Автоматизированный ночник на ультраярких светодиодах

June 14, 2010 by admin Комментировать »

В последние годы для разработчиков электронной аппаратуры и радиолюбителей стала доступной новейшая элементная база ведущих зарубежных и отечественных производителей, что позво­ляет создавать новые версии привычных в быту устройств, значи­тельно повышая их эксплуатационные характеристики.

Относительно недавно появившиеся в розничной продаже све­тодиоды с высокой светоотдачей почти всех основных цветов све­чения позволяют создать компактную конструкцию домашнего ноч­ника без использования архаичных ламп накаливания (рис. 1.40). Интенсивности светового потока, создаваемого описываемым уст­ройством, достаточно, чтобы, как минимум не напрягая зрение, чи­тать газетный текст на расстоянии двух-трех метров.

В процессе эксплуатации этого ночника не требуется его обслу­живание. Он не боится тряски, падений, скачков напряжения. Для необслуживаемого использования он оснащен двумя видами элек­тронных реле – фото и акустическим. Светодиоды светятся только с наступлением темноты, при условии, что на мембрану микрофо­на оказывается достаточное звуковое воздействие. Такой режим работы не только экономит электроэнергию, но и создает более комфортные условия для отдыха.

Микрофонный реализован собран на микромощном малошу-мящем операционном усилителе DA1. Его коэффициент усиления

clip_image002

рис. 1.40

определяется отношением сопротивлений резисторов R4 и R5. Для нормальной работы микросхемы напряжение на ее неинверти­рующем входе (выв. 3), должно составлять примерно половину от напряжения на выв. 7 (ввод питания). В делитель напряжения для ОУ входят R1, R4 и микрофон ВМ1. Резистором R2 задается ток покоя ОУ на уровне 180…300 мкА.

Усиленное DA1 напряжение звуковой частоты снимается с вы­хода ОУ и через разделительный конденсатор 04 поступает на од-нополупериодный выпрямитель, выполненный на диодах VD1, VD2. Когда уровень звукового сигнала достаточен, конденсатор 05 заряжается до 2,5…6 В, полевой п-канальный транзистор VT2 обо­гащенного типа открывается. Если в это время фототранзистор VT1 не освещен, то транзистор VT3 закрывается, а VT4 и VT5 от­крываются, что приводит к зажиганию ультраярких светодиодов HL1-HL10. Длительность периода (после наступления тишины), в течение которого транзисторы будут находиться в таком состоя­нии, зависит в основном от параметров времязадающей цепи 05R9. Охема включения транзисторов VT3, VT4 представляет со­бой триггер Шмитта, что обеспечивает работу высоковольтного транзистора VT5 в ключевом режиме. Конденсатор 08 предназна­чен для более четкого переключения транзисторов триггера.

Чувствительность фотореле к искусственному и естественному освещению задается сопротивлением резистора R7: она тем выше, чем больше его сопротивление.

Устройство питается сетевым напряжением переменного тока 220 В. Напряжение +10 В для питания узлов управления формиру­ется на стабилитроне VD4. Резистор R17 предотвращает обесто-чивание узлов схемы при закрытом высоковольтном транзисторе VT5. Когда VT5 закрыт, напряжение на его коллекторе относитель­но общего провода составляет 14…18 В, что мало для зажигания светодиодов, но вполне достаточно для работы параметрического стабилизатора на элементах VD4, R16.

Резистор R18 предназначен для разрядки конденсатора 09 по­сле отключения устройства от сети. Резистор R19 уменьшает бро­ски тока через выпрямительный мост VD5 при включении питания ночника.

В конструкции можно использовать постоянные резисторы 02-23, 02-33, 01-4, МЛТ соответствующей мощности. Переменный резистор R3 типа РП1-63м, СПЗ-19а, СПЗ-38а. Конденсатор 05 танталовый или ниобиевый с малым током утечки из серий К53, К52. Конденсатор 09, гасящий избыток мощности сетевого напря­жения, типа К73-24, К73-17, К73-16 или импортный аналог на на­пряжение не ниже 400 В и указанной на принципиальной схеме ем­кости. Конденсатор С4 обязательно пленочный, например, К73-17 на 1 мкФхбЗ В. Конденсатор С6 – керамический типа К10-17, КМ-5. Остальные конденсаторы – оксидные, малогабаритные, по воз­можности, производства известных зарубежных фирм, например, SAMSUNG, KELTRON, RUBYCON или отечественные последних разработок.

Диоды VD1-VD3 можно заменить кремниевыми маломощными диодами серий КД503, КД512, КД521, КД522. Стабилитрон VD4 за­меняется на КС406Б, КС210Ж, КС207А, Д814В, 1N4710, TZMC-10. Диодный мост VD5 можно установить DB104, DB107, КС407А, КС422Г или четыре выпрямительных диода, например, типа КД102Б, КД243Ж, 1N4007. Полевой МОП-транзистор VT2 можно заменить на любой из серии КП501, ZVN2120 или на аналогичный токовый ключ КР1014КТ1А, КР1064КТ1А. Цоколевка этих и некото­рых других приборов дана на рис. 1.41.

clip_image004

рис. 1.41

Транзистор VT3 заменяется любым из серий КТ3102, 2SC1222, 2SC1845, VT4 – на КТ940АМ, КТ969А, MPSA42, 2SC2330, Вместо мощного высоковольтного транзистора КТ851Б можно использо­вать 2SA1400, 2SA1776 или КТ9115А, КТ9178А.

Микрофон можно применить любой малогабаритный электрет­ный с током потребления не более 500 мкА. Подробную информа­цию о микросхеме КР1407УД2 можно найти в [3, 60], а рекоменда­ции по ее замене в [50]. Фототранзистор с темновым током менее 100 нА можно заменить на L51P3, L32P3C или аналогичным.

В этой конструкции использованы импортные ультраяркие све-тодиоды фирмы KINGBRIGHT диаметром 5 мм в прозрачном кор­пусе: HL1-HL5 – «красные» L1513SRC/F (4500 мкд), вместо них можно установить L1503SRC/F, L1543SRC/E, КИПД40С20-1/К4-П6; HL6-HL10 – «зеленые» L1513SGC (300 мкд). Их можно заменить на L1503SGT. L1543SGC, КИПД40С20-1/Л1-П6. Пользуясь подроб­ными каталогами торговых организаций или фирм производителей, их можно заменить другими с аналогичными или еще лучшими па­раметрами. Очень хорошие результаты будут получены, если вме­сто двух-трех светодиодов указанных типов установить ультраяр­кие светодиоды белого цвета свечения NSPW500BS (5500…6400 мкд) или синего L7113PBO, L7113PBT (450… 1000 мкд, с кристал­лами из сплава InGaN). Применение в ночнике светодиодов разно­го цвета свечения дает более мягкое и естественное «вечернее» освещение.

Все детали устройства можно установить на плате размерами 65×55 мм и разместить в корпусе габаритами 105x70x45 мм («ак­тивная вилка», «шкатулка», «мыльница» и т.п.). О обратной или боковых сторон необходимо просверлить несколько десятков вен­тиляционных отверстий диаметром 2,5 мм. При разводке печатной платы нужно минимизировать подогрев транзистора VT5 резисто­рами R16, R18. Оветовой поток от светодиодов не должен попа­дать на фототранзистор. В большинстве случаев может потребо­ваться экранировка медной или латунной фольгой каскада на опе­рационном усилителе DA1.

Налаживание правильно собранного устройства сводится к ус­тановке баланса ОУ подбором резистора R1, установке порога аку­стической чувствительности резистором R3 и светочувствительно­сти резистором R7. Для удобства эксплуатации восприятие «орга­нов чувств» ночника устанавливают максимально возможным. Ес­ли при светящихся светодиодах напряжение на выводах коллекто­ра и эмиттера транзистора VT5 будет более 7 В, то следует заме-

нить этот транзистор на экземпляр с большим коэффициентом пе­редачи тока базы. Если чувствительность микрофона окажется не­достаточной, то перед детектором на VD1, VD2 можно установить один дополнительный усилительный каскад на биполярном р-п-р транзисторе, работающий с током коллектора 300…400 мкА.

Параллельно с резистором R7 можно установить малогабарит­ную кнопку с фиксацией, что позволит принудительно зажигать светодиоды вне зависимости от состояния обоих датчиков. Цоко­левка некоторых деталей дана на рис. 1.41.

Так как все элементы устройства находятся под напряжением осветительной сети, то для удобства настройки готового изделия необходимо соблюдать меры электробезопасности. При монтаже светодиодов необходимо тщательным образом следить за их по­лярностью и не допускать разрыва их цепи.

В радиолюбительской практике популярны простые и надежные устройства-датчики реагирующие на изменение каких-либо пара­метров на входе. Одним из таких устройств является приведенная на рис. 1.42 схема, реагирующая на повышение температуры ок­ружающей среды. Датчиком температуры служит терморезистор R7 (ММТ-4). Момент переключения компаратора, реализованного на первом каскаде (транзистор VT1), отмечается светодиодом VD1, выполняющем также роль индикатора при настройке схемы. Эта схема используется как датчик пожара на даче, в отдельном дере­вянном помещении бани, где установлен электрический нагрева­тель (ТЭН).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты