Опубликовано

Фотореле своими руками

Схема подключения цветного экрана от телефона

Распределение дисплея 128 на 128 пикселей. В принципе не важно с какого телефона дисплей, а какой контроллер в нем стоит. Мной был использован экземпляр с контроллером LPH9135. Шина у него последовательная, а значит он довольно медленный. Но для нашего проекта в самый раз. Внешний вид и цоколевку дисплея смотрите на фото.

Так же была разработана и испытана плата для устройства. Точнее это немного подправленная печатка из предыдущего варианта. Теперь переменные резисторы находятся сверху. На мой взгляд это намного упростит регулировку показаний прямо в корпусе используемого прибора. С органов управления осталось все по прежнему. Правда теперь нет переключения между «меню». Переменным резистором устанавливаем нужный ток прямо на «ходу». После срабатывания защиты, реле отключится. Включить его можно только нажатием на кнопку. Так же кнопкой можно просто включать и отключать реле.

На счет датчика температуры. Если датчик будет отключен, то ШИМ будет включен на 100%. При подключенном – обороты кулера будут меняться в зависимости от температуры. При температуре ниже 40 градусов цифры на дисплее будут синие, если больше 40 градусов – надпись будет красной.

Полевые транзисторы для коммутации реле и кулера нужно применять с буквой «L». Им не нужно большого напряжения для открытия. Хочу сказать пару слов по поводу ОУ. Применял LM358, но желательно ставить «rail-to-rail». Испробованные экземпляры MCP6002 работали неадекватно, хотя именно они там должны чувствовать себя наилучше. Наверно купил какие-то перемаркированные. Смотрите не ошибитесь, как я.

Подсветка питается напряжением от 9 до 12 вольт. Резистор подбираем в зависимости от требуемой яркости. У себя поставил 680 ом. Смотрите не переусердствуйте, а то сгорит.

Здесь межете скачать прошивку контроллера. В будущем хочу еще добавить пару «цветовых схем», чтоб каждый пользователь мог подобрать для себя наилучший вариант отображения информации на дисплее. Так что следите за форумом. Как только появится желание сделать, когда еще и сделаю, то выложу там. Спасибо всем за внимание. С вами был Бухарь.

>

Радиосхемы
Схемы электрические принципиальные
style=»text-align: center;»>Радиосхемы для начинающих радиолюбителей

материалы в категории

Световой телефон из лазерной указки

О лазерной указке и ее применении для дистанционного управления уже рассказывалось многое.
Для примера- статья Фототир из лазерной указки
Здесь описан другой вариант использования указки — для создания светотелефона, обеспечивающего беспроводную связь между абонентами.

Схема светового телефона из лазерной указки

Возможность использования лазерной указки для передачи сигналов 3Ч на некоторое расстояние обусловлено тем, что мощность ее излучения зависит от значения питающего напряжения. Поэтому при изменении напряжения в такт с речевым сигналом получается амплитудная модуляция. Если луч указки направить на приемник абонента, в котором установлен фотодатчик с усилителем, в динамической головке приемника раздастся звук. Два приемопередатчика, размещенных в пунктах связи, и образуют светотелефон.

Лазерную указку не переделывают, а лишь подключают к электронной «начинке» устройства, причем корпус соединяют с плюсом питания. Устройство состоит из передающего и приемного узлов, которые конструктивно размещены в телефонной трубке (кроме указки и фототранзистора). Питание поступает от автономного или сетевого блока.
Светотелефон имеет три режима работы: «Дежурный», «Вызов», «Работа». В первом режиме передающий узел обесточен и работает только приемный. Во втором режиме включается передающий узел и подается тональный сигнал абоненту. После ответа абонента включают третий режим, при этом работают оба узла и ведется разговор, как по обычному телефону.
Приемный узел выполнен на микросхеме DA1, представляющей собой усилитель 3Ч. Ко входу усилителя подключен фотоприемник на фототранзисторе VT1. Попадающий на него сигнал от лазерной указки абонента усиливается и поступает на телефонный капсюль BF1, размещенный в телефонной трубке.
После подачи питающего напряжения приемный узел работает постоянно, его чувствительность можно регулировать подстроечным резистором R2.
Передающий узел выполнен на такой же «усилительной» микросхеме (DA2). На входе усилителя включен микрофон ВМ1, а выход его соединен через токоограничивающий резистор R13 со «своей» указкой. Стабилитрон VD1 защищает указку от повышенного напряжения и при нормальной работе закрыт.
При подаче сигнала 3Ч ток через резистор R13 и указку начнет изменяться в такт с изменением амплитуды сигнала, т.е. мощность излучения будет модулироваться сигналом.
После подачи питающего напряжения передающий узел обесточен. Работать он начнет лишь после нажатия на кнопку SB1 «Вызов» или когда замкнуты контакты выключателя SA1 «Работа». Если нажата кнопка, на узел поступает питающее напряжение, одновременно ее контактами SB1.2 включается цепь положительной обратной связи C7R7. Усилитель превращается в генератор, работающий на частоте около 1000 Гц. Через указку передается тональный сигнал вызова. Одновременно контактами SB 1.1 капсюль BF1 отключается от приемного узла и подключается через резистор R6 к выходу микросхемы DA2. В капсюле раздается сигнал вызова, свидетельствующий о подаче его и на указку. Громкость сигнала устанавливают подбором резистора R6.
Как только послышится ответ абонента, выключателем SA1 устройство переводят в режим «Работа». По окончании связи выключатель устанавливают в исходное положение, показанное на схеме.
Вместо указанных микросхем подойдут импортные TDA2003 или аналогичные, а фототранзистор вполне заменит фотодиод, подключенный анодом к общему проводу. Стабилитрон следует предварительно подобрать с напряжением стабилизации 4,6…4,7 В. Оксидные конденсаторы — К50-6, К50-16, остальные — К10-17, КЛС или аналогичные. Подстроечные резисторы — СПЗ-19, постоянные — МЛТ, С2-33. Выключатель и кнопка — любые малогабаритные. Капсюль (сопротивлением 30…100 Ом) может быть как малогабаритный от головных телефонов, так и от телефонной трубки. Микрофон — электретный МКЭ-332 или аналогичный импортный.
Большинство деталей (кроме фототранзистора и указки) размещают внутри телефонной трубки, причем выключатель, кнопку, микрофон и капсюль устанавливают на корпусе трубки, а цепочку C7R7 монтируют на кнопке. Остальные детали смонтированы на платах из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плата передающего узла установлена в нижней части трубки, а приемного — в верхней.

Фототранзистор размещают в непрозрачной трубке из изоляционного материала внутренним диаметром 10…15 и длиной 40…50 мм — она защищает фототранзистор от помех (солнечный свет, осветительные приборы).
Чтобы указку не переделывать и при необходимости использовать по прямому назначению, ее следует вставить в трубку внутренним диаметром, на 1…1.5 мм превышающим диаметр указки. Тогда при вставленной в трубку указке ее кнопка окажется в нажатом состоянии. Но предварительно нужно подсоединить к указке (зажимами или «холодной пайкой» — прикручиванием концов проводников) двухпроводной шнур, идущий от передающего узла.
Налаживание устройства начинают с того, что временно отключают цепочку C7R7 и указку. Включают оба узла и проверяют работоспособность микросхем измерением напряжения на их выходах — оно должно быть равно примерно половине напряжения питания. На фототранзисторе и микрофоне напряжение должно быть в пределах 4…8 В.
Нажав далее на кнопку и разговаривая перед микрофоном, услышите в капсюле громкий и чистый звук. В верхнем по схеме положении движка резистора R9 возможно самовозбуждение за счет акустической обратной связи.
Отпустив кнопку, направляют фототранзистор на включенную осветительную лампу. В капсюле должен прослушиваться фон переменного тока.
После этого устанавливают цепочку C7R7 и подбором ее деталей получают требуемую тональность вызывного сигнала. Подключают указку и контролируют напряжение на ней. Подбором резистора R13 добиваются, чтобы напряжение было равно 4 В.
Луч лазера наводят на светлый предмет, установленный на столе, а затем — на световое пятно направляют фототранзистор. При разговоре перед микрофоном должен прослушиваться звук в капсюле. Резисторами R2 и R9 устанавливают такую чувствительность узлов, чтобы избежать самовозбуждения, а звук был возможно громче и без искажений.
Аналогично настраивают второе устройство, и проводят опытную связь на расстоянии в несколько метров, направляя лазерный луч на фототранзистор абонента. Возможно, мощность лазерного излучения окажется большой. В таком случае перед фототранзистором придется поставить светопоглощающую заслонку. Если связь будет хорошей, можно проводить опыты на большем расстоянии.
На практике дальность связи может достигать нескольких сотен метров, но в пределах прямой видимости. Правда, потребуется точно ориентировать лазерный луч и надежно зафиксировать положение указки и фототранзистора. Проводить такую настройку следует в темное время суток, пользуясь подзорной трубой или биноклем.
На схеме светотелефона (см. рис. 1) последовательно с резистором R5 необходимо включить конденсатор С4 емкостью 0,22 мкф (на чертеже печатной платы приемника, изображенном на рис. 4, он имеется).
Помните, что при налаживании устройства и его эксплуатации категорически не допускается направлять луч указки на глаза — это опасно.

Конструкция реле

Основным элементом реле является фотодатчик, в схемах могут применяться фоторезисторы, диоды, транзисторы, фотоэлектрические элементы. При изменении освещенности на фотоэлементе изменяются его свойства, такие как сопротивление резистора, изменение состояния P-N перехода в диодах и транзисторах, а также изменение напряжения на контактах фоточувствительного элемента. Далее сигнал детектируется усилителем и компаратором и происходит переключение выходного каскада, коммутируя или отключая нагрузку. В качестве выходных управляющих элементов используют реле или симисторы.

При подключении фотореле необходимо ознакомится с инструкцией, в частности максимальная мощность выходного узла, обратить внимание на тип ламп освещения (накаливания, газоразрядные, светодиодные лампочки). Важно знать, что реле освещения с тиристорным выходом не смогут работать с энергосберегающими лампами, для этого не предназначенных, и устанавливаться в диммеры с регулировкой светового потока лампы. Это нюанс необходимо учитывать, чтобы не остаться с вышедшими из строя лампочкой и фотореле.

Если с этим разобрались, рассмотрим несколько схем для самостоятельной сборки сумеречного выключателя в домашних условиях. Для примера разберем, как сделать симисторный ночник с фотоэлементом.

Инструкция по сборке

Это самая элементарная схема фотореле из нескольких деталей: симистора Quadrac Q60, опорного резистора R1, и фото элемента ФСК:

При отсутствии света симисторный ключ открывается полностью и лампа в ночнике светит в полный накал. При увеличении освещенности в помещении происходит смещение напряжения на управляющем электроде и меняется яркость светильника, вплоть до полного гашения лампочки.

Следующая схема с релейным выходом:

Транзистор VT1 усиливает сигнал с резистивного делителя напряжения PR1 и R1. VT2 управляет электромагнитным реле К1, а диод VD1 шунтирует импульсы напряжения во время отключения катушки, защищая транзисторы от выхода из строя. Рассмотрев данную схему, можно обнаружить, что часть схемы (выделенная красным) по функционалу близка к готовым сборкам ардуино, релейный модуль.

Слегка переделав и дополнив одним транзистором и солнечным фотоэлементом от старого калькулятора, был собран прототип сумеречного выключателя — самодельное фотореле на транзисторе. При освещении солнечного элемента PR1, транзистор VT1 открывается и подает сигнал на выходной релейный модуль клемма S. Реле переключает свои контакты, управляя нагрузкой.

На видео ниже подробно рассказывается, как сделать фотореле в домашних условиях:

Вот, собственно и вся информация о сборке фотореле своими руками. Надеемся, предоставленные схемы и видео уроки помогли вам сделать сумеречный выключатель из подручных средств!

Наверняка вы не знаете:

  • Как сделать датчик движения
  • Схема подключения прожектора с фотореле
  • Как собрать реле времени своими руками


Фотодиоды типа ФД-320, ФД-611 применялись в системах дистанционного управления телевизорами серий 2,3,4-УСЦТ. С развитием телевизионной аппаратуры в России появились более совершенные аппараты серий 5,6,7-УСЦТ, использующие, в основном, импортную элементную базу. Фотодиоды сменились интегральными фотоприемниками, содержащими как фотодиод, так и усилитель-формирователь. А фотодиоды ФД-320, ранее очень деффицитные, появились в свободной продаже.

Фотодиод ФД-320 рассчитан на прием инфракрасного излучения, излучаемого ИК-светодиодами, но, как показывает опыт, ФД-320 очень хорошо реагирует и на видимый свет, особенно, когда он используется как фоторезистор (в обратном включении). Поэтому, его можно с успехом применять в устройствах, регистрирующих уровень видимого света. Одно из традиционных применений фотодиода — управление освещением, в автоматах, включающих свет на закате, и выключающих его с рассветом.
На рисунке 1 показана схема несложного автомата «ночь-день». Датчик света — фотодиод VD1. В затемненном состоянии обратное сопротивление этого фотодиода примерно такое же как и у обычного кремниевого диода. При освещении, это сопротивление резко уменьшается. Сопротивление фотодиода и резистор R3 образуют делитель напряжения. Сопротивление R3 устанавливается таким образом, чтобы при недостаточной освещенности напряжение в точке соединения R3 и VD1 воспринималось триггером Шмитта на D1.1 и D1.2 как уровень логического нуля, и этот триггер Шмитта устанавливался в нулевое положение. Но,при достаточной освещенности, он переходит в единичное состояние.
Таким образом, при достаточной освещенности на выходе D1.2 будет единица, эта единица инвертируется элементом D1.3, и нуль, с его выхода, поступает на базу VT1. Транзистор закрыт, тиристор тоже закрыт и лампа освещения Н1 погашена. При недостаточной освещенности на выходе D1.2 нуль, а на выходе D1.3 — единица и тиристор VS1 открыт, а лампа зажжена. Переключатель S1 служит для принудительного включения лампы.
Напряжение от сети выпрямляется мостовым выпрямителем на VD3. Этим пульсирующим напряжением питается лампа освещения. Микросхема питается от параметрического стабилизатора на R4 и VD2.
Лампа может быть мощностью до 150 Вт. Этого более чем достаточно для освещения подъезда или небольшого дворика. Если мост КЦ402 заменить более мощным, например, собранным на диодах КД226, и тиристор КУ201 заменить на КУ202, то максимальная мощность будет до 1000 Вт.
Микросхему К561ЛА7 можно заменить аналогами серий К1561, К176, КА561, ЭКР561. Тиристор и диоды выпрямителя должны быть на напряжение не ниже 300 В.
Вторая конструкция — электронный регулятор яркости цветного телевизора 3-УСЦТ.
Отечественные кинескопы, применяемые в 3-УСЦТ, особенно 61ЛК5Ц, не отличаются высокой номинальной светоотдачей. Поэтому, телевизор, обычно располагают в темном месте комнаты, так чтобы свет от окон не попадал на экран. Днем, чтобы хотя-бы, можно было различать изображение, яркость приходится прибавлять, правда, при этом ухудшается четкость и баланс белого, появляются искажения от перегрева люминофора. Вечером, когда просмотр происходит а затемненном помещении, яркость убавляют, и зрительное восприятие картинки существенно улучшается. Но, если, в это время, кто-то включит свет в комнате, изображение становится неразличимым, и какие-то эпизоды фильма утрачиваются.
Чтобы этого не происходило можно ввести в схему регулировки яркости телевизора 3-УСЦТ автоматический двухступенчатый регулятор, который будет прибавлять яркость каждый раз, как только будет увеличиваться освещенность помещения, и убавлять яркость при понижении освещенности.
Рис. 2
Принципиальная схема такого устройства показана на рисунке 2. Так же как и схема на рисунке 1, эта, содержит фотодатчик на VD1, триггер Шмитта на D1.1 и D1.2. Разница в исполнительном устройстве и питании.
При затемненном помещении на выходе элемента D1.3 единица, это приводит к открыванию транзисторного ключа на VT1, который между движкомрезистора регулировки яркости и общим минусом питания включает шунтирующий резистор R6. Это приводит к понижению напряжения на движке резистора-регулятора яркости и, как следствие, понижению яркости изображения. Степень этого понижения зависит от сопротивления R6 и устанавливается экспериментально (подстраивая R6).
При повышенной освещенности (например, если включили свет в комнате) логический уровень на выходе D1.3 меняется на нуль, и транзистор VT1 закрывается. Резистор R6 больше не влияет на регулятор яркости и яркость экрана повышается до значения, установленного регулятором телевизора.
Данным устройством можно дополнить и любой другой телевизор. В том случае, если у того телевизора зависимость яркости от управляющего напряжения обратная, нужно просто исключить инвертор D1.3 или включить последовательно с ним четвертый свободный инвертор микросхемы.
Узел подключается трехпроводным кабелем к плате А9.1 БУ-14 (на схеме показаны номера контактных точек платы БУ-14, к которым подключается узел). Если в телевизоре другой блок управления, то вывод резистора R6 нужно подключить к контакту платы управления, от которого идет провод регулировки яркости на узел цветности. Общий провод узла нужно соединить с общим проводом узла управления или цветности. Резистор R4 подключить к шине +12 В источника питания.
Микросхема D1 — К561ЛА7 или К561ЛЕ5, микросхему «К176» использовать не желательно, потому что напряжение питания +12В для неё уже предел. Конструктивно, фотодиод лучше установить на задней пластмассовой стенке телевизора, так чтобы он смотрел вверх. В этом случае на него будет попадать только свет, отраженный от потолка комнаты, от люстры, лампы, окна, и не будет попадать излучение от работающего кинескопа.
Рис. 3
Третья конструкция очень проста, её можно порекомендовать начинающему радиолюбителю. Это игрушка, которая двигается на свет электрического фонарика (рисунок 3). Такой схемой можно оснастить модель танка или вездехода на гусеницах, у которого каждая гусеница приводится от отдельного электродвигателя. Управлять такой игрушкой можно при помощи электрического фонарика. Она будет двигаться на свет, почти так же как ночные насекомые летят на свет уличного фонаря, и изменять направление своего движения, если фонарик перемещается.
Рис. 4
Фотодиоды располагаются по бокам игрушки, направленные линзами вперед, так чтобы между ними был непрозрачный корпус игрушки (рисунок 4). Фотодиод, расположенный слева должен управлять двигателем правой гусеницы, а расположенный справа, — двигателем левой гусеницы. Чувствительность фотодиодов устанавливается резисторами R1 и R2 отдельно для каждого фотодиода.
Если напряжение питания двигателей меньше 4,5 В, нужно питать микросхему от отдельного источника (например, от 9-вольтовой «Кроны», выпаяв R7, и подключив крону параллельно конденсатору С1, согласно полярности). Вообще, напряжение питания микросхемы может быть до 15 В.
Микросхема D1 — К561ЛЕ5 или К561ЛА7 (можно К1561, КА561, ЭКР561). Транзисторы КТ315 можно заменить на КТ3102, КТ815. Транзисторы КТ816 — на КТ814. Диоды КД522 можно заменить на КД521.
Не исключено, что во всех этих конструкциях можно использовать и любые другие фотодиоды от систем дистанционного управления отечественных телевизоров, такие как ФД-611, ФД-230 и другие. Или фоторезисторы.

Фотодиоды свойства, схемы включения, применение

№ 12

1. Фотодиоды свойства, схемы включения, применение.

2. Унифицированные сигналы ИП

3. Назначение обратных ИП

1. Фотодиоды свойства, схемы включения, применение.

Фотодио́д (ФД) — приёмник оптического излучения, который преобразует падающий на его фоточувствительную область поток в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

На рис. 9 приведена структурная схема фотодиода с элементами внешней цели.

1-кристалл полупроводника;

2-контакты;

3-выводы;

Ф-поток электромагнитного излучения;

Е-напряжение источника постоянного тока;

Rн-сопротивление нагрузки.

Рис. 9. Структурная схема фотодиода

Принцип работы

При освещении p-n перехода монохроматическим излучением с энергией фотонов > ( – ширина запрещенной зоны) имеет место собственное поглощение квантов излучения и генерируются неравновесные фотоэлектроны и фотодырки. Под действием электрического поля перехода эти фотоносители перемещаются: электроны — в n-область, а дырки — в р-область, т.е. через переход течет дрейфовый ток неравновесных носителей. Ток фотодиода определяется током неосновных носителей.

Уравнение, определяющее световые и вольт-амперные характеристики фотогальванических элементов, может быть представлено в следующем виде:

, (5)

, (6)

где — темновой ток «утечки» через p-n переход;

— ток насыщения, т. е. абсолютное значение величины, к которой стремится темновой ток при ;

A – коэффициент, зависящий от материала фотоэлемента и имеющий значение от 1 до 4(для германиевых фотодиодов он равен 1);

— температура, ˚K;

, k (элементарный заряд);

(постоянная Больцмана);

Семейство вольт-амперных характеристик освещенного фотодиода показано на рисунке 10.

Рис. 10. Вольт-амперная характеристика фотодиода

Семейство ВАХ фотодиода расположено в квадрантах I, III, IV. Квадрант I-это нерабочая область для фотодиода, в этом режиме фотоуправление током через диод невозможно.

Квадрант IV семейства ВАХ фотодиода соответствует фотогальваническому режиму работы ФД. Если цель разомкнута, то концентрация электронов в n-области и дырок в p-области увеличивается, поле объемного заряда атомов примеси в переходе частично компенсируется и потенциальный барьер снижается. Это снижение происходит на величину фотоЭДС, называемую напряжением холостого хода фотодиода Uxx. Значение Uxx для ФД составляет 0,5-0,55В для GaAs — арсенид галлия Uxx=0,8÷0,9В и не может превышать контактную разность потенциалов перехода, поскольку при этом полностью компенсируется электрическое поле и разделение фотоносителей в переходе прекращается.

Если p- и n- области соединить внешним проводником (режим короткого замыкания), то Uxx=0 и в проводнике потечет ток короткого замыкания , образованный неравновесными фотоносителями.

Промежуточные значения определяются линиями нагрузки, которые при разных значениях выходят из начала координат под разным углом. При заданном значении тока по ВАХ ФД можно выбрать оптимальный режим работы фотодиода, при котором в нагрузку будет передаваться наибольшая электрическая мощность.

Основными световыми характеристиками фотодиода в фотогальваническом режиме являются зависимости тока короткого замыкания от светового потока и напряжения холостого хода от светового потока Uхх = , их типовые зависимости показаны на рисунке 11.

Как видно из рис.11 зависимость линейна в широком диапазоне Ф и лишь при значительных световых потоках (Ф>2000…3000лм) начинает проявляться нелинейность.

Зависимость Uxx =также линейна, но при световых потоках, не превышающих 200÷300лм, имеет существенную нелинейность при Ф более 4000лм. Нелинейность при увеличении Ф объясняется ростом падения напряжения на объемном сопротивлении базы фотодиода, а нелинейность Uхх = — уменьшением потенциального барьера при росте Ф.

Характеристики ФД в сильной степени зависят от температуры. Для кремниевых ФД Uxx падает на 2.5 мВ при увеличении температуры на 1˚С, при этом, Iкз увеличивается в относительных единицах на 3∙10-3 1/˚С.

Рис. 11. Световые характеристики фотодиода

Квадрант III-это фотодиодная область работы ФД, при которой к p-n переходу прикладывается обратное напряжение (рис.9)

ВАХ нагрузочного резистора представляет собой прямую линию, уравнение которой имеет вид:

,

где — обратное напряжение на ФД,

– фототок.

Фотодиод и нагрузочный резистор соединены последовательно, т.е. через них протекает один и тот же ток . Этот ток можно определить по точке пересечения ВАХ фотодиода и нагрузочного сопротивления.

Таким образом, в фотодиодном режиме при заданном потоке излучения Ф фотодиод является источником тока по отношению к внешней цепи. Причем значение тока от параметров внешней цепи (,) практически не зависит.

В этом режиме ФД обладают высокой чувствительностью (до 1000мА/лм), линейностью преобразования в рабочем диапазоне излучений (до освещенностей 103÷104лк для Ge ФД и ~105лк для Si ФД), высоким быстродействием (fгр<100МГц), низким порогом чувствительности (~ 10-12Вт∙√Гц – германиевые, 10-13 ÷ 10-14 Вт∙√Гц — кремниевые).

2. Унифицированные сигналы ИП

(постоянный ток)

(постоянное напряжение)

(переменное напряжение f = 50Гц, 400 Гц (1000 Гц))

Частотный (f – var, Um – const)

4, 8, 12, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, девиация

Единичный позиционный код :

Двоичный 7 — > 1111111

Единично-десятичный 7 -> 0111

Двоично-десятичный 7 -> 000000100..

3. Назначение обратных ИП

Проверенная схема фотореле для освещения растений

Всем привет. Как ожидалось, опять пришла весна. А вместе с ней и некоторые вопросы и думки о предстоящей посевной на приусадебном огороде. Да простят меня автомобили, но сегодня поговорю об этом. Так что, суровые водители автотранспорта, интересующиеся только им, а также жаждущие поржать, могут отдохнуть и не читать дальше.

Меня лично озаботила тема, как организовать дополнительную подсветку рассады в не очень светлом помещении. Дело в том, что у меня помидорно-перечный питомник организован в мастерской при гараже (дабы не мусорить в доме). Так вот, там одно окно на запад, да еще притемненное находящейся над ним террасой второго этажа. Короче, ацки мало света, однако!

Как известно, оптимальная освещенность рассады должна быть где-то около 8000 люкс. А от окна у меня в светлый день от силы 1000 люкс. То есть почти в десять раз меньше, чем желают вершки и корешки. Вот и решил одолеть эту злобную тему. А заодно рассказать и поделиться некоторыми своими технологическими приемами при изготовлении электронных устройств детской сложности, так как, несмотря на простоту в целом, сам часто сталкивался с проблемками, которые приходилось так или иначе решать.

Собственно подсветка у меня организована конструкцией из четырех светодиодных прожекторов, подвешенных к потолку над рассадой. Но их нужно утром включить, а вечером выключить (такой цикл жизни у растений, в отличие от людей, которые спят и бодрствуют иногда очень затейно). Кто-то скажет, а в чем проблема? Ну включай и выключай, или уже и это лень?! Для таких злых людей поясню, что мне приходится постоянно уезжать дня на два-три в неделю. А это уже проблема. На фазенде никого нет, кроме видеокамер, у которых, как известно другие важные задачи.

Итак, поехали! Надо сделать фотореле, которое будет включать светильники на рассвете и выключать вечером в сумерки. Схему взял проверенную ранее на термореле включения и выключения вентиляторов охлаждения в блоке питания, о котором писал ранее.

Только слегка доработал ее. Естественно вместо терморезистора применил фоторезистор ФР-765. А номинал резистора R1 увеличил до 820 ком. Опробовал работу схемы на макетной плате, запитав ее от лабораторного источника.

В качестве источника питания схемы взял имеющийся AC-DC преобразователь на 12в. Он идеально компоновался вместе с платой в небольшой корпус.Индикаторный светодиод не применял, так как индикация наглядно происходит путем включения четырех прожекторов по 100 ватт (как уж не понять, что, — Ура! Сработало!).
Сделал разводку платы в Sprint-Layuot с учетом компоновки в корпусе.

А дальше нужно делать плату методом ЛУТ (лазерно утюжная технология). Распечатал рисунок платы на лазерном принтере ( у меня HP) на желтой китайской термобумаге (она мне наиболее нравится из всего опробованного, так как стабильно дает результаты при переносе изображения на фольгированный стеклотекстолит и легко отделяется от него после переноса). В настройках принтера нужно задать максимальный расход тонера. Заготовка платы ошкуривается нулевкой и обезжиривается ацетоном. Заготовку платы делаю несколько больше, чем нужный размер, чтобы зафиксировать бумагу с рисунком на ней при помощи полосок малярного скотча шириной 20 мм ( это скотч шириной 20 мм, не полоски), которые наклеиваются, как показано на фото и загибаются за края заготовки. Малярный скотч надежно удерживает бумагу на заготовке при прогреве ее утюгом, не плавится и легко отделяется потом не оставляя следов. К этому я пришел после многих разных экспериментов, как к наиболее оптимальному способу фиксации. Вот примерно так.

Далее собственно ЛУТ. Утюг ставится на максимальную температуру. Пока он греется, кладу заготовку платы на доску бумагой с рисунком вверх. Накрываю ее листом, сложенным вдвое, обычной офисной бумаги. сверху накрываю тоже сложенным вдвое тонким вафельным полотенцем, какие сейчас продаются как ветошь за копейки.Дальше начинаю проглаживать этот бутерброд утюгом с небольшим нажимом в течение полутора минут. Затем заготовку оставляю остывать естественным образом. Когда она остынет до комнатной температуры, осторожно отделяю бумагу от медного слоя заготовки.

Здесь важно правильно выдержать время прогрева, чтобы не пересох тонер. Я несколько передержал, поэтому огрехи поправляются кислотостойким маркером.
Далее — собственно травля. Ее описывать не буду, процедура известная. После травления смываем тонер с платы тампоном, смоченным ацетоном. Вот, что получилось. Не бог весть, но приемлемо.

Далее обрезаем заготовку в размер. Для того, чтобы это легко можно было сделать, при разводке платы в Sprint-Layout я выбираю опцию с контуром платы. По этим линиям обрезаю плату в размер. Чем бы вы думали? Ножницами…, по металлу. Они прекрасно режут текстолит и нет пыли, как от ножовки.

Дальше нужно плату облудить. Для этого я использую сплав Розе. Этот сплав имеет температуру плавления около 99 градусов. В небольшой металлической емкости с антипригарным покрытием (расплавленный сплав к нему не пристает) с водой на портативной газовой плитке расплавляю кусочек сплава Розе ( в воду необходимо добавить немного лимонной кислоты, примерно чайную ложку без горки на стакан воды), кладу туда плату рисунком на расплавленный сплав (похожий на ртуть, такой же подвижный), немного прижимаю передвигая туда-сюда плату, затем переворачиваю плату рисунком вверх. Силиконовой лопаточкой (коих масса в хоз. отделах) растираю расплавленный сплав по поверхности рисунка, залуживая его тонким слоем.Вот, что получилось.

Далее сверлим отверстия. Я пользуюсь маленьким и легким китайским сверлильным станочком с плавной регулировкой оборотов, к которому сделал подсветку зоны сверления.

Пробовал ручные микросверлилки, но это не то. Здесь строго вертикально подается сверло (я использую твердосплавные германские сверла, которые хоть и стоят 150 руб . штука, но того стоят) и вероятность сломать его крайне мала. Разве что в неадекватном состоянии, но в этом случае лучше заняться чем-то другим, например смотреть широко на мир говяжьим взглядом. Ну а теперь собираем схему на плате. Вот, что получилось.

Если монтаж выполнен правильно, то схема запускается сразу. Наладка заключается в регулировке подстроечным резистором световых порогов срабатывания реле. Я настроил примерно на 30 люкс с учетом некоторого гистерезиса, который задается резистором обратной связи R3.

Кстати о гистерезисе. Я выбрал эту схему еще и потому, что при срабатывании реле на граничных значениях (что в термореле, что в фотореле) абсолютно отсутствует дребезг контактов реле. Срабатывания четкие. Хотя, мы знаем, как медленно меняется освещенность при утренних и вечерних сумерках. Но даже в этом случае нет пограничных эффектов. Вот готовое изделие с розеткой питания нагрузки.

А это оно в работе.

Ну вот, теперь еще одной проблемой стало меньше. И еще. Это фотореле можно использовать и в режиме включения света с наступлением темноты и выключения его с ростом освещенности. То есть, как автоматическое включение освещения чего-либо в ночное время. Для этого задействуется лишь другой контакт реле. На рисунке печатной платы это видно. Всем добра!

Схемы фотореле для управления освещением

Одной из задач, выполняемых при помощи фотодатчиков, является управление освещением. Такие схемы называются фотореле, чаще всего это простое включение освещения в темное время суток. С этой целью радиолюбителями было разработано немало схем, вот некоторые из них.

Наверное, самая простая схема показана на рисунке 1. Количество деталей в ней, невелико, меньше уже не получится, а эффективность, читай чувствительность, достаточно высокая.

Это достигнуто тем, что транзисторы VT1 и VT2 включены по схеме составного транзистора, называемой также схемой Дарлингтона. При таком включении коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления составляющих транзисторов. Кроме того, такая схема обеспечивает высокий входной импеданс, что позволяет подключать высокоомные источники сигнала, как показанный на схеме фоторезистор PR1.

Рисунок 1. Схема простого фотореле

Работа схемы достаточно проста. Сопротивление фоторезистора PR1 с увеличением освещенности уменьшается до нескольких КОм (темновое сопротивление несколько МОм), что приведет к открыванию транзистора VT1. Его коллекторный ток откроет транзистор VT2, который включит реле K1, которое своим контактом включит нагрузку.

Диод VD1 защищает схему от ЭДС самоиндукции, возникающей в момент выключения реле K1. Таким образом, очень маломощный сигнал фоторезистора преобразуется в сигнал достаточный для включения обмотки реле.

Чувствительность этой простой схемы достаточно высока, иногда просто избыточна. Чтобы ее уменьшить, и регулировать в необходимых пределах можно добавить с схему переменный резистор R1, показанный на схеме пунктиром.

Напряжение питания указано в пределах 5…15В, — зависит от рабочего напряжения реле. Для напряжения 6В подойдут реле РЭС9, РЭС47, а для напряжения 12В РЭС49, РЭС15. При указанных на схеме транзисторах ток обмотки реле не должен превышать 50мА.

Если вместо транзистора VT2 поставить, например, КТ815, то выходной ток может быть больше, что позволит применить более мощные реле. А вообще, чем выше напряжение питания, тем выше и чувствительность фотореле.

Схема фотореле с фотодиодом

Схема этого фотореле показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема фотореле с фотодиодом

Как и предыдущая, она также содержит минимальное количество деталей, благодаря применению операционного усилителя (ОУ). В данной схеме ОУ включен по схеме компаратора (сравнивающего устройства). Нетрудно видеть, что фотодиод LED1 включен в фотодиодном режиме, — питание подано так, что фотодиод смещен в обратном направлении.

Поэтому, при снижении уровня освещенности сопротивление светодиода Led1 возрастает, что приводит к уменьшению падения напряжения на резисторе R1, а следовательно и на инвертирующем входе компаратора OP1.

Напряжение на неинвертирующем входе ОУ устанавливается при помощи переменного резистора R2, и является пороговым — задает порог срабатывания. Как только напряжение на инвертирующем входе станет меньше, чем пороговое, на выходе компаратора появится высокий уровень напряжения, который откроет транзистор T1, который включит реле K1.

Реле и транзистор в этой схеме можно подобрать, руководствуясь рекомендациями к схеме, показанной на рисунке 6. В качестве компаратора можно использовать ОУ типа К140УД6, К140УД7 или подобные. Источник питания для схемы подойдет любой, можно даже бестрансформаторный, без гальванической развязки от сети. В этом случае при наладке следует быть внимательным, соблюдать правила техники безопасности. Идеальным вариантом следует считать использование для настройки схемы разделительного трансформатора или, как его иногда называют трансформатора безопасности.

Настройка устройства сводится к установке порогового напряжения таким образом, чтобы включение происходило уже при наступлении сумерек. Чтобы не дожидаться этого природного момента, можно в затемненной комнате засвечивать фотодиод лампой накаливания, включенной через тиристорный регулятор мощности. Эта же методика пригодна для настройки и других схем фотореле.

Возможно, что при срабатывании фотореле релюшка будет дребезжать. Избавиться от этого явления можно присоединив параллельно катушке электролитический конденсатор на несколько сотен микрофарад.

Фотореле на микросхеме

Специализированная микросхема КР1182ПМ1 представляет собой фазовый регулятор мощности, то же самое, что обычный тиристорный. Весьма важным и ценным свойством такого регулятора мощности является то, что он включается в схему как двухполюсник, не требуя для себя дополнительного провода питания: просто включил параллельно выключателю и все уже работает! На рисунке 4 показано, как на этой микросхеме можно построить несложное фотореле.

Рис. 3. Микросхема КР1182ПМ1

Рисунок 4. Схема фотореле на микросхеме КР1182ПМ1

Управляющие выводы микросхемы 3 и 6. Если между ними подключить просто обычный однополюсный выключатель, то при его замыкании нагрузка будет отключаться! Если его разомкнуть, то нагрузка подключится. Кстати, без дополнительных внешних тиристоров или симистора, и даже без радиатора, микросхема выдерживает нагрузку до 150Вт. Это в случае, если при включении нагрузки нет бросков тока, как у ламп накаливания. Лампу накаливания в таком варианте можно включать мощностью не более 75Вт.

Просто выключатель к этим выводам подключать как бы ни к чему, если только в комплексе с другими деталями. Если не обращать внимания на фототранзистор и электролитический конденсатор, мысленно оставить только переменный резистор R1, то получается просто фазовый регулятор мощности: при перемещении его движка вверх по схеме выводы 3 и 6 замыкаются накоротко, тем самым отключая нагрузку, как упомянутым выше контактом. При перемещении движка вниз по схеме мощность в нагрузке изменяется от 0…100%. Тут все понятно и просто.

Если к этим выводам подключить электролитический конденсатор (считаем, что фототранзистора в схеме пока нет), то получится просто плавное включение нагрузки. Каким образом?

Сопротивление разряженного конденсатора невелико, поэтому поначалу управляющие выводы микросхемы 3 и 6 практически замкнуты накоротко и нагрузка отключена. По мере заряда сопротивление конденсатора возрастает (достаточно вспомнить проверку конденсаторов омметром), напряжение на нем тоже растет, мощность в нагрузке плавно увеличивается. Получается устройство плавного включения нагрузки. Причем мощность в нагрузку будет подана на столько, насколько введен движок переменного резистора R1. При отключении устройства от сети конденсатор разряжается через резистор R1, подготавливая устройство к следующему включению. Если конденсатор разрядиться не успеет, то плавного включения не будет.

Вот теперь и добрались до самого главного, до фотореле. Если теперь к управляющим выводам 3 и 6 подключить фототранзистор, то получится фотореле. Работает оно следующим образом. Днем при высокой освещенности фототранзистор открыт, поэтому сопротивление его участка коллектор – эмиттер невелико, выводы 3 и 6 замкнуты между собой, нагрузка отключена.

При плавном уменьшении освещенности в вечерние часы фототранзистор плавненько будет открываться, постепенно увеличивая мощность в нагрузке, то есть в лампе. Никаких пороговых элементов в этой схеме нет, поэтому лампа будет зажигаться и гаснуть постепенно.

Чтобы фотореле не сработало в тот момент, когда включится своя же лампа, фототранзистор желательно защитить от такой подсветки. Проще всего это сделать с помощью пластиковой трубки.

Читайте также по этой теме: Самый простой сумеречный выключатель своими руками

Борис Аладышкин

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *