СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОФОРОМ

June 19, 2014 by admin Комментировать »

Можно ли сегодня утверждать, что тем, кто имеет автомобиль, крупно повезло? Вряд ли! Собственный автомобиль стал уже обыденным средством передвижения. А вот что касается гаража для собственного автомобиля, то тут уж не может быть никаких сомнений: если он есть, владельцу автомобиля действительно повезло! Автомобилистов много, но далеко не каждый из них имеет свой гараж. Когда гараж расположен в собственном доме или стоит, как одинокий памятник, посреди пустыря, пользоваться им и просто, и удобно. Чего не скажешь о кооперативных гаражах или об автостоянках. На территории «гаражей» и автостоянок, подчас огромных, автомобили снуют туда-сюда, и «дядька сторож» устает регулировать движение на въезде-выезде. Особенно ему достается в светлое время суток, когда утром «все и вдруг» уезжают, а днем и уезжают, и приезжают. На узких проездах велика вероятность транспортных происшествий. Даже установка шлагбаума — вездесущего барьера — не спасает ситуацию. Сделать удобным и безопасным въезд-выезд из коллективных гаражей и автостоянок призвано устройство управления светофором, схема которого представлена на Рис. 1.15.

Кроме коллективных гаражей и автостоянок, это устройство может быть установлено, например, на территории подземных гаражей, лифтов и площадок погрузки-разгрузки на оптовых базах.

Элементы схемы и их назначение

Микросхема DD1. На двух инверторах микросхемы DD1 К561ЛА7 построен задающий генератор прямоугольных импульсов.

Резисторы /?!, R2. От сопротивления резисторов и емкости конденсатора С\ зависит частота выходных импульсов генератора инфраниз- кой частоты.

Оксидный конденсатор Ct. Изменяя емкость оксидного конденсатора Сь можно в значительных пределах изменять частоту генератора: при увеличении емкости Сх частота импульсов генератора уменьшается, и наоборот.

Рис. 1.15. Электрическая схема управления светофором

Микросхема DD2. Это микросхема К561НЕ8 — счетчик с делением на 10, на который поступают импульсы от генератора. Особенностью этого счетчика является то, что при тактовой генерации на входе С (вывод 14 DD2) и низком уровне напряжения на входе СР (вывод 13 DD2) напряжение высокого уровня последовательно появляется на каждом выходе счетчика.

Микросхема выполняет свои функции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе С. На каждом выходе счетчика высокий уровень напряжения появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером. При высоком уровне напряжения на входе СР действие счета запрещается и счетчик останавливается (фиксируется). При высоком уровне напряжения на входе сброса R (вывод 15 DD2) счетчик очищается до «нулевого» отсчета, т. е. на первом выходе Q0 (вывод 3) — состояние логической 1, на остальных — состояние логического 0.

При включении питания на входе R, соединенном с выходом Q4, устанавливается напряжение низкого уровня, разрешающее работу микросхемы. Первый выходной сигнал счетчика DD2 формируется на выводе 3 (выход Q0), что приводит к высокому уровню напряжения, поступающему через ограничительный резистор R3 на светодиод оптопары VU1 (АОУ163).

Внутри оптоэлектронного прибора находится высоковольтный си- мистор, который открывается при поступлении оптического сигнала от светодиода. Симистор оптрона VU1 в свою очередь управляет мощным симистором VS1 (КУ208Г), который «включает» лампу накаливания ELI (красный свет).

Не рекомендуется управлять лампами накаливания ши другой активной нагрузкой без участия мощного симистора VS1, так как максимально допустимый ток для оптрона VU1 ограничен 100 мА, а пиковое напряжение коммутации — 400 В. В то же время с помощью симистора VS1 можно управлять лампами накаливания мощностью до 800 Вт. Причем, если мощность нагрузци менее 600 Вт, симистор не надо устанавливать на теплоотвод. Таким образом, благодаря применению оптрона со схемой управления симистором полностью развязаны, цепи управления (сигналы микросхем) и сшовая часть управления мощной нагрузкой.

Входной рабочий ток для оптрона АОУ163 (старое название 5П50) всего 10 мА, что позволяет собрать устройство с малым потреблением тока от источника питания (без учета тока потребления силового узла он не превышает 35 мА).

Второй по счету выходной сигнал счетчика DD2 снимается с вывода 2 (выход Q1, проходит через диод развязки VD1 на оптрон VU2, который, открывается так же, как оптрон VU1) и приводит к зажиганию лампы накаливания EL2 (желтого цвета).

Еще один управляющий сигнал для лампы EL2 приходит с вывода 7 (выход Q3 счетчика DD2). Это сделано для того, чтобы желтый сигнал светофора загорался между красным и зеленым и между зеленым и красным, что обеспечивает дополнительную безопасность движения на контрольном участке и повторяет алгоритм работы промышленных светофоров (кроме тех светофоров на наших дорогах, где перед включением зеленого сигнала загораются одновременно и красный, и желтый).

Третий управляющий сигнал поступает с вывода 4 (выход Q2), вызывая переключение оптрона VU3 и зажигание лампы зеленого цвета EL3.

Таким образом, переключение световых сигналов реализуется по алгоритму: красный — желтый — зеленый — желтый — красный. При напряжении высокого уровня на выводе 10 (выход Q4 DD2) оно поступает на вход сброса R (вывод 15 DD2) и счетчик переходит в режим нового отсчета, т. е. высокий уровень вновь появляется на выводе 3, и цикл повторяется. Частота переключения световых сигналов зависит от частоты задающего генератора на микросхеме DD1. Длительность свечения каждой лампы составляет один такт генератора (в данном случае 10 с).

Главным достоинством этой схемы является несложный алгоритм переключения световых сигналов, который можно просто изменять и при необходимости задать иную последовательность индикации. Например, чтобы в светофоре было только два цвета — красный и зеленый (что может быть актуально для «разрешающих» светофоров при въезде в гаражи), схему надо изменить следующим образом: исключить из схемы элементы VD1, VD2, .R4,VU2, VS2, EL2; подключить анод диода VD3 к выводу 2 (выход Q1 DD2).

В некоторых случаях необходимо присутствие в индикации мигающего света. Например, между красным и перед включением зеленого сигнала светофора желательно, чтобы желтый сигнал несколько раз мигнул, предупреждая о приближении к разрешающему сигналу светофора или о том, что нужно повысить бдительность в преддверии смены на другой сигнал светофора. Такой алгоритм работы также несложно реализовать в описываемом устройстве — получится своеобразный светофор, которому трудно найти аналог по переключению сигналов. В этом случае также надо слегка изменить схему, а именно: подключить анод диода VD3 к выводу 9 (выход Q8 DD2); соединить ввод 15 (R) с выводом 11 (выход Q9 DD2); добавить к точке соединения катодов VD1 и VD2 и постоянного резистора J?4 еще четыре диода, аналогичных диодам VD1, VD2. Аноды всех этих диодов, включая VD1, VD2, соединяются соответственно с выводами 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6 (выходы микросхемы Ql — Q7). В таком варианте включения световых сигналов светофор после красного сигнала 6 раз «мигнет» желтым, после чего включится зеленый сигнал, и цикл повторится.

При исправных деталях и безошибочном монтаже устройство начинает работать сразу. Наладка устройства сводится к установке на выходе тактового генератора заданной частоты (примерно 0.1 Гц).

Времязадающий оксидный конденсатор Ct. Должен быть с минимальным током утечки и стабильным ТКЕ (температурный коэффициент емкости). В схеме применен конденсатор К53-19. Для большей температурной стабильности импульсов генератора желательно вместо С\ использовать неполярный конденсатор указанной емкости, такой, как КТ4-23, К10-28 или зарубежный аналог фирмы KWC. Существенно влияют на частоту генератора и ее колебания.

Оксидный конденсатор С2. Включается параллельно источнику питания, срезает низкочастотные помехи.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25, MF-25.

Микросхема DD1. Может быть заменена на микросхемы К561ЛЕ5, К561ЛН2. В последнем случае выводы для подключения микросхемы будут другими. Допустимо использовать зарубежные аналоги CD4011A (К561ЛА7) и CD4017A (К561ИЕ8).

Диоды VDi …VD3. Выполняют роль развязки. Могут быть заменены диодами КД510, КД513, КД521, Д311, Д220, Д9 с любым буквенным индексом и аналогичными.

Ток потребления узла генерации и счета импульсов при напряжении питания +12 В не превышает 35 мА. Источник питания этого устройства — стабилизированный с понижающим трансформатором или, как альтернативный вариант, бестрансформаторный стабилизированный. Напряжение питания устройства должно находиться в пределах 6…14 В.

Оптроны VU1…VU3. Тип оптронов — АОУ16.3. Можно использовать оптроны АОУ163 с любым буквенным индексом; его аналог — оптоэлектронное реле переменного тока 5П50, выпускавшееся до 1996 г., или зарубежные аналоги МОСЗОЮ, МОС3009, МОС3012, МОС3052.

Симисторы VS1…VS3. В крайнем случае допустимо заменить си- мистрами КУ208В.

Лампы накаливания EL1…EL3. Выбираются в зависимости от конкретного применения устройства управления светофором. В случае установки светофора перед въездом на территорию гаражей (как в авторском варианте) лампы накаливания должны быть мощностью не менее 100 Вт каждая (напряжение сети 220 В).

Поскольку некоторые элементы устройства имеют потенциал напряжения 220 В, при его эксплуатации необходимо соблюдать меры безопасности — не прикасаться к элементам подключенного в сеть устройства.

Элементы сборки

Из-за малочисленности элементов печатная плата для конструкции не разрабатывалась. Элементы, в том числе микросхемы DD1, DD2, крепятся на монтажной плате, их выводы соединяются гибким проводом МГТФ-0,6. Корпус для конструкции может быть любым. Поскольку плафоны для ламп накаливания устанавливаются «на улице», они должны иметь козырьки из жести для нейтрализации падающего естественного света. В качестве плафонов можно использовать ненужные фары в сборе, например, от грузового автомобиля Volvo FL-7, установив в них соответствующие патроны и лампы накаливания на напряжение 220 В, или промышленные плафоны с защитной решеткой ПФ-115, которые несложно приобрести в магазинах строительных материалов. Плафоны размещаются один над другим при въезде на территорию гаража. Внутри плафонов устанавливаются лампы накаливания с предварительно нанесенной на колбы нитрокраской красного, желтого и зеленого цвета.

Источник: Кяшкаров А. П., Собери сам: Электронные конструкции за один вечер. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007. — 224 с.: ил. (Серия «Собери сам»).

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