«УХОДЯ, ГАСИТЕ СВЕТ!»

Каждый раз, уходя утром на работу, мы стараемся не забыть выключить в квартире свет и электроприборы. Между тем эту функцию с успехом может выполнять автомат, состоящий из трех основных блоков (рис. 1): датчиков, цифрового устройства управления и ключа. Вот как он работает.

Свет от лампы Н1 освещает фотодиоды В1 к В2 (рис. 2), в результате чего транзисторы V1 и V2 открыты и на входы инверторов D1.1, D1.2 поступает низкий потенциал «0», который затем преобразуется в высокий «1» на выходе. Возможны четыре комбинации состояния фотодиодов при пересечении светового потока: 1) В1, В2 — открыты, 2) В1 — закрыт, В2 — открыт, 3) В1, В2 — закрыты, 4) В1 — открыт, В2 — закрыт. Таким образом, для каждого входящего в квартиру последовательность комбинаций составит 1, 2, 3, 4, 1, а для выходящего — 1, 4, 3, 2, 1. Теперь необходимо «выловить» эти две последовательности комбинаций, преобразовать ил в единичные импульсы и подать соответственно на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика D6.

Эту задачу выполняет цифровое устройство управления, собранное на логических элементах (микросхемы D1—D7). Работает оно следующим образом. Допустим, в квартиру вошел человек. Комбинация 1, являющаяся исходной, воспринимается логическим элементом ЗИ-НЕ (D5.3), на выходе которого появляется потенциал «0», устанавливающий выходы RS-трнггеров, собранных на логических элементах 2И-НЕ (D3.2, D3.3, D4.1, D4.2) в нулевое состояние.

Комбинация 2 воспринимается логическим элементом 2И-НЕ (D3.1), на выходе которого появляется нулевой потенциал, который устанавливает RS-триггер, собранный на логических элементах 2И-НЕ (D3.2, D3.3), в состояние «1». Комбинация 3 пропускается.

Комбинация 4 воспринимается логическим элементом 3И-НЕ (D5.2), в результате чего на счетный вход «+1» реверсивного счетчика D6 поступает потенциал «0», который увеличивает содержимое счетчика на 1. Но комбинация 4 воспринимается также и логическим элементом 2И-НЕ (D2.4), на выходе которого появляется «0», устанавливающий RS-триггер (D4,1, D4.2) в состояние «1».

Комбинация 1 вновь воспринимается логическим элементом 3И-НЕ (D5.3), нулевой потенциал с выхода которого возвращает все устройство в исходное состояние.

Таким образом, устройство срабатывает лишь в том случае, когда человек полностью вошел в квартиру. При этом содержимое реверсивного счетчика D6 увеличивается на единицу (в квартиру вошел еще один человек).

Рис. 1. Функциональная схема автоматического устройства:

1 — датчики, 2 — цифровое устройство управления, 3 — ключ.

Рис. 2. Принципиальная схема автомата «Уходя, гасите свет!».

Рис. 3. Принципиальная схема блока питания.

Нетрудно заметить, что при выходе человека из квартиры содержимое реверсивного счетчика уменьшается на 1.

Если же из квартиры вышел последний человек, то число 7, записанное в двоичном коде (0111), будет воспринято логическим элементом 4И-НЕ (D7.1), и потенциал «0», поступив на вход ключа, собранного на транзисторе VЗ, закроет его. При этом транзисторный ключ V5 откроется, реле К1 (МКУ48-С, паспорт РА4.500.197П) сработает, контакты К1.1, К1.2 разомкнутся, и поступление электроэнергии в квартиру прекратится.

Транзисторы КТ315Г можно заменить на любые другие серий КТ312, КТ315, КТ301, а КТ608Б — на КТ604, КТ605, КТ606 с любым буквенным индексом.

Вместо МКУ48-С можно применить реле другого типа с напряжением срабатывания 24 В, контактная система которого позволяет коммутировать переменный ток напряжением 220 В и силой 2—5А.

Фотодиод ФД-6Г допустимо заменить на ФД-3.

Схема блока питания представлена па рисунке д. Стабилизатор напряжения 5 В собран на микросхеме D8 и транзисторе V14.

Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Ш16X32, Обмотки I и II содержат соответственно 1200 и 1600 витков провода ПЭВ-1 0,15, обмотка III — 360 витков ПЭВ-1 0,2, IV — 120 витков ПЭВ-1 0,45.

Детали устройства (кроме реле К1, блока питания и кнопки S1) смонтированы на монтажной плате (рис. 4) размером 95X75 мм, изготовленной из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Она размещена в любом подходящем пластмассовом или металлическом корпусе.

Рис. 4. Монтажная плата цифрового устройства управления со схемой расположения деталей (М1:1).

Рис. 5. Ключ на микросхеме К155ЛА3.

Рис. 6. Установка дополнительных линз:

1 — линзы, 2 — крышка корпуса, 3 —монтажная плата.

Налаживают устройство следующим образом. Проверив правильность монтажа, отсоединяют входы цифровой схемы управления от выходов инверторов (D1.1, D1.2) и подключают два ключа, собранных на микросхеме К155ЛАЗ (рис. 5). С их помощью имитируют пересечение светового потока. Затем проверяют правильность прохождения сигнала.

Автомат устанавливают внутри квартиры рядом с входной дверью так, чтобы фотодиоды находились на высоте 65—70 см от пола. На том же уровне, но на противоположной стене, располагают лампу Н1 с отражателем от карманного фонаря. Напряжение 5 В поступает на нее с блока питания.

Надежность работы автоматического устройства зависит от стабильности и мощности светового потока, падающего на фотодиоды. Поэтому лампа с отражателем и датчики должны быть жестко закреплены.

Повысить надежность можно путем установки дополнительных собирающих линз перед фотодиодами (рис. 6).