| Главная » Статьи » Схемы » Начинающим |
Фонарь для ночных тапочек
Как говорит само название, этот фонарь предназначен для установки
на ночные тапочки. Если в комнате темно (за этим следит
встроенное фотореле), он автоматически включается при их надевании
и освещает путь (например, в ванную комнату) зеленым
светом, избавляя от необходимости включать какой-либо другой
осветительный прибор. Благодаря встроенному таймеру, фонарь
автоматически гаснет через 10... 12с после снятия тапочек с ног.
Этого времени вполне достаточно, чтобы успеть откинуть одеяло
и лечь в постель. Если на момент снятия тапочек в помещении посветлело,
фонарь выключится сразу. Такими фонарями не обязательно
оснащать обе тапочки — благодаря использованию
сверхъяркого светодиода вполне можно обойтись Одним, смонтировав
его на той, которую вы привыкли надевать первой.
Принципиальная схема фонаря для
ночных тапочек (далее для краткости—
ФНТ) изображена на рис. 1. Он
содержит датчик "нога в тапочке" —
кнопку SB1, подавитель дребезга ее
контактов — RS-триггер на элементах
DD1.1, DD1.2, R1, R2; цепь
R7C2 предустановки ФИТ в исходное
состояние; две дифференцирующие
цепи (R3C1 и
R9C4), формирующие короткие
импульсы; таймер одновибратор(DD2.1,VD1—VD3,C5, R10);
D-триггер DD2.2 с устройством
2И на элементах DD1.3, DD1.4;
фотореле (VT1, DA1, R4—R6,
R8); логический элемент 2ИЛИ
(VD4, VD5, R11); электронный
ключ на полевом транзисторе
VT2; сверхъяркий светодиод
EL1 с токоограничивающим резистором
R12 и источник питания
GB1 с выключателем SA1.
При включении питания зарядный
ток конденсатора С2
создает на резисторе R7 импульс
положительной полярности.
Через диод VD1 он поступает
на вход R (вывод 4) триггера
DD2.1 и устанавливает его
в нулевое состояние (на прямом
выходе — выводе 1 —
лог. 0). Пока кнопка SB1, вмонтированная
в подошву тапочки, не нажата
(контакты в показанном на схеме
положении), ФНТ находится в дежурном
режиме. При надевании тапочки нога через пружинящий рычаг нажимает на кнопку SB1, ее подвижный контакт переходит в нижнее (по схеме) положение и на выходе RS-триггера (вывод 3 DD1.1) устанавливается лог. 0. Одновременно на другом выходе (вывод 4 DD1.2) триггера появляется положительный перепад напряжения и устанавливается лог. 1. Этот перепад дифференцируется цепью R3C1, и на входе (выводе 8) элемента DD1.3 формируется импульс положительной полярности. Если в данный момент в помещении темно и на выходе ОУ DA1 (вывод 6) и соединенном с ним втором входе (вывод 9) элемента DD1.3 присутствует высокий уровень (лог. 1), на выходе (вывод 10) этого элемента возникает импульс отрицательной полярности, а на выходе (вывод 11) элемента DD1.4 — положительной. Этот импульс поступает на вход S (вывод 8) триггера DD2.2 и переводит его в единичное состояние (на прямом выходе —выводе 13 — лог: 1). Через диод VD4 высокий уровень поступает на затвор полевого транзистора VT2 и открывает его. В результате включенный в его стоковую цепь светодиод EL1 начинает ярко светить зеленым цветом. В этом состоянии устройство пребывает все время, пока кнопка SB1 нажата. При снятии тапочки с ноги ее контакты возвращаются в исходное (показанное на схеме) положение, с вывода 3 DD1.1 на вход С (вывод 3) триггера DD2.1 поступает положительный перепад напряжения и таймер—одновибратор запускается — на прямом выходе (выводе 1) DD2.1 появляется лог. 1. Этот уровень через диод VD5 поступает на затвор транзистора VT2 и подтверждает включение излучателя EL1, а через резистор R10 заряжает конденсатор С5. Примерно через 10...12 с напряжение на входе R триггера DD2.1 возрастает настолько, что он возвращается в исходное (нулевое) состояние: на его выходе (вывод 1) появляется лог.  О и конденсатор С5 быстро разряжается через диод VD3. Параллельно этому процессу протекает еще один: положительный перепад напряжения, возникший после возврата кнопки SB1 в исходное положение, с вывода 3 DD1.1 поступает на дифференцирующую цепь R9C4. В результате на входе R (выводе 10) триггера DD2.2 формируется импульс положительной полярности, который переводит его в исходное (нулевое) состояние. При этом диод VD4 закрывается, однако ключ на транзисторе VT2 остается открытым (под действием лог. 1, поступающей с выхода DD2.1 через диод VD5) еще 10... 12 с. По истечении этого времени триггер DD2.1 переходит в нулевое состояние, транзистор VT2 закрывается и светодиод EL1 гаснет. Если же при положительном перепаде напряжения на выводе 3 DD2.1 датчик фотореле был освещен (с выхода ОУ DA1 на вход D триггера DD2.1 поступал низкий уровень, вследствие чего таймер—однови- братор не запустился), излучатель EL1 погаснет сразу после отпускания кнопки SB1 (снятия тапочки с ноги). Фотореле собрано на фототранзисторе VT1 и программируемом ОУ DA1, выполняющем в данном случае функции компаратора. С делителя R4R5, составленного из резисторов одинакового сопротивления, на неинвертирующий вход ОУ подается напряжение, равное половине напряжения питания Uип. Резистор R8 задает управляющий ток, определяющий режим работы ОУ Фототранзистор VT1 (точнее, сопротивление его участка коллектор—эмиттер) вместе с нагрузочным резистором R6 образуют делитель, с которого часть напряжения питания поступает на инвертирующий вход ОУ DA1.  Рис.3. В темноте фототранзистор VT1 закрыт, сопротивление его участка коллектор— эмиттер велико, напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1 меньше 0,5Uип, поэтому его выходное напряжение близко к +Uип. При освещении базы фототранзистора сопротивление его участка коллектор—эмиттер уменьшается, напряжение на инвертирующем входе становится больше 0,5Uип и напряжение на выходе DA1 становится близким к потенциалу общего провода. Таким образом, высокий уровень выходного сигнала фотореле (в темноте) разрешает запуск таймера—одновибратора DD2.1 и переводит триггер DD2.2 в единичное состояние, а низкий (когда светло) запрещает и то, и другое действие. Питают ФНТ от "плоской" батареи 3R12G напряжением 4,5 В или от трех- четырех аккумуляторов типоразмера АА (R6). Потребляемый ток в дежурном режиме не превышает 35 мкА, поэтому выключатель питания SA1 может быть исключен. Все детали устройства, кроме фототранзистора VT1, кнопки SB1, выключателя SA1 и батареи питания GB1, монтируют на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...2 мм. Чертеж платы представлен на рис. 2. Она рассчитана на применение резисторов КИМ-0,125 (R6), МЛТ (остальные), конденсаторов КМ-4 (С1, С3, С4) и К50-35 или аналогичных импортных (остальные). Диоды VD1—VD5 — любые из серий КД102, КД503, КД510, КД521, КД522. Микросхема DA1 — 140УД12, К140УД12, КР140УД1208. Использовать другие ОУ не рекомендуется из-за их значительно большего потребляемого тока. Микросхемы серии К561 заменимы аналогами из серии 564, но следует учесть, что у них расстояние между выводами вдвое меньше, поэтому придется либо изменить рисунок печатных проводников, либо использовать для соединения выводов с печатными проводниками отрезки тонкого монтажного провода в теплостойкой изоляции. Вместо фототранзистора 2Ф2062 (взят из ремонтного комплекта к ЭВМ ЕС5323 01) можно применить фоторезистор ФСД-1, однако чувствительность фотореле в этом случае будет ниже. Светодиод EL1 — ARL-5213PGC, OSBG5111A-VW, 10G4DHCBB20 или другой сверхъяркий зеленого цвета свечения. Кнопка SB1 — МП7, выключатель SA1 — MTS-102, SMTS-102 или подобный. Для пайки выводов КМОП микросхем DD1, DD2 следует использовать паяльник с заземленным жалом. Обойтись без заземления можно, применив для соединения микросхем с остальными деталями ФНТ имеющиеся в продаже специальные панели (микросхемы в них устанавливают по окончании пайки остальных деталей). Выводы микросхемы К140УД12 в металлостеклянном цилиндрическом корпусе укорачивают и формируют таким образом, чтобы их концы расположились над соответствующими гнездами восьмиконтактной панели. Желательно использовать панель и для подключения полевого транзистора VT2. Трехгнездную панель нетрудно изготовить из многогнездной, отделив монтажными кусачками соответствующий кусок. Проволочные перемычки, соединяющие печатные проводники на противоположной стороне платы, впаивают до установки деталей на место. Перед монтажом выводы светодиода EL1 изгибают под углом около 90° так, чтобы его линза была направлена вперед и луч света распространялся параллельно плоскости пола. Смонтированную плату вместе с батареей питания помещают в пластмассовый корпус 3 (рис. 3), замаскированный под большой цветок (бутон) без стебля и закрепленный на переднем взъеме тапочки 2. Плату устанавливают в корпусе деталями вниз, а батарею помещают в матерчатый или кожаный футляр и располагают над ней, со стороны печатных проводников.  Рис.4. Для соединения батареи с платой используют отрезки Рис.3 тонкого монтажного провода с зажимами на концах, плотно надеваемыми на выводы батареи. Фототранзистор 5 (VT1) устанавливают на стороне корпу- са, противоположной светодиоду 4 (EL1), и соединяют с платой тонкими многожильными проводами. Для того чтобы светодиод включался только в темноте, окошко фототранзистора должно быть направлено в сторону нош. Остальными цифрами на рис. 3 обозначены: 1 — пружинящий рычаг (бронза, латунь толщиной 0,3...0,4 мм); 6 — подошва тапочки; 7 — пустотелая заклепка крепления рычага 1 (2 шт.); 8 — кнопочный микропереключатель МП7 (SB1). Для того чтобы тапочка под тяжестью ФНТ не прогибалась, в нее вставляют скобу (рис. 4) из пружинистого листового материала, например, бронзы толщиной 0,3...0,4 мм. Размеры скобы приведены для тапочек типа "шлепанцы" (без пяток) размера 42 (27 — по новому стандарту) и могут отличаться при установке ФНТ на другие модели обуви. Два отверстия диаметром 3,2 мм предназначены для пустотелых заклепок крепления печатной платы и корпуса ФНТ (через тапочку) к скобе. Во избежание порезов основания тапочки края скобы следует слегка закруглить, а для повышения комфортности эксплуатации — оклеить тонкой тканью или заключить в матерчатый чехол. При недостаточной прочности материала тапочек скобу рекомендуется изготовить с дополнительными полочками, загнутыми внутрь для крепления к подошве с помощью пустотелых заклепок. Собранный из исправных деталей и без ошибок в монтаже ФНТ начинает работать сразу. При необходимости длительность t задержки выключения светодиода EL1 можно изменить, воспользовавшись приближенной формулой t = 0,7RC, где С — емкость конденсатора С5 в микрофарадах; R — сопротивление резистора R10 в мегаомах. Яркость света регулируют подбором резистора R12, а чувствительность фотореле — резистора R6 (с уменьшением его сопротивления чувствительность понижается). Если фотореле реагирует на излучение светодиода EL1 (фонарь выключается без задержки), на корпус фототранзистора VT1 следует надеть отрезок темной непрозрачной поливи- нилхлоридной (или склеенной из черной бумаги) трубки длиной 10...20 мм. Если этого окажется недостаточно, аналогичную трубку длиной 5...10 мм придется надеть и на светодиод EL1 и закрасить или в крайнем случае залепить пластилином его заднюю часть. Понизить чувствительность фотореле можно, прикрыв фототранзистор сверху полупрозрачной пленкой или лепестком декоративного цветка, закрывающего корпус ФНТ. | |
| Просмотров: 3581 | Комментарии: 20 | Рейтинг: 0.0/0 |
| Всего комментариев: 2 | |||
| |||
