В большинстве случаев на новогодней ёлке, устанавливаемой во дворе, а также вокруг неё, размещают новогоднюю иллюминацию из лампочек и гирлянд. А для того чтобы всей этой красотой управлял не кто-то из жильцов дома, что не всегда удобно, особенно в новогоднюю ночь, лучше доверить эту работу автоматике.
Предлагаемое устройство автоматически включит иллюминацию на новогодней ёлке с наступлением тёмного времени суток и выключит её через несколько часов после этого.
Автомат выключатель гирлянды
Схема автомата показана на рисунке. Он состоит из нескольких основных узлов. Первый — фотореле, собранное на фотодиоде VD2, транзисторе VT1 и компараторе DA1, которое определяет время суток — день или ночь.
На триггере DD 1.1, транзисторе VT3 и реле К1 собран второй, исполнительный узел, который подаёт питающее напряжение на нагрузку — гирлянды ламп. Третий узел — таймер, который задаёт время включения гирлянд, он собран на счётчике DD2.
Работает устройство следующим образом. В исходном состоянии (днём) транзистор VT1 открыт протекающим через фотодиод VD2 током. Напряжение на неинвертирующем входе компаратора DA1 превышает напряжение на его инвертирующем входе. Поэтому на его выходе высокий уровень, и транзистор VT2 закрыт.
Триггер DD1.1 находится в состоянии с низким уровнем на прямом выходе (вывод 1), поэтому транзистор VT3 закрыт, контакты реле К1 разомкнуты и нагрузка обесточена. Работа таймера на счётчике DD2 запрещена высоким уровнем на его входе R (вывод 3).
При наступлении темноты ток через фотодиод уменьшается и транзистор VT1 плавно закрывается, а напряжение на неинвертирующем входе компаратора уменьшается, приближаясь к пороговому.
Когда оно достигнет порога, компаратор переключится, транзистор VT2 откроется и за счёт перепада напряжения на входе С (вывод 3) триггер DD1.1 также переключится. В результате транзистор VT3 откроется, реле К1 сработает и на нагрузку поступит напряжение сети. Одновременно таймер на счётчике DD2 начнёт работать, поскольку на его входе R будет низкий уровень.
Частотозадающие элементы (R10, R11 и СЗ) встроенного в счётчик DD2 генератора выбраны так, чтобы на его выводе 5 примерно через 4 ч (контакты выключателя SA1 замкнуты) появился высокий уровень, который переключит триггер DD1.1, а тот, в свою очередь, обнулит и запретит работу счётчика DD2. В результате транзистор VT3 закроется, реле будет обесточено, а нагрузка отключена от сети. В таком состоянии устройство будет находиться до наступления тёмного времени следующих суток, и процесс повторится.
Как показала практика использования этого устройства, продолжительность работы новогодней иллюминации около 4 ч вполне достаточна в обычные дни, а в Новогоднюю ночь задержку можно увеличить ещё на несколько часов с помощью переключателя SA1, разомкнув его контакты. Конденсатор С2 обязателен, без него компаратор при переходе из светлого времени суток в тёмное будет ложно срабатывать.
Питается устройство от сетевого нестабилизированного источника питания с выходным током до 300 мА. Питание микросхем (около 9 В) стабилизировано параметрическим стабилизатором напряжения R1VD1C1. Применены резисторы МЛТ, С2-23, оксидный конденсатор — импортный, остальные — плёночные или керамические. Транзисторы можно применить любые маломощные соответствующего типа проводимости.
Фотодиод — любого типа, его можно заменить фоторезистором, но потребуется подборка резистора R2. Реле можно применить любое с номинальным напряжением обмотки 12В и контактами, рассчитанными для коммутации сетевого напряжения и тока, потребляемого элементами иллюминации.
Детали смонтированы на макетной печатной плате с применением проводного монтажа. Плата и остальные детали размещены в пластмассовом корпусе с разъёмами для подключения фотодиода, источника питания и нагрузки. На корпусе установлен переключатель SA1 (любой малогабаритный на два положения).
Если блок питания не снабжён световым индикатором включения, на корпусе устройства можно установить светодиод (например, АЛ307БМ), подключив его через резистор сопротивлением 1 кОм к выходу блока питания.
Налаживание проводят в следующей последовательности. После включения питания измеряют напряжение на выводе 4 компаратора. Оно должно быть около 1 В. Чем меньше напряжение, тем при меньшем освещении срабатывает фотореле. Освещая и затеняя фотодиод VD2, убеждаются, что фотореле работает. При каждом затенении фотодиода на выходе компаратора (вывод 9) должно быть напряжение, близкое к нулю.
Затем проверяют работу триггера. Он должен переключаться при каждом появлении высокого уровня на выходе компаратора. Работу генератора в счётчике DD2 можно проверить с помощью стрелочного вольтметра. Подключив его к выводу 11 или 12, можно увидеть изменение напряжения с частотой около 1 Гц.
Но при этом на входе R счётчика DD2 (вывод 3) должен быть низкий логический уровень. При применении другого фотодиода или его замены фоторезистором, возможно, придётся подобрать резистор R2 для получения устойчивого срабатывания фотореле.
Для уменьшения тока, потребляемого реле, последовательно с ним включён резистор R9. Его сопротивление можно подобрать так, чтобы реле надёжно срабатывало при минимальном напряжении сети. Впрочем, наличие этого резистора необязательно, и его можно заменить проволочной перемычкой.
Устройство было размещено в электрическом щите в коридоре дома. Фотодиод липкой лентой приклеен к оконному стеклу в коридоре, а сверху дополнительно заклеен чёрной изолентой, чтобы не было засветки от коридорного освещения. Провод для подключения нагрузки через отверстие в стене выведен наружу и протянут до ёлки на безопасной высоте. В разветвитель на конце провода подключают новогодние гирлянды.
