Автоматические выключатели освещения для подсобных помещений (ванная, кладовая и т.п.) пользуются популярностью у радиолюбителей, как начинающих, так и со стажем, уже не первый десяток лет. Однако, большинство из этих устройств довольно примитивны и имеют ряд существенных недостатков. Как правило, за последние 20 лет менялась только элементная база, а принцип действия оставался тем же.


Обычно алгоритм таков: дверь открылась — свет зажегся, человек вошел в помещение и закрыть за собой дверь — свет горит, открыл дверь — свет погас, вышел и закрыл дверь — свет остался погашенным. Это накладывает определенные ограничения на поведение.

Например, человек открыл дверь в ванную, снял полотенце и закрыл дверь, — свет остается гореть в пустом помещении. Чтобы его выключить нужно повторно открыть и закрыть дверь. Таких примеров можно привести множество, и хорошего настроения они не прибавляют.

Чтобы избежать подобных ситуаций автомат должен проверять вошел ли человек в помещение, либо остался снаружи.

Используя несколько микросхем логики "КМОП", можно сделать автоматический выключатель с зачатками интеллекта. Принципиальная схема такого умного выключателя показана на рисунке 1. Работает устройство по такому алгоритму: человек открыл дверь — свет зажегся, если дверь закрылась и человек остался снаружи, то свет горит в течении одной минуты и гаснет.

Датчиком присутствия человека в помещении служит сенсор на внутренней стороне дверной ручки в помещении, так как человек обязательно его коснется закрывая за собой дверь. Выдержка в одну минуту нужна чтобы у находящегося в помещении человека было время прикоснутся к сенсору, если дверь будет случайно закрыта снаружи. Наконец, когда человек выйдет из помещения и закроет дверь — свет погаснет.

Микропереключатель SA1, расположенный на дверной коробке, регистрирует состояние двери: "открыто" — "закрыто". Начальное положение контактов переключателя роли не играет, — схема реагирует на перепады уровня на выходе RS-триггера D1.1.

Узел исключающее "ИЛИ" на двух элементах D2.1 и D2.2 формирует из перепадов на выходе D1.1 (как из положительных, так и из отрицательных) короткие положительные импульсы. В исходном состоянии дверь закрыта, счетчик D3 находится в нулевом состоянии.

Рис.2
При открывании двери триггер D1.1 перейдет в противоположное состояние и узел на D2.1 и D2.2 сформирует короткий импульс, который переведет счетчик в состояние "1".

Единица с вывода 1 D3 подготовит к запуску одновибратор на D4.1 D4.2, а также установит элементы D4.3 и D4.4 в состояние нуля и единицы, соответственно. Единица с выхода D4.4 откроет транзистор VT2, зажжется светодиод оптотиристорного коммутатора VS1, который включит осветительную лампу EL1.

При закрывании двери счетчик перейдет в состояние "2". Если дверь была закрыта снаружи, то по окончании выдержки одновибратора, который запустился по спаду импульса на выводе 1 D3, свет погаснет.

Если же дверь закрыта изнутри, то при касании сенсора откроется транзистор VT1, на выходе элемента D2.3 появится единица, которая установит триггер D1.2 в единичное состояние. Элемент D4.3 будет устойчиво находится в нулевом состоянии независимо от состояния одно-вибратора. Следовательно, на выходе D4.4 будет логическая единица и свет продолжает гореть.

При открывании двери счетчик примет значение "3", однако ни к каким изменениям это не приведет После закрывания двери счетчик D3 перейдет в состояние "4". Логическая единица на входе D4.4 потушит свет, этот же уровень установит триггер D1.2 в нулевое состояние, и через 15-25 мс, благодаря интегрирующей цепи R6C2, сбросит счетчик D3 в исходное, нулевое, состояние.

Рис.3
Схема готова к следующем циклу. Однако, здесь имеется одна тонкость, если человек зашел в помещение, закрыл дверь, а затем вышел раньше, чем одновибратор D4.1 D4.2 отработает свою выдержку, свет в помещении останется гореть до конца этой выдержки.

В устройстве можно применить микросхемы серий К176, К561, К1561, К564 или зарубежные аналоги серии 4ххх. ИМС К561ИЕ9 можно заменить на К561ИЕ8, но последняя имеет другую цоколевку. Транзистор VT1 можно заменить на IRF510, VT2 - любой n-р-n кремниевый.

Оптотиристорный коммутатор 5П19Т1 выбран потому, что наиболее просто решает проблему гальванической развязки логической части устройства от сети переменного тока, что немаловажно с точки зрения электробезопасности.

По этой же причине не желательно использование бестрансформаторного источника напряжения 12V. В случае трудностей с приобретением оптотиристора 5П19Т1, его можно заменить симистором КУ208Г, управлять которым следует при помощи оптрона АОУ160А или МОС3010 (зарубежного производства), либо двух оптронов АОУ 103. Как это сделать показано на рисунках 2 и 3 соответственно.

Собранное из исправных деталей устройство в налаживании, как правило, не нуждается, в редких случаях требуется подбор R9 по четкому срабатыванию коммутатора VS1. Время выдержки одновибратора можно установить подбором номиналов R7 и С3.