ФОТОРЕЛЕ С ЗАЩИТОЙ

Фотореле — широко распространенный элемент всевозможных автоматических систем, защитных устройств, счетчиков и т.д. В зависимости от поставленных задач срабатывание системы по команде фотоэлемента может производиться мгновенно (например, турникет в метро) или через заданную паузу (двери лифта). А в ряде случаев при быстрых изменениях освещенности необходимо проанализировать ситуацию и предотвратить срабатывание, если оно оказывается ложным.

Эта проблема не новая, и в технической литературе имеется ряд работ, посвященных ее решению.

Предлагаемое фотореле с повышенной защитой от ложных срабатываний создано на основе схемы, представленной в материале В.Голяшова «Фотореле» в журнале «Радиомир» № 7 за 2001 год.

Мною схема была упрощена и доработана. По принципиальной электросхеме создана печатная плата, изготовлен и опробован ее опытный образец. Испытания показали хорошую работу устройства, а внесенные изменения заключались в следующем.

Вместо двух операционных усилителей, которым требовалось двухполярное питание и на выходе преобразователь уровня, для согласования с «логикой» я установил компаратор КП544САЗА, запитал схему от стабилизированного однополярного источника, убрал преобразователь уровня и дополнил схему задержкой на работу компаратора после включения на 2 с на переходные процессы (эту задержку можно исключить).

Цифровая часть схемы осталась без изменений. В схему заложен следующий алгоритм для защиты от ложных срабатываний:

— гистерезис порога срабатывания фотореле, то есть световые потоки включения и отключения, разные;

— после включения питания на фотореле компаратор срабатывает не сразу, а через 2 с;

— выдержка времени срабатывания или отключения фотореле составляет 5—15 мин (при желании может быть изменена в большую или меньшую сторону) с повторным запуском (сбросом) при сравнительно быстрых (меньше 5—15 мин) колебаниях освещенности около порога срабатывания, например, при прохождении облаков или при случайном освещении фарами автомобиля. В этом случае состояние фотореле может не изменяться полчаса-час—в зависимости от времени действия помех.

Принципиальная электрическая схема фотореле с повышенной защитой от ложных срабатываний

Расположение деталей электросхемы на печатной плате (а) и ее обратная сторона (б)

Схема фотореле приведена на рисунке 1. На микросхеме DА1 собрано пороговое устройство с гистерезисом, который зависит от величины резистора R5. Порог срабатывания фотореле устанавливается переменным резистором R4. На транзисторе VT1 собрана задержка на срабатывание компаратора после включения питания, время которой зависит от емкости конденсатора С3 и номинала резистора R7.

Конденсатор С1—защита от помех, С2—защита от самовозбуждения компаратора на высоких частотах. Светодиод НL1—индикация срабатывания компаратора, для удобства установки порога срабатывания фотореле. С выхода DА1 сигнал поступает на цифровой одновибратор, собранный на микросхеме DD1, DD2. Генератор импульсов с делителем частоты собран на микросхеме DD3. Частоту генератора можно изменять резистором R11. На микросхеме DD1 и логических элементах «2» или «не» (DD2) собран дополнительный делитель частоты с логикой управления и цепями сброса.

При высокой освещенности фоторезистора R1 на выходе DА1—уровень «1» и работает счетчик DD1.2. После 8-го импульса от DD3 на выходе счетчика фиксируется «1», и триггер на DD2 выключает исполнительное реле К1.

При уменьшении освещенности компаратор DА1 переключается с «1» на «0». Счетчик DD1.2 сбрасывается, а считать начинает DD1.1. После 8-го импульса от DD3 на выходе 6 DD1.1 фиксируется высокий уровень, и триггер на DD2 переключается в состояние, когда через открытый транзистор VТ2 срабатывает реле К1 и тем самым включает лампы освещения.

Если за время счета (5—15 мин) происходит переключение уровня освещенности (например, из-за движения облаков), то происходит сброс счетчиков и реле не изменяет состояния. Опять начинается отсчет времени задержки. Таким образом осуществляется защита от помех.

Настройка фотореле заключается в подборе резистора R2, его номинал зависит от применяемого фоторезистора R1 и необходимого предела регулирования нужной освещенности резистором R4. Подбором резистора R11 выставляется нужная задержка, как показала практика, в пределе 5—15 мин.

При наладке вместо вывода «5» DD3 ко входам счетчиков DD1 можно подключить вывод «1»: тогда выдержка сократится в 64 раза.

Все постоянные резисторы — МЛТ-0,125, переменный — R4-СП-1 или другой подходящий. Оксидный конденсатор С4—К50-6. Конденсаторы С3, С5—К73-17. Конденсаторы С1, С6, С7, С8-КМ. Фоторезистор практически любой, например, СФЗ-4, СФ2-19.

Печатная плата выполнена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита.

В. ГРИЧКО, г. Краснодар