Automatische Treppenlichtsteuerung mit Bewegungssensor. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung

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Geräte, die die Beleuchtung von Treppen in einem Haus steuern, sind nicht neu und wurden vielfach in der Literatur und im Internet beschrieben. Der Autor bietet seine eigene Version an, die auf einem vorgefertigten HC-SR501-Modul mit einem pyroelektrischen Bewegungssensor basiert.

Das Internet verfügt über genügend Informationen über seine Eigenschaften, die oft recht widersprüchlich sind. Um vor diesem Hintergrund plausible Aussagen über die Leistungsfähigkeit des Moduls zu erhalten, mussten dessen Eigenschaften teils experimentell, teils durch Analyse der Schaltung erneut überprüft werden. Im Ergebnis kam der Autor zu folgendem Ergebnis Werte (Sie können jedoch sicher nur einer Instanz des getesteten Moduls zugeordnet werden):

• Grenzen der Bereichseinstellung der Erfassungszonenparameter, m ......3...8
• Raumwinkel, Grad ....... 140
• Betriebsarten ...... einzelne, zyklische „Totzeit“ zwischen Alarmen, s ...... 2...2,5
• Einstellgrenzen für die Alarmhaltezeit, s......5...250
• Alarmstufen, V aktiv ....... 3
• passiv ....... 0
• Versorgungsspannung, V.......4,5...12
• Eigene Stromaufnahme, mA .......0,06

Das Modul verfügt über einen „Nacht“-Betriebsmodus, dafür müssen Sie jedoch einen Fotowiderstand darin installieren.

Im Internet finden Sie Informationen zur Leistung des HC-SR501-Moduls bei einer Versorgungsspannung von 20...30 V. Dies stimmt nicht, da an seinem Stromeingang ein Oxidkondensator mit einer Nennspannung von 16 V verbaut ist Daher ist es sinnvoll, es mit einer Spannung von nicht mehr als 12 V zu versorgen.

Die im Modul verwendete Mikroschaltung erzeugt an ihrem Ausgang ein Alarmsignal in Logikpegeln von drei Volt. Zwischen seinem Ausgang und dem OUT-Ausgangspin des Moduls ist jedoch ein 1,5-kOhm-Widerstand geschaltet, sodass die Belastbarkeit des Moduls sehr gering ist.

Im Einzelbetriebsmodus wird nach der ersten Erkennung eines sich im sensiblen Bereich bewegenden Objekts der logische Spannungspegel am Modulausgang hoch und bleibt so für 5...250 s (die Haltezeit wird beim Setup eingestellt), sonst Eventuelle Erkennungen in diesem Zeitraum werden ignoriert. Nach Ablauf der Haltezeit kehrt der Ausgangssignalpegel auf Low zurück, die nächste Erkennung ist jedoch erst möglich, nachdem die Sensoreigenschaften wiederhergestellt sind (diese Zeit wird als „Totzeit“ bezeichnet).

Im zyklischen Triggermodus wird der Modulausgang nach der ersten Bewegungserkennung ebenfalls für die Haltezeit auf einen High-Pegel gesetzt, eine weitere Triggerung vor Ablauf dieser Zeit beginnt jedoch erneut mit der Zählung. Dadurch bleibt der Ausgangspegel so lange hoch, bis die Pausenzeit zwischen aufeinanderfolgenden Bewegungserkennungen die Haltezeit überschreitet.

Auf Fotos des Moduls, die im Internet zu finden sind, ist der „MD“-Jumper zu sehen, der die Betriebsarten umschaltet. Allerdings ist in dem Modul, das dem Autor vorliegt, nur der Einbauort angegeben und die Leiterbahnen sind so verlegt, dass das Modul immer im zyklischen Betrieb arbeitet.

Reis. 1. Bewegungssensor

Der Betriebsmodus „Nacht“ bedeutet, dass der Betrieb des Moduls bei Tageslicht blockiert wird. Mit dieser nützlichen Funktion können Sie sowohl Energie als auch Ressourcen an Lichtquellen sparen. Zur Umsetzung ist es notwendig, einen Fotowiderstand in die mit „RL“ gekennzeichneten Löcher auf der Modulplatine einzulöten (Abb. 2). Der Autor konnte keine Daten zu seinen Eigenschaften und Modusmerkmalen finden, aber der Einbau eines GL5516-Fotowiderstands mit einem Dunkelwiderstand von etwa 500 kOhm ergab ein völlig zufriedenstellendes Ergebnis. Da das Modul bei Tageslicht nicht mehr funktionierte, wurden keine weiteren Untersuchungen in dieser Richtung durchgeführt.

Reis. 2. Modulplatine

Das Modul HC-SR501 hat die Erstellung eines automatischen Steuerungssystems für die Treppenbeleuchtung erheblich erleichtert. Wir mussten lediglich einen Lichtquellenschalter und ein Netzteil hinzufügen. Es wurde beschlossen, den Schalter auf einem Triac aufzubauen, was das Gerät im Vergleich zu einem elektromagnetischen Relais kompakter, zuverlässiger und leiser machte. Da der interne Stromverbrauch eines solchen Gerätes gering ist, wurde für das Netzteil eine transformatorlose Schaltung gewählt. Dadurch konnten die Gesamtabmessungen des Geräts reduziert werden, dessen schematisches Diagramm in Abb. dargestellt ist. 3. Es wird aus einem 230-V-50-Hz-Netz gespeist, verbraucht hauptsächlich Blindleistung, die von Haushaltszählern nicht berücksichtigt wird, etwa 5 VA, und ist in der Lage, Lampen mit einer Gesamtleistung von bis zu 200 W zu schalten.

Reis. 3. Schematische Darstellung des Geräts

Das transformatorlose Netzteil (C2, VD1, VD2, c1) erzeugt eine konstante Spannung von 5 V. Der Lichtlampenschalter ist auf einem Triac VS1 aufgebaut, der von einem Triac-Optokoppler Ul gesteuert wird. Der Optokoppler wiederum wird durch das Ausgangssignal des HC-SR501-Moduls gesteuert. Das Modul kann den Optokoppler jedoch nicht direkt steuern, da der Mindeststrom der Optokoppler-Emissionsdiode, bei dem sein Phototriac öffnet, 5 mA beträgt und die Belastbarkeit des Modulausgangs deutlich geringer ist. Daher ist die emittierende Diode über einen Emitterfolger am Transistor VT1 mit dem Modul verbunden, der für die notwendige Stromverstärkung sorgt.

Der als VS1 eingesetzte Triac BTA08-800 kann einen deutlich leistungsstärkeren Stromkreis schalten als oben angegeben. Dafür müsste es aber auf einem Kühlkörper montiert werden, ein Platz dafür ist in der Entwurfsfassung des Autors aufgrund der begrenzten Gehäuseabmessungen nicht vorgesehen.

Alle Teile der Maschine, mit Ausnahme des HC-SR501-Moduls, sind auf einer 58x28 mm großen Leiterplatte untergebracht (Abb. 4), mit der das Modul über drei Drähte verbunden ist. Die Platine ist für den Einbau von SMD-Widerständen der Größe 1206 ausgelegt. Die übrigen Teile sind im üblichen Design gehalten. Der Oxidkondensator C1 wird auf die Platine „gelegt“ und mit dieser verklebt. Kondensator C2 - K73-17 mit einer konstanten Nennspannung von 630 V oder ähnlich importiert. Dreipoliger Schraubblock X11 zum Anschluss von Netzteil und Lampe EL1 - DG301 -5.0-03P-12. Das gesamte Gerät, dessen Aussehen in Abb. dargestellt ist. 5, untergebracht in einem Standard-G515B-Gehäuse mit den Abmessungen 66 x 66 x 30 mm.

Reis. 4. Leiterplatte

Reis. 5. Aussehen des Geräts

Um den „Nachtmodus“ zu implementieren (falls erforderlich), entfernen Sie die Fresnel-Linse von der Modulplatine (dies ist sehr einfach zu bewerkstelligen), stecken Sie die Fotowiderstandsleitungen in die „RL“-Löcher und löten Sie sie an, und installieren Sie dann die Fresnel-Linse wieder. Der Fotowiderstand sollte jedoch erst nach Abschluss der Installation und Einstellung des Geräts eingelötet werden, da diese Vorgänge sonst im Dunkeln durchgeführt werden müssen, was sehr umständlich ist.

Da alle Elemente des beschriebenen Gerätes unter Netzspannung stehen, sind beim Arbeiten mit geöffnetem Gehäuse die Regeln der elektrischen Sicherheit zu beachten.

Es empfiehlt sich, das Gerät zum ersten Mal ohne das Modul HC-SR501 einzuschalten, um dieses Modul vor Beschädigungen bei unsachgemäßem Betrieb des Netzteils zu schützen. Nachdem Sie das Gerät an das Netzwerk angeschlossen haben, überprüfen Sie zunächst die Spannung am Kondensator C1, die innerhalb von 5,1 ± 0,3 V liegen sollte. Trennen Sie das Gerät nach 20...30 s vom Netzwerk und bewerten Sie die Temperatur der Zenerdiode VD2 Gehäuse. Es kann etwas warm sein. Eine starke Erwärmung des Zenerdiodengehäuses weist auf eine falsche Kapazitätswahl oder eine Fehlfunktion des Kondensators C2 hin.

Schließen Sie anschließend eine 1-V-Glühlampe an die Pins 3 und 1 des XT230-Blocks an. Schalten Sie das Gerät ein und warten Sie 20 bis 40 s, bis die Übergangsvorgänge im Modul abgeschlossen sind (zu diesem Zeitpunkt kann die Lampe manchmal aufleuchten). . Bringen Sie dann beispielsweise ein sich bewegendes Objekt in den Empfindlichkeitsbereich des Moduls, winken Sie einfach mit der Hand in der Nähe – die Lampe sollte aufleuchten. Wenn das passiert, funktioniert alles einwandfrei. Wenn nicht, könnten die Gründe sein:

- Der Strom seiner Sendediode reicht nicht aus, um den Phototriac des Optokopplers U1 zu öffnen. Er muss mindestens 7...8 mA betragen und kann durch Auswahl des Widerstands R1 eingestellt werden;
- defekte Teile oder Installationsfehler.

Nach Abschluss des Tests stellen Sie mit den Trimmwiderständen des HC-SR501-Moduls den erforderlichen Erfassungsbereich (rechts, gemäß Abb. 2) und die Alarmhaltezeit (links, gemäß Abb. 2) ein. Es wird empfohlen, den Erfassungsbereich durch die Installation des Geräts an seinem festen Standort anzupassen, um den möglichen Einfluss umgebender Objekte auf seinen Betrieb zu berücksichtigen. Installieren Sie nach Abschluss der Einstellung ggf. einen Fotowiderstand im HC-SR501-Modul, um dessen Betrieb im „Nacht“-Modus sicherzustellen.

PCB-Datei im Format Sprint Layout 5.0: ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/stairs.zip.

Autor: A. Savchenko

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