Прежде чем рассказывать о системе, предостерегу читателей о возможных опасностях, связанных с её изготовлением и использованием. Во-первых, это обычные электрические и пожарные опасности, которые присутствуют в любой конструкции с сетевым питанием. В этой АСУ О имеется гальваническая развязка электронных узлов от сети с помощью трансформатора и реле, однако небольшая часть узлов всё равно находится под напряжением сети. Очень важно обеспечить при сборке невозможность попадания сетевого напряжения на узлы, которые гальванически развязаны от сети, а также на крепёжные и другие элементы, выступающие из корпуса. Применение сетевого предохранителя на ток не выше 3,15 А обязательно!
Второй опасностью является опасность испуга, который может возникнуть у человека, неосведомлённого о наличии в комнате АСУ О, при внезапном включении и/или выключении освещения без видимой причины (никто ничего не включал/выключал, оно само включилось/выключилось). У людей со слабым здоровьем такой испуг может вызвать негативные последствия вплоть до обмороков и смерти. Пожалуйста, предупредите всех родственников и гостей о наличии у Вас АСУ О, чтобы при встрече с ней они не испугались. Расскажите им, как она работает, дайте им ссылку на этот текст, возможно, они захотят собрать такую же систему.
Приступая к сборке и эксплуатации описанной здесь АСУ О, Вы тем самым подтверждаете, что Вы ознакомлены с вышеназванными опасностями, обязуетесь соблюдать правила техники безопасности при сборке и эксплуатации системы, и что ответственность за возможные негативные последствия её эксплуатации несёте только Вы. В противном случае, Вы не имеете права на сборку и эксплуатацию описанной здесь АСУ О.
Идея изготовления АСУ О взята из [1], однако алгоритм её работы был упрощён по сравнению с оригиналом. Он приведён ниже:
1. При срабатывании датчика движения, если свет перед этим не горел, происходит его включение, с одновременным запуском таймера;
2. При срабатывании датчика движения, если свет при этом горел, он продолжает гореть, а таймер сбрасывается, и выдержка времени начинается с начала;
3. Если в течении всей выдержки времени, заданной органами управления таймера, не происходило срабатываний датчика движения, а значит, и сбросов таймера, свет гаснет, и система готова к новому его включению при очередном срабатывании датчика движения. Цикл повторяется.
Предлагаемая АСУ О отличается от большинства ранее описанных следующими преимуществами:
1. В ситеме широко используются узлы от вышедшей из строя и/или устаревшей техники;
2. Нет микроконтроллеров, которые надо прошивать (хотя для кого-то это может показаться недостатком);
3. Коммутация нагрузки с помощью реле, а не тиристора, что позволяет управлять не только лампами накаливания, но и люминесцентными лампами и другими источниками света (светодиодами, натриевыми лампами небольшой мощности, и т.п.);
4. Прозрачный корпус, снижающий опасность поражения электрическим током за счёт того, что узлы, находящиеся под опасным напряжением, закрыты от прикосновения, но при этом видны, что позволяет разглядеть их, не открывая корпус, в связи с чем любопытные люди любого возраста не станут открывать корпус, чтобы увидеть эти узлы. К тому же, это просто красиво!
Система состоит из датчика движения "Фотон" ИОП 409-1/1, платы МДУ-48-1 от телевизора устаревшей модели, и самодельного таймера, схема которого приведена в [2] на рисунке 2.
Ниже приведен набросок принципиальной схемы устройства (когда-нибудь он, возможно, будет приведён в более красивый вид). Вроде бы схема правильная:
Пожалуйста ни в коем случае не тырьте датчики движения! Существуют другие, легальные способы заполучить такой датчик бесплатно. Датчики устаревших моделей в наши дни часто заменяют на современные, а старый могут подарить Вам. Именно так заполучил датчик я.
Поскольку скорее всего в результате такого способа заполучения датчика Вам, скорее всего, достанется устаревший датчик "Фотон" ИОП 409-1/1, расскажу о нём подробнее.
Несмотря на свои большие по современным меркам размеры, датчик отличается от современных только элементной базой и конструкцией, но не принципом действия. Он основан на использовании пассивного инфракрасного (PIR - passive infrared) способа обнаружения движения. В качестве чувствительного элемента датчика используется пластина из материала, обладающего пироэлектрическими свойствами. Эти свойства подобны пьезоэлектрическим, однако отличаются от них тем, что потенциал на гранях пластины появляется не при механическом воздействии на него, а при изменении температуры одной грани пластины относительно другой. Сигнал с пластины подаётся через экранированный провод на несложную аналоговую вычислительную машину (АВМ), выполненную на операционных усилителях (ОУ), где подвергается усилению и обработке, а затем приходит на логический узел на микросхемах серии К176, который, в свою очередь, управляет герконовым реле, установленным на выходе датчика.
Пластина с пироэлектрическими свойствами расположена так, что с одной стороны на неё инфракрасное излучение почти не попадает, а с другой попадает излучение, отражённое от ребристого зеркала (в современных датчиках для этого применяют ребристые линзы). Благодаря этой ребристости при перемещении человека в горизонтальной плоскости происходит многократная модуляция попадающего на датчик длинноволнового (десятки микрон) инфракрасного излучения, излучаемого человеком. Это приводит к многократному изменению температуры одной грани пластины относительно другой, а значит, и электрического потенциала между этими гранями. Сигнал очень слаб, но для того и существуют операционные усилители!
PIR-датчики хороши тем, что у них практически отсутствуют ложные срабатывания (правда, у датчика ИОП 409-1/1 они всё же наблюдаются при кратковременном пропадании питания, а также при воздействии помех от мобильных телефонов), а также тем, что такие датчики, в отличие от доплеровских микроволновых и ультразвуковых, сами ничего не излучают.
Контакты герконового реле на выходе датчика обычно нормально замкнуты, т.е. в исходном состоянии они замкнуты, а размыкаются лишь при наличии движения. Так сделано и в "Фотоне". Загадочное обозначение "ПЦН" обозначает "пульт централизованного наблюдения", к которому обычно подключается датчик. Туда контакты герконового реле и выведены. У нас туда вместо пульта будет подключен таймер.
Датчик питается напряжением 12 В, потребляемый ток составляет 12..14 мА при отпущенном реле, и 14..17 мА при сработавшем.
Плата МДУ-48-1 применяется для приёма и декодирования сигналов с фотоприёмника, установленного в телевизоре 4УСЦТ. Она также содержит блок питания дежурного режима, гальванически развязанный от сети, и реле КУЦ-1, обеспечивающее при необходимости подачу питания на "весь остальной телевизор". Это реле иногда попадается в прозрачном корпусе (мне в этом отношении тоже повезло), что позволяет при прозрачном корпусе всей АСУ О видеть движение его механизма.
Извлечь такую плату можно из выброшенного телевизора 4УСЦТ. Пожалуйста, не "драконьте" исправные телевизоры, или такие телевизоры, которые легко отремонтировать. Вокруг полно неисправных, а исправные надо использовать по прямому назначению!
Хотя установленная на плате микросхема декодирования сигналов с пульта в этой АСУ О не используется, в дальнейшем можно прикупить пульт от телевизора 4УСЦТ, подключить фотоприёмник, и придумать такую схему, чтобы можно было, например, выключать свет с пульта до истечения выдержки.
Обмотка реле КУЦ-1 рассчитана на напряжение питания 12 В (а блок питания, установленный на плате, выдаёт как раз столько), и потребляет при этом напряжении ток в 22 мА. Управляется она транзистором неизвестной марки (обозначен как VT1), имеющим структуру n-p-n. Базу этого транзистора надо выпаять из платы и соединить с выходом таймера.
Таймер собран по схеме, приведённой в [2] на рис. 2. (соображения авторских прав не позволяют мне привести здесь его схему). Если у Вас нету его схемы, можно использовать любой другой таймер со следующими параметрами: напряжение питания +12 В, потребляемый ток не более 20 мА (чтобы не перегружать блок питания дежурного режима на плате МДУ-48-1), входной и выходной сигнал в 12-вольтовых уровнях КМОП, во время выдержки на выходе должна быть единица, по её окончании - ноль, сброс при единице на входе, возможность многократного пересброса таймера во время выдержки, выдержка около 10 минут, желательно регулируемая.
Из схемы таймера, приведенной в [2] на рис. 2, надо убрать все элементы, которые не требуются в нашей АСУ О. Это элементы бестрансформаторного питания таймера от сети переменного тока (у нас уже есть трансформаторное), симистор (у нас уже есть реле), транзистор (у нас он уже есть на плате МДУ-48-1), и т.п. Роль кнопки в нашей АСУ О играет герконовое реле датчика, но поскольку его контакты нормально замкнутые, они и подтягивающий резистор переставлены местами, а номинал резистора уменьшен до 10 кОм. Если в Вашем датчике контакты нормально разомкнутые, схему их подключения менять по сравнению с исходной не нужно, а если переключающиеся, можно выбрать любые из них, и соответствующий вариант подключения их к таймеру.
Выход таймера через имеющийся в нём резистор R4 сопротивлением 10 кОм подаётся на базй транзистора VT1 в модуле МДУ-48-1 (эту базу, как уже говорилось, надо предварительно выпаять из плты). Пришла единица - реле включило лампу, ушла единица - выключило. Если в Вашем таймере на выходе нету такого резистора, его надо установить.
Светодиод, висящий на 9 ноге микросхемы DD2 таймера - технологический, используется для визуальной оценки частоты работы задающего генератора. После наладки системы его можно оставить (как я), а можно и убрать вместе с относящегося к нему 510-омным резистором.
При повторении таймера я столкнулся с тем, что конденсатор на 0,22 мкФ в задающем генераторе обеспечивает слишком большую частоту, и, соответственно, слишком маленькие выдержки. Не думаю, что это опечатка, похоже, попался такой экземпляр микросхемы К561ЛА7. Замена его на бумажный конденсатор ёмкостью в 4 мкФ вернула всё на свои места. Частота стала составлять при различных положениях переменного резистора (кстати, вместо подстроечного резистора на 100 кОм я впаял переменный на 150 кОм) частоты от десятков до долей Гц. Чтобы получить значение выдержки, надо умножить эту частоту на 1024 (коэфиициент деления счётчика). Можно при желании изменять диапазон выдержек не номиналами частотозадающих деталей, а изменением коэффициента деления счётчика. Для этого у микросхемы К561ИЕ16 много других выходных ног с различными коэффицентами деления - загляните в даташит на эту замечательную микросхему!
Ни в коем случае не снимайте напряжение питания узлов АСУ О с большого электролита на плате МДУ-48-1. Там оно ещё не пропущено через крен, и составляет около 25 В. Напряжение +12 В снимается с третьей ноги крена (предварительно измерьте его относительно общего провода платы, чтобы убедиться, что оно там действительно такое, при этом соблюдайте правила техники безопасности, чтобы не попасть под напряжение сети, которое присутствует на находящихся рядом печатных проводниках). Учтите, что вторая нога крена соединена с общим проводом не напрямую, а через дополнительные элементы. Ищите общий провод источника питания не там! Ну-ка, с чем соединён эмитер транзистора VT1? Вот там и общий провод!
Все узлы АСУ О, кроме датчика и светильника, расположены в корпусе размерами 230x200x55 мм из прозрачного оргстекла. Поскольку большинство клеев для оргстекла ядовиты, соединения выполнены на болтах. Фотографии узлов и общего вида АСУ О (до установки на стенку и подключения датчика и светильника) приведены в моём Фотомузее. Сверление отверстий в корпусе выполнялось самодельной бормашиной. Это и крепёжные, и вентиляционные отверстия (в частности, отверстия над трансформатором и креном в верхней крышке, на фотографиях не видны), и отверстия для просовывания наружу проводов.
Светильник - китайский, WL4002, с электронным балластом и тонкой люминесцентной лампой мощностью 20 Вт. Для его подключения рядом с АСУ О на стенке установлена розетка для открытой проводки. При использовании других осветительных приборов проледите, чтобы ток, потребляемый от контактов реле КУЦ-1, не превышал максимально допустимого для этого реле. Какой он? Не знаю, у меня нету даташита на это реле. Но раз оно тянуло телевизор мощностью около 70 Вт, значит, оно вполне потянет и светильник мощностью 20 Вт. Стало быть, если мощность Вашего светильника превышает 70 Вт (а ведь ещё у него есть и пусковой ток, который в несколько раз превышает потребляемый в установившемся режиме), надо искать даташит на реле КУЦ-1 и по нему смотреть, а можно ли подключать этот светильник к реле данной марки.
Предохранитель на 3,15 А (а лучше на 2 А, как в телевизоре, но такого у меня не нашлось) надо установить ДО сетевого выключателя, чтобы он сработал, если возникнет КЗ в этом выключателе. А лучше поступить как англичане, и запихнуть предохранитель в сетевую вилку большого размера (корпус от дохлого телефонного зарядника подойдёт, только в нём надо всё аккуратно закрепить, причём так, чтобы напряжение сети не попало на выступающие наружу крепёжные элементы). Предохранитель в сетевой вилке сработает даже при КЗ в сетевом шнуре!
И на этой предохранительной ноте :) я заканчиваю повествование о своей автоматизированной системе управления освещением. Собирайте её, совершенствуйте, рассказывайте, что у Вас получилось, фотки кидайте. Успехов Вам!