять его с лицевой стороны, из-за своих мутационных лап =)
Все это дело чистим зубной щеткой и спиртом, дабы смыть остатки канифоли. Если всё собрано без ощибок и фотодиод исправный - заработает сразу. Видео работы данной конструкции можно посмотреть ниже:
На видеоролике дистанция маленькая, так как надо было смотреть одновремено и в камеру, и на пульт. Поэтому не смог сфокусировать направления пульта. Если вместо фотодиода поставить фоторезистор, то будет реагировать на свет, проверенно лично, чувствительность даже лучше, чем в оригинальных схемах фоторезистора. На схему подавал 12в, работает нормально - светодиод горит ярко, регулируется яркость и чувствительность фоторезистора. В настоящее время по этой схеме подбираю элементы, чтобы можно было питать ИК приёмник от 220 вольт, и выход на лампочку тоже был 220В. За предоставленную схему отдельное спасибо: thehunteronghosts . Материал предоставил:
Выключатель управляется с помощью стандартного пульта дистанционного управления от телевизора. С помощью этого пульта можно включать и выключать свет, а так же, регулировать яркость лампы от нуля до максимума восемью ступенями. Величина каждой ступени зависит от настройки управляющей матрицы (регулировкой трех переменных резисторов).
В момент подачи питания выключатель устанавливается в нулевое - выключенное состояние. Чтобы включить лампу вы нажимаете любую кнопку пульта и удерживаете её нажатой до тех пор, пока не будет достигнута необходимая яркость. Чтобы выключить свет нужно опять же нажать любую кнопку пульта и удерживать её нажатой пока свет не погаснет.
Принципиальная схема выключателя представлена на рисунке.
Как работает управление светом
Управляет осветительной лампой регулятор мощности на микросхеме А1 - КР1183ПМ1. Эта микросхема широко известна радиолюбителям. Напомню, что она позволяет регулировать мощность (яркость) лампы мощностью до 150W путем изменения сопротивления между её выводами 6 и 3.
В момент подачи на схему питания цепь С2-R3 устанавливает двоичный счетчик D1 в нулевое состояние. На выходах инверторов D2 получается код числа "7". Все три транзистора VT1-VT3 открыты и сопротивление между выводами 6 и 3 А1 минимально. Для микросхемы КР1182ПМ1 это сигнал к выключению лампы.
Чтобы включить лампу нужно нажать любую из кнопок стандартного пульта телевизора (не ниже RC-4). Система не различает команды пульта, она только подсчитывает общее число импульсов, им передаваемых. При приеме сигнала пульта на выходе интегрального фотоприемника F1 образуются импульсы, которые считает счетчик D1.
Усредненная частота этих импульсов около 300 Гц (для разных пультов и разных команд она может отличаться в некоторых пределах). В результате подсчета этих импульсов состояние трех, указанных на схеме, выходов счетчика D1 меняется восемью ступенями (от 000 до 111).
Соответственно изменяется сочетание открытых и закрытых транзисторов VT1-VT3, и изменяется результирующее сопротивление между выводами 6 и 3 А1. Подстройкой резисторов R7, R8, R9 можно задать любой закон регулировки яркости, и пределы регулировки.
Питается логическая схема и фотоприемник от электросети через бестрансформаторный источник R1-VD1-С1-VD3-VD2-R11. Напряжение стабилизировано стабилитроном VD3 на уровне 5V.
Детали
Конденсатор С6 должен быть рассчитан на напряжение не ниже 360V. Все другие конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 10V (это касается и конденсаторов С4 и С5, они хотя и контактируют с электросетью но напряжение на них небольшое).
Электролитические конденсаторы типов К50-35, К50-16 или аналогичные импортные. Конденсатор С6 типа К73-17, К73-24, или другой, рассчитанный на работу в электросети. Остальные конденсаторы любого типа, например, К10-7, КМ, КС или импортные.
Стабилитрон КС147А должен быть в металлическом корпусе. Его можно заменить другим стабилитроном на напряжение около 5V, при этом, если стабилитрон в стеклянном корпусе, нужно взять их два и включить параллельно (чтобы повысить надежность системы питания).
Металлический корпус предпочтительнее, так как он играет роль своеобразного теплоотвода. Стеклянный же более подвержен выходу из строя от перегрева. Или можно использовать какой-то импортный стабилитрон большей мощности.
Диоды КД243Д можно заменить на КД209, КД105, КД247, или другим выпрямительным средней или малой мощности, способным работать на напряжении не ниже 300V.
Счетчик К561ИЕ16 можно заменить другим КМОП-счетчиком с весовым коэффициентом старшего выхода не ниже 2048. Например, К561ИЕ20. Можно использовать и импортные аналоги, - CD4020 (К561ИЕ16) или CD4040 (К561ИЕ20).
Микросхему К561ЛА7 можно заменить любой другой КМОП микросхемой, у которой имеется не менее трех инверторов. Например, К561ЛЕ5, К561ЛА9, К561ЛЕ10, К561ЛН2 или серии К176, либо импортным аналогом. Транзисторы КТ503 - с любым буквенным индексом. Вместо SFH506-38 можно использовать любой аналогичный интегральный фотоприемник.
Постоянные резисторы типов С1-4, С2-24, ВС, С2-33, МЛТ или импортные аналоги, в общем, резисторы - любые, не проволочные соответственно указанной на схеме мощности.
Подстроенные резисторы R7-R9 типов СП3-38, РП1-63, СПЗ-19 или импортные. Впрочем, так же, любые не проволочные.
Настройка
Настройка заключается в подстройке резисторов R7-R9 так, чтобы получить желаемую характеристику регулировки и пределы регулировки.
Приемник ИК — команд пульта дистанционного управления для управления бытовой техникой может быть легко сделан с применением десятичного счетчика CD4017, таймера NE555 и инфракрасного приемника TSOP1738.
Используя эту схема ИК приемника, можно с легкостью управлять своей бытовой техникой с помощью пульта от телевизора, DVD-плеера или же с помощью схемы ПДУ описанного в конце статьи.
Схема ИК приемника для дистанционного управления
Выводы 1 и 2 ик-приемника TSOP1738 используются для его питания. Резистор R1 и конденсатор C1 предназначены для стабильной работы и подавления различных помех по цепи питания.
Когда ИК лучи на частоте 38 кГц падает на ИК-приемник TSOP1738, на его выходе 3 появляется низкий уровень напряжения, при исчезновении ик-лучей вновь появляется высокий уровень. Этот отрицательный импульс усиливается транзистором Q1, который передает усиленный частотный сигнал на вход десятичного счетчика CD4017. Выводы счетчика 16 и 8 предназначены для питания его. Вывод 13 подключен к земле, разрешая тем самым его работу.
Выход Q2 (4 контакт) подключен к выводу сброса (15 контакт), чтобы сделать работу CD4017 в режиме бистабильного мультивибратора. В время первого импульса на Q0 появляется лог1, второй синхросигнал вызывает появление лог1 на Q1 (Q0 становится низким), а на третий сигнал опять выводит на Q0 лог 1 (Q2 подключен к MR, поэтому третий тактовый сигнал сбрасывает счетчик).
Давайте предположим, счетчик совершил сброс (Q0 высокий уровень, а остальные низкий). При нажатии на кнопку ПДУ, тактовый сигнал воздействует на счетчик, что приводит к появлению высокого уровня на Q1. Таким образом, LED D1 светится, транзистор Q2 включается и активируется реле.
Когда вновь нажимают кнопку ПДУ, на выводе Q0 появляется лог 1, реле отключается и LED D2 загорается. LED D1 указывает, когда прибор включен и LED D2 указывает, когда прибор выключен.
Вы можете использовать свой пульт от телевизора для управления или собрать отдельный на по приведенной ниже схеме.
