Włącznik zmierzchowy - timer.doc

Włącznik zmierzchowy - timer

Podstawowa funkcja proponowanego układu jest włączanie oświetlenia (lub odbiornika energii elektrycznej) w momencie obniżenia się poziomu oświetlenia poniżej określonego progu. Jest to więc typowy włącznik zmierzchowy, z jednym wyjątkiem: zwykle układy tego typu wyłączały oświetlenie dopiero z nadejściem świtu, a nasz układ posiada wbudowany timer wyłączający sterowane urządzenie po określonym czasie. Ma to sens, ponieważ typowe włączniki zmierzchowe powodowały marnowanie energii elektrycznej pozostawiając zapalone światło nawet wtedy, kiedy korzystający z niego ludzie dawno już poszli spać.

Typowym zastosowanie proponowanego układu jest oświetlenie ogrodu lub podwórka zabudowań gospodarczych. Z chwilą zapadnięcia zmroku światło zapala się samoczynnie i pozostaje włączone, w zależności od sposobu zaprogramowania układu, przez 2, 4, 6, 8 lub 12 godzin. Układ posiada wbudowane zabezpieczenia przed włączaniem pod wpływem krótkotrwałego spadku poziomu oświetlenia oraz przed przedwczesnym powtórnym włączaniem.

Niezależnie od pełnienia funkcji włącznika zmierzchowego, układ może także pracować jako zwykły timer, wyzwalany impulsem lub poziomem logicznym i włączający odbiorniki energii elektrycznej na podane wyżej okresy.

Dodatkową bardzo sympatyczną cechą timera jest fakt, że wyposażony on jest w układ detekcji przejścia napięcia sieci przez zero i włączania triaka tuż po tym momencie. Eliminuje to konieczność stosowania jakichkolwiek filtrów przeciwzakłóceniowych.

Opis działania układu

Schemat elektryczny włącznika przedstawiono na rysunku. Jest to typowa aplikacja układu HT1315, w której wszystkie funkcje realizowane są przez układ scalony wyposażony jedynie w kilka elementów dyskretnych i układ wykonawczy.

Układ KT1315 jest zasilany wprost z sieci energetycznej za pomocą prostownika zbudowanego na diodzie D1. Poziom napięcia zasilania wyznaczany jest przez dzielnik złożony z rezystorów R6 i R7, a dioda Zenera D2 dodatkowo zabezpiecza układ przed nadmiernym wzrostem napięcia.

Triak Q1 sterowany jest krótkimi impulsami pobieranymi z wyjścia TRIAC IC1. Synchronizację z siecią i detekcję przejścia jej napięcia przez zero zapewnia rezystor R5 dołączony do wejścia ZC (ang. Zero Crossing).

Timer Może zostać wyzwolony trzema sposobami:

1. Przez obniżenie napięcia wejściu !CDS do poziomu niższego od 0,5 napięcia zasilania. Nastąpi to w tedy, kiedy rezystancja fotoopornika, na skutek spadku natężenia oświetlenia zwiększy się do wartości większej niż 200kom. Stan taki musi trwać przez ok. 1 min., co pozwala na wyeliminowanie ewentualnych zakłóceń i zapobiega wyzwoleniu timera na skutek krótkotrwałych zmian poziomu oświetlenia. Należy tu zauważyć, że wartość rezystora R3 powinna być dobrana w zależności od typu zastosowanego w układzie fotorezystora.
2. Przez podanie na wejście !ONESHOT impulsu ujemnego o czasie trwania > 60ms.
3. Przez wymuszenie niskiego poziomu logicznego na wejściu !LEVEL.

Czas włączenia timera ustalany jest za pomocą jumpera JP1, zgodnie z opisem wyprowadzeń układu HT1315.

Montaż i uruchomienie

Zanim przejdziemy do opisu wykonania naszego układu włącznika zmierzchowego, chciałbym po raz kolejny zaapelować do Was o rozwagę. Wszystkie elementy oraz ścieżki obwodu drukowanego znajdują się podczas pracy układu pod niebezpiecznym dla życia i zdrowia napięciem sieci energetycznej 230VAC.

Dlatego też zdecydowanie odradzam samodzielne wykonywanie układu przez osoby nie mające doświadczenia z uruchamianiem urządzeń zasilanych bezpośrednio z sieci energetycznej. Wszystkie manipulacje przy układzie należy wykonać z zachowaniem największej ostrożności, pamiętając o regule pracy jedną ręką. Także zastosowane w układzie przełącznik i przycisk (o ile będą stosowane) muszą odpowiadać normą bezpieczeństwa .

Montaż wykonujemy w typowy sposób, zachowując jednak szczególną staranność (230V!). Omówienia wymaga jedynie sposób zamontowania traka wraz z radiatorem. Kolejność postępowania przy montażu tych elementów powinna być następująca:

1. Prowizorycznie przykręcamy triak do radiatora nie dokręcając śruby mocującej zbyt mocno.
2. Wkładamy końcówki triaka i kołki mocujące radiatora w odpowiednie otwory w płytce obwodu drukowanego i lutujemy je do płytki.
3. Dopiero teraz dokręcamy mocno śrubę mocującą triak do radiatora.

Taka kolejność postępowania pozwoli na uniknięcie powstania szkodliwych naprężeń wyprowadzeń w wyprowadzeniach triaka, które mogły by doprowadzić do jego uszkodzenia.

Układ zmontowany ze sprawdzonych elementów działa natychmiast poprawnie. Jedyną czynnością przed przekazaniem urządzenia do eksploatacji będzie zaprogramowanie timera za pomocą jumpera JP1.

Moc odbiorników energii elektrycznej dołączonych do układu zależy wyłącznie od typu zastosowanego triaka oraz intensywności jego chłodzenia i w układzie modelowym wynosiła ok. 1000W.

Wykaz elementów:

Rezystory
R1: 10 k om
R2: fotorezystor 220..470 k om
R3: 220 k om
R4: 560 k om
R5: 2,2 M om
R6: 43 k om / 0,5 W
R7: 1,5 k om
Kondensatory
C1: 100 nF
C2: 100 uF / 25 V
Półprzewodniki
D1: 1N4007
D2: dioda Zenera 5,1 V
IC1: HT1315
Q1: BT136 lub odpowiednik

Różne
CON1, CON2: ARK2
JP2: goldpin 5x2 + jumper