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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Contrôle de l'éclairage sans contact. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Dès qu'un invité franchit le seuil de votre appartement, comme par magie, une lumière clignote dans le hall, illuminant le crépuscule, généralement caractéristique du couloir à tout moment de la journée. Et tout l'intérêt réside dans le tapis qui se trouve à l'intérieur de l'appartement près de la porte d'entrée, ou plutôt dans l'antenne sensible cachée en dessous, ou plus précisément dans la machine électronique qui contrôle la lampe dans le couloir. L'automate (Fig. 1) est assemblé sur seulement deux microcircuits numériques (DD1 et DD2), un transistor (VT1) et un trinistor (VS1). Il contient un générateur d'impulsions construit sur des éléments logiques DD1.2-DD1.4, un condensateur C7 et une résistance R10, et génère des impulsions rectangulaires avec une fréquence de 10000 10 Hz (ou 0,1 kHz est la fréquence audio). De plus, la stabilité de la fréquence importe peu. La période de répétition de ces impulsions est donc de 100 ms (50 µs). Ces impulsions sont pratiquement symétriques, donc la durée de chaque impulsion (ou une pause entre elles) est d'environ 1.1 µs. Sur les éléments logiques DD2.1, DD1, les condensateurs C3-C1, les résistances R2, R1, la diode VD1 et l'antenne WA1 avec connecteur XXNUMX, un relais capacitif est réalisé qui réagit à la capacité entre l'antenne et les fils réseau.
Lorsque cette capacité est insignifiante (inférieure à 15 pF), des impulsions rectangulaires de même fréquence de 1.1 kHz se forment à la sortie de l'élément DD10, mais la pause entre elles est réduite (en raison de la chaîne de différenciation C1R1) à 0,01. ms (10 µs). Il est clair que la durée de l'impulsion est de 100 - 10 = 90 µs. Cependant, en si peu de temps, le condensateur C3 parvient toujours à se décharger presque complètement (via la diode VD1), puisque son temps de charge (via la résistance R2) est long et approximativement égal à 70 ms (70000 1.1 μs). Étant donné que le condensateur n'est chargé qu'à un moment où il y a un niveau de tension élevé à la sortie de l'élément DD90 (qu'il s'agisse d'une impulsion ou simplement d'un niveau constant), lors d'une impulsion d'une durée de 3 μs, le condensateur C2.1 n'a pas le temps de se charger sensiblement et, par conséquent, un niveau de tension élevé reste tout le temps au niveau de l'élément de sortie DDXNUMX. Lorsque la capacité entre l'antenne WA1 et les fils du réseau augmente (par exemple, en raison du corps humain) jusqu'à 15 pF ou plus, l'amplitude du signal d'impulsion aux entrées de l'élément DD1.1 diminuera tellement que les impulsions à la sortie de cet élément disparaîtra et se transformera en un niveau élevé constant. Le condensateur C3 peut maintenant être chargé via la résistance R2 et un niveau bas est défini à la sortie de l'élément DD2.1. C'est lui qui démarre le vibreur unique (multivibrateur d'attente), monté sur les éléments logiques DD2.2, DD2.3, le condensateur C4 et les résistances R3, R4. Alors que la capacité du circuit d'antenne est faible, ce qui entraîne un niveau de tension élevé à la sortie de l'élément DD2.1, le vibrateur unique est dans un état dans lequel la sortie de l'élément DD2.2 sera faible, et la sortie de DD2.3 sera élevée. Le condensateur de mise à l'heure C4 se décharge (à travers la résistance R3 et le circuit d'entrée de l'élément DD2.3). Cependant, dès que la capacité augmente sensiblement et qu'un niveau faible apparaît à la sortie de l'élément DD2.1, l'unique vibrateur générera immédiatement une temporisation, aux valeurs nominales indiquées du circuit C4R3R4, égale à environ 20 s. Juste à ce moment, un niveau bas apparaîtra à la sortie de l'élément DD2.3 et un niveau haut apparaîtra à la sortie de DD2.2. Ce dernier est capable d'ouvrir une clé électronique réalisée sur l'élément logique DD2.4, le transistor VT1, la diode VD3 et les résistances R5-R8. Mais cette clé ne reste pas ouverte tout le temps, ce qui serait clairement inapproprié tant en termes de consommation énergétique que, surtout, en raison de l'échauffement totalement inutile de la transition de commande du trinistor VS1. Par conséquent, la clé électronique n'est activée qu'au début de chaque demi-cycle du réseau, lorsque la tension aux bornes de la résistance R5 augmente à nouveau jusqu'à environ 5 V. À ce stade, au lieu d'un niveau de tension élevé, un niveau de tension faible une tension apparaît à la sortie de l'élément DD2.4, grâce à laquelle le transistor VT1 s'ouvre d'abord, puis le trinistor VS1. Mais, dès que ce dernier s'ouvre, la tension sur celui-ci diminuera considérablement, ce qui entraînera une diminution de la tension à l'entrée supérieure (selon le circuit) de l'élément DD2.4, et donc du niveau bas à la sortie de cet élément passera à nouveau brusquement à un niveau haut, ce qui entraînera la fermeture automatique du transistor VT1. Mais le trinistor VS1 restera ouvert (on) durant ce demi-cycle. Au cours du prochain demi-cycle, tout se répétera dans le même ordre. Ainsi, la clé électronique ne s'ouvre que pendant quelques microsecondes nécessaires à l'allumage du trinistor VS1, puis se referme. De ce fait, non seulement la consommation d'énergie et l'échauffement du trinistor sont réduits, mais le niveau d'interférence radio rayonnée est également considérablement réduit. Lorsque l'exposition de 20 secondes se termine et que la personne a déjà quitté le tapis « magique », un niveau élevé apparaît à nouveau à la sortie de l'élément DD2.3, et un niveau faible apparaît à la sortie de DD2.2. Ce dernier verrouille la clé électronique via l'entrée inférieure de l'élément DD2.4. Dans ce cas, le transistor VT1, et donc le trinistor VS1, ne peut plus être ouvert (selon l'entrée supérieure de l'élément DD2.4 dans le schéma) en synchronisant les impulsions du réseau. Si la vitesse d'obturation a expiré, mais que la personne est toujours sur le tapis (sur l'antenne WA1), la clé électronique ne se verrouillera que lorsque la personne quittera le tapis. Comme le montre la figure 1, le trinistor VS1 est capable de fermer la diagonale horizontale (selon le schéma) du pont de diodes VD5. Mais cela revient à fermer la diagonale verticale du même pont. Ainsi, lorsque le trinistor VS1 est ouvert, la lampe EL1 est allumée ; lorsqu'elle n'est pas ouverte, la lampe s'éteint. La lampe EL1 et l'interrupteur SA1 sont des appareils électriques standards disponibles dans le couloir. Ainsi, avec l'interrupteur SA1, vous pouvez toujours allumer la lampe EL1 à tout moment, quelle que soit la machine. Vous ne pouvez l'éteindre que lorsque le trinistor VS1 est fermé. Cependant, il est également important qu'après la fermeture des contacts de l'interrupteur SA1, la machine soit mise hors tension. Ainsi, la formation de la temporisation peut toujours être interrompue à volonté en fermant puis en ouvrant l'interrupteur SA1. La machine est alimentée par un stabilisateur paramétrique contenant une résistance ballast R9, une diode redresseur VD4 et une diode Zener VD2. Ce stabilisateur produit une tension constante d'environ 10 V, qui est filtrée par les condensateurs C6 et C5, et le condensateur C6 lisse les ondulations basse fréquence de cette tension, et C5 - celles à haute fréquence. Considérons brièvement le fonctionnement de la machine (en supposant que l'interrupteur SA1 soit ouvert). Tant que l'antenne WA1 n'est pas bloquée par la capacité du corps humain, il y a un niveau élevé constant à la sortie de l'élément DD2.1. Par conséquent, le vibrateur unique est en mode veille, dans lequel la sortie de l'élément DD2.2 a un niveau bas, verrouillant (à l'entrée inférieure de l'élément DD2.4) la clé électronique. En conséquence, le trinistor VS1 n'est pas ouvert par les impulsions d'horloge arrivant à l'entrée supérieure de l'élément DD2.4 depuis le pont VD5 via la résistance R6. Lorsqu'une personne bloque le circuit d'antenne, un niveau bas apparaît à la sortie de l'élément DD2.1, déclenchant un seul vibrateur, et un niveau haut apparaît à la sortie de l'élément DD2.2, ouvrant la clé électronique et le trinistor VS20. pendant 1 s (la lampe EL1 est allumée pendant ce temps). Si à ce moment-là le blocage du circuit d'antenne est terminé (la personne a quitté le tapis), la lampe EL1 s'éteint, sinon elle continue à brûler jusqu'à ce que la personne quitte le tapis. Dans tous les cas, le vibrateur individuel (et la machine dans son ensemble) passe à nouveau en mode veille. Pour éteindre la lumière plus tôt que prévu (sans attendre 20 secondes), si cela s'avère soudain nécessaire, il suffit de fermer et d'ouvrir l'interrupteur SA1. Ensuite, la machine passe également en mode veille. La sensibilité requise de la machine dépend des dimensions de l'antenne WA1, de l'épaisseur du tapis et d'autres facteurs difficiles à prendre en compte. Par conséquent, la sensibilité souhaitée est sélectionnée en modifiant la résistance de la résistance R1. Ainsi, une augmentation de sa résistance entraîne une augmentation de sa sensibilité, et vice versa. Cependant, il ne faut pas se laisser emporter par une sensibilité excessive pour deux raisons. Premièrement, une augmentation de la résistance de la résistance R1 au-dessus de 1 MΩ nécessite, en règle générale, de la remplir de vernis afin d'exclure l'influence de l'humidité de l'air sur le mode de fonctionnement. Deuxièmement, avec une sensibilité excessive de la machine, ses faux positifs ne sont pas exclus. Ils sont également possibles après que le sol du couloir ait été lavé, mais pas encore sec. Ensuite, afin d'éteindre la lumière, vous devez déconnecter temporairement l'antenne WA1 à l'aide d'un connecteur unipolaire X1. L'antenne WA1 est une feuille de fibre de verre sur une face, recouverte du côté de la feuille d'une deuxième feuille de textolite fine, de getinaks ou de polystyrène. Le long du périmètre de la première feuille, la feuille est retirée d'une manière ou d'une autre sur une largeur d'environ 1 cm, puis les deux feuilles sont collées ensemble, en remplissant soigneusement de colle (par exemple du mastic époxy) les endroits périphériques de l'antenne où le film est retiré. Une attention particulière doit être portée à la fiabilité de la terminaison du fil allant du film vers l'extérieur de l'antenne. Les dimensions de l'antenne varient selon le tapis disponible. Sa superficie (sur la feuille) est d'environ 500 ... 1000 cm2 (supposons 20x30 cm). Si la longueur du fil allant de la machine à l'antenne est importante, il faudra peut-être le blinder (le bas de l'écran est connecté à la borne inférieure de la résistance R1). Mais alors, d'une part, la sensibilité de l'automate diminuera inévitablement, d'autre part, il faudra peut-être augmenter quelque peu la capacité du condensateur C1. Étant donné que l'écran sera connecté galvaniquement au réseau, il doit être recouvert d'une bonne et épaisse isolation sur le dessus. La machine elle-même est assemblée sur une planche en plastique par montage imprimé ou en surface. La carte est placée dans une boîte en plastique de dimensions appropriées, ce qui empêche tout contact involontaire de tout point électrique, car tous sont plus ou moins dangereux puisqu'ils sont connectés au réseau. Pour cette raison, toutes les soudures pendant le réglage doivent être effectuées après avoir débranché la machine du secteur (de l'interrupteur SA1). Le réglage consiste à choisir la sensibilité (avec résistance R1), comme déjà évoqué, et la vitesse d'obturation du one-shot (avec résistance R4), si nécessaire. À propos, la vitesse d'obturation peut être augmentée jusqu'à 1 min (à R4 = 820 kOhm) ou plus. Si vous appliquez les détails, comme sur la figure 1, la puissance maximale de la lampe EL1 (ou de plusieurs lampes connectées en parallèle) peut atteindre 130 W, ce qui est largement suffisant pour un couloir. Au lieu du trinistor KU202N (VS1), il est permis d'installer KU202M ou, dans les cas extrêmes, KU202K, KU202L, KU201K ou KU201L. Pont de diodes (VD5) de la série KTs402 ou KTs405 avec la lettre index Zh ou I. Si vous utilisez le pont de la même série, mais avec l'index A, B ou C, la puissance admissible sera de 220 watts. Ce pont est facile à assembler à partir de quatre diodes individuelles ou de deux assemblages de la série KD205. Ainsi, lors de l'utilisation des diodes KD105B, KD105V, KD105G, D226B, KD205E, vous devrez limiter la puissance de la lampe à 65 W, KD209V, KD205A, KD205B - 110 W, KD209A, KD209B 155 W, KD225V, KD225D - 375 W. , KD202K, KD202L, KD202M, KD202N, KD202R, KD202S 440 W. Ni le trinistor ni les diodes en pont n'ont besoin d'un dissipateur thermique (radiateur). Diode VD1 - toute impulsion ou haute fréquence (germanium ou silicium), et diodes VD3, VD4 - n'importe quel redresseur, par exemple, série KD102-KD105. Diode Zener VD2 - pour une tension de stabilisation de 9 ... 1O V, supposons les séries KS191, KS196, KS210, KS211, D818 ou type D814V, D814G. Transistor VT1 - l'une des séries KT361, KT345, KT208, KT209, KT3107, GT321. Les puces K561LA7 (DD1 et DD2) peuvent être entièrement remplacées par KM1561LA7, 564LA7 ou K176LA7. Pour améliorer la dissipation thermique, il est conseillé de réaliser une résistance ballast de deux watts (R9) à partir de quatre résistances d'un demi-watt : avec une résistance de 82 kOhm en parallèle ou une résistance de 5,1 kOhm en série. Les résistances restantes sont du type MLT-0,125, OMLT-0,125 ou VS-0,125. Pour des raisons de sécurité électrique, la tension nominale du condensateur C2 (de préférence en mica) doit être d'au moins 500 V. Les condensateurs C1-C3, C5 et C7 sont en céramique, en mica ou en papier métallique avec n'importe quelle tension nominale (sauf C2). Condensateurs à oxyde (électrolytiques) C4 et C6 de tout type avec une tension nominale d'au moins 15 V. Une autre version de la machine permettant d'allumer une lampe de table (applique, lampadaire ou plafonnier) d'un simple geste de la main (toucher léger) est illustrée à la Fig. 2. Cette machine, par essence, est un analogue électronique d'un interrupteur à bouton-poussoir classique avec un loquet qui fonctionne une fois sur deux : une pression - la lampe est allumée, une autre - la lampe est éteinte.
Cette machine est également construite sur seulement deux microcircuits numériques, mais au lieu du deuxième microcircuit K561LA7 (quatre éléments logiques 2I-NOT), elle utilise le microcircuit K561TM2 (deux bascules D). Il est facile de voir que les déclencheurs du dernier microcircuit sont installés à la place de l'unique vibrateur de la machine précédente. Considérons brièvement leur travail dans la machine. Le rôle du déclencheur DD2.1 est auxiliaire : il donne une forme strictement rectangulaire aux impulsions appliquées à l'entrée de comptage C du déclencheur DD2.2. S'il n'existait pas un tel formateur d'impulsions, la bascule DD2.2 ne serait pas capable de commuter clairement l'entrée C vers un état unique (lorsque sa sortie directe est haute et sa sortie inverse est basse) ou zéro (lorsque les signaux de sortie sont opposés à ceux spécifiés). Puisque l'entrée d'installation S (réglage "un") du déclencheur DD2.1 est constamment élevée par rapport à son entrée d'installation R (réglage "zéro"), sa sortie inversée est un suiveur régulier. C'est pourquoi le circuit intégrateur R3C4 affine fortement les fronts des impulsions issues du condensateur C3. Lorsque la tension est faible (l'antenne WA1 n'est pas affectée manuellement), la sortie inverse du déclencheur DD2.1 a également un niveau de tension faible. Mais dès que la tension sur le condensateur C3 augmente (rapprochez votre main suffisamment de l'antenne WA1) jusqu'à environ 5 V, le niveau bas à la sortie inverse du déclencheur DD2.1 passera à un niveau haut avec un saut brusque . Au contraire, après que la tension sur le condensateur C3 diminue (la main a été retirée) en dessous de 5 V, le niveau haut sur la même sortie inversée passera également brusquement à un niveau bas. Cependant, seule la première (positive) de ces deux surtensions est importante pour nous, puisque le déclencheur DD2.2 ne répond pas à une surtension négative (à l'entrée C). Par conséquent, le déclencheur DD2.2 passera à un nouvel état (simple ou zéro) chaque fois que la main sera amenée à l'antenne WA1 à une distance suffisamment proche. La sortie directe du déclencheur DD2.2 est connectée à l'entrée supérieure (selon le schéma) de l'élément DD1.2, qui fait partie de la clé électronique. En agissant sur cette entrée, le déclencheur est capable à la fois d'ouvrir et de fermer la clé électronique, et avec elle le trinistor VS1, allumant ou éteignant ainsi la lampe EL1. A noter que la connexion directe de la sortie inverse du déclencheur DD2.2 avec sa propre entrée d'information D assure son fonctionnement dans le mode de comptage souhaité - "une fois sur deux", mais le circuit intégrateur C5R4 est nécessaire pour qu'après application à l'automatique alimentation (par exemple, après avoir éteint " les embouteillages "), le déclencheur DD2.2 serait nécessairement mis à l'état zéro, correspondant à la lampe EL1 éteinte. Comme dans la machine précédente, la lampe EL1 peut également être allumée avec un interrupteur SA1 classique. Mais il sera désactivé si, d'une part, l'interrupteur SA1 est ouvert, d'autre part, le déclencheur DD2.2 est mis à zéro. Une autre caractéristique de cette machine est que le générateur d'impulsions (10 kHz) est assemblé selon un schéma simplifié - seulement deux éléments (DD1 et DD1.4) au lieu de trois. Au lieu du microcircuit K561TM2 (DD2), il est permis d'utiliser KM1561TM2, 564TM2 ou K176TM2. Les autres détails sont les mêmes que dans le précédent. Il est logique de réduire les dimensions de l'antenne à 50...100 cm2 sur la surface du film. La machine légère la plus simple (Fig. 3), contenant un seul microcircuit (DD1), présente un intérêt incontestable pour les amateurs de bricolage. Cet appareil est en quelque sorte un analogue électronique d'un bouton classique à retour automatique : enfoncé - la lampe est allumée, relâchée, elle s'est éteinte. Il est très pratique de prévoir un tel "bouton" sans contact, par exemple sur un fauteuil, dont la lumière au-dessus s'allume automatiquement chaque fois que vous vous asseyez dessus pour lire, tricoter ou d'autres activités de plein air.
La différence entre cet automate simplifié et les précédents est qu’il ne dispose pas d’un seul vibreur ni de déclencheurs. Ainsi, le condensateur C3 est directement connecté à l'entrée inférieure (selon le schéma) de l'élément DD1.2 de la clé électronique. S'il n'y a pas de « rider », l'antenne WA1 cachée sous la sellerie du siège n'empêche pas l'apparition d'un signal impulsionnel à la sortie de l'élément DD1.1, le condensateur C3 se décharge, et donc la clé électronique et le trinistor VS1 sont fermés, la lampe EL1 est éteinte. Lorsqu'un vacancier s'assoit sur une chaise, ces impulsions disparaissent, le condensateur C3 se charge et la clé électronique permet l'ouverture du trinistor VS1, la lumière est allumée. Bien entendu, ces exemples sont loin d’épuiser toutes les possibilités d’utilisation des automates légers. Auteur : V.V. Bannikov
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