Zdalnie_sterowany_wylacznik_oswietlenia.pdf

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Dział „Projekty Czytelników” zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze

odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż

sprawdzamy poprawność konstrukcji.

Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,

że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany . Honorarium za publikację

w tym dziale wynosi 250,– zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie

prawo do dokonywania skrótów.

Zdalnie sterowany wyłącznik oświetlenia

„Ostatni gasi światło”. Ta

reguła chyba przestała już

obowiązywać. Dzisiaj chyba

już wszystko, co tylko można

wykonuje się w wersji „na

pilota”, czemu więc tak

oczywista czynność, jaką jest

gaszenie światła miała by się

oprzeć trendom XXI wieku.

Rekomendacje:

wytłumaczeniem, że taki projekt

jak poniższy zamieszczamy

na łamach naszego pisma

dopiero teraz może być tylko

fakt powszechnego stosowania

w domach lampek nocnych.

W schroniskach młodzieżowych,

szpitalach, itp. będzie to

urządzenie niezastąpione.

Prezentowane poniżej urządzenie

może zastąpić tradycyjny wyłącznik

oświetlenia, jaki jest montowany

zwykle na ścianie w pobliżu drzwi.

Podstawowa funkcja włączania i wy-

łączania oświetlenia przyciskiem

została w nim rozszerzona o moż-

liwość wykorzystywania do tego

celu również pilota. O wygodzie

z tego wynikającej nie trzeba chyba

nikogo przekonywać. Kiedy siedzi-

my w wygodnym fotelu i oglądamy

ciekawy program w telewizji lub

leżymy w łóżku i oczy same nam

się zamykają, nie trzeba ruszać się

z miejsca, aby zgasić światło w po-

koju. Końcowy montaż zdalnie ste-

rowanego wyłącznika jest taki sam

jak tradycyjnego przełącznika świa-

tła. Urządzenie zostało dostosowane

do domowej instalacji elektrycznej,

nie trzeba więc dokonywać w niej

żadnych przeróbek. Nawet zasilanie

jest pobierane bezpośrednio z sieci

230 V. Było to podstawowe założe-

nie konstrukcyjne zdalnie sterowa-

nego wyłącznika oświetlenia.

W prawidłowo wykonanej instala-

cji elektrycznej wyłącznik oświetlenia

powinien przerywać połączenie prze-

wodu fazowego. W pozycji otwartej

do żarówki nie powinno więc do-

chodzić napięcie. W takiej sytuacji

pomiędzy stykami wyłącznika wy-

stępuje napięcie przemienne 230 V,

gdyż jeden z przewodów połączony

jest z przewodem neutralnym sieci

poprzez rezystancję żarówki. W cza-

sie, gdy żarówka jest zapalona na-

pięcie na zwartych stykach prze-

łącznika nie występuje. Stanowi to

problem związany z zasilaniem ukła-

du elektronicznego wyłącznika. Man-

kament ten wyeliminowano przez

zastosowanie tyrystora. Jest on włą-

czany z niewielkim opóźnieniem, tak

żeby amplituda na jego zaciskach

wynosiła około 20...30 V. Nie powo-

duje to jednak zauważalnego spadku

jasności świecenia żarówki. Urządze-

nie posiada dwa zaciski wejściowe,

do których podłącza się przewody

dochodzące do puszki tradycyjnego

przełącznika.

Opis układu

W urządzeniu można wyróżnić

trzy podstawowe bloki: układ sterują-

cy, układ wykonawczy i układ pilota.

Schemat układu sterującego mo-

dułem wykonawczym przedstawiono

na rys. 1 . Sterowanie odbywa się za

pośrednictwem zwykłego przełącznika

miniaturowego lub pilota IR. Jako od-

biornik zmodulowanej wiązki podczer-

wieni zastosowano układ TFMS5360,

który przetwarza ją na ciąg impulsów

identycznych z impulsami wytwarzany-

mi przez koder w pilocie. Przebieg ten

jest jednak zanegowany, dlatego też

konieczne stało się zastosowanie tran-

zystora T1 pracującego jako inwerter.

Następnie sygnał jest podawany na

wejście dekodera MC145028. Po ode-

braniu poprawnej transmisji dekoder

wystawia na wyjściu VT stan wysoki

i poprzez diodę D1 zostaje on podany

na wejście przerzutnika Schmitta zbu-

dowanego z tranzystorów T2 i T3. Za-

stosowano go dla zapewnienia odpo-

wiedniej szybkości narastania napięcia

na wejściu zegarowym przerzutnika

U3A. Przerzutnik typu D (U3A) pra-

cuje w układzie dzielnika przez dwa.

Z jego wyjścia jest sterowany tranzy-

stor T2 układu wykonawczego, który

poprzez transoptor zwiera bazę T1

z katodą tyrystora i powoduje wyłącze-

nie tyrystora. Przełącznik S1 umożli-

wia ręczną zmianę stanu przerzutnika

D, co odpowiada tradycyjnemu zapa-

laniu lub zgaszeniu światła.

Na rys. 2 został przedstawiony

schemat układu wykonawczego. Do

złącza Z1 dołączane są przewody

z puszki instalacyjnej. Kondensator

C1 pełni funkcję przeciwzakłócenio-

wą i jest niezbędny do zapewnie-

nia opóźnionego włączania tyrystora.

Napiecie sieciowe doprowadzone do

układu podlega prostowaniu w ukła-

dzie mostka pełnookresowego D1...

D4. Dodatnie połówki napięcia zosta-

ją doprowadzone do anody tyrystora.

Włączenie tyrystora powoduje zwar-

cie przekątnej mostka prostowniczego

i przepływ prądu przez obciążenie,

czyli żarówkę. Dla analizy działania

układu załóżmy, że baza tranzysto-

Projekt

138

PODSTAWOWE PARAMETRY

• Płytka o wymiarach:

42 x 35 mm (układ sterujący i układ

wykonawczy), 27 x 40 mm - pilot

• Zasilanie: blok wykonawczy - bezpośrednio

z sieci 230 V

układ sterujący – napięcie 5 VDC

pobierane z bloku wykonawczego

pilot – bateria 12 V

• Wyłączanie miniaturowym przyciskiem lub

pilotem IR

• Moc maksymalna ok. 1840 W (po

zastosowaniu radiatora)

Elektronika Praktyczna 3/2006

109

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Rys. 1. Schemat układu sterującego

Rys. 2. Schemat układu wykonawczego

ra T1 nie jest zwarta z katodą tyry-

stora, a połączona tylko z rezystorem

R6. W chwili przejścia napięcia sieci

przez zero tyrystor zostaje wyłączo-

ny. Narastające napięcie na anodzie

tyrystora powoduje przepływ prądu

przez rezystor R6, złącze baza–emi-

ter tranzystora T1, diodę D9, rezy-

stor R4 i diodę Zenera D7. Odetkany

tranzystor zaczyna przewodzić prąd

w obwodzie kolektorowym. Jednak

napięcie na emiterze jest jeszcze zbyt

małe, aby popłynął prąd poprzez

diodę Zenera D8 i obwód bramki

tyrystora. Dopiero dalszy wzrost na-

pięcia na anodzie tyrystora powoduje

przepływ prądu przez diodę D8 i za-

łączenie tyrystora. Napięcie na jego

anodzie gwałtownie spada do zera

względem masy układu, a tranzystor

T1 zostaje ponownie zatkany. Tyry-

stor przewodzi jednak w dalszym cią-

gu i zostaje wyłączony dopiero w mo-

mencie powtórnego przejścia napięcia

sieci przez zero. W kolejnych okre-

sach napięcia zasilania proces powta-

rza się, a tyrystor zwiera przekątną

mostka prostowniczego D1...D4, po-

wodując świecenie żarówki. Zwierając

bazę tranzystora T1 z katodą tyrysto-

ra, nie dopuszcza się do przepływu

prądu przez obwód bramkowy tyry-

stora, który pozostanie wtedy wyłą-

czony. Do zwarcia bazy T1 z katodą

tyrystora zastosowano transoptor, któ-

ry jest sterowany poprzez tranzystor

T2. Przy takim rozwiązaniu wyzwa-

lania tyrystora możliwe jest odrębne

zasilanie układów elektronicznych dla

tyrystora włączonego i wyłączonego.

W czasie, gdy tyrystor jest wyłączony

napięcie zasilające jest dostarczane za

pomocą zasilacza beztransformatoro-

wego. Wydajność prądowa tego zasi-

lacza jest wyznaczona przez wartość

kondensatora C2. Rezystor R1 zabez-

piecza diody w przypadku, gdy układ

zostaje dołączony do sieci w chwili,

gdy wartość chwilowa napięcia prze-

kracza 300 V. Bez rezystora R1 przez

diody i rozładowane kondensatory C2

i C3 popłynąłby przez chwilę bardzo

duży prąd uszkadzając te elemen-

ty. Dioda D7 stabilizuje napięcie na

kondensatorze C3 na poziomie około

5 V. W momencie, gdy tyrystor jest

włączony, napięcie jest dostarczane

do układu za pośrednictwem diody

D9 i rezystora R4.

Rys. 3. Schemat pilota

110

Elektronika Praktyczna 3/2006

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

Rys. 4. Schemat montażowy układu

sterującego

Rys. 5. Schemat montażowy układu

wykonawczego

Rys. 6. Schemat montażowy pilota

Na rys. 3 przedstawiono schemat

pilota. Układ NE555 pracuje jako ge-

nerator częstotliwości nośnej. Jego za-

stosowanie nie było przypadkowe. Wy-

brano go ze względu na bardzo do-

brą stabilność częstotliwości w funkcji

zmian napięcia zasilania i temperatury.

Generator jest modulowany sygnałami

wytwarzanymi przez koder MC145026

i za pośrednictwem tranzystora T1

zasila diody D1 i D2 emitujące wiąz-

kę podczerwieni. Częstotliwość pracy

generatora możemy w pewnych grani-

cach zmieniać za pomocą potencjome-

tru P1, dostosowując ją do częstotli-

wości pracy układu TFMS5360.

Montaż i uruchomienie

Wyłącznik oświetlenia należy

zmontować na trzech płytkach przed-

stawionych na rys. 4...6 . Montaż

można rozpocząć od układu wyko-

nawczego, poczynając od wlutowania

układów o najmniejszych gabarytach,

a kończąc na największych. Tyrystor

montujemy na samym końcu w po-

zycji leżącej, w niewielkiej odległości

od płytki tak, żeby nie stykał się

z elementami znajdującymi się pod

nim. Podczas uruchamiania tego urzą-

dzenia należy zachować szczególną

ostrożność, gdyż układ jest zasilany

bezpośrednio z sieci energetycznej i na

wszystkich elementach występuje na-

pięcie sieci. Do środkowego wejścia

złącza Z3 podłączamy chwilowo za

pośrednictwem przełącznika rezystor

o wartości 20 kV i dołączamy go do

napięcia zasilania +5 V. Następnie

należy szeregowo z przełącznikiem do-

łączyć żarówkę i doprowadzić napię-

cie sieciowe. Po włączeniu napięcia,

pod żadnym pozorem nie wolno do-

tykać elementów układu, gdyż grozi

to porażeniem prądem . Przy zwartym

przełączniku pomocniczym żarówka

powinna być zgaszona, a przy rozwar-

tym zapalona. Napięcie stałe na dio-

dzie D7 powinno wynosić około 5 V

zarówno dla zapalonej jak i zgaszonej

żarówki. Napięcie to może się nie-

znacznie różnić dla obu stanów pra-

cy przełącznika. Jeżeli układ zacho-

wuje się tak jak to opisano powyżej

wyłączamy napięcie zasilające.

Kolejnymi czynnościami będzie

montaż płytki układu sterującego

i płytki pilota. Ze względu na dość

gęste upakowanie elementów na

płytce układu sterującego, kondensa-

tor C5 należy zamontować w pozycji

leżącej, a nad nim dopiero umieścić

odbiornik podczerwieni. Po zmon-

towaniu płytki do skrajnych wejść

złącza Z3 doprowadzamy napięcie

zasilające 5 V najlepiej z zasilacza

laboratoryjnego. Dioda LED powinna

się zaświecić, a przy każdorazowym

naciśnięciu przycisku S1 powinna

zmieniać swój stan na przeciwny.

Następnie montujemy płytkę pilota.

Układ kodera MC145026 umieszcza-

my na końcu, wcześniej musimy

dokonać regulacji częstotliwości fali

nośnej. W tym celu trzeba dołączyć

wejście R (pin 4) układu NE555

do plusa zasilania i, pokręcając po-

tencjometrem P1, ustawić na nóż-

ce 3 częstotliwość 36 kHz. Jeżeli

nie dysponujemy miernikiem czę-

stotliwości, to regulację wykonamy

później, kierując się największym

uzyskiwanym zasięgiem pracy urzą-

dzenia. Pozostało jeszcze ustawienie

kodu. Dokonujemy tego łącząc do

WYKAZ ELEMENTÓW

układ wykonawczy

Rezystory

R1: 220 V

R2, R3: 47 k V

R4: 2 k V

R5: 330 V /0,6 W

R6: 270 k V /0,6 W

R7: 330 V

R8: 36 k V

Kondensatory

C1: 100 nF/630 V MKPX2

C2: 470 nF/630 V MKS4

C3: 220 m F/25 V

Półprzewodniki

D1...D6, D9...D11: 1N4007

D7: Zenera 5V1

D8: Zenera 20V

T1: BD410

T2: BC337

TY1: TIC116M

U1: H11D1

Inne

Z1: ARK2 5 mm

Z2: goldpin 3x1

układ pilota

C3: 10 nF MKT

C4: 220 nF MKT

C5: 100 m F/16 V

Półprzewodniki

D1, D2: LD271

T1: BC337

U1: NE555

U2: MC145026

Inne

S1: mikrostyk

Układ sterujący

Rezystory

R1: 10 k V

R2: 51 k V

R3, R8: 220 k V

R4: 470 k V

R5: 270 k V

R6: 47 k V

R7: 470 V

R9: 560 V

R10, R11: 20 k V

Kondensatory

C1: 100 m F/16 V

C2, C4, C6: 100 nF MKT

C3: 22 nF MKT

C5: 10 nF MKT

Półprzewodniki

D1: 1N4148

D2: LED

T1: BC548

T2, T3: BC337

U1: TFMS5360

U2: MC!45028

U3: 4013

Inne

Z2: goldpin 3x1

S1: mikrostyk

Rezystory

R1: 560 V

R2: 68 V

R3: 100 k V

R4: 130 k V

R5: 24 k V

R6: 43 k V

P1: 25 k V

Kondensatory

C1: 100 nF MKT

C2: 100 pF

Elektronika Praktyczna 3/2006

111

PROJEKTY CZYTELNIKÓW

masy lub plusa zasilania wejścia

adresowe kodera i dekodera znajdu-

jącego się na płytce układu steru-

jącego. Mogą one również pozostać

nie podłączone („wiszące w powie-

trzu”). Ważne jest, aby adresy usta-

wione w koderze i dekoderze były

identyczne. Po dołączeniu baterii

12 V do pilota i naciskaniu w nim

przycisku S1, układ sterujący po-

winien zachowywać się identycznie

jak przy sterowaniu ręcznym. Jeżeli

urządzenie działa poprawnie należy

dokonać prób przy większej odle-

głości i ewentualnie przeprowadzić

korektę regulacji częstotliwość fali

nośnej za pomocą potencjometru

P1. Kierujemy się przy tym uzyska-

niem największego zasięg.

Po przeprowadzeniu prób, łą-

czymy ze sobą poprzez złącze Z2

płytki układu wykonawczego i ste-

rującego, a następnie skręcamy je

tulejkami dystansowymi o długości

20 milimetrów. Zostały one zapro-

jektowane z myślą o bezpośrednim

umieszczeniu ich w puszce instala-

cyjnej tradycyjnego wyłącznika świa-

tła. Na zakończenie warto wykonać

ładną płytkę czołową i umieścić na

niej przełącznik. Płytkę pilota moż-

na umieścić w obudowie typu HM–

–1551HBK wiercąc w niej uprzednio

otwory na diody i przełącznik.

Mariusz Nowak

nowak_mariusz@op.pl

www.ep.com.pl

112

Elektronika Praktyczna 3/2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: