Automatyczny wyłącznik czasowy. Automat schodowy - Elportal

★★Automatyczny wyłącznik czasowyAutomat schodowy2442Do czego to służy?Urządzenie pełni funkcję automatu schodo−wego. Po naciśnięciu przycisku włączaoświetlenie. Następne przyciśnięcie – wyłą−cza. Włączone żarówki po określonym czasiezostają samoczynnie wyłączone. Urządzeniespełnia więc funkcje przerzutnika załącz/wy−łącz oraz układu czasowego. Dodatkową za−letą jest fakt, że do jednej linii sterującej moż−na przyłączyć dowolną liczbę przycisków.Układ może być wykorzystany w różnychsytuacjach, gdy trzeba włączać i wyłączaćurządzenie elektryczne z kilku miejsc i gdywyłączenie ma następować automatycznie.Układ może być też częścią nietypowegoukładu sygnalizacyjno−alarmowego, który powykryciu obcych osób (czujki podczerwieni,ultradźwiękowe, mikrofalowe) włączy na pe−wien czas oświetlenie.Jak to działa?Schemat ideowy urządzenia jest pokazany narysunku 1. Sercem prościutkiego układu jestznana kostka 4013 zawierająca dwa przerzut−niki D. Jeden z przerzutników (U1A) pracujew nietypowej roli bramki Schmitta. Histerezęzapewniają rezystory R6, R7, a obwód R5C2filtruje ewentualne “śmieci”, mogące poja−wić się w długich przewodach. Po naciśnię−ciu jednego z przycisków na wejściu CLKprzerzutnika pojawia się rosnące zbocze.Przerzutnik ten pracuje jako dwójka licząca,więc po każdym naciśnięciu przycisku stanwyjścia zmienia się na przeciwny. W spo−czynku na wyjściu Q panuje stan niski i kon−densator C3 jest naładowany. Każdorazowepojawienie się stanu wysokiego na wyjściuQ (nóżka 13) powoduje włączenie triaka,a także zapoczątkowuje proces rozładowaniakondensatora C3 przez R8. Gdy napięcie nawejściu zerującym (n. 10) przekroczy próglogiczny, przerzutnik zostaje wyzerowany,a triak wyłaczony.Obwód sterowania triaka może wydać siędziwny, ale taki sposób sterowania jest w tymprzypadku optymalny. Jak widać, zasilaczRys. 1 Schemat ideowy*) bezpieczniktopikowy rurkowy94 Elektronika dla Wszystkich

dostarcza napięcia dodatniego do układu czę−ści cyfrowej (D1, C4, D3) oraz napięciaujemnego do wyzwalania triaka (D6, C6, D4,D5). Napięcie ujemne jest znacznie mniejsze,ale z powodzeniem wystarcza do otwarciatriaka.Gdy na wyjściu zanegowanym przerzutni−ka (n. 12) występuje stan wysoki, na bazietranzystora T1 występuje napięcie dodatniewzględem masy i tranzystor ten jest zatkany.Gdy napięcie na nóżce 12 spadnie do pozio−mu masy, tranzystor T1 zostaje otwarty i pły−nie (ujemny) prąd bramki triaka. Triak zosta−je otwarty i lampy zostają włączone.Podczas testów modelu okazało się, żestosując czułe triaki o małym prądzie bramkimożna znacznie zmniejszyć pojemność C1i C5 do 220nF, a nawet 150nF. Przy zastoso−waniu standardowych triaków o prądzie wy−zwalania 15mA należy stosować pojemnościpodane na schemacie lub nawet większe(470nF).Montaż i uruchomienieUwaga!W urządzeniu występują napięciagroźne dla życia i zdrowia. Osobyniepełnoletnie mogą je wykonaćtylko pod opieką wykwalifikowanychosób dorosłych.Układ można zmontować na płytce dru−kowanej, pokazanej na rysunku 2. Montażnie powinien sprawić trudności. Przedpierwszym włączeniem do sieci należy jed−nak wyjątkowo starannie sprawdzić po−prawność montażu (najlepiej dać komuś in−nemu do sprawdzenia), ponieważ układ jestzasilany wprost z sieci i pomyłki mogą spo−wodować uszkodzenie elementów, a nawetich wybuch.Rys. 2 Schemat montażowyStopień trudności projektu (dwie gwiazd−ki) wynika wyłącznie z faktu, że układ jestzasilany wprost z sieci, a to stanowi pewneniebezpieczeństwo podczas testowaniai użytkowania. Nie jest to więc na pewnoukład przeznaczony dla początkujących i dlamłodzieży.Układ zmontowany ze sprawnych ele−mentów będzie od razu poprawnie pracował.W przypadku kłopotów należy najpierwsprawdzić, czy na kondensatorach C4, C6występują napięcia zasilania (w spoczynkuokoło +12V i –4,4V). Następnie skontrolo−wać, czy na wyjściach przerzutników zmie−niają się stany po każdym naciśnięciu przyci−sku. Jeśli ta część pracuje, należy odłączyćR9 od przerzutnika – triak powinien sięotworzyć, a żarówka zaświecić. Jeśli to nienastąpi, trzeba zewrzeć wyprowadzenia emi−tera i kolektora T2. Jeśli i to nie otworzy tria−ka, przyczyną jest albo uszkodzenie triaka,albo wyjątkowo mała czułość triaka – należygo wymienić (albo zwiększyć pojemność C1,C5). Takie kłopoty mogą wystąpić tylkow przypadku zastosowania triaka o kiepskichparametrach. Zastosowanie triaka BTA06 lubBTA08 o gwarantowanym prądzie otwiera−nia 15mA eliminuje opisane problemy.W razie potrzeby można śmiało zmieniaćwartości C3 (1...4700uF) oraz R8(10k...4,7MΩ), by uzyskać potrzebny dowol−ny czas wyłączania.Gotowe urządzenie należy umieścićw obudowie gwarantującej bezpieczeń−stwo użytkowników. Należy też pamiętać,że także na przewodach sterujących dołą−czonych do punktów A, B oraz na przyci−skach może wystąpić napięcie sieci groźnedla życia.Możliwości zmianW układzie pokazanym na rysunku 1 przyci−ski podają na wejście modułu (na punkt B)dodatnie napięcie (Vcc). W wielu przypad−kach znacznie korzystniejsze będzie sterowa−nie polegające na zwieraniu wejścia sterują−cego B do masy (do punktu C). W takimRys. 3 Możliwości zmian sterowaniaprzypadku wystarczy rezystor R4 wlutowaćw miejsce oznaczone na schemacie oraz napłytce drukowanej literą X, a przyciski włą−czyć między punkty B i C, jak pokazuje ry−sunek 3. Układ będzie nadal poprawnie pra−cował – przecież przerzutnik U1B reaguje nazbocza – ściślej na rosnące zbocze. Jedynązmianą w stosunku do układu z rysunku 1okaże się to, że przełączanie będzie następo−wać nie w chwili naciśnięcia przycisku, tylkow chwili jego zwalniania.Wykaz elementówRezystoryPiotr GóreckiZbigniew OrłowskiR1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩR10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2kΩR3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω 0,5WR4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kQWR5,R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩR7,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩR9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩKondensatoryC1,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330nF/400VC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nFC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/10VC4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/16VC6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/10VPółprzewodnikiD1,D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Dioda Zenera 12VD4,D5 . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda LED zielona 3mmTc1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .triak np. BTA08 600CT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CMOS 4013PozostałeZ1,Z2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2Komplet podzespołów z płytką jestdostępny w sieci handlowej AVT jakokit szkolny AVT − 2442Elektronika dla Wszystkich95