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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Automatische Treppenbeleuchtung mit Mikrofon und Timerfunktion. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung Anmerkung Wie Sie wissen, hängt die Lebensdauer einer Glühlampe maßgeblich von ihrer Betriebsart ab. Durch die Begrenzung des Anfangsstroms im Moment des Einschaltens und dessen schrittweise Erhöhung wird eine Zerstörung des Glühlampenfadens vermieden. Der Einsatz eines Thyristor-Helligkeitsreglers mit Phasen-Impuls-Steuerung als Teil einer Treppenlichtmaschine ermöglicht es, die maximale Spannung in den Abendstunden zu begrenzen, wenn sie aufgrund einer Abnahme der Verbraucherzahl ansteigt. Darüber hinaus kann eine solche Maschine mit einem akustischen Sensor und einer Timerfunktion ergänzt werden, die es Ihnen ermöglicht, die Glühlampe mit maximaler Helligkeit für einen Zeitraum von 15 Sekunden bis 10 Minuten einzuschalten, wenn ein Tonsignal ertönt. Allgemeine Informationen. Bei den in diesem Artikel besprochenen Designs handelt es sich um sogenannte „Doppelklemmen-Netzwerke“, die eine Reihenschaltung mit einer Glühlampe ermöglichen, ohne dass zusätzliche Verkabelung erforderlich ist. Die Geräte können an jedem geeigneten Ort platziert werden, sodass aus Brandschutzgründen eine gute Belüftung der Schaltelemente gewährleistet ist. Als grundlegende Schaltungslösung für eine Treppenlichtmaschine wird mit einigen Modifikationen ein Thyristor-Helligkeitsregler [1] verwendet (Abb. 1). Insbesondere wurden zwei KT361-Transistoren, die einen Verbundtransistor bilden, durch einen aus der KT3107-Serie mit hoher Verstärkung ersetzt, und um die Entladezeit des Kondensators C1 nach dem Ausschalten der Stromversorgung zu verkürzen, wurde der Widerstand R2 eingeführt.
Der Regler sorgt für einen gleichmäßigen Stromanstieg im Moment des Einschaltens innerhalb von 1 Sekunde, wodurch durch die gleichmäßige Erwärmung des Glühfadens ein Überschreiten des maximal zulässigen Werts verhindert wird. Die maximale Spannung in der Last wird durch den Widerstand R6 eingestellt. Dieser Wert kann im Bereich von 80...90 % gewählt werden, wodurch eine Überschreitung der maximal zulässigen Spannung in den Abendstunden vermieden wird, wenn die Anzahl der Verbraucher abnimmt und die Netzspannung steigt. Die „weiche“ Lastmaschine im Stromnetz (Abb. 1) verwendet eine Phasenimpulssteuerung des Einschaltmoments des Thyristors, die die der Last zugeführte Leistung bestimmt. Das Wesen der Phasenimpulsmethode besteht darin, sich zu ändern der Moment des Öffnens des Thyristors, gerechnet ab dem Moment, in dem die Netzspannung durch Null geht. Je früher der Thyristor öffnet, desto größer ist die der Last zugeführte Leistung. Zu Beginn, wenn die Netzspannung nahe Null liegt, wird der Kondensator C2 entladen, die Transistoren VT2, VT3 und der Thyristor VS1 werden geschlossen. Nachdem der Ladevorgang des Kondensators C1 abgeschlossen ist, ist der Transistor VT1 vollständig geöffnet, und der Moment, in dem der Thyristor öffnet, wird nur durch die Zeitkonstante der Schaltung R5-R6-C2 bestimmt. Wenn sich der Kondensator C2 auflädt, erhöht sich der Spannungsabfall am Emitterübergang des Transistors VT2. Wenn ein Wert von etwa 0,6 V erreicht ist, beginnt der Transistor VT3 leicht zu öffnen, da Strom in seinem Basiskreis zu fließen beginnt. Dies führt zu einem noch stärkeren Anstieg des Basisstroms des Transistors VT2 und einem lawinenartigen Einschalten der letzten beiden und des Thyristors. Der Moment, in dem der Steuerelektrodenstrom des Thyristors VS1 auftritt, bestimmt die der Last zugeführte Leistung.
Aufbau und Einzelheiten. Die Maschine ist auf einer Leiterplatte (Abb. 2) aus doppelseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm in Form eines regelmäßigen Achtecks montiert, das in ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 65 mm eingeschrieben ist. Selbstverständlich können Sie auch eine Ronde mit einem Durchmesser von 70 mm verwenden. Die Leiterplatte ist so konzipiert, dass sie in einen Standard-Netzwerkverteiler mit einem Innendurchmesser von 70 mm passt. Die Transistoren VT1, VT2 können alle der KT3107-Serie sein, VT3 - KT3102. Wir werden die Zenerdiode VD1 durch D814G, KS512, KS515 ersetzen. Diode VD2 - jedes Silizium. Der Thyristor VS1 kann aus der Serie KU201, KU202 mit den Indizes K, L, M, N stammen. Dioden KD226 mit den Indizes G, D, E. Die Sicherung FU1 ist auf dem Halter installiert.
Arbeitsprinzip. Der Schaltplan einer verbesserten Version der automatischen Treppenbeleuchtung, ergänzt durch ein Mikrofon und eine Timerfunktion, ist in Abb. dargestellt. 3. Es wird derselbe Thyristor-Helligkeitsregler mit Phasenimpulssteuerung verwendet, aber für den normalen Betrieb der Maschine und die Bereitstellung der Versorgungsspannung ist im Regler eine Kette aus in Reihe geschalteten Widerständen R30-R31 enthalten, die die Anfangshelligkeit der Maschine einstellt Glühlampe auf dem Niveau von 10...15 %. Dies ist notwendig, um im Standby-Modus stabile Spannungen „+5“ und „+10V“ vom Netzteil zu erhalten. Im Moment des Schließens des Stromkreises ist der Widerstand des Glühlampenfadens maximal, und da in den parametrischen Stabilisator Vorschaltkondensatoren C16, C17 mit relativ geringer Kapazität eingebracht sind, erfolgt die Aufladung des Kondensators C15 nicht sofort, sondern innerhalb von Zehnteln einer Sekunde. Aus diesem Grund sollte die Zeitkonstante des Integrierkreises R13-C10 etwas länger sein als die Zeit, die zum Aufbau der Versorgungsspannung „+5“ benötigt wird, um eine zuverlässige Nullstellung des DD2-Zählers beim Einschalten der Stromversorgung zu gewährleisten. Nachdem die Versorgungsspannung auf „+5“ eingestellt ist, wird am Eingang des invertierenden Elements DD1.2 mit einem Schmitt-Trigger für einige Zeit (bestimmt durch die Nennwerte R13, C10) ein logischer Nullpegel aufrechterhalten, der nach der Invertierung durch Dieses Element setzt den Zähler DD2 zurück. Nachdem der Ladevorgang des Kondensators C10 abgeschlossen ist, hat dies keinen Einfluss auf den Betrieb des Geräts, da die Diode VD5 geschlossen ist. Nachdem der Zähler DD2 auf den Nullzustand gesetzt wurde, erscheint an seinem Ausgang „Q12“ (Pin 1) des höchstwertigen Bits ein Nullpegel, der, invertiert durch das Element DD1.3, den Schlüsseltransistor VT1 öffnet. Der untere Anschluss des Widerstands R24 wird mit dem gemeinsamen Draht verbunden und der Kondensator C18 wird geladen. Die Helligkeit der Glühlampe steigt auf den Maximalwert, der durch den Widerstandswert des Widerstands R29 eingestellt wird. Bei der im Diagramm angegebenen R29-Einstufung beträgt der maximale Helligkeitswert etwa 80 %. So brennt die Glühlampe beim ersten Einschalten des Geräts für eine bestimmte Zeitspanne mit einer maximalen Helligkeit von 80 %. Eine höhere Ausgangsleistung des Reglers (bis zu 99 %) kann nur durch Einschalten über eine Dreipolschaltung erreicht werden. Für eine Treppenbeleuchtungsmaschine spielt dies keine Rolle, da in der Regel keine hohe Beleuchtungshelligkeit erforderlich ist, der Helligkeitsverlust jedoch bei Bedarf durch den Einbau einer Glühlampe höherer Leistung ausgeglichen werden kann. Gleichzeitig wird der „Eins“-Pegel vom Ausgang „Q12“ (Pin 1) des DD2-Zählers der Kathode der Diode VD6 zugeführt, sie in die entgegengesetzte Richtung vorspannt und den Betrieb des auf Elementen aufgebauten Generators ermöglicht DD1.5, DD1.6, R19…R21, C11. Für DD2 werden Impulse positiver Polarität gezählt, die bei Erreichen des Zustands 2048 am Ausgang des höchstwertigen Bits „Q12“ (Pin 1) einen „Eins“-Pegel bilden. Dieser durch das Element DD1.3 invertierte Pegel führt zum Stoppen des Generators. Der gleiche Pegel schließt den Transistor VT1 und versetzt die Maschine in den Standby-Modus. In diesem Zustand wird die minimale Helligkeit der Glühlampe durch die Stellung des Schiebers des Trimmwiderstands R31 bestimmt und kann im Bereich von 10...50 % gewählt werden. Der Mikrofonverstärker wird mit den Operationsverstärkern DA1.1 und DA1.2 hergestellt. Seine Gesamtverstärkung kann 5000 erreichen, sodass eine Wechselspannung mit einer Amplitude von 1 mV ausreicht, um die Maschine über den Mikrofonausgang auszulösen. Mit dem Widerstand R5 kann die Empfindlichkeit des Verstärkers so eingestellt werden, dass die Maschine nicht durch das Geräusch von Schritten auf dem Treppenabsatz, sondern nur durch einen beliebigen Sprachbefehl ausgelöst wird. In diesem Fall können Sie die Helligkeit im Standby-Modus beispielsweise auf 50 % einstellen und wenn der „Eigentümer“ des Treppenabsatzes zusätzliche Beleuchtung benötigt, einen beliebigen Sprachbefehl erteilen. Um die Stabilität bei hohen Frequenzen zu erhöhen und Selbsterregung zu vermeiden, wurden die Kondensatoren C4, C6 in den Mikrofonverstärker eingeführt. Die verstärkte Wechselspannung vom Ausgang DA1.2 wird über den Trennkondensator C7 einem auf den Dioden VD1, VD2 aufgebauten Gleichrichter zugeführt. Die gleichgerichtete Spannung wird durch den Kondensator C8 geglättet und einem Einzelvibrator-Reset-Impulsformer zugeführt, der aus den Elementen DD1.1, DD1.2, C9, VD3, VD4, R11, R12 besteht. Wenn die Spannung am Kondensator C8 die Schaltschwelle des Elements DD1.1 (ca. 2,6 V) erreicht, entsteht am Ausgang des Elements DD1.2 ein kurzer positiver Impuls von etwa 8 μs Dauer, der jedes Mal, wenn ein Tonsignal erscheint, Setzt den Zähler DD2 zurück und startet den Timer neu. Eine visuelle Beurteilung der abgelaufenen Belichtungszeit (beim Einstellen des Timers) erfolgt anhand der LED-Reihe HL1...HL4 (HL1, HL2 - grün, HL3 - gelb und HL4 - rot). Wenn Sie die verstrichene Belichtungszeit aus der Entfernung visuell beurteilen möchten, ist es notwendig, den Widerstand der Widerstände R15...R18 auf 4,7 kOhm zu reduzieren und die Kapazität der Ballastkondensatoren C16, C17 auf 0,47 μF zu erhöhen. Die Timer-Verzögerungszeit kann auf 3,5 Stunden erhöht werden, indem der Kondensator C11 durch einen größeren mit einer Nennleistung von bis zu 2,2 μF ersetzt wird. Die minimale Verzögerung kann durch Auswahl des Widerstands R19 geändert werden. Ein weiteres interessantes Merkmal des Mikrofonverstärkers (DA1.1, DA1.2) ist zu beachten. Wenn wir die Kondensatorwerte erhöhen: C4=0,01 µF; C5=2,2 µF; C6=6800 pF; C7 = 47 uF und installieren Sie die Maschine in einem geschlossenen Raum, dann reagiert der Verstärker nicht auf Tonsignale, sondern nur auf Luftdruckänderungen, auch bei geräuschlosem Öffnen und Schließen der Türen.
Aufbau und Details. Die Maschine wird auf einer Leiterplatte (Abb. 4) aus doppelseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm aus einem quadratischen Zuschnitt von 78 x 78 mm zusammengebaut. Für den Einbau in einen Standard-Netzwerkverteiler vom Typ KEM5-10-7 werden aus einem quadratischen Zuschnitt Ecken mit den Maßen 13x13 mm ausgeschnitten. Die Maschine verwendet Konstantwiderstände MLT-0,125, MLT-2 (R34), Abstimmwiderstände SP3-38b in horizontaler Bauweise, Ballastkondensatoren C16, C17 Typ K73-17 mit einer Nennspannung von 400 V, der Rest unpolar - K10-17 , Oxid - K50-35 oder importiert. Das Mikrofon kann vom Typ CZN-15E, MKE-332, MKE-333, MKE-389-1 sein. Anstelle von VD12, VD13 können wie in der Vorgängerversion auch D814G(D), KS512, KS515 arbeiten. Die Transistoren VT1, VT4 können aus der KT3102-Serie stammen; VT2, VT3 - KT3107. Operationsverstärker DA1 wird durch TL072, TL082 ersetzt; Der IC DD1 KR1564TL2 (74HC14), der sechs Schmitt-Trigger enthält, kann durch CD40106 ersetzt werden, der Zähler KR1561IE20 (CD4040) wird durch KR1564IE20 (74HC4040) ersetzt. Die Einrichtung der zweiten Version des Geräts besteht aus der Einstellung der Mindesthelligkeit im Standby-Modus über den Widerstand R31, der Empfindlichkeit des Mikrofonverstärkers – R5 und der erforderlichen Zeitverzögerung – R21. Die Reaktionsverzögerung ab dem Erscheinen des Tonsignals oder Sprachbefehls kann durch Auswahl des Kondensators C8 erhöht werden. Wenn beim Erhöhen der Werte der Kondensatoren C16, C17 auf 0,47 µF der DD2-Zähler beim Einschalten nicht eindeutig auf Null zurückgesetzt wird, müssen Sie die Kapazität des Kondensators C10 auf 4,7-10 µF erhöhen. Wenn die Leistung der Glühlampe mehr als 75 W beträgt, muss der Thyristor auf dem Kühlkörper installiert werden. Literatur
Autor: Odinets A.L.
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