Дистанционное управление светом. Простая схема инфракрасного управления Как сделать дистанционный выключатель ик
Дистанционное управление на ИК лучах вторглось в повседневную жизнь и значительно экономит наше время. К сожалению, оборудованы ДУ далеко не все электроприборы, в частности и выключатели освещения. Предлагаемое устройство поможет сделать управление ими более удобным.
Выключателем управляют с помощью передатчика ИК импульсов (пульта), по команде которого выключенная в момент ее подачи осветительная лампа будет включена, и наоборот. В прибор встроен дополнительный ИК передатчик, что избавляет от необходимости постоянно носить пульт с собой или тратить время на его поиски. Достаточно поднести к выключателю руку на расстояние приблизительно десять сантиметров и он сработает.
Выключатель реагирует на импульсное ИК излучение, не расшифровывая содержащийся в нем код. Поэтому подойдет любой пульт ДУ от импортного или отечественного электронного прибора(например,телевизора), причем нажимать можно на кнопку любой команды. Можно сделать и самодельный пульт, например, по схеме, приведенной в статье Ю. Виноградова "ИК датчик в охранной сигнализации" ("Радио", 1996, № 7, с. 42, рис. 2). Там же можно найти чертеж печатной платы и рекомендации по изготовлению устройства.
Схема самого простого варианта пульта управления показана на рис. 1. Это - генератор импульсов на транзисторах разной структуры, нагрузкой которого служит излучающий диод И К диапазона АЛ147А. Генератор питают от трех-четырех гальванических элементов, команду подают кратковременным нажатием на кнопку SB 1.
Схема выключателя показана на рис. 2. Приемник ИК импульсов собран по схеме подобной применяемой в блоках управления телевизоров "Рубин" и "Темп". На транзисторах VT1 - VT4 собран усилитель импульсов, в которые преобразует принятое ИК излучение фотодиод VD1 - ФД265 или любой другой, чувствительный к ИК лучам. Далее принятый сигнал проходит через активный фильтр с двойным Т-мостом, собранный на транзисторе VT5. Фильтр устраняет помехи от осветительных ламп, излучение которых захватывает ИК область спектра и промодулировано удвоенной частотой сети переменного тока. Возможное иногда самовозбуждение этого фильтра устраняют заменой транзистора другим, с меньшим значением h21Э.
(нажмите для увеличения)
Отфильтрованный сигнал, пройдя через усилитель-ограничитель на транзисторе VT6 и элементе DD1.1, поступает на накопитель (диод VD4 и цепь R19C12). Параметры элементов накопителя выбраны таким образом, что конденсатор С12 успевает зарядиться до уровня срабатывания элемента DD1.2 только за три-шесть принятых импульсов. Это предотвращает срабатывание выключателя от одиночных световых импульсов: фотографических ламп-вспышек, грозовых разрядов. Разрядка конденсатора С12 занимает 1...2 с.
Узел на логических элементах DD1.2, DD1.3, DD1.6, благодаря обратной связи через конденсатор С13, формирует импульсы с крутыми перепадами уровня, поступающие на счетный вход триггера DD2. С каждым из них триггер изменяет состояние. При лог. 1 на выводе 1 триггера открыты транзисторы VT9, VT10 и тринистор VS1. Цепь лампы EL1 замкнута, освещение включено. Свечение двуцветного светодиода HL1 - зеленое. В противном случае (лог. 1 на выводе 2 триггера) освещение выключено, свечение светодиода HL1 - красное. В это же состояние приводит триггер импульс, формируемый цепью C19R24. Таким образом устраняют самопроизвольное включение освещения после перебоя в подаче электроэнергии.
Встроенный ИК передатчик - собранный на элементах DD1.4, DD1.5 генератор импульсов частотой 30...35 Гц - позволяет пользоваться выключателем, не имея в руках пульта ДУ. Излучающий диод ВI1 установлен рядом с фотодиодом VD1, но отделен от него светонепроницаемой перегородкой. Излучение диода ВI1 направлено в ту сторону, откуда фотодиод его принимает. Выключатель должен срабатывать от ИК импульсов встроенного передатчика, отраженных от ладони, поднесенной на расстояние 5...20 см. Необходимую для этого мощность излучаемых импульсов устанавливают, изменяя номинал резистора R20.
(нажмите для увеличения)
Замечания:
Для управления этим универсальным выключателем можно использовать любую кнопку на любом пульте ДУ. Кнопку нужно удерживать нажатой примерно полторы секунды (определяется цепочкой R3 и C2), после чего сработает реле. Схема будет находиться во включенном состоянии до получения сигнала сброса. Сбрасывается схема кратковременным нажатием любой кнопки на пульте ДУ.
Например, чтобы воспользоваться этим выключателем во время просмотра телепередачи, вы можете нажать и удерживать кнопку на пульте ДУ. Чтобы на телевизоре не переключились от этого каналы или режимы работы, пользуйтесь кнопкой выбора того же канала, который смотрите сейчас. К контактам можно подключать любую нагрузку допустимую по напряжению и силе тока для данного реле.
Работа схемы:
Модулированные импульсы инфракрасного излучения принимаются и буферизуются модулем ИК приемника IC1, который можно заменить микросхемой TSOP1738. Выходные сигналы IC1 имеют стандартный ТТЛ уровень. Резистор R1 поддерживает высокий уровень на выходе микросхемы в отсутствие сигнала. С выхода IC1 сигнал поступает на два КМОП инвертора. Один из них управляет светодиодом LED1, который индицирует работу выключателя. Вторая микросхема выполняет роль буфера, к выходу которой подключена времязадающая цепочка R3, C2, R4 и D1. Конденсатор C2 заряжается через резистор R3, а разряжается через R4. Диод D1 защищает от быстрого разряда через низкое выходное сопротивление инвертора. Если в схеме используется TSOP1738, то сопротивление резистора R4 следует увеличить до 470 кОм.
Время, требуемое на заряд конденсатора, определяется произведением величины сопротивления на емкость конденсатора, которое принято называть постоянной времени цепи (RC). За время, равное единице RC, конденсатор заряжается только до 63% напряжения питания. Для заряда до 99% требуется время 5.RC. В данной схеме напряжение заряда конденсатора должно достигнуть порога переключения КМОП инвертора. При напряжении питания 5 В, уровень переключения КМОП микросхемы равен 3.6 В. Этого уровня напряжение на конденсаторе достигает за время 3.RC, что составляет примерно полторы секунды. Когда переключится инвертор, он запустит генератор импульсов на таймере 555.
Результаты spice-моделирования показывают форму принимаемых импульсов, напряжений на интегрирующей цепочке и выходных импульсов на следующей диаграмме:
Обратите внимание, что на диаграмме показан всего лишь результат моделирования, который не совсем точно отражает форму напряжений в реальной схеме.
Как видно на диаграмме, после буфера импульсы имеют зубчатые выбросы. Для удаления этих выбросов, обусловленных модуляцией ИК несущей передаваемым сигналом, на таймере 555 собран одновибратор, длительность импульса которого определяют компоненты R5 и C4. Очищенный от выбросов выходной сигнал таймера поступает на D-триггер IC4, выполненный на ТТЛ микросхеме 7474. Можно использовать любые разновидности триггера, например, из серии Шоттки 74LS74, быстродействующую 74HCT74 и т.п. Входной сигнал поступает на тактовый вход триггера, а обратная связь с инверсного выхода подается на вход данных, выводы «сброс» и «установка» должны быть заземлены. Каждый приходящий от таймера 555 импульс перебрасывает D-триггер в противоположное состояние, и соответственно, включает/выключает исполнительное реле. Обратите внимание, что быстрое переключение реле в данной схеме невозможно. Выходной импульс таймера длится около 2.4 с, а задержка входного импульса цепочкой R3, C2 порядка 1.5 с.
Перечень компонентов:
|
220 кОм или 470 кОм |
|
|
ИК приемник TSOP1838 или аналогичный |
|
|
SN74HCT74 или SN74LS74 |
|
|
Обмотка 12 В, переключающие контакты |
|
Преимущество данного бесконтактного выключателя в отличие от других схем , например, состоит в том, что им можно включать и выключать освещение или же любую другую нагрузку бесконтактным способом то есть, не прикасаясь своими руками непосредственно к устройству.
Осуществлять управление освещением можно двумя разными путями. Первый, поднеся руку непосредственно к оптическому датчику данного выключателя на расстоянии 10 сантиметров. Второй, посредством любого типового пульта дистанционного управления использующий в своей работе модулированное инфракрасное излучение.
Простой взмах рукой либо нажатие на произвольную кнопку ПДУ и бесконтактный выключатель меняет свое состояние на противоположное. В случае сбоя в электросети и при возобновлении электроснабжения, оптический выключатель света будет находиться в выключенном состоянии.
Повысив силу излучения инфракрасного светодиода, выполняющего роль оптического датчика, можно добиться увеличения дальности действия срабатывания устройства. В этом случае, к примеру, устройство может оповещать охрану о подъезде автомобиля к пропускному пункту.
Описание работы оптического бесконтактного выключателя.
В схеме применена всего одна интегральная микросхема К561ТМ2, имеющая в своем составе два D-триггера. На первом триггере DD1.1 собран мультивибратор, создающий прямоугольные импульсы в диапазоне 35…40кГц. Подстройка частоты осуществляется путем подбора сопротивлений R1 и R2.
Данные импульсы, пройдя сквозь токоограничивающий резистор R3, поступают на ИК-светодиод HL1. Можно применить любой подходящий ИК-светодиод, к примеру, такой который используется в ПДУ. Совместно с фотодатчиком они создают оптическую схему, которая срабатывает при отражении инфракрасного излучения.
Для предотвращения ложных срабатываний между фотодатчиком и ИК-светодиодом, необходимо проложить непрозрачную перегородку, а так же они должны быть обращены в сторону, куда подносят руки. Схема запитана от собранного на диодном мосте VD4, гасящем резисторе R7 и стабилитроне VD3 на 4.7В. Конденсатор C5 предназначен для фильтрации выпрямленного напряжения.
В момент подачи напряжения на бесконтактный выключатель освещения, через резистор R5 идет зарядка конденсатора C4. В результате этого на вход триггера DD1.2 поступает импульс, из-за которого на инверсном его выходе 2 появляется уровень лог.0. транзистор VT1 закрыт и лампа не горит.
Так же после подачи питания на схему оптического выключателя, начинает генерировать импульсы. Приблизительная частота их составляет 38 кГц, и соответственно светодиод испускает излучение с такой же частотой. Если теперь поднести руку к окошку, где расположен оптический блок выключателя, то отраженный луч от руки попадет на фотоприемник. На его выходе образуется низкий уровень напряжения, убрав руку, вновь появляется высокий уровень. Таким образом, формируется импульс, который поступая на вход 3 триггера DD1.2 переключает его в противоположное состояние, тем самым включая освещение.
Для обеспечения четкого переключения триггера добавлена цепь из элементов R6 и C3, обеспечивающая некоторую задержку переключения.
Электронные технологии охватывают обширный спектр бытовой сферы. Ограничений нет практически никаких. Даже простейшие функции выключателя ламп бытового светильника теперь все чаще выполняют сенсорные приборы, а не технологически устаревшие - ручные.
Электронные устройства, как правило, входят в разряд сложных конструкций. Между тем соорудить сенсорный выключатель своими руками, как показывает практика, совсем несложно. Минимального опыта конструирования электронных приборов для этого вполне достаточно.
Предлагаем разобраться в устройстве, функциональных возможностях и правилах подключениях такого коммутатора. Для любителей самоделок мы подготовили три рабочие схемы сборки интеллектуального прибора, которые можно реализовать в домашних условиях.
Термин «сенсорный» несет в себе довольно широкое определение. По сути, под ним следует рассматривать целую группу датчиков, способных реагировать на самые разные сигналы.
Однако применительно к выключателям – приборам, наделенным функционалом коммутаторов, сенсорный эффект чаще всего рассматривают как эффект, получаемый от энергетики электростатического поля.
Такой, примерно, нужно рассматривать конструкцию выключателя света, созданную на основе механизма сенсора. Лёгкое прикосновение подушечкой пальца к поверхности фронтальной панели включает освещение в доме
Обычному пользователю достаточно прикоснуться пальцами руки к такому контактному полю и в ответ будет получен тот же самый результат коммутации, какой дает стандартный привычный клавишный прибор.
Между тем внутреннее устройство сенсорного оборудования существенно отличается от простого ручного выключателя.
Обычно такая конструкция выстраивается на основе четырех рабочих узлов:
- панель защитная;
- контактный датчик-сенсор;
- электронная плата;
- корпус устройства.
Разновидность приборов на базе сенсоров обширна. Выпускаются модели с функциями обычных выключателей. И есть более совершенные разработки – с регуляторами яркости, отслеживающие температуру окружения, поднимающие жалюзи на окнах и прочие.
Здесь присутствуют традиционные характеристики, такие как:
- бесшумность действия;
- интересный дизайн;
- безопасное использование.
Помимо всего этого, добавляется еще одна полезная функция – встроенный таймер. С его помощью пользователь получает возможность управлять коммутатором программно. К примеру, задавать время включения и отключения в определённом временном диапазоне.
Правила подключения прибора
Технология монтажа подобных устройств, несмотря на совершенство конструкций, осталась традиционной, как это предусмотрено для стандартных выключателей света.
Обычно на задней части корпуса изделия присутствуют два терминальных контакта – входной и под нагрузку. Обозначаются на устройствах иностранного производства маркерами «L-in» и «L-load».
Выводы и полезное видео по теме
Этот обзор позволяет ближе познакомиться с коммутаторами света, быстро набирающими популярность в обществе.
Сенсорные выключатели, отмеченные продуктовой маркой Livolo, - что это за конструкции и насколько привлекательны они для конечного пользователя. Видео гид по коммутаторам нового типа поможет получить ответы на вопросы:
Завершая тему сенсорных коммутаторов, стоит отметить активное развитие в области разработки и производства выключателей для бытового и промышленного использования.
Выключатели света, казалось бы, простейшие конструкции, совершенны уже настолько, что теперь управлять светом можно голосовой кодовой фразой и при этом получать полную информацию о состоянии атмосферы внутри помещения.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по сборке сенсорного выключателя? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом использования таких приборов. Форма для связи находится в нижнем блоке.
Эта система дистанционного управления (CRY) позволяет с помощью инфракрасных (ИК) лучей с расстояния до пяти метров переключать программы телевизора по кольцу, регулировать громкость в сторону уменьшения и увеличения и по окончании просмотра передач выключать телевизор. Система имеет 16 ступеней регулировки громкости и восемь положений переключателя программ. Блок установленный в телевизоре питается от источника питания 12В телевизора, поэтому включение телевизора производится его выключателем из которого удалён фиксатор, а выключение при помощи пульта.Принципиальная схема пульта управления показана на рисунке 1. Пульт состоит из тактового генератора прямоугольных, счетчика с переменным коэффициентом деления, устройства управления этим счетчиком, и выходным - каскадом с инфракрасный светодиодом на выходе.
Тактовый генератор выполнен на элементах D1.1 и D1.2 микросхемы К561ЛЕ5. Элементы включены для работы в режиме инверторов. Частота повторения импульсов 1 кгц. Поскольку, напряжение переключения КМОП элементов не равно половине напряжения питания, то для симетрирования формы выходных импульсов в генераторе введена корректирующая цепь R1VD1.
Импульсы генератора поступают на вход двоичного счетчика 02, который включен для работы в режиме обратного счета. Счетчик имеет возможность блокировать тактовый генератор отрицательным импульсом с своего выхода переноса "Р". В тоже время импульсы с выхода тактового генератора поступают на выходной усилитель на выходе которого включен инфракрасный излучатель VD8.
Принцип работы схемы состоит в том, что счетчик D2 ограничивает число импульсов на выходе генератора количеством - один, два, четыре или восемь, соответственно высовым входам предустановки счетчика. Таким образом формируются пачки импульсов четырех видов, которые включают четыре команды: "программы", "громкость -", "громкость +" и "выключение".
Схема работает таким образом. В исходном состоянии на выходе переноса счетчика логический нуль, который через диод VD2 блокирует тактовый генератор. При нажатии на одну из кнопок, например на кнопку SA3 на входе предустановки-счетчика 4 устанавливается единица, получается код числа "4" - 0100.
Через один из диодов VD4-VD7 логическая единица поступает на одновибратор на элементах D1.3 и D1.4. Этот одновибратор формирует короткий положительный импульс, длительность которого значительно меньше чем время удержания кнопки, который поступает на вход включения предустановки счетчика "S" и число 0100 записывается в счетчик.
В это время счетчик переходит из нулевого в установленное значение и на его выходе переноса "Р" появляется логическая единица, которая разрешает работу тактового генератора, импульсы от него поступают на выходной усилитель на VT1 и VT2 и на счетный вход счетчика.
Счетчик считает в сторону убывания, и по истечении четырех импульсов он снова переходит в нулевое состояние, нуль с его выхода переноса блокирует тактовый генератор и схема, передав одну команду переходит в режим ожидания следующего нажатия на одну из кнопок. Таким образом при каждом нажатии на одну из кнопок передаётся одна пачка, которая изменяет положения регуляторов на одну ступень, или на одну программу.
Схема исполнительного устройства показана рисунке 2. Фотоприемник может быть использован любой, но обеспечивающий на своем выходе отрицательные импульсы.
Исполнительное устройство состоит из формирователя информальных импульсов и сигнала окончания команды, счетчика информационных импульсов, регистра-дешифратора-формирователя командных импульсов, счетчика-дешифратора переключения программ, реверсивного регулятора громкости и выключателя питания телевизора.
Формирователь информационных импульсов выполнен на элементах D1.1 и D1.2, резисторе R1 и конденсаторе С1. Устройство имеет свойства интегрирующей цепи и триггера Шмитта. Его выходные импульсы несколько задержаны относительно входных и имеют крутые фронты независимо от длительности фронтов входных импульсов. Кроме того такой формирователь подавляет импульсные помехи малой длительности.
Формирователь сигнала окончания команды выполнен на элементах D1.3 и D1.4, резисторе R2 и диоде VD1, конденсаторе С2. Принцип действия этого формирователя состоит в том, что в промежутках между информационными импульсами С2 не успевает разрядиться, а по окончании посылки напряжение на входе D1.3 достигает порогового значения и он лавинообразно переключается в единичное состояние. В этом случае на его выходе единица - сигнал окончания посылки.
Импульсы с выхода элемента D1.2 поступают на счетный вход D2 и он после окончания пачки устанавливается в состояние, соответствующее числу импульсов в ней. В нашем случае была нажата кнопка АЗ, и пульт сформировал четыре импульса. Счетчик D2 устанавливается в состояние "4" (0100). Под действием сигнала окончания пачки счетчик D3, выполняющий функции регистра переносит код с выхода D2 на свои выходы, в нашем случае на выходе "4" D3 появляется единица. Эта единица держится до тех пор пока через цепь R3 С2 не обнулится счетчик D2.
Таким образом на выходе "4" счетчика D3 появляется командный импульс, длительность которого зависит от постоянной времени цепи R3 С3. Этот импульс в данном случае поступает на вход счетчика D6, который вместе с резистивной матрицей на своих выходах выполняет функции регулятора громкости. В данном случае громкость увеличивается на одну ступень.
Для уменьшения или увеличения на ещё одну ступень нужно нажать на соответствующую кнопку пульта. При каждом нажатии на кнопку регулировки громкость изменяется на одну ступень. При включении питания конденсатор С7 устанавливает регулятор в среднее положение.
В случае уменьшения громкости до нуля и последующего нажатия на кнопку уменьшения громкости, благодаря элементу D1.5 регулятор переходит не в максимальное, а в среднее положение. Вместо среднего положения можно задать код номера любой другой ступеньки, соответственно распаяв выводы 4,12,13,3 счетчика D6.
Для переключения программ нажимают на первую кнопку. Положительный импульс с шестого вывода D3 поступает на счетный вход D4 и переключает счетчик D4 в следующее положение. Код номера включенной программы поступает на двоично-десятичный дешифратор на микросхеме R5, на соответствующей выходе R5 появляется положительный импульс, длительность которого определяется параметрами цепи R5 С5, которая через некоторое время после окончания пачки переводит дешифратор в не досигаемую для блока выбора программ область, (программы с 9-й по 16-ю). Переключение программ происходит только в одну сторону по нарастающей.
Для выключения телевизора используется вторая кнопка. При включении питания телевизора его выключателей, преобразованный в кнопку (удалён фиксатор) поступает напряжение питания на блок управления и счетчик D3 устанавливается в нулевое положение. Уровень нуля с его второго выхода открывает ключ на VT1 и пропускает ток через реле Р, контакты которого замыкают провода, идущие к кнопке включения телевизора.
После этого кнопку можно отпустить и телевизор останется в включенной состоянии. При выключении телевизора с пульта на выводе 11D3 появляется единица, которая переводит ключ в закрытое состояние, контакты реле размыкаются и телевизор выключается.
Схема подключения приёмного блока (рис.2) показана на рисунке 3 для телевизора "Радуга 61 ТЦ-311".
