Сигнализатор для холодильника - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Инженерные решения

4691
Сигнализатор для холодильника

В популярной литературе было опубликовано достаточно много различных сигнализаторов для бытовой аппаратуры. Многие на собственном опыте убедились, насколько неприятны последствия длительного открытия дверцы холодильника. Если современные типы холодильников уже оборудованы различными сигнализаторами таких ситуаций, то старые типы холодильников, увы, не столь «разумны».

В чешском журнале [1] была опубликована схема такого сигнализатора, выполненная на современной элементной базе (рис.1). Принцип ее работы основан на контроле уровня освещенности внутри холодильника. Общеизвестно, что в подавляющем большинстве холодильников подсветка включается только при открывании дверцы холодильника. При этом свет горит в течение всего времени открытия дверцы. Этот факт использован для работы электронной схемы звукового сигнализатора.

Рис.1

На микросхеме IC1 выполнены генератор и делитель частоты его сигналов. Управление состоянием микросхемы осуществляется по входу RESET (вывод 12). При закрытой дверце холодильника его внутренняя подсветка выключена. Фотосопротивление R3 не освещено, и его сопротивление велико. Это приводит к тому, что на входе микросхемы RESET присутствует единичный потенциал, и работа IC1 заблокирована. При этом на всех выходах этой микросхемы присутствует нулевой потенциал. Через отрытые диоды D1 и D2 блокируется транзистор Т1. Его сопротивление велико, и пьезоизлучатель PIEZO, подключаемый к контактам колодки К1, не излучает звука.

При открытии дверцы холодильника включается подсветка его холодильной камеры, освещается фотосопротивление R3. Напряжение на входе RESET микросхемы IC1 резко уменьшается, и микросхема получает разрешение на работу. Начинается НЧ генерация и подсчет числа импульсов. Транзистор Т1 остается в запертом состоянии еще примерно в течение 20 с. По истечении этого времени произойдет переход в единичное состояние выхода Q14 IC1. Диод D1 запирается и обеспечивает разрешение отпирания транзистора Т1 током базы через резистор R4. Теперь этот транзистор в течение следующих 20 с попеременно открывается и запирается, управляемый через развязывающий диод D2 импульсами с выхода Q7 этой микросхемы. Соответственно, зазвучит и пьезоизлучатель PIEZO.

Через 20 с работы наступит такая же по длительности пауза в звучании излучателя. Потом цикл повторяется вплоть до закрывания дверцы холодильника.

Автор схемы рис.1 [1] предполагал, что в этой схеме будет использован пьезоизлучатель со встроенным НЧ генератором. Характер звучания пьезоизлучателя определяется как его типом, так и может задаваться подключением диода D2 к различным выходам делителя частоты микросхемы IC1. Излучатели со встроенным генератором НЧ в данной схеме обеспечивают своеобразное прерывистое звучание.

После изучения схемы хотелось бы обратить внимание читателей на несколько моментов.

Во-первых, предлагаемое в [1] напряжение источника питания схемы 3 В, вероятно, несколько занижено. Целесообразнее применить более высоковольтный источник, например, 4,5…5 В. Учитывая небольшое время работы генератора в активном режиме и очень маленькое потребление тока КМОП микросхемой в ждущем режиме, можно с успехом питать схему сигнализатора открытых дверей холодильника от нескольких гальванических элементов или батареи.

Во-вторых, тип фотосопротивления R3 в [1] не был указан, а конкретные экземпляры фотосопротивлений, которые удастся достать радиолюбителям, значительно отличаются по многим параметрам, в том числе по темновому сопротивлению и сопротивлению фоторезистора в освещенном состоянии. Может оказаться, что это приведет к нечеткой работе схемы или вообще сделает ее невозможной. Вместо того чтобы заниматься подбором конкретного экземпляра фотосопротивления для данной схемы, достаточно подобрать (увеличить) номинал резистора R2.

На макете схема (рис.1) была испытана с фотосопротивлениями СФ2-5 и СФ3-2Б. Однако фотодиоды в настоящее время более распространены на радиорынках, чем фотосопротивления. Естественно, в данной схеме можно с успехом применять и их, но надо будет подобрать номинал R2.

Если импортные микросхемы, например CD4060, в настоящее время уже можно приобрести на многих радиорынках, то обыкновенные маломощные импортные транзисторы – относительный дефицит. Тип транзистора Т1 не имеет принципиального значения, поэтому в схеме рис.1 был использован отечественный транзистор КТ503В. Рисунок печатной платы и расположение элементов на ней показаны на рис.2. Внешний вид макета показан на фото 1.

Рис.2

В качестве фотодатчика R3 использовался фотодиод типа ФД-256. При этом для обеспечения работоспособности схемы номинал резистора R2 надо было увеличить до 560 кОм, а величину резистора R4 – уменьшить до 5,1 кОм.

Фото 1

Потребление тока схемой в ждущем режиме весьма важно для обеспечения долговечной работы гальванической батареи питания схемы. Микросхема IC1 структуры КМОП, ее потребление крайне мало. Увеличить до рекомендованных [1] 100 кОм номинал R4 (через него протекает основной ток, потребляемый устройством в выключенном состоянии), как было сказано выше, не удалось. Пришлось применить транзистор Т1 с большим коэффициентов h12Э типа КТ3102Е. Он обеспечил работу схемы при величинах R4 до 68 кОм. Еще лучше в схеме работали полевые транзисторы КП501А, КП504. Могут использоваться, конечно, и другие, например импортный BS170. Их цоколевка показана на рис.5.

С полевыми транзисторами номинал резистора R4 в этой схеме можно было увеличивать до 750 кОм и более.

Рис.3

Если внимательно рассмотреть схему рис.3, то можно заметить не только пути сокращения даже столь мизерного потребления тока этой схемой в ждущем режиме, но и упростить ее (рис.4). В этом случае смещение на транзистор Т1 подается только во время активной работы микросхемы. В режиме затемненного фотодатчика R3 на всех выходах микросхемы IC1 будет нулевой потенциал, значит, потребления тока цепью управления полевым транзистором Т1 вообще не будет. Кстати, этот же принцип можно было бы применить и в простейшей «модернизации» схемы (рис.1).

Рис.4

Все рассмотренные схемы могут монтироваться на плате рис.2. Это дает возможность поэкспериментировать, как минимум, с выбором номиналов элементов для схем.

В отличие от схемы [1] на всех приведенных в этой статье принципиальных схемах указаны выводы подачи питания на микросхему IC1 CD4060. К сожалению, в большинстве иностранных источников массовой технической информации это считается «избыточным» для типовых микросхем.

В качестве развязывающих диодов D1 и D2 нецелесообразно применять относительно мощные (1 А) и высоковольтные диоды типа 1N4007. Вполне логичнее использовать самые распространенные маломощные импортные диоды 1N4148 или отечественные КД521, КД522.

При использовании в схемах излучателей со встроенным НЧ генератором необходимо соблюдать указанную на их корпусе полярность включения. Именно поэтому полярность этих радиокомпонентов указана на схемах этой статьи.

Рис.5

Настройка схем состоит лишь в подборе номинала резистора R4 для схемы рис.1 и величин резистора R2 для всех описанных схем. Еще раз подчеркну, что необходимое для схем значение сопротивления R2 зависит от конкретного экземпляра фотодатчика. В первую очередь для данных схем существенна величина сопротивления фотодатчика в его освещенном состоянии. Не запаянный в схему фотодатчик размещается в том месте камеры холодильника, где он впоследствии и будет использоваться. При открытой дверце холодильника, когда горит подсветка камеры холодильника, замеряют высокоомным тестером, например, DT-830B сопротивление фотодатчика. Если предполагается использовать фотодиод, то, меняя между собой щупы тестера, измеряют сопротивление фотодиода при подаче на него напряжения тестера в запирающем положении.

Экспериментально на макете, собранном по схеме, показанной на рис.2, было установлено, что микросхема CD4060 начинала генерацию и подсчет импульсов при напряжении на ее входе RESET не более 1,8 В, если ее питание составляло 5 В. Зная измеренное сопротивление освещенного фотодатчика R3, из этих условий можно примерно вычислить необходимое для работы схемы сопротивление резистора R2. Конкретный номинал резистора для схемы выбирается с запасом, большей величины.

На монтажной плате рис.2 показано расположение радиокомпонентов схемы рис.1. Для того чтобы смонтировать на этой плате схему рис.3, достаточно лишь установить на нее вместо биполярного полевой транзистор Т1 и заменить номинал резистора R4. При монтаже схемы рис.4 надо будет кроме использования полевого транзистора Т1 установить на плату резистор R4 не на обозначенное на рис.2 место, а вместо диода D1.

Литература

  1. Amaterske RADIO. – 2006. – №6. – S.2.
Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus