Современная электроника №2/2022

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2022 Акустический автомат лестничного освещения с ШИМ-управлением яркостью Рис. 1. Акустический автомат лестничного освещения с ШИМ-управлением яркостью. Схема электрическая принципиальная В статье рассмотрен улучшенный вариант автомата, включающий лампу накаливания по звуковому сигналу на время от 10 секунд до 1 минуты. Выдержка продлевается по мере поступления новых звуковых сигналов. Автомат дополнен функцией плавного включения и выключения лампы накаливания для увеличения её срока службы. Александр Одинец (a_odinets@tut.by , г. Минск, Беларусь) Общие сведения Часто на лестничных площадках в подъездах домов можно наблюдать ситуацию, когда освещение горит непрерывно многие часы, потреб- ляя много электроэнергии. Подоб- ной ситуации можно избежать, если собрать несложный акустический авто- мат, включающий лампу по звуковому сигналу на заданное время. При этом длительность выдержки будет продле- ваться по мере повторного поступле- ния звуковых сигналов. Существующие конструкции авто- матов лестничного освещения обыч- но содержат микроконтроллер, что требует его прошивки с помощью программатора, либо такие автоматы не содержат функции защиты лампы накаливания, что приводит к её быстро- му перегоранию. Известно, что в большинстве слу- чаев лампа выходит из строя именно в момент включения, ещё не исчер- пав свой рабочий ресурс. Происходит это из-за броска тока, когда сопротив- ление холодной нити в несколько раз меньше, чем в нагретом состоянии. При этом амплитудное значение тока дости- гает нескольких ампер, что приводит к быстрому разрушению нити. Поэто- му, дополнив автомат функциями плав- ного включения и выключения лампы, можно значительно продлить срок её службы. В отличие от базового вариан- та [1], в данной конструкции в каче- стве коммутирующего элемента вме- сто симистора применён мощный MOSFET-транзистор, что необходимо для ШИМ-управления яркостью лам- пы накаливания. Также по упрощён- ной схеме выполнен цифровой тай- мер отсчёта времени выдержки. Кроме того, микрофонный усилитель выпол- нен на ОУ (операционном усилителе), что позволило значительно повысить чувствительность автомата. В итоге получился более надёжный автомат (на меньшем числе компонентов), реализу- ющий лучшие характеристики с мень- шими аппаратными затратами. Схема и принцип работы Схема электрическая автомата пока- зана на рис. 1. Автомат содержит: ста- билизатор напряжения «+12 В» на элементах R1, VD1, VD2, C1…C4, DA1; схему управления яркостью (ШИМ- контроллер): VT1, R2…R9, C5…C8, DA2; мощный ключевой транзистор VT2; одновибратор-формирователь импуль- са сброса таймера на элементах DD1.1, DD1.2 и собственно таймер на элемен- тах DD1.3, DD1.4, R11, VD6, C10; клю- чевые транзисторы VT3, VT4, а также усилитель сигналов звуковой частоты на ОУ DA1.1 и DA1.2, диодный выпря- митель VD8, VD9, а также интегрирую- щий конденсатор C16. Работает автомат следующим обра- зом. В начальный момент времени при подаче питания конденсатор С5 разря- жен, поэтому транзистор VT1 закрыт, и конденсатор С7 также разряжен через открытый коллекторный переход тран- зистора микросхемыDA2. Поскольку на входе «S» (вывод 2) таймера DA2 при- сутствует уровень логического нуля, генерация таймера отсутствует, и на его R15 15К M1 С15 VD8 1N4148 R27 56 К С16 0,22 мкФ VD9 1N4148 0,1 мкФ R18 4,7 К R19 1 М R20 33 К R24 С12 2,2 мкФ С13 3 2 1 5 6 7 8 4 DA 3 . 1 DA 3 . 2 R16 33 К 0,1 мкФ R17 33 К R23 33 К R21 33 К 1 М 2,2 мкФ С11 R26 100 К +1 2В R22 33 К HL1 DD1.1 & 8 10 9 DD1.2 & 1 2 ТН ТН C9 1,0 мкФ 3 DD1.4 & ТН 12 11 13 DD1.3 & ТН 5 4 6 VD5 VD4...VD6 - 1N4148N R10 33 K + 12В XN3 XN4 EL1 DD1 - К561ТЛ1 (DD1 - CD4093AN) DA 2 6 5 8 7 R CONT VDD DIS С7 4700 E4 3 OUT 2 S VT2 IRF840 1 GND R8 30 К С8 0,01 мкФ VT1 BC557C R7 10 К R6 3,3 М С6 0,047 мкФ R4 10 К R3 3,6 К R2 10 К VD4 С5 100 мкФ 16 В +12 В R5 220 К + R9 100 R25 220 С14 470 мкФ x 16 В + ~220В R1 15 К С4 470 мкФ 25 В + DA 1 1 2 3 +12В VD1 BZX55C18 VD2 FR107 С2 470 мкФ 16 В XN1 XN2 С1 0,22 мкФ + VD3 VD3 - RS207L DA1 - КР1181ЕН12А (78L12) С3 0,47 мкФ V R11 470 К С10 470 мкФ 16 В + R13 10 K VD6 DA2 - NE555P DA3 - TL062CP R14 56 К VT3 BC547B VT4 BC547B R12 33 K + 12В