3.1. Что можно сделать из старого светодиодного светильника

Заполнившие прилавки магазинов электронные игрушки и простейшие бытовые приборы– помощники (автоматические подсветки, миниатюрные светильники, индикаторы задымленности, индикаторы критического насыщения природного газа в воздухе и многие подобные им) привлекают покупателей своей низкой ценой и эстетичным внешним исполнением, позволяющим компактно встраивать их практически в любой интерьер. Ниже рассмотрим некоторые из простых промышленных приборов– миниатюрные светильники. Простые светильники предназначены для местной (локальной) подсветки небольшой территории, которая осуществляется путем нажатия на кнопку (верхнюю часть корпуса светильника) рукой человека. Кнопка одновременно является и матовым пластмассовым «окном», через которое из недр прибора проникает свет. При следующем нажатии на кнопку свет погаснет.

Источником света служит электрическая лампа накаливания, рассчитанная на напряжение 3…6 В (разные варианты светильников). При выключенной лампе накаливания электрическая цепь разомкнута и от источника питания ток не потребляется.

Вариант светильника с двумя последовательно включенными лампами накаливания 3 В'0,03 5 А дает больше света, хотя встречаются аналогичные примеры, где установлена одна лампа накаливания на напряжение 6,3 В. Нажатие на клавишу производится под углом – сверху в низ. На оборотной (тыльной) стороне прибора есть отсек для батарей питания (4 элемента типа АА дают напряжение 6 В) и места для крепления к стене (для эксплуатации в вертикальном положении).

Есть светильники, аналогичные по принципу действия, но включение света производится прямым нажатием на матовую панель. Питание– два элемента АА (соответственно 3 В). Световой индикатор– лампа накаливания 5 В'0,065 А.

Встречаются минисветильники с электронными часами-будильником с питанием для осветительной части 4,5 В и отдельным питанием 3 В (только на элементах ААА) цифровой схемы часов. Принцип действия тот же.

Остальные различия заключаются в особенностях исполнения и не принципиальны.

Эффективно используют такие светильники практически везде: в коридоре и жилых комнатах, устанавливая их чуть выше плинтуса и, таким образом, включая свет ногой (объединяют несколько светильников в параллельную электрическую цепь, и получают оригинальную световую цепочку из нескольких точек мягкого света), на стене на уровне пояса или головы человека, при входе в квартиру для подсветки между дверного пространства (если две двери), для подсветки основных приборов включения света и в аналогичных случаях. Спектр их возможной установки для обеспечения комфорта в быту практически не ограничен.

Только несколько недостатков (замеченных автором) упрощают их применение и бросают легкую тень на все, казалось бы, положительные их качества:

– необходимость в автономном питании;

– необходимость в «ручном» выключении света.

Оба эти недостатка легко исправить, собрав простую электронную схему узла задержки выключения и отрегулировав ее на заданный интервал времени. Такое усовершенствование автоматизирует использование рассматриваемых светильников, привнесет в быт радиолюбителя комфорт и удовлетворение. Усовершенствование под силу произвести практически любому человеку, знакомому с законом Ома, цифровыми микросхемами и паяльником.

Необходимость в автономном питании от батарей отпадает, если в качестве источника питания применить промышленно изготовленные сетевые адаптеры с возможностью регулировки выходного постоянного напряжения 3…12 В (например, TY-1002, ХМ-308 и аналогичные).

Как правило, на таких простейших адаптерах установлены переключатели режима выходного напряжения, а само выходное напряжение не стабилизировано. Мощность данных адаптером невысока – полезный ток в нагрузку реально не превышает 70… 100 мА. На практике эффект от таких «китайских игрушек» – адаптеров питания невелик – они даже не способны к нормальному питанию аудиоплеера (не смотря на то, какие сказки рассказывают покупателям «эрудированные» продавцы). Китай и есть Китай.

Однако, для рассматриваемого случая такие источники питания вполне подходят и работают успешно.

Вместо «китайских» можно применить отечественные адаптеры (качественнее и дороже) если такие завалялись в запасах радиолюбителя. Подойдет источник питания (ИП) от калькуляторов (например, «Электроника БП-20-0,5»), блок питания для радиоприемников (ПУ-1М) – в последнем случае необходима доработка с тем, чтобы выходное напряжение соответствовало 3 В или 6 В в зависимости от применяемого светильника.

Можно изготовить источник питания самостоятельно, но это усложненный и неоправданный путь для описываемого усовершенствования. Проще применить любой промышленный адаптер с выходным напряжением 3.. 6 В.

Бестрансформаторный узел питания в данном случае нежелателен, так как сложный импульсный источник для подобных самоделок изготавливать неэффективно и неоправданно, а простой бестрансформаторный источник, как правило, содержит во входном каскаде схемы балластные конденсаторы, вследствие чего в моменты включения и выключения нагрузки происходят скачки напряжения – для электронного узла они не страшны, а вот лампы накаливания с таким источником питания чаще выходят из строя.

Рассмотрим практический вариант электронной начинки для усовершенствования светильников. Смысл доработки в том, чтобы после «ручного» включения света он автоматически выключался по прошествии определенного времени.

Например, для узла локального освещения антресоли (как и для большинства вариантов с использованием миниатюрных светильников в быту) достаточно задержки выключения света 3…10 мин.

Для обеспечения кратковременного характера работы электронного узла после подачи на него питания с автоматическим отключением по прошествии заданного временного интервала удобно использовать микросхемы К561 серии.

Кроме простоты схемы, она имеет отличие в виде управляющего нагрузкой мощного полевого транзистора. Когда требуется управлять устройствами с током нагрузки 10.. 50 мА, поможет простая схема задержки выключения, представленная на рис. 3.3.

Подключение светильника производят так, чтобы электронный узел (микросхема K561TЛ1) была подключена к источнику питания постоянно.

При первом включении питания оксидный конденсатор С1 (представляющий в первый момент времени малое сопротивление электрическому току) начинает заряжаться через резистор R2 от источника питания. На входе элемента DD1.1 микросхемы K561TЛ1 высокий логический уровень.

Поскольку элементы микросхемы включены как инверторы, то на выходе элемента DD1.2 также высокий уровень напряжения. Полевой транзистор VT1 открыт, и напряжение поступает на лампу накаливания ELI– штатную лампу светильника.

Рис. 3.3. Простая схема задержки выключения нагрузки

По мере зарядки оксидного конденсатора С1 на выводах

1 и 2 элемента DD1.1 напряжение постепенно уменьшается (относительно общего провода). Достигнув порога переключения логического элемента с передаточной характеристикой триггера Шмита (таковы все однотипные элементы микросхемы K561TЛ1), на выходе DD1.1 напряжение изменяется на противоположное – то есть на высокий логический уровень. После инвертирования элементом DD1.2 на выводе 4 последнего присутствует низкий уровень. Транзистор закрыт, лампа ELI обесточена.

Таким образом, при первом включении (при разомкнутых контактах штатной кнопки SA1) произойдет самопроизвольное включение освещения и прекратиться автоматически по мере заряда оксидного конденсатора С1.

При изначально замкнутых контактах SA1 устройство готово к включению света и началу отсчета времени задержки включения, которые произойдут, если разомкнуть SA1, ручным нажатием на кнопку.

Для того, чтобы снова активировать узел (после того как лампа погасла), замыкают контакты штатной кнопки SA1 до включения света (как правило, два нажатия), специально разряжая конденсатор и запуская цикл его зарядки сначала. Устройство начинает свой цикл отсчета времени каждый раз сначала (после каждой новой разрядки оксидного конденсатора С1).

О деталях

При указанных на схеме значениях элементов С1 и R2 время задержки выключения составит 8 мин (при указанном на схеме сопротивлении резистора R2) и около 90 мин при сопротивлении R2– 4,7 Мом, а емкости С1 3300 мкФ.

Оксидный конденсатор С1 применяют с насколько возможно малым током утечки, например К53-18.

Если необходима регулировка выдержки времени – постоянный резистор R2 заменяют переменным с сопротивлением 4,7… 10 МОм. Если требуется выдержка времени, рассчитанная на единицы и десятки минут, применять оксидный конденсатор большой емкости нецелесообразно, достаточно емкости в 47.. 200 мкФ.

При большой выдержке времени применяют высокоемкостные оксидные конденсаторы с малым током утечки, например, К53-1, К53-18, К50-35 и аналогичные с емкостью до 5000 мкФ.

Постоянные резисторы типа MЛT-0,25 или другие подходящие. Транзистор VT1 выполняет роль коммутатора тока. Оксидный конденсатор С2 сглаживает пульсации напряжения от нестабилизированного источника питания– адаптера.

В этой схеме он необходим.

Электронная схема узла, представленная на рис. 3.3 может использоваться в других соответствующих случаях в зависимости от характера нагрузки.

Выходной ток одного элемента микросхемы K561TЛ1 (в зависимости от напряжения источника питания 5… 15 В) пропорционально изменяется от 1,5 до 7 мА.

Это не достаточно для обеспечения нормального питания даже обычного светодиода, тем более значительной для такого случая нагрузки в виде маломощной лампы накаливания. Как один из вариантов усиления тока в нагрузке еще два свободных элемента микросхемы K561TЛ1 соединяют параллельно элементу DD1.2 – теперь ток нагрузки может достигать 12 мА.

Однако и такой ток для большинства узлов нагрузки недопустимо мал.

Например, слаботочные электромеханические реле не смогут работать с таким узлом. Для этого в качестве усилительного элемента применяют транзисторы соответствующей мощности. Причем, если нужен большой коэффициент усиления по току (более 1000) применяют пару транзисторов одной проводимости включенных по схеме Дарлингтона (составной транзистор).

Как правило, коэффициент усиления по току пары транзисторов в схеме Дарлингтона равен произведению коэффициента усиления h21e их обоих. Вместо КП540А применяют КП922А1 – КП922Б1, КП743А – КП743В. Из зарубежных: IRF540, BUZ 11, IRF511, IRF640, IRF720. Для питания нагрузки малой и средней мощности (с током до 1 А) применяют КП501, КП7138, КП707, КП7131, КП504 с любым буквенным индексом. Если требуется очень большой ток в нагрузке, в качестве VT1 без изменения схемы применяют IRG4PC50F с мощностью до 200 Вт.

Устройство не требует налаживания, кроме установки временного интервала задержки, изменяемого (как описано выше) параметрами RC-цепи.

Эта схема имеет и универсальный характер. Предположим, необходимо отсрочить включение какого-либо электронного узла не несколько минут после подачи на устройство питания.

Часто такой вопрос приходится решать при конструировании устройств охранной сигнализации. Чтобы выйти из помещения человеку, и закрыть за собой двери, требуется некоторое время, когда сигнализация еще не должна реагировать на разорванный шлейф охраны, а по прошествии автоматически заданного времени самостоятельно включаться в режим сканирования своих шлейфов (соответствующих датчиков).

Для этого достаточно поменять местами (с соблюдением полярности С1) элементы R2 и С1. Кнопка SA1 и резистор R1 включаются также параллельно времязадающему конденсатору С1. При ненадобности эту цепь из схемы исключают. Теперь, при включении питания, нагрузка будет обесточена до тех пор, пока не зарядится С1. Для достижения обратного эффекта (задержки включения в базовой схеме рис. 3.3) также допустимо включить в разрыв DD1.1 и DD1.2 еще один инвертор или, при использовании в схеме слаботочного электромеханического реле, подключать устройство нагрузки к контактам реле на размыкание.

Напряжение питания электрической схемы в диапазоне 4.5… 15 В, однако в нашем случае оно завязано с типом применяемой лампы накаливания и находится в пределах 4.5…6 В. Как показала практика, при повышенном относительно номинального для лампы накаливания напряжении 5 В (при штатном питании от батарей, например 3 В) светильник работает надежно– как правило, применяемые лампы рассчитаны на напряжение 5…6 В. Ток потребления узла при выключенной лампе накаливания не превышает 2 мА.

Узел можно расширить, дополнив его звуковым эффектом – при включении света будет активирован звуковой капсюль со встроенным генератором (показан на схеме пунктиром). Звуковой капсюль НА1 со встроенным генератором– любой подходящий, например, FMQ-2015B, 1212FXP.

Элементы узла закрепляются на монтажной плате и помещаются внутри корпуса светильника.

 

3.2. Увеличение зоны действия пульта дистанционного управления

Пульты дистанционного управления (ПДУ) встречаются в комплекте практически с любой современной бытовой и электронной техникой. Кондиционеры, видеокамеры, музыкальные центры и домашние кинотеатры, СВЧ-печи – таков далеко не полный набор примеров.

Не акцентируя внимание на принципе действия и электронной начинке ПДУ (как правило, все они построены по единому принципу) остановимся подробнее на дальности их действия. Невидимые человеческим глазом ПК-лучи, излучаемые передатчиком характеризуются мощностью и направленностью (рассеянием) излучения.

Луч в типовом ПДУ не сфокусирован, а излучаемый ИК-диодом имеет характер широкого пучка. В условиях ограниченного пространства с множеством препятствий (например, стены квартиры, перегородки, рельеф интерьера) ИК-луч отражается от большинства из них, ослабевает, и все равно приходит к приемнику ИК-сигналов. Наибольшее поглощение ПК-лучи имеют на открытой местности в ясную погоду.

Заметно, что с ухудшением (со временем службы) электрических характеристик элементов питания (потери емкости аккумуляторов и снижение тока и напряжения батареек) для эффективной работы требуется пропорционально все большее приближение ПДУ к приемнику ИК-сигналов. Это первый признак необходимости замены элементов питания. Но этот диагноз успели узнать все.

Новация состоит в том, что дальность действия обычного ПДУ с одним излучающим ПК-диодом, которая обычно не превышает на открытой местности 5…6 м. (нефокусирован-ный поток), а в условиях препятствий интерьера 10… 12 м можно повысить в 1,5.. 2 раза установив последовательно со штатным, аналогичный ИК-диод. При этом включать дополнительный ПК– излучающий диод надо в прямом направлении и устанавливать рядом с первым.

Для этого потребуется аккуратно разобрать корпус ПДУ, и в зависимости от конструктивных особенностей установки базового ИК-диода (за защитным экраном-стеклом или в открытом состоянии с выдающейся рабочей поверхностью диода вне корпуса ПДУ), просверлить отверстие под место еще одного ИК-диода.

Если аналогичного ИК-излучающего диода нет в наличии, или, как часто бывает, невозможно определить в точности тип примененного в ПДУ штатного ИК-диода для пультов с напряжением питания схемы до 6В допускается включение AЛ156A, AЛ147A, AЛ164A9, AЛ164А91) зарубежные аналоги (L-315eir,L-514cir).

У перечисленных приборов прозрачный цвет колбы, прямой ток Imax. достигает значения 100 мА, длина волны 920–940 нм, мощность излучения 8… 10 мВт.

Повышать напряжение питания электронной схемы формирователя импульсов ПДУ не нужно, равно как нет необходимости и в другом вмешательстве в штатную схему. Увеличение дальности действия ПДУ проверены с моделями Setro STV-2080MH, ПДУ минисистемы МАХ-930 производства Samsung, ПДУ видеоплеера W131W.

 

3.3. Фонарик на элементах солнечной батареи и методы его усовершенствования

 

Встречаются светильники в виде камня с элементом EL44, светильники, работающие от солнечного элемента с встроенным аккумулятором. Такой «экзотический» фонарь хорошо использовать на практике для подсветки в ночное время пальмы, стоящей рядом с окном. Получается красиво.

Встречаются и другие конструкции, отличающиеся по внешнему виду, например, предназначенные для «втыкания» (вертикального крепления) непосредственно в землю на дачном участке.

Предназначение у разного вида светильников может быть различным, емкость аккумуляторов и их тип (а также мощность солнечной батареи) отличается в зависимости от конструкции, но принцип действия у всех один. При ясной погоде с большой солнечной активностью (днем) устройство, с помощью фотоэлементов солнечной батареи преобразует солнечную энергию в электрический ток, который заряжает маломощные аккумуляторы. При наступлении темноты естественная солнечная активность снижается, зарядка аккумуляторов прекращается.

Внутренняя схема «чувствует» наступление сумерек и разрешает мерцание светового элемента, которым является светодиод оранжевого свечения. Конструктивно светодиод выполнен в трубке из матовой пластмассы так, что кажется, как будто внутри корпуса фонаря мерцает свеча.

Благодаря конструктивным особенностям корпуса, удачным эстетическим решениям, а также электронной схеме устройства, управляющей светодиодом хаотичными пачками импульсов, удалось получить эффект мерцания свечи.

Прогресс в области новых световых элементов необратим.

Лет 10 назад повсеместно в продаже имелись специальные лампы (рассчитанные под патрон Е27 и напряжение осветительной сети 220 В), которые производили аналогичный эффект мерцающей свечи благодаря инертному (неоновому) газу в колбе лампы. Сегодня такой же эффект можно получить от светодиода.

Стоимость таких фонарей-светильников невелика и колеблется от 3 до 10 Евро. В России и ближнем зарубежье подобные светильники продаются в отделах электротоваров, сувениров и гипермаркетах.

Рассмотрим электрическую схему устройства и ее основные элементы.

 

3.3.1. Принцип работы устройства

Электрическая схема устройства представлена на рис. 3.8.

Микросхема DA1 является конструктивно «залитой» и на печатной плате представляет собой каплю твердой композиции с тремя выводами. Функция этой микросхемы– выработка импульсов с хаотичной частотой следования и скважностью.

Рис. 3.8. Электрическая схема фонаря с мерцающим светом и автоматической подзарядкой от солнечных батарей

Как только на нее поступает питания с помощью замыкания электрической цепи включателем SB1, на выводе 3 DA1 «OUT» присутствуют хаотичные импульсы положительной полярностью амплитудой 1,5–1,6 В (при нормально заряженных аккумуляторах).

Ограничительный резистор R3 ограничивает ток через светодиод HL1, чем осуществляет энергосберегающую функцию устройства в вечернее время.

Импульсы хаотичного порядка с выхода микросхемы поступают в базу транзистора VT3, на котором реализован усилитель тока.

В свою очередь, на транзисторах VT1, VT2 собран фото-чувствительный узел (фотореле), управляющее работой усилителя тока VT2 и светодиода HL1. При ясной погоде или заметной солнечной активности пасмурный день (короче, говоря, в дневное время) солнечная батарея на элементах FBI– FB4 является генератором постоянного тока. Максимальное суммарное напряжение на ее элементах (замеренное у катода диода VD1 и общего провода) не менее 3,4 В.

Это напряжение поступает в базу транзистора VT1 (включенного вместе с VT2 по схеме Дарлингтона– с максимальным коэффициентом умножения напряжения) через делитель напряжения на резисторах RI, R4. То есть, пока светло, напряжение на солнечной батарее достаточно для открывания транзистора VT1, и, соответственно, запирания VT2. Через транзистор VT3 ток не течет, светодиод не мерцает.

Аккумуляторы GBl, GB2 соединенные последовательно, когда SB1 замкнут, заряжаются небольшим током через диод VD1, вторая функция которого– не допустить разряд аккумуляторов в темное время суток через элементы солнечной батареи.

В вечернее (темное) время суток, когда естественного освещения недостаточно для зарядки аккумуляторов, фотореле на транзисторах VT1, VT2 разрешает ток через транзистор VT3 светодиод HL1 мерцает, напоминая горение свечи. В этом случае через светодиод течет ток порядка 8 мА.

При погашенном светодиоде устройство практически не потребляет ток. Соответственно, хорошо заряженных аккумуляторов при условии свечения светодиода только в вечернее время и ночью (то есть Vi суток) было бы достаточно на трое суток (примерно, 88 час).

Однако, в дневное время аккумуляторы заряжаются, поэтому на практике время работы нового фонаря увеличивается намного и зависит (в основном) от солнечной активности в дневное время, то есть тока заряда аккумуляторов.

Как правило, фонарь устанавливают в комнате на окне, с тем, чтобы он лучше заряжался днем.

На практике, устанавливать фонарь в глубину комнаты, а тем более в темные интерьеры нельзя, так как не удастся получить желаемый уровень зарядки аккумуляторов и заявленные в руководстве (инструкции по эксплуатации) возможности «бесконечной работы, так как ресурс светодиода составляет не менее 100000 часов» не соответствуют действительности.

Конечно, не из-за светодиода, а просто устройство требует постоянной солнечной энергии для подзарядки, которую в темном углу или помещении будет неоткуда взять, да и аккумуляторы имеют не бесконечный цикл заряд– разряд.

К прочим замеченным недостаткам устройства и путях их локализации – подойдем далее.

 

3.3.2. О деталях

Устройство комплектуется Ni-Cd аккумуляторами типа АА с номинальным напряжением 1,2 В и емкостью 700 мА/ч.

Транзисторы VT1—VT3 можно заменить на отечественные приборы типа КТ312, КТ343 с любым буквенным индексом и аналогичные.

 

3.3.3. Рекомендации по улучшению

Для улучшения работы устройства, включающего длительную бесперебойную работу в течении нескольких месяцев подряд (а не нескольких суток, как до доработки) необходимо сделать ряд простых изменений в схеме.

Параллельно диоду VD1 установить еще два аналогичных диода увеличения тока заряда аккумуляторов. Главное, чтобы все три диоды были аналогичными.

Аккумуляторы заменить на Ni-Mh (это продлит срок их полезной эксплуатации) в таком же корпусе АА, но с емкостью от 2200 мА/ч.

Резистор R4 из схемы удалить. При этом фотореле будет срабатывать раньше, уже при минимальной освещенности и включать светодиод позже (в сумерки), что способствует более длительному заряду аккумуляторов, тем более с большей емкостью, чем штатные.

Днем эксплуатировать (как уже было отмечено выше) фонарь лучше в максимально освещенных местах (например, на окне), а к ночи, в преддверии романтического ужина можно переносить его уже вглубь комнаты, что придаст атмосфере человеческого общения романтичность и оригинальность.

 

3.3.4. Спектр практического применения

Спектр применения в быту и на природе солнечных элементов и миниатюрных солнечных батарей на их основе весьма разнообразен.

К примеру, 2–3 пластины солнечных батарей, встроенные в плечевой ремень цифрового фотоаппарата или камеры, не позволят полностью зарядить АКБ устройства, но их вполне хватит на то, чтобы подпитать аккумулятор и не позволить путешественнику остаться без возможности фотографировать на природе, вдали от цивилизации, где подзарядить миниатюрный АКБ попросту нечем, кроме естественных солнечных лучей.

Для этого ремень крепится к камере обычным способом. От него отводится небольшой провод, который подсоединяется к фотоаппарату через разъем для внешнего питания DC-out.

Такой ремень можно использовать для подзарядки аккумулятора в течение 10–12 часов при условии солнечной активности.

 

3.4. Блок питания «из ничего»

Каждое электронное устройство оснащено источником вторичного электропитания. Специфика исполнения источника и его технические параметры определяются общесистемными требованиями к устройству в целом и условиями его эксплуатации. В общем случае источники вторичного электропитания – это преобразователи первичной энергии в энергию, пригодную для работы устройства, наделенного определенными пользовательскими функциями. Дополнительной, часто необходимой функцией источника электропитания может быть обеспечение гальванической развязки между источником первичного напряжения и нагрузочными цепями.

Тип приборов под общим названием «источники питания» объединяет множество устройств.

К их числу относятся как простые, на первый взгляд, электрохимические элементы с заданными характеристиками для переносных приборов, так и достаточно сложные, стационарные преобразователи энергии.

Последние выполнены на основе узлов, способных осуществлять различные виды подстроек и регулировок для защиты от внешних и внутренних дестабилизирующих факторов. Временная стабильность параметров источника питания зачастую является определяющим фактором работоспособности прибора в целом. Поэтому при проверке технических характеристик того или иного устройства источнику питания следует уделять особое внимание.

В последние десятилетия произошла замена традиционных источников питания стационарного оборудования на основе силовых трансформаторов, функционирующих на частоте питающей сети, импульсными источниками питания, или так называемыми бестрансформаторными преобразователями первичного сетевого напряжения. Принцип их действия основан на преобразовании исходного первичного напряжения низкой частоты (десятки герц) питающей промышленной сети в более высокочастотные колебания (несколько десятков килогерц) с последующей трансформацией. Сегодня преобразователи подобного типа составляют большинство источников вторичного электропитания устройств как бытового, так и промышленного назначения.

Среди многочисленных радиоэлектронных устройств, что можно сегодня приобрести в магазинах радиотоваров встречаются готовые блоки многофункциональных устройств, содержащих встроенные источники питания (адаптеры сетевого напряжения). Таков, к примеру, блок ресивера спутникового телевидения BS-S 501 Xtra модели DMO 265-R.

Ресивер был приобретен в 2011 году для использования по назначению – обеспечению приема телевизионной трансляции со спутников – совместно с антенной (тарелкой) спутниковой связи. Когда устройство ресивера было заменено новым, более современным, старый блок оказался не нужен, и до последнего времени «пылился без дела».

Импульсный источник питания, обеспечивает сразу несколько постоянных напряжений: +5 В (ток 1,2 А), +12 В (0,8 А), +22 В (0,3 А) может пригодиться в домашней лаборатории радиолюбителя – как тестовое и настроечное устройство.

Для адаптации промышленного ресивера BS-S 501 Xtra DMO 265-R к запросам радиолюбителя, вскроем его корпус, открутив 4 самореза по периметру.

Слева находится печатная плата SMPS-888 импульсного преобразователя с несколькими выходными напряжениями, с которой будем дальше работать. В преобразователе применена микросхема U1 типаЬМ339, регулируемый стабилитрон TL431 (U2) и импульсный трансформатор YW-TR2-CE. Разъем SN2, расположенный здесь же, служит для соединения выходных напряжений источника питания – плоским кабелем – с платой преобразователя спутниковых сигналов.

С разъема SN2 в соответствии со следующими рекомендациями используют напряжения для лаборатории начинающего радиолюбителя.

Со стороны печатных проводников припаивают проводники 4-х контактного кабеля TIA/EIA 568В2 (ранее применявшегося для соединения сетевой карты системного блока и внешнего модема ПК) или аналогичного. Проводники подключаются к разъему SN2 в соответствии с табл. 3.1.

Таблица 3.1.

Распайка проводников разъема SN2

Аналогичным способом можно использовать в качестве относительно мощного источника питания практически любой промышленный электронный прибор, подключившись проводниками к точкам выходных напряжений.

Рассмотренный подход позволяет экономить семейный бюджет, и, кроме того, давать «вторую жизнь» морально устаревшим устройствам, отложенным в утиль за ненадобностью.

 

3.5. На что сгодится старая сигнализация

При замене блоков сигнализации в промышленных помещениях и частных квартирах часто остаются невостребованными «старые» блоки, которые можно с успехом приспособить для имитации установленной сигнализации – в других квартирах, или по иному назначению, к примеру, для индикации времени на ЖКИ. Как правило для это потребуется просто подключить к старым блокам источник питания с напряжением 10–13 В, и «спрятать» соединительные провода.

Что адаптировать такие блоки сигнализации для собственных нужд радиолюбителя необходимо открыть крышки корпуса и подключиться к определенным точкам. Рассмотрим эту ситуацию подробнее – на примере блоков сигнализации «Комета-02» и «Сигнал-2М».

Чтобы адаптировать блок «Комета-02» нужно подключить к его двухпроводному разъему питание – в соответствии с указанной на корпусе прибора полярностью. Для этого корпус «Кометы» открывают с лицевой стороны (2 винта под специальную отвертку).

При правильном подключении питания, установленном вручную коде «00» (что означает режим включенной сигнализации) и поднятом вверх тумблере, светодиод на панели «Кометы» начнет мигать. Имитация включенной сигнализации достигнута.

Блок «Комета-02» снят с «вооружения» подразделений и квартирных служб вневедомственной охраны.

Охранное устройство «Сигнал-2М» эксплуатируется охранными структурами до сих пор и широко распространено. Этот прибор можно увидеть на промышленных предприятиях, в магазинах и офисах, в банках.

Чтобы разобрать «Сигнал-2М» снимите его с «подложки» с помощью ослабления одного винта в тоце корпуса и открутите

4 самореза с тыльной стороны корпуса. Внутри находится печатная плата с обозначением UA317 (со стороны проводников), где к 5-ти контактному разъему с обозначением (на плате) ТВ2 припаяны 2 проводника питания (типа МГТФ-0,6).

На печатной плате UA317 расположен 5-ти контактный выходной разъем (с винтовой фиксацией), обозначенный как ТВ2. Его распайка следующая:

1 – питание +12 В

2 – общий провод

3, 4, 5 – контакты для подключения шлейфа связи.

Напряжение питания устройства – от стабилизированного источника в диапазоне 9-14 В.

Практическое применение бывшего блока сигнализации «сигнал» не только в имитации наличия охранной сигнализации в квартире (служебном помещении), но и часы.

 

3.6. Портативный и экономичный регистратор событий из шагомера

 

Простое устройство контроля посещений с памятью и фиксированной индикацией окажется полезным в быту – для подсчета входивших в помещение людей или для того, чтобы быть спокойным, что никто не входил в отсутствие хозяев. Особенно полезно, если вы поехали надолго на дачу (в командировку).

Первое, что приходит на ум – адаптация электромеханического счетчика.

Рассмотрим этот проект ниже.

 

3.6.1. Адаптация электромеханического счетчика

Электромеханические счетчики используется в промышленности для контроля состояния (счета) и фиксации показаний. При каждом воздействии постоянного напряжения на обмотку (внутри корпуса электромеханического счетчика) происходит изменение его цифровых показаний (возрастание) на один.

Это достигается применением обмотки с якорем, который, в свою очередь, воздействует на рычаг стопорной пружины, удерживающий колесики счетчика с нанесенными на них цифрами. Управление обмоткой осуществляется постоянным током. При каждом воздействии соответствующего напряжения происходит только одно притягивание и одно отпускание якоря катушки счетчика.

Электромеханические счетчики различаются по габаритам, электрическим параметрам (напряжение, ток) и линейкой цифр.

Часто такой счетчик оказывается незаменим по простоте и удобству применения. К примеру, это касается устройств учета времени работы дизельных двигателей-генераторов, когда требуется контролировать наработку в моточасах, строительной техники, высотных кранов и во многих других аналогичных случаях.

Вместо создания высокоинтегрированных электронных устройств, таким образом, можно обойтись неприхотливым и надежным промышленно изготовленным счетчиком. Счетчик содержит минимум деталей, служит десятилетиями, и в нем практически «нечему ломаться».

Кроме того, такой подход в решении простых задач оправдан тем, что на механическом табло счетчик фиксирует показания, которые не сбиваются даже при механическом воздействии (тряска, вибрация) и отключении электричества; при вновь подключенном напряжении счетчик продолжит отсчет с прежних (накопленных) показаний. Это дополнительный аргумент надежности конструкции.

Производителем предусмотрен и рычажок сброса всех показаний (разрядов) в ноль.

В некоторых иных (относительно представленного на рис. 3.16) счетчиках сброс показаний осуществляется путем открывания крышки и «ручным» перемещением колесиков с нанесенными на них цифрами до совмещения с нулями или в другую необходимую комбинацию цифр (показаний).

Крышку, надеваемую на счетчик, закрепляют винтом, проволокой или пломбируют для предотвращения несанкционированного изменения его показаний.

Ток потребления обмотки не превышает 15 мА. Источник питания может быть любой нестабилизированный, даже с однополупериодным выпрямлением тока. Диапазон допустимых напряжений в пределах 10–15 В.

Электрическая схема подключения счетчика представлена на рис. 3.17. Полярность подключения в данном случае значения не имеет.

Рис. 3.17. Электрическая схема подключения электромеханического счетчика

На практике такое устройство с запоминанием состояния используют для контроля посещений охраняемых и складских помещений, однако, его с успехом можно применять и в быту, то есть дома, подключив схему (рис. 3.17) совместно с микропереключателем SB1, установленном на косяке (дверной коробке) входной двери.

Микропереключатель, кроме указанного на схеме, может быть любой подходящий, с группой контактов на замыкание-размыкание, например, ПД9-1, П1М9-1Т, МТС-1 и аналогичный.

Кроме счетчика фирмы Mansfeld допустимо применять и другие промышленные приборы аналогичной конструкции, подключая к ним источник питания сообразно паспортным данным и электрическим характеристикам конкретного электромагнитного счетчика.

Когда дверь закрыта, контакты SB1 разомкнуты и напряжение на счетчик не поступает. При открывании двери происходит замыкание контактов микропереключателя SB1, ток течет через электромагнит счетчика, но показания не изменяются, пока якорь электромагнита ЭМ 1 не будет отпущен.

Как только дверь зарывается, контакты SB1 размыкаются, якорь электромагнитного счетчика отпускает, и показания прибора посредством механического привода переустанавливаются (изменяются) на единицу.

Таким образом, ведя периодический контроль с записью в специальный журнал или компьютер показаний прибора, к примеру, первого числа каждого месяца (в зависимости от частоты посещений помещения) можно с большей долей точности контролировать «проходимость» объекта, а в бытовых домашних условиях устройство позволяет контролировать ситуацию – не заходил ли кто-нибудь в квартиру в отсутствие хозяина. Не смотря на то, что, как правило, наделены ключами многие (в зависимости от состава семьи), иногда важно знать, например, выходил ли ребенок из дома гулять и сколько раз. На каждое открывание-закрывание двери счетчик сработает только один раз.

Отрицательным моментом применения рекомендуемого устройства является ненадежное закрывание двери, провоцирующее дребезг контактов переключателя SB 1, однако, этот устраняется жесткой фиксацией переключателя к дверной коробке и периодическом контроле всех точек крепления входной двери. Обеспечить это условие вполне под силу рачительному хозяину.

 

3.6.2. Цифровой портативный и экономичный регистратор событий из шагомера

В такой ситуации, когда нужен портативный экономичный регистратор событий, работающий от датчика, да еще на ЖКИ, готовый к локальной установке и занимающий мало места, с неограниченной частотой срабатывания, можно применить готовое устройство шагомера с небольшой доработкой.

Дело в том, что можно изготавливать под заказ регистратор событий на микропроцессоре (индикатор LCD 20 знакомест, ОЗУ 1 кБ, контроллер), но такое решение нерентабельно, ибо даже стоимость написания программы вряд ли будет сегодня меньше стоимости китайского изделия (менее 500 руб).

К примеру, в прихожей моей квартиры я установил в качестве счетчика – для регистрации посетителей – цифровой шагомер Tronic Н6735.

Этот простой, но полезный прибор приобретен в Финляндии в 2007 году за символическую цену; причем он способен не только измерять количество шагов, но и пройденное расстояние, и количество «сброшенных» килокалорий. В перспективе он может работать даже спидометром велосипеда (после несложной доработки, а именно – подключении геркона и магнита), рассмотрим варианты подключения цифрового шагомера Tronic Н6735 далее.

Перед доработкой промышленного устройства шагомер нужно разобрать, открутив 3 самореза в корпусе.

Для подключения датчика с замыкающими (нормально разомкнутыми) контактами вовсе не нужно иметь «семи пядей во лбу». К точкам подключают либо геркон с нормально разомкнутыми контактами, либо аналогичного рода кнопку (концевой включатель без фиксации).

Подключение производят к контактам маховика с эксцентриком, работающим в паре с магнитом. Точка А одновременно является «+» питания (батарея типа LR44 с напряжением 1,5 В обеспечивает надежную работу устройства в течении примерно 2-х лет). Точка А на печатной плате обозначена как VPR

Таким образом, никаких дополнительных доработок устройства (кроме описанной) не требуется.

Сам маховик с эксцентриком можно с платы удалить, а можно, как в авторском варианте – оставить: возможно, шагомер еще пригодится вам по прямому назначению.

 

3.6.3. Варианты альтернативного решения

Дополнительные идеи-варианты решения задач подсчета представлены ниже.

1. Регистратор событий («кто пошел»)

В любом калькуляторе есть кнопка «=»; параллельно ей подключают геркон (с нормально замкнутыми контактами, установленный в пределах 1 см от магнита на подвижной части двери), затем набирают на калькуляторе «0+1=» (при необходимости результат счета делят на 2). Единственный минус нет даты и времени

2. Старый сотовый или радиотелефон телефон с поддержкой java подключают к геркону и «считает» (запоминает информацию, индицирует на дисплее).

3. Если контакты геркона подключить к контактам кнопки фотосъемки цифровой камеры (даже самой простой), можно получить портрет входящего, причем с уже отраженном на экране форматом записи даты и времени съемки.

Вообще же вариантов применения устройства бесконечно много. Они ограничиваются только фантазией радиолюбителя.

 

3.7. Управление посредством старого радиотелефона или необычное применение базы и трубки радиотелефона в быту

 

Иногда случается, что домашний радиотелефон морально устаревает, перестает радовать так, как прежде – ведь появляются современные модели, которые хочется «вставить» в свой интерьер на радость себе и близким. Бывает и так, что его постигает (настигает) локальная неисправность; к примеру, мой телефон Texet TX-D5300 после падения на пол, перестал отображать на дисплее некоторые символы, и считывание информации превратилось для меня в муку. Разбор аппарата и улучшение контактов дисплея с печатной платой ничего не дали. Таких и подобным им случаев, к сожалению, сотни и тысячи.

Небольшая (до 1000 руб) стоимость подобных «игрушек» предполагает, что хозяин без сожаления заменит такой телефон, поскольку рентабельность ремонта перевесит саму стоимость изделия.

Тем не менее, бытовые радиотелефоны с незначительными и локальными неисправностями вполне подойдут для того, чтобы руками радиолюбителя вдохнуть в них «новую жизнь».

К примеру, совсем несложно сделать из «игрушки» дистанционный сигнализатор открывания входной двери; а эта умело воплощенная в реальность задача позволит пойти еще дальше и оповещать звуком о любом другом (при соответствующем подключении) изменении контролируемого параметра в пределах одной квартиры (офиса).

Главное – чтобы был исправен передающий и приемный тракт, и работала функция «поиск трубки». Далее я расскажу, как из такого полу исправного беспроводного комплекта сделать полезную в хозяйстве вещь.

Для доработки базового (штатного) комплекта (база + трубка) потребуется сделать несколько несложных шагов. Вот они:

– разобрать базу радиотелефона (снять корпус для доступа к печатной плате);

– подключить параллельно контактам кнопки «поиск трубки» двухпроводный шлейф с максимальной длиной не более 1,5 м (во избежание ложных срабатываний от наводок переменного напряжения от сетевых проводов);

– другой конец шлейфа соединить с концевым выключателем (на замыкание) или герконом на размыкание (с нормально замкнутой группой контактов), установленными на коробке входной двери (см. подробности ниже);

– установить (зафиксировать) базу радиотелефона здесь же, недалеко от «выносного включателя»;

– с помощью штатного адаптера подключить базу к напряжению 220 В;

– подключить выносную трубку к другому (дополнительному) сетевому адаптеру с выходным напряжением 3–5 В, чтобы не зависеть от разряда батарей или аккумуляторов в трубке;

– установить трубку с адаптером в нужное место, к примеру, невдалеке от рабочего стола.

Рассмотрим эти шаги подробнее.

В центре печатной платы находится микрокнопка с контактами на замыкание; у нее 4 вывода, два из которых соединены (дублируют друг друга). Омметром проверяем соединение в контактной группе кнопки – при нажатии на нее выявляем замыкающиеся контакты.

Параллельно им паяльником с тонким жалом и мощностью до 25 Вт (чтобы не повредить радиоэлементы на печатной плате) припаиваем двужильный шлейф; необходимости в его экранировании нет.

Схема подключения достаточно проста, и, на мой взгляд, даже не нуждается в публикации отдельного рисунка. Это геркон включенный параллельно кнопке (на базе) «поиск трубки».

Далее необходимо пояснить – принцип работы радиотелефона TX-D5300 в режиме поиска трубки.

 

3.7.1. Особенности работы комплекта TX-D5300 в режиме «поиск трубки»

При нажатии на кнопку «поиск трубки» (в центральной части базы) – при условии подключения базы к сети 220 В и заряженных аккумуляторов непосредственно в трубке – последняя издает кратковременную трель длительностью 2,5.. 3 сек. Причем это происходит вне зависимости от того, подключена ли к базе телефонная линия; что и дало возможность применять старый радиотелефон не по назначению.

При длительном (или многократно повторяющемся с частотой более 1 раза в 5 секунд) нажатии на кнопку «поиск трубки» звуковой сигнал будет все равно только однократный, продолжительностью несколько секунд. То же будет и при открывании двери, на которой установлен «замыкатель контактов». Это особенность промышленной разработки телефона TX-D5300.

При плотно закрытой двери магнит воздействует своим полем на геркон и контакты последнего разомкнуты.

При открывании двери геркон находится в обычном режиме с замкнутыми контактами; по шлейфу это состояние передается к кнопке базы и трубка телефона издает звуковой сигнал. В качестве геркона я применяю КЭМ-3-1 с тремя контактами.

Для питания трубки радиотелефона, расположенной в пределах 30 метров от базы, применяю адаптер для питания сотового телефона Nokia с выходным постоянным напряжением 3,7…4.2 В.

В данном случае подойдет любое ненужное зарядное устройство с выходным напряжением в указанном диапазоне.

 

3.7.2. Технические характеристики базового блока TX-D5300 фирмы Texet

– стандарт DECT GAP (возможность регистрации дополнительных трубок других изготовителей);

– меню на русском языке;

– телефонная книга на 50 имен и номеров (повтор последних 10 набранных номеров);

– определение номера вызывающего абонента (АОН/ Caller ID) с памятью 40 номеров

– возможность подключения до 5 трубок (беспроводная мини-АТС): внутреннее соединение между трубками;

– рабочая частота: 1880–1900 МГц;

– радиус действия беспроводного комплекта Texet ТХ-D5300 в помещении / на открытой местности до: 50 м / 300 м;

– определитель номера только в модели Texet ТХ-D5300 Black;

– интерфейсы: Texet TX-D5300 Black RJ-11 вход.

Безопасность и сервис функции в модели Texet ТХ-D5300 Black:

– отключение микрофона;

– блокировка клавиатуры;

– индикация времени;

– индикация разряда аккумулятора;

– индикация выхода за пределы зоны связи базового блока;

– поиск трубки.

База питается от сетевого адаптера 6,5 В постоянного тока (ток потребления 150 мА).

Телефон питается от двух пальчиковых аккумуляторов типоразмера АА, напряжением 1,2 В и энергоемкостью 550 мА/ч – каждый.

 

3.7.3. Практические рекомендации

Как я уже отметил в начале описания разработки, вариантов применения доработанного устройства может быть бесконечно много: было бы что сигнализировать.

К примеру, кроме предложенной сигнализации об открывании входной двери, при ином размещении контактного датчика можно «узнать», о «занятости» туалета/ванной (санузла), протечке на кухне или под ванной (при наличии специального датчика), о включении вентилятора/кондиционера в другом помещении, об открывании лоджии, двери калитки или подсобного помещения на даче, и в других подобных случаях.

Для реализации вариативных идей следует только позаботиться о размещении соответствующего контактного датчика непосредственно в зоне его срабатывания (и разместить невдалеке базу радиотелефона).

Вместо контактов геркона (кнопки или переключателя на замыкание) можно применять даже электронную схему с соответствующим управлением на основе электронных ключей (микросхемы К190КТ1 —К190КТ2, мультиплексоров или реле).

Но это уже совсем другая история, посложнее.

Интересная идея в части применения разработки также относится к сфере охраны недвижимости: если трубку установить у соседки по лестничной клетке (с условием предварительной «соседской» взаимовыручки и договоренности), то в период вашего длительного отсутствия дома (вы в отъезде на Канарах или на даче), внимательная к чужим тайнам бабушка всегда будет знать, что «кто-то открыл дверь», и сумеет, надеюсь, вовремя спасти ваше достояние, накопленное в квартире, позвонив «куда следует» или прямо вам.

Аналогичным методом можно «реанимировать к жизни» практически все модели вышедших из моды домашних радиотелефонов.

Пользуйтесь и процветайте!

 

3.8. Сигнализация из подручных средств или любая дверь под контролем

Для того, чтобы информировать хозяина о приходе гостей, открывания той или иной двери в многоквартирном (многокомнатном) доме пригодится простая звуковая сигнализация, созданная из подручных деталей.

В качестве звукового сигнализатора применен электронный блок от грузового автомобиля Volvo, предназначенный для звуковой индикации аварий (неисправности) системы управления автомобилем.

Устройство состоит из нескольких генераторов 34, создающих на выходе очень необычное звучание – прерывистое с одновременным эффектом сирены. При подключении минуса питания (общего провода) к контакту 4 разъема устройства – пауза между звуком 0,5 сек.; при подключении к контакту 8 – пауза возрастает до 4–5 сек.

Громкость звука около 80 дБ. Именно поэтому для целей охранной сигнализации мною был выбран этот звуковой индикатор.

Номинальное питание электронного блока – 24 В. Однако он сохраняет работоспособность и при напряжении питания 15В (звук становится тише). Питание подключают к выводам 31 (общий провод) и 5 («+» источника питания). В качестве источника питания применяется любой – с постоянным напряжением в диапазоне 15–28 В. Ток потребления устройства в режиме активной звуковой индикации не превышает 200 мА.

К примеру, импульсный источник питания, встроенный в корпус принтера Canon BJC-2000, имеющий на выходе два стабилизированных напряжения 5 В (ток 0,8 А) и 24 В (0,6 А) – отлично подходит для данной сигнализации.

Распиновка разъема: контакты 1,2 – минус питания (общий провод), 6 вывод +24 В, 7 вывод +5 В.

Плата источника питания закреплена в корпусе принтера 2-мя саморезами со стороны основания. После отсоединения платы от принтера, ее разъем с помощью обычного клеммника и проводов МГТФ соединяют с блоком звуковой сигнализации от автомобиля Volvo.

Данный источник питания может быть применен и отдельно для других радиолюбительских разработок с учетом знания о параметрах его выходного напряжения.

Другие варианты применения идеи

Тот же метод с успехом применяю в деревенском доме, где много разных ходов: 2 хлева, курятник, подпол, несколько кладовок, чердак – и все они оснащены дверьми. На каждой двери установлен концевой выключатель (устанавливаемый в отечественных автомобилях в торце стойки на открывание двери), а провода от каждого такого контактора идут к общему блоку сигнализации, установленному в одной из жилых комнат.

Для соединения контакторов с устройством сигнализации применяю тонкий экранированный провод. Экран подключен к «общему проводу» (минусу питания).

Также подойдет практически любой двужильный, или витая пара из проводов МГТФ-0,6 (или аналогичных).

Длина соединительных проводов (от одного контактора до блока сигнализации) в моем случае достигает 30 м. При этом однотипных шлейфов сигнализации в моем хозяйстве установлено 5, однако их количество не ограничивается.

Как отмечено выше, все они сходятся к блоку сигнализации, и подключаются через диоды КД522 (катодом – к выключателю) к контакту 4 или 8 разъема звукового индикатора (рис. 3.27). Каждый шлейф охраны через отдельный диод.

Выбор подключения между контактами 4 или 8 (для получения соответствующего звукового эффекта) делает сам радиолюбитель в соответствии с рекомендациями, приведенными выше.

Часть охраняемых помещений я подключил к контакту 4, а часть – к 8 контакту разъема. Кроме того, между «+» питания и этими контактами можно установить светодиоды (с соблюдением полярности) с ограничительными резисторами 22 кОм. Тогда сигнализация открывания той или иной двери станет еще и световой.

Теперь любая дверь – под контролем. Это особенно важно, учитывая то, что крупный рогатый скот может выходить из хлева самостоятельно.

 

3.9. Датчик влажности или индикатор протечки

 

Это устройство звуковой сигнализации обеспечивает прерывистый и громкий звук примерно 60 дБ при возникновении опасной ситуации. Электрическая схема устройства показана на рис. 3.29.

Устройство собрано на микросхеме K561TЛ1 (используется только один ее элемент). Эта многофункциональная микросхема популярна среди радиолюбителей и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими микросхемами К561 серии.

В состав микросхемы К561ТЛ1 входят четыре однотипных элемента И (с инверсией) с передаточной характеристикой триггера Шмитта. Передаточная характеристика каждого элемента имеет два порога – срабатывания и отпускания. Разность Uсраб и Uопт есть напряжение гистерезиса, которое в данном случае пропорциональна (зависит от) напряжению питания.

Благодаря высокой чувствительности элементов микросхемы K561TЛ1 удалось создать электронный узел, реагирующий на незначительное изменение напряжения на входе.

Между входом элемента DD1.1 и «+» питания включен ограничительный резистор R1, регулирующий чувствительность устройства. При верхнем (по схеме) положении движка переменного резистора R1 чувствительность узла минимальна.

Как видно из рисунка ничего сложного в схеме нет, и ее мог бы придумать, пожалуй, любой школьник, а повторить – даже начинающий.

Но… главное еще и в том, что такую схему ребята могут самостоятельно усовершенствовать, то есть создать на ее основе собственные разработки, заменив датчик влажности – на другой датчик с характеристиками параметрического сигнализатора (который изменяет под воздействием среды свои параметры – электрическое сопротивление).

Рис. 3.29. Электрическая схема звукового сигнализатора протечки

Итак, вторым по значимости элементом в схеме является датчик влажности. Он конструктивно выполнен из датчика вращения электродвигателя НГМД (накопителя на гибких магнитных дисках) типа МС-5301, которые сейчас являются анахронизмом эпохи, и могут быть за бесценок приобретены, либо найдены там, где регулярно проводят апгрейд (обновление) компьютерного оборудования.

Практически каждый дисковод был оборудован такой платиной, которую использовали как датчик вращения, а мы далее приспособим под датчик влажности.

Электродвигатель дисковода аккуратно разбирается, и из него извлекается датчик вращения.

На рисунке хорошо видно, что замкнутые проводники дорожки, расположенные в форме лабиринта, перерезаны скальпелем в одном месте.

Это сделано для размыкания короткозамкнутой цепи датчика.

Электрические проводники аккуратно припаиваются к штатным контактам (хорошо видны на рисунке) гибким проводом МГТФ-0,6 (подойдет МГТФ-0,8).

Устройство и датчик соединяются проводами длиной до 3-х метров (большая длина не испытывалась) – это может быть витая пара из тех же проводов МГТФ, телефонный провод или гибкие электрические многожильные провода.

Внимание, важно!

Непосредственно к датчику необходимо припаивать только гибкий провод МГТФ (или аналогичный), чтобы не спровоцировать отслоение дорожек на металлической основе датчика. А далее этот провод может быть соединен (например, через электрический клеммник) с проводами другой гибкости и сечения.

На другом конце (у корпуса устройства) эти провода переходят в разъем типа В2В-ХН-А или аналогичный.

Перед использованием с датчика мелкозернистой наждачной бумагой удаляют небольшой слой лака, покрывающего токопроводящие дорожки на поверхности датчика.

 

3.9.1. Как работает устройство

Пока вокруг датчика сухо, на входе элемента DD1.1 высокий уровень напряжения. На выходе элемента (вывод 3 DD1.1) низкий уровень и сигнализация выключена. При небольшой влажности, а тем более, при воздействии на датчик влаги (капель воды) на входе элемента напряжение уменьшается, благодаря передаточной характеристики триггера Шмитта внутреннее состояние скачком изменяется на противоположное, на выводе 3 микросхемы DD1 присутствует высокий уровень. При высоком уровне на выходе элемента DD1.1 транзистор VT1 открывается и через капсюль НА1 течет ток – включается звуковая сигнализация.

Недостатком устройства можно отметить некоторую инертность выключения сигнализации, связанную с высыханием датчика. Однако, для этого предусмотрен выход – при обнаружении протечки и ее локализации устройство сигнализации принудительно выключают включателем SB1.

Но даже если этого не сделать, то по высыхании датчика, устройство выключит сигнализацию и автоматически перейдет в режим ожидания.

Микросхемы данного типа являются маломощными, и выходной ток каждого элемента не превышает несколько единиц мА; поэтому к выходу элемента DDL 1 подключен усилитель тока на транзисторе VT1.

В цепи коллектора этого транзистора включен звуковой капсюль с встроенным прерывистым генератором 34 типа KPI-4332-12, который можно приобрести в магазинах радиотоваров за 20–30 руб.

Элементы устройства монтируются в любом подходящем компактном корпусе. В авторском варианте используется корпус от аквариумного компрессора воздуха. Проводники питания можно соединять через разъем Х2 (например, от батареи типа 6F22 «Крона») или выводить через штатное отверстие сбоку корпуса устройства.

 

3.9.2. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается, и начинает работать сразу после подачи питания. Датчик располагают на полу под стиральной машиной или в ином труднодоступном месте – под трубами (где его не видно, и где наиболее возможна протечка) – контактной площадкой вверх, при необходимости фиксируют провода изолентой к полу или трубам. Перед первым включением движок переменного резистора R1 устанавливают в среднее положение.

Для проверки работоспособности устройства на расстоянии 0,5–1 м от датчика распыляют влагу из емкости для глажения (пульверизатором или другой емкости с распылителем). Этого оказывается достаточным, чтобы «проснулась» звуковая сигнализация.

 

3.9.3. О возможной замене деталей и элементов

В качестве источника питания применяется промышленное устройство ПУ-1М. Выходное напряжение 9 (6 В) – имеется фиксированный переключатель, регулирующий выходное напряжения на корпусе блока.

Источник питания с трансформаторной развязкой от сети переменного тока. Максимальный ток нагрузки– 150 мА.

Кроме указанного источника питания можно использовать любой (в том числе нестабилизированный) источник с выходным напряжением в диапазоне 7—12 В.

При подключении звукового капсюля со встроенным прерывистым генератором следует соблюдать полярность. Положительный вывод источника питания подключают к выводу капсюля с обозначением «+».

Микросхему K561TЛ1 можно заменить на K564TЛ1, CD4093B (зарубежный аналог). Переменный резистор R1 типа СПО-1, или аналогичный, желательно с линейной характеристикой.

Постоянные резисторы типа МЛТ-0,25.

Транзистор VT1 можно заменить на КТ603, КТ608, КТ801, КТ815, КТ972, 2SC1573, 2N4927 и аналогичные. Звуковой капсюль– любой с встроенным генератором, рассчитанный на постоянное напряжение 5—15 В и ток до 100 мА.

Например, FXP-1212, FMQ-2015B – в этих случаях звук будет не прерывистый, а монотонный.

Оксидный конденсатор С1 в схеме важен, он сглаживает пульсации напряжения.

Включатель SB1 штатный, расположенный в корпусе от компрессора. Можно применить и любой другой тумблер, например MTS-1.

Индикаторный светодиод подключен постоянно – он сигнализирует о работоспособном устройстве, находящемся в готовности. Вместо указанного на схеме, применяют любой другой светодиод, с током до 20 мА, например, ARL-5013URC-B.

 

3.10. Особенности и возможности разных датчиков

 

3.10.1. Если датчик самодельный

Очевидно, рассмотренный датчик найдется не у каждого радиолюбителя, поэтому он может быть заменен на самодельный, к примеру, со следующими рекомендациями. Соединительные провода припаиваются к двум металлическим спицам.

Спицы располагаются параллельно друг другу на полу на расстоянии 0,5–1 см (в районе ожидаемой протечки) и крепятся к полу обыкновенным лейкопластырем.

Материал пола значения не имеет.

Кроме того, конструкция датчика может иметь много вариантов. Определяющее значение в данном устройстве имеет высокая чувствительность микросхемы к даже незначительному изменению сопротивления между контактами XI.

 

3.10.2. Самый простой датчик влажности, который видел я

Самый простой промышленный датчик влажности, который приходилось видеть, был создан компанией Philips, и стоил менее 1 USD.

Внешний вид – две пластинки из нержавеющей стали с изолятором в виде тонкого (пластикового на вид) сита из волос (как вариант повторения в домашних условиях можно взять две монетки по 2 рубля и обмотать леской – в виде изолятора).

Принцип работы такого датчика в линейном измерении емкости в довольно узком диапазоне 200…300 пФ. При увеличении влажности, как было рассмотрено выше, волос удлиняется.

Такой датчик применяют вместо времязадающего конденсатора в генераторе на микросхеме КР1006ВИ1 (зарубежный аналог NE555). Таким образом, при изменении влажности частота генератора изменялась.

 

3.10.3. Из промышленных (изготовленных на производстве) датчиков влажности

Из промышленных датчиков влажности, что можно приобрести почти повсеместно сегодня, наиболее популярны HONEY HIH-4000 (НШ-4010) (стоимость 500–700 руб.) с 3-х контактным выходным разъемом 3-PIN SIP С (выводы: «+», «-«, «аналоговый выход»). Примерно сходные результаты можно получить с использованием в качестве датчика промышленного НСН-1000.

Датчик имеет автономное питание с напряжением 3 В; элемента CR2025 хватает примерно на 1 год работы. Такой датчик уместно использовать в составе охранной сигнализации.

Тем не менее, предложенный в первой части статьи метод самостоятельного изготовления датчика влажности из подручных деталей ничем не хуже покупки готового (и относительно дорогого устройства); более того, самостоятельное техническое творчество развивает интеллект и добавляет ум и опыт, что особенно важно в наш век научно-технического прогресса, шагающего по планете семимильными шагами.

 

3.11. Что можно дома сделать из «налобного» фонаря?

В продаже имеются налобные китайские светодиодные (аж до 24 шт.) фонарики с поэтапным включением и даже мигающим режимом. Это очень неудобно. Достаточно было бы два положения – вкл.(все)/выкл. Как это сделать рассмотрим далее.

Портативный налобный фонарь с маркировкой Bailong BL-536 с 3-мя элементами питания типа АА (LR6) (и аналогичные) сегодня можно приобрести практически повсеместно; разница лишь в стоимости и ценовых «накрутках» посредников.

Внутренности фонарика не поражают своим разнообразием: отсек для элементов питания, две платы и миниатюрная тактовая кнопка (микропереключатель без фиксации) SDTM-630-N, управляющая режимами работы фонаря:

1-е нажатие – горят 4 светодиода;

2-е нажатие – еще 4 (итого 8);

3-е нажатие – все светодиоды зажжены (12);

4-е нажатие – все светодиоды мигают с частотой приблизительно 2 Гц;

5-е нажатие выключает все светодиоды, затем все повторяется снова.

Печатная плата с матрицей светодиодов имеет обозначение XG-12-4; на ней находится «залитая» каплей компаунда микросборка. Ее внутренняя схема реагирует на замыкание контактов микропереключателя (в торце корпуса фонарика) в триггерном режиме – одно замыкание контактов (не важно – какой длительности) включает определенный режим, каждое последующее – следующий, и так в цикличном алгоритме.

Управляющий импульс для микросборки отрицательный, то есть триггер срабатывает по отрицательному фронту входного импульса, или замыкании на «-«питания.

Контакты микросборки никак на плате не обозначены. В налобных фонариках аналогичного назначения (с разным количеством светодиодов, но в одинаковом корпусе) мне встречались печатные платы и с другой маркировкой, разводкой дорожек и количеством светодиодов, поэтому приводить подробную схему нет особого смысла, ибо не исключено, что именно такой же версии фонаря больше нигде читателю не встретится (зато встретятся другие).

Думаю, что такие «игрушки» собирают в Китае несколько сотен малых производителей вручную, как когда-то в Швеции собирали автомобили марки Volvo; малыми партиями и поэтому получалось не всегда идентично, то же касалось и запчастей.

По той же причине нет смысла и дорабатывать устройство путем дополнения логической электрической схемы с участием нового триггера, который имел бы только 2 режима управления светодиодной матрицей, так лелеемые в мечтах некоторыми читателями – нажал 1 раз – свет горит, нажал второй – свет погас. Но именно в этом конкретном примере, такие доработки, на мой взгляд, сомнительны в части их итоговой результативности; если уж совсем делать нечего…

Учитывая вышеприведенные аргументы, а также небольшую стоимость самого фонарика и отсутствия свободного места для платы (микросхемы) доработки, от такой затеи пришлось отказаться, и поступить радикальным способом.

Далее рассмотрим вариант для конкретной модели налобного фонаря с 12 светодиодами (для другого количества светодиодов, или иного их типа, потребуется внести коррективы в сопротивление ограничительного резистора – о нем ниже).

Радикальное усовершенствование устройства сводится к замене кнопки без фиксации SDTM-630-N (могут встретиться и иные варианты тактовой кнопки) на почти аналогичную – с фиксацией типа PS700L, PS645L, PS850L (стоимость 12–18 руб), где цифры в обозначении говорят о размерах кнопки, к примеру, PS700L – 7 мм..

Итак, разбираем корпус фонарика и вынимаем блок для батареек.

Открутив крестообразной отверткой 2 самореза, вынимаем плату с микропереключателем; она маркирована как XGCL-21.

Отпаиваем штатную кнопку (гибкие выводы в отверстия платы) и вместо него устанавливаем микропереключатель с фиксацией положения типа PS700L.

К слову, по размерам в данном случае отлично подходит кнопка с фиксацией от панелей управления старых (10-летней давности) автомобильных магнитол.

Следующим шагом потребуется внести изменения в печатную плату со светодиодной матрицей (она вынимается из корпуса фонаря еще проще – через стеклянную линзу фонаря).

Все светодиоды нужно включить параллельно друг другу с помощью гибких монтажных проводников-перемычек типа МГТФ-0,6. Печатные проводники, ведущие к микросхеме, при этом обрезают.

В разрыв простейшей электрической цепи (батарея питания с напряжением 4,5 В – микропереключатель с фиксацией – светодиодная матрица) включают постоянный резистор сопротивлением 24 Ом ±10 % для ограничения тока в цепи (прямо приложенное напряжение 4,5 В к светодиодной матрице вызовет большой (недопустимый) ток, что приведет к выходу из строя светодиодов), а создавать в данном случае импульсный стабилизатор тока нет необходимости по вышеприведенным аргументам («не стоит овчина выделки»).

Сопротивление ограничительного резистора рассчитывается по закону Ома так, чтобы падение напряжение на нем было 2…2,5 В (при этом не более 2,5 В на светодиодной матрице) и ток не более 15 мА из расчета на 1 светодиод (в данном случае 180 мА).

Поэтому самая простая по затратам времени, деталей и, в конечном счете по эффективности, рекомендация – в смене микропереключателя режимов на аналогичный – по внешнему виду, но с фиксацией положения, к примеру на PS700L; он имеет 6 контактов, 2 из них «купируют» кусачками перед установкой в плату на штатное место (с 4-мя отверстиями).

Ну, и конечно, с учетом вышесказанного надо «поработать» с печатными проводниками на светодиодной матрице с учетом вышеприведенных рекомендаций.

Теперь «китайский гаджет» работает так как вам нравится, не утомляя «лишними» режимами, а внешний вид его не претерпел изменений. Надо бы направить это замечание в «Поднебесную».

 

3.12. Портативный светильник с солнечной батареей PSL-80

Небольшой светильник PSL-80 с одним светодиодом лунного свечения и элементом солнечной батареи можно применять не только по назначению – для «втыкания в землю» на даче и подсветке (совместно с цепью аналогичных светильников) придомовой (садовой) территории; хорошие результаты могут быть достигнуты и при подсветке пальм внутри дома (даже отдельной городской квартиры) и… при подсветке индикаторов различного назначения.

В течении дня панель (элемент) солнечной батареи накапливает заряд, находясь под воздействием солнечного света. Подсветка (светодиод) включается с наступлением темного времени суток.

Длительность горения светодиода зависит от световых условий региона, в котором изделие эксплуатируется; то есть от продолжительности светлого времени суток и интенсивности солнечного света; она также будет меняться в зависимости от времени года. Так, зимой количество часов активной работы светильника будет в разы меньше, чем в летнее время. Соответственно, чем дольше период нахождения светильника на свету и чем этот свет интенсивнее, тем дольше и ярче светильник будет работать в темноте.

В светильнике (рис. 3.37) встроен один Ni-Mh аккумулятор (далее – АКБ) типоразмера АА (на вид пальчиковая батарея LR6).

Электрическая схема локального светильника на солнечной батарее и одном светодиоде представлена на рис. 3.38.

Рис. 3.38. Электрическая схема локального светильника PSL-80 и аналогичных

Светодиод лунного свечения (можно заменить любым, к примеру «классическим АЛ307БМ – по наиболее подходящему вам цвету свечения) отпаивают из платы портативного светильника и монтируют (с соблюдением полярности) вместо «штатной» подсветки, встроенной, к примеру, в индикатор КСВ тюнера.

Затем корпус светильника PSL-80 собирают в обратной последовательности и снабжают двужильным соединительным проводом со штекером для подключения к гнезду METER LAMP трансивера. Длина проводников должна стремиться к минимуму; в авторском варианте она составляет 1 м.

Внимание, важно!

Светодиод питается напрямую от источника питания – АКБ с номинальным напряжением 1,25 В. Учитывая особенности схемы питания светодиода, а также ограничение тока в устройстве зарядки от солнечной батареи, можно констатировать, что в данном конкретном случае светодиод прослужит очень долго. Замеренный мною нагрев его корпуса не превышает 509 С при непрерывной работе в течение 12 часов (во время недостаточной освещенности фотоэлемента).

В другое – светлое время суток светодиод не горит, поскольку устройство заряда (преобразователь солнечная энергия – электрический ток) аккумулирует солнечную энергию в АКБ и имеет фотоэлемент, прерывающий ток в цепи светодиода подсветки.

Максимально допустимая температура кристалла (принятые обозначения Star, PSB) у разных производителей светодиодов колеблется около 1209 С; не путать с допустимой температурой подложки – разные параметры. Чем меньше нагрев кристалла светодиода, и подложки – тем лучше.

В номинальном режиме светодиодтребуетпитания постоянным током, поэтому источники питания (драйверы) для них выполняются в виде генераторов стабильного тока.

На сверх-яркие светодиоды лучше подавать прямоугольные импульсы с регулируемой скважностью. В этом случае светодиоды нагревается в разы меньше, но служат дольше; все профессиональные электрические схемы (устройства, разработки) так и реализованы. В конкретно рассмотренном случае этим можно пренебречь.

Для максимально полноценной и длительной во времени работы светильника важно соблюдать цикличность заряда-разряда АКБ (наиболее оптимальным является такой режим, когда целый световой день светильник заряжается от солнечной энергии, и затем всю ночь светит светодиод, разряжая встроенный аккумулятор). Частичный заряд (прерванный во времени до достижения АКБ номинальной энергоемкости) и неполный разряд аккумуляторной батареи приведет к сокращению срока службы АКБ.

Не рекомендуется устанавливать светильник рядом с другими источниками освещения, работающими, как

световые индикаторы в темное время суток, так как их побочное воздействие может помешать автоматическому включению светильника PSL-80 и аналогичного.

Аналогичные светильники на солнечных батареях рекомендую не устанавливать близко (рядом друге другом). Наиболее оптимальное расстояние 1,5–2 м.

 

3.13. Маленькие хитрости про «мизинчиковые» батарейки типоразмеров АА и ААА

«Мизинчиковая» батарея (элемент R03) ААА может работать в батарейном отсеке (боксе) и как элемент АА (пальчиковая батарея), по длине они равны. Для этого элемент легко может быть «подстроен» под более крупный (из типоразмера ААА в АА) с помощью сантехнических прокладок с внутренним диаметром 8 мм и внешним 12 мм (таков внешний для элементов типа АА).

При этом 12-вольтовая компактная батарея GP Ultra Alkaline Battery 23 AE 12V, применяемая в основном в брелоках автомобильной сигнализации, электрических бритвенных станках, зубных щетках и беспроводных «музыкальных» звонках также может быть адаптирована в боксе (батарейном отсеке) рассчитанном для элементов типоразмера ААА.

Новый элемент Alkaline Battery 23AE 12V почти в 2 раза короче «штатного», тем не менее, простой растяжкой пружины от минусового полюса (контакта) можно легко добиться того, что GP Ultra надежно зафиксируется на новом месте.

Для нормальной работы от нового элемента с повышенным напряжением питания необходимо лишь так подключить электрическую цепь (внести при необходимости изменения в схему), чтобы новый 12 В источник питания не вывел из строя ее элементы.

 

3.14. Зарядное устройство на солнечной батарее

К примеру, модель КОС-517-Solar (производитель – концерн «Космос»), предназначена для зарядки мобильных телефонов модельного ряда Nokia, Motorola и др.

В комплект входит набор соответствующих переходников-разъемов.

Элементы схемы (см. рис. 3.42) расположены на печатной плате S101M-R, некоторые из них в плату не запаяны, а расположены навесным монтажом, поэтому определить их номинал не представляется возможным.

 

3.15. Пробники на светодиодах и не только

На рис. 3.43 представлен пробник напряжения сети 220 В, реализованный на светодиодах с током 10.. 20 мА.

На рис. 3.44 представлен фонарик на светодиодах, питающийся от портативного аккумулятора с напряжением 3.6…4.2 В. Аккумулятор из сотового телефона Nokia.

На рис. 3.45 представлена электрическая схема звукового пробника-индикатора для закрепления навыков простого радиолюбительского творчества.

Генератор звуковой частоты запускается при наличии на входе устройства переменного напряжения в диапазоне 50…220 В.

 

3.16. Электронный трансформатор для конструкций начинающих

Принцип работы обычного «классического» трансформатора основан на законе электромагнитной индукции. В первичной обмотке под действием напряжения в сердечнике наводится магнитный поток, пропорциональный этому напряжению, который, в свою очередь, наводит электродвижущую силу (далее – ЭДС) самоиндукции во вторичных обмотках. ЭДС, наводимая во вторичных обмотках, прямо пропорциональна количеству витков этих обмоток.

Рис. 3.42. Электрическая схема устройства

Рис. 3.43. Пробник-индикатор для сети 220 В

Рис. 3.44. Электрический фонарик на трех светодиодах

Рис. 3.45. Звуковой пробник индикатор сетевого напряжения

Силовой трансформатор служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения с преобразованием мощности и при неизменной частоте.

В электронном трансформаторе (далее – ЭТ) принцип действия совершенно иной.

По сути, ЭТ представляет собой импульсный источник питания – преобразователь с электронной защитой от к/з перегрузки и перегрева элементов. Все энергосберегающие лампы, свтильники-ночники на их основе, лампы дневного света, применяемые в качестве подсветки для аквариума, и другие подобные устройства оснащены ЭТ – преобразователем.

Электронный трансформатор предназначен для питания низковольтных галогенных систем освещения, столь популярных у любителей «евроремонтов».

Его можно использовать вместе с регулятором освещенности, разработанным для электронного преобразователя (например, SET70M или с выключателем-регулятором освещенности для обычных трансформаторов).

ЭТ соответствует нормам относительной безопасности и защиты от помех. Он работает от напряжения осветительной сети в диапазоне 190–230 В (частота 50 Гц) и обеспечивает выходное напряжение 11,6-12,2 В.

Длина соединительного кабеля (на выходе устройства) может достигать 0,3–4 м.

Однако, ЭТ можно применить не только по прямому назначению, но и для питания любой активной нагрузки, не превышающей по мощности параметры ЭТ. Как правило, эти параметры указаны на корпусе прибора. Например, на выход ЭТ можно включать нагревательный элемент, рассчитанный на напряжение 12 В с током потребления не более 1,5 А или автомобильную лампу накаливания с (указанной на цоколе) мощностью 12 Вт – например, в качестве светового сигнализатора.

В импульсном режиме (как показала экспериментальная практика) такой ЭТ способен обеспечить питанием нагрузку мощностью 24 Вт (2 однотипные автомобильные лампы). Также такую нагрузку можно подключать в кратковременном режиме работы (не превышающем нескольких минут).

Схема подключения нагрузки представлена на рис. 3.46.

Рис. 3.46. Электрическая схема включения нагрузки к промышленному ЭТ для низковольтных галогенных ламп.

 

3.17. Проблесковый маячок: делаем сами

 

Проблесковые маячки применяются в электронных охранных комплексах и на автотранспорте как устройства индикации, сигнализации и предупреждения. Причем их внешний вид и «начинка» часто совсем не отличаются от проблесковых маячков аварийных и оперативных служб (спецсигналов).

Внутренняя «начинка» классических мачков поражает своим анахронизмом: то здесь, то там в продаже регулярно появляются маяки на основе мощных ламп с вращающимся патроном (классика жанра) или ламп типа ИФК-120, ИФКМ-120 со стробоскопическим устройством, обеспечивающим вспышки через равные промежутки времени (импульсные маячки).

А между тем на дворе XXI век, в котором продолжается триумфальное шествие супер ярких (и мощных по световому потоку) светодиодов.

Один из основополагающих моментов в пользу замены ламп накаливания и галогенных ламп светодиодами, в частности в проблесковых маячках, является ресурс и стоимость светодиода.

Под ресурсом, как правило, понимают срок безотказной службы.

Ресурс светодиода определяют две составляющие: ресурс самого кристалла и ресурс оптической системы. Подавляющее большинство производителей светодиодов применяют для оптической системы различные комбинации эпоксидных смол с различной степенью очистки. В частности из-за этого светодиоды имеют ограниченный ресурс в этой части параметров, после истечения которого они незначительно «мутнеют».

Разные компании-производители (не будем их бесплатно рекламировать) заявляют ресурс своей продукции в части светодиодов от 20 до 100 тыс.(!) час. С последней цифрой я категорически не согласен, поскольку мне слабо верится, что отдельно выбранный светодиод будет работать непрерывно 12 лет. За это время пожелтеет даже бумага, на которой отпечатана моя книга.

Однако, совершенно очевидно, что залогом большого ресурса является обеспечение тепловых режимов и условий питания светодиодов.

В любом случае, по сравнению с ресурсом традиционных ламп накаливания (менее 1000 час) и газоразрядных ламп (до 5000 час) светодиоды на несколько порядков долговечнее.

Преобладание светодиодов с мощным световым потоком 20-100 лм (Люменов) в новейших электронных устройствах промышленного изготовления, где ими заменяют даже лампы накаливания, дает повод и радиолюбителям применять такие светодиоды в своих конструкциях. Таким образом, я веду речь о замене в аварийных и специальных маячках ламп различного назначения мощными светодиодами. Причем при такой замене основной ток потребления от источника питания уменьшится, и будет зависеть в основном от тока потребления примененного светодиода.

Для применения совместно с автомобилем (в качестве спецсигнала, аварийного светового указателя и даже «знака аварийной остановки» на дорогах) ток потребления не принципиален, поскольку АКБ автомобиля имеет достаточно большую энергоемкость (55 и более А/ч).

Если же маячок питается от иного источника питания (автономного или стационарного), то зависимость тока потребления от установленного внутри оборудования – прямая. Кстати и АКБ автомобиля может разрядиться при длительной работе маячка без подзарядки аккумулятора.

Так, например, «классический» маячок оперативных и аварийных служб (синий, красный, оранжевый – соответственно) при питании 12 В потребляет ток более 2,2 А. Этот ток складывается из учета потребления электродвигателя вращающегося патрона и тока потребления самой лампы. При работе проблескового импульсного маячка ток потребления снижается до 0,9 А.

Если же вместо импульсной схемы собрать светодиодную (об этом ниже), ток потребления сократится до 300 мА (зависит от примененных мощных светодиодов). Экономия в деталях очевидна.

Приведенные выше данные установлены практическими экспериментами, проведенными автором в мае 2012 года в С-Петербурге (всего протестировано 6 различных классических проблесковых маячков).

Конечно, не изучен вопрос о силе или, лучше сказать, интенсивности света от тех или иных проблесковых устройств, поскольку автор не обладает специальной аппаратурой (люк-сометром) для такого теста. Но в силу новаторских решений, предложенных ниже, данный вопрос остается второстепенным.

Ведь даже относительно слабые световые импульсы (в частности от мощных светодиодов) в ночное и темное время более чем достаточны для того, чтобы маячок заметили за несколько сотен метров. Именно в этом смысл дальнего предупреждения, не правда, ли?

Теперь рассмотрим электрическую схему «заменителя лампы» проблескового маячка (рис. 3.48).

Рис. 3.48. Простая электрическая схема светодиодного маяка

Эту электрическую схему мультивибратора можно с полным правом назвать простой и доступной.

Устройство разработано на основе популярного интегрального таймера КР1006ВИ1, содержащего 2 прецизионных компаратора, обеспечивающих погрешность сравнения напряжений не хуже ±1 %. Таймер неоднократно использовался радиолюбителями для построения таких популярных схем и устройств, как реле времени, мультивибраторы, преобразователи, сигнализаторы, устройства сравнения напряжения и другие.

В состав устройства входят кроме интегрального таймера DA1 (многофункциональная микросхема KP1006ВИ1), время-задающий оксидный конденсатор С1, делитель напряжения R1R2. С выхода микросхемы DA1 (ток до 250 мА) управляющие импульсы поступают на светодиоды HL1—HL3.

 

3.17.1. Принцип работы устройства

Включение маячка осуществляется с помощью включателя SB1. Принцип работы мультивибратора подробно описан в литературе.

В первый момент времени на выводе 3 микросхемы DA1 высокий уровень напряжения и светодиоды горят. Оксидный конденсатор С1 начинает заряжаться через цепь R1R2.

Спустя примерно 1 с (время зависит от сопротивления делителя напряжения R1R2 и емкости конденсатора С1), напряжение на обкладках этого конденсатора достигает величины, необходимой для срабатывания одного из компараторов в едином корпусе микросхемы DA1. При этом напряжение на выводе 3 микросхемы DA1 устанавливается равным нулю, и светодиоды гаснут. Так продолжается циклически, пока на устройство подано напряжение питания.

При отсутствии питания устройство ток не потребляет вообще.

 

3.17.2. О деталях

Кроме указанных на схеме, в качестве HL1—HL3 рекомендую использовать мощные светодиоды HPWS-TH00 или аналогичные с током потребления до 80 мА. Можно применять только один светодиод из серий LXHL-DL-01, LXHL-FL1C, LXYL-PL-01, LXHL-ML1D, LXHL-PH01, LXHL-MH1D производства Lumileds Lighting (все – оранжевого и краснооранжевого цвета свечения).

Напряжение питания устройства можно довести до 12 В.

 

3.17.3. Особенности конструкции

Плата с элементами устройства устанавливается в корпус проблескового маячка вместо «тяжеловесной» штатной конструкции с лампой и вращающимся патроном с электродвигателем.

Для того, чтобы выходной каскад обладал еще большей мощностью потребуется установить в точку А усилитель тока на транзисторе VT1 так, как это показано на рис. 3.50.

После такой доработки можно применять по три параллельно включенных светодиода типов LXHL-PL09, LXHL–LL3C (1400 мА), UE-HR803RO (700 мА), LY-W57B (400 мА) – все оранжевого цвета.

 

3.17.4. Варианте лампой-вспышкой

У кого сохранились части фотоаппаратов со встроенной вспышкой, тот может пойти и другим путем. Для этого старую лампу-вспышку демонтируют и подключают в схему, так, как показано на рис. 3.51.

С помощью представленного преобразователя, подключаемого также в точку А (рис. 3.48) на выходе устройства с низким напряжением питания получают импульсы амплитудой 200 В. Напряжение питания в данном случае увеличивают до 12 В.

Выходное импульсное напряжение можно увеличить, включив в цепь несколько стабилитронов по примеру VD1, VD2 (рис. 3.13).

Это кремниевые планарные стабилитроны, предназначенные для стабилизации напряжения в цепях постоянного тока с минимальным током 1 мА и мощностью до 1 Вт. Вместо указанных на схеме можно применить стабилитроны КС591А.

Рис. 3.50. Схема подключения дополнительного усилительного каскада

Рис. 3.51. Схема подключения лампы-вспышки

Элементы Cl, R3 составляют демпфирующую RC-цепочку, гасящую высокочастотные колебания.

Теперь с появлением (в такт) импульсов в точке А (рис. 3.48) будет включаться лампа-вспышка ELI. Встроенная в корпус проблескового маячка данная конструкция позволит применять его и далее, если штатный маячок вышел из строя.

К сожалению, ресурс лампы-вспышки от портативного фотоаппарата ограничен, и едва ли превысит 50 час непрерывной работы в импульсном режиме.

 

3.18. Необычный бесконтактный включатель света из оптической компьютерной мыши

Оригинальными включателями света сегодня не удишь, однако представленный ниже – из оптической компьютерной мыши необычен и удобен в городской квартире по нескольким причинам:

– во-первых, миниатюрная мышь хорошо подходит в стенную нишу (выдолбленное место под штатный клавишный включатель);

– во-вторых, не требуется непосредственного контакта с включателем – достаточно провести пальцем (или иным предметом) на расстоянии 1,5 см от «красного глаза» подсветки;

– в третьих, устройство изначально обладает эффектом триггера. Один раз провел пальцем – свет загорелся, второй раз – выключился. Предусмотрен и индикатор реагирования – при проводе пальцем у «подсветки», она загорается в 3 раза ярче.

К оптической компьютерной мыши придется добавить простейший усилитель тока на транзисторе с исполнительным реле в коллекторной цепи с тем, чтобы сигналы от «мыши» управляли лампой освещения мощностью до 200 Вт (ограничены параметрами реле) – об этом ниже. Поскольку практически все оптические мыши построены по одной схеме и принципу работы, рассмотрим одну из них Defender Optical 1330.

Основное устройство позиционирования координат – микросброка с обозначением U2 А2051В0323, совмещенная с фотоприемником (в одном корпусе). С вывода 6 данной микросборки на светодиод красного цвета постоянного поступают импульсы с частотой около 1 кГц, поэтому даже когда оптическая мышь находится без движения на столе, видна красная, едва мерцающая «подсветка».

Однако значение ее «не только подсвечивать место, занимаемое мышью – для красоты». Светодиод – это передатчик, а приемником служит сама микросборка с встроенным в ее корпусе узлом. Когда отраженные от любой поверхности световые сигналы достигают фотоприемника, уровень напряжения на выводе 6 U2 падает до нулевого и светодиод загорается в полную силу.

Именно такую реакцию мы видим у мышки на компьютерном столе при попытке ее перемещения. Время горения светодиода в полную силу составляет 1,3 с (если нет более продолжительных воздействий на мышь). Одна из главных деталей оптической мыши (как ни странно) не электроника, а пластмассовая линза, изогнутая под специальным углом, без нее мышка значительно «слепнет».

Устанавливать в стенную нишу под штатный выключатель мышку нужно в собранном корпусе, который надежно фиксирует оптическую линзу со стороны основания (подложки) мышки.

Когда на фотоприемник поступает отраженный от препятствия (вашего пальца, ладони) сигнал, на выводах 15 и 16 микросборки U1 НТ82М398А (и соответственно на выводах 4 и 5 микросборки U2) изменяется уровень логического сигнала на противоположный. Причем это не инверсные выводы, а независимые друг от друга.

Изменение сигнала на них происходит в зависимости от вертикального или горизонтального перемещения мышки (перемещения перед ней препятствия).

Поэтому управляющий сигнал для исполнительного устройства можно взять с любого из этих выводов и подключить к исполнительному устройству, к точке А (рис. 3.54).

Рис. 3.54. Усилитель тока с исполнительным реле, управляющим нагрузкой в сети 220 В

Открывание транзистора и включение реле происходит при высоком логическом уровне в точке А.

Диод VD1 защищает обмотку реле от бросков обратного тока. Резистор R1 ограничивает ток в базе транзистора.

Реле может управлять не только лампой освещения, но и любой нагрузкой с токмо до 3 А. Источник питания стабилизированный с напряжением 5 В ±20 %.

Транзистор можно заменить на КТ603, КТ940, КТ972 с любым буквенным индексом. Исполнительное реле К1 можно заменить на РМК-11105, TRU-5VDC-SB-SL или аналогичное на напряжение срабатывания 4–5 В.

4-х-проводный кабель частично отпаивают от платы в месте соединения со штатным разъемом и перепаивают два провода (зеленый и белый к выводам 15 и 16 микросборки U1 со стороны элементов (не печатного монтажа), так как иначе, провода будут мешать установке платы в корпус мышки.

Внимание, важно!

Изначальная распайка разъема на плате мышки: 1 вывод – общий провод, 2 вывод – питание «+5 В», 3 и 4 – выходные импульсы.

Также, как и в рассмотренном выше (с механической мышкой) варианте эта последовательность импульсов имеет высокий уровень с незначительными отклонениями вниз; такие импульсы нельзя использовать без дополнительной раскодировки или устройства преобразователя.

Если схема и печатная плата у вашей мышки не соответствуют представленной на примере Defender Optical 1330, достаточно взять любой осциллограф или логический пробник (индицирующий хотя бы два основных состояния – высокое и низкое) и опытным путем найти на плате точки с управляющим сигналом.

Подойдетлюбая оптическая мышь для ПК, поэтому, нет разницы какой разъем находится в конце соединительного кабеля компьютерной мыши, его все равно придется снимать. Также можно применить и беспроводные мыши (с передачей сигнала по радиоканалу), в части позиционирования координат у них такой же принцип работы, как и у проводных.

 

3.19. Контроллер смещения несущих конструкций

Для контроля мельчайших смещений одного предмета относительно другого я применяю обычную компьютерную мышку, выслужившую все сроки, но вполне работоспособную. Применение ей нашлось в деревенском доме, для контроля оседания фундамента и стен относительно друг друга. Таким же методом могут воспользоваться и другие читатели, у которых дома не совсем новые, или почвы размывают фундамент.

Применение в данном случае компьютерной мыши избавляет радиолюбителя от необходимости строить относительно сложную схему.

Компьютерная мышка (далее – мышь) идеально подходит для такой задачи. Разберем ее, и узнаем – почему.

Вскрыв корпус «мышки» получаем доступ к печатной плате и механизму позиционирования координат.

Шарик, подпружиненный с двух сторон, соприкасается с пластмассовыми приводами, на конце которых сделаны шестерни. Шестерни вращаются между приемником и передатчиком ИК-сигналов.

Таких устройства два – для позиционирования мышки по горизонтали и вертикали. Когда мышью управляют диагонально, задействованы оба координатора положений. Импульсы с двух ИК-приемников (трехвыводные корпуса ИК-транзисторов) поступают на микросхему (находится с обратной стороны печатной платы), залитую компаундом. Ее тип обозначен – SS-1HBA-1. С выхода данной микросхемы через сглаживающие пульсации дроссели управляющий сигнал поступает на разъем с обозначением J1, и далее на ПК – по проводам.

Распайка разъема J1 такова:

1 и 4 контакты (черный и желтый проводники соединительного кабеля с ПК) – общий провод.

5 – «+ 5 В» (красный).

2 и 3 (зеленый и белый соответственно) высокочастотная последовательность импульсов с амплитудой 4,5 В. По последним двум проводникам на ПК передается информация о смене позиции мышки. Однако эти сигналы без специального декодирующего устройства использовать трудно.

Поэтому есть более простой способ получить от мышки (при ее перемещении) простые управляющий сигналы. Так, ИК-транзистор Q1 (напротив его установлен ИК-светодиод IR1) «отвечают» за поперечное перемещение мышки (влево, вправо), a Q2, и соответственно IR2 – за продольное (прямо, вперед, назад).

Опытным путем удалось установить, что при отсутствии препятствия между ИК передатчиком и приемником на выводах Q1 и Q2 (кроме среднего вывода – там постоянно + 5 В) присутствует высокий уровень напряжения, и он меняется на низкий, как только ИК-приемник перестает принимать сигнал передатчика.

То есть тогда, когда мышь сдвигается, шарик воздействует на зубчатую шестерню, зубья которой находятся между передатчиком и приемником ИК-сигнала. Тот же управляющий сигнал (с высокого на низкий уровень) можно «взять» с контактов перемычек, обозначенных на печатной плате JPD2 и JPD3 (выделены на рис. 1). Зная, куда на плате компьютерной мыши подключать исполнительное устройство (к примеру, сигнализатор о смещении предмета), остается только позаботится об электронном адаптере, который преобразует изменение логического уровня в звуковой сигнал.

К примеру, мышь можно закрепить между венцами деревенского. При оседании дома, миллиметровом изменении расстояния между бревнами, «мышка» незамедлительно выдает сигнал, а устройство сигнализатора «поднимает тревогу».

Аналогичным образом можно контролировать осадку фундамента, крен дверей, дверных коробок и любых конструкций (не только деревянных), где наклон, перемещений или смещение частей не желательно или опасно.

В качестве звукового сигнализатора можно применить схему, представленную на рис. 3.57.

В качестве НА1 применен звуковой капсюль со встроенным генератором звуковой частоты, подключать его надо строго в соответствии с полярностью.

Транзистор VT1 р-п-р проводимости открывается тогда, когда напряжение в точке А близко к нулю, то есть в момент смещения мышки.

Рис. 3.57. Вариант схемы звукового сигнализатора для подключения к датчику смещения предмета в виде компьютерной мыши

Не пытайтесь подать на «электронную начинку» мыши напряжение более 6 В, она выйдет из строя.

Механические мыши сегодня практически никто не использует (все перешли на оптические), поэтому ее «вторая жизнь» представляется мне весьма интересной и полезной в составе рассмотренного устройства сигнализатора о смещении несущих конструкции деревенского дома.

Разумеется, эту разработку можно применить и в других случаях – тогда, когда требуется высокоточный датчик смещения предмета. Компьютерная мышь вполне соответствует этим требования хотя бы потому, что любое перемещение ее даже на полмиллиметра сгенерирует изменение уровня с высокого на низкий. Разобрав корпус механической мышки, рекомендую продуть сжатым воздухом места крепления пластмассовых шерстеренок и позиционного шарика, а также капнуть по капле бытового масла на крепление шестерней, чтобы уменьшить трение от вращения их осей.

Оптические мыши лишены подвижных механических частей, они более долговечны, а принцип работы, основанный на отражении сигнала от поверхности стола, позволяет создать на основе оптической мыши оригинальный бесконтактный включатель света с подсветкой. На примере компьютерной оптической мыши Defender Optical 1330 (разрешение 400 dpi) устройство управления освещением рассмотрим ниже.