Автомат включения освещения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ФГБОУ ВПО

«Уральский государственный горный университет»

Кафедра автоматики и компьютерных технологий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине:

«Электротехника и электроника»

на тему:

«Автомат включения освещения»

Руководитель: Вотинцев А.А.

Студент:

Айдимирова С.Ю.

Группа:

4-1

Оглавление

Введение

1. Технические характеристики устройства

2. Описание принципиальной электрической схемы

3. Описание работы элементов

3.1 Симистор КУ208Г

3.2 Микросхема К561ЛА7

4. Применение устройства

Список литературы

Введение

Разнообразные автоматические устройства плотно вошли во все сферы жизни современного человека. Нереально найти такую область знаний, в которой в том или ином виде не применяются автоматизированные устройства, которые могут работать самостоятельно, без вмешательства человека.

Схемотехника этих устройств постоянно изменяется, подстраивается под новые, более сложные, требования. Производители выпускают новые, более совершенные, элементы которые позволяют построить все более миниатюрные, более универсальные и более мощные устройства, которые еще несколько лет назад считались недоступными.

В курсовой работе необходимо провести описание принципиальной схемы автомата включения освещения, проанализировать элементную базу и подробно рассмотреть применяемые в устройстве полупроводниковые элементы, привести справочные данные и область применения этих элементов.

1. Технические характеристики устройства

Основные технические характеристики устройства приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные технические характеристики

№ п.п.	Название	Значение
1	Время горения электролампы	1 - 3 минуты
2	Напряжение питания	~220В
3	Потребляемый ток, мин	2 мкА
4	Выходная мощность	< 1,0 кВт
5	Габаритные размеры, не более	60*60*30мм

Данный автомат включения освещения является стационарным электронным устройством, вмонтированным вместо обычного выключателя освещения, предназначен для использования в быту для включения на 1-5 минут освещения лестничной клетки, прихожей, гаража. Конструктивно автомат включения состоит из печатной платы на которой расположены все элементы схемы, кроме кнопки включения.

Печатная плата находится в корпусе из ударопрочного пластика к которому и крепится с помощью винтов, в корпусе расположена кнопка включения освещения. Сначала автомат пребывает в выключенном состоянии, напряжение на электролампу Н1 не подается. После нажатия на кнопку S1, конденсатор С1 разрядится и запустится генератор на элементах D1.1, D1.2, он будет подавать управляющие импульсы на симистор VS1, лампа Н1 будет гореть на протяжении времени, необходимого для заряда конденсатора С1 через резистор R1. Следовательно время горения лампы Н1 мы можем подобрать величиной резистора R1. Чем больше R1, тем дольше будет гореть лампа Н1. Обычно достаточно 1-3 минуты, после чего лампа автоматически отключится и будет отключенной до повторного нажатия кнопки S1.

2. Описание принципиальной электрической схемы

Электрическая принципиальная схема автомата включения освещения изображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная.

Устройство выполнено на одной микросхеме К561ЛА7. Исполнительным устройством служит симистор КУ208Г.

Питание микросхемы осуществляется от сети переменного тока ~220В по бестрансформаторной схеме. Стабилизированное напряжение питания микросхемы ±12В формируется на стабилитроне VD2. На элементах D1.1 и D1.2 собран мультивибратор, формирующий прямоугольные импульсы частотой около 3,5 кГц. Логические элементы D1.3, D1.4 выполняют функцию буферного выходного каскада мультивибратора и включены параллельно для увеличения нагрузочной способности.

В исходном состоянии, когда кнопка S1 не нажата, конденсатор C1 заряжен почти до напряжения питания ±12В. На выходе 2 элемента D1.1 напряжение близко к нулю (логический «0» через R1) и запуск мультивибратора не происходит. При нажатии на кнопку S1, конденсатор С1 оказывается замкнутым накоротко и происходит его быстрый разряд. Замыкание кнопки осуществляет подачу логической единицы (логическая «1») на вход 2 D1.1 - мультивибратор запускается. Импульсы с выхода мультивибратора, через D1.3, D1.4 и конденсатор С4 подаются на управляющий электрод симистора VS1. Симистор открывается и включает освещение (лампочку Н1).

После отпускания кнопки, конденсатор С1 начинает заряжаться, а время его заряда зависит от сопротивления R1. При достижении напряжения на конденсаторе С1, равного половине напряжения питания (порог для микросхем КМОП) на выходе 2 элемента D1.1, устанавливается логический ноль, запрещающий работу мультивибратора. Импульсы с выхода мультивибратора не поступают на управляющий вывод симистора, который закрывается, выключая лампу освещения Н1. Время заряда конденсатора С1, после отпускания кнопки S1, определяет время задержки на отключение освещения (лампы Н1) и может подбираться резистором R1.

3. Описание работы элементов

Таблица 2

Перечень элементов

№ п.п	Позиционное обозначение	Наименование
1	S1	Модульный переключатель типа П2К (кнопочный)
2	С1	Конденсатор электролитический - К50-6-100 мкФ-25В
3	С2	Конденсатор электролитический - К50-6-1000 мкФ-25В
4	С3	Конденсатор керамический монолитный низковольтный - К10-23-0,01мкФ
5	С4	Конденсатор полиэтилентерефталатный фольговый. - К73-16-0,22мкФх63В
6	С5	Конденсатор полиэтилентерефталатный фольговый. - К73-16-1,0мкФх400В
7	R1	Резистор МЛТ-0.125-360кОм 5%
8	R2	Резистор МЛТ-0.125-100кОм 5%
9	VD1	Выпрямительный полупроводниковый диод КД209
10	VD2	Стабилитрон Д814Д
11	VS1	Симистор КУ208Г
12	D1	Микросхема К561ЛА7
13	H1	Лампа накаливания бытовая 230В от 25 до 500 Вт

3.1 Симистор КУ208Г

Симисторы КУ208Г, КУ208В, КУ208Б, КУ208А - триодные, планарные, структуры p-n-p-n, кремниевые, незапираемые, симметричные. (Также называемые тиристорами. Симистор - симметричный тиристор.) Основное назначение - симметричные переключающие элементы средней мощности для устройств автоматической коммутации и регулирования цепей силовой автоматики на переменном токе. Имеют металлостеклянный корпус и жёсткие выводы. Тип симистора нанесён на его корпусе. Весит (вместе с комплектующими) не более 18 г. Без комплектующих - 12 г.



Рис. 2 - Габаритные размеры симистора КУ208Г.

Электрические параметры КУ208, 2У208

Напряжение в открытом состоянии при Iос = 5 А, Т = +25 и -60°C, не более2 В

Отпирающее напряжение управления (импульсное), не более

При Т = +25°C для КУ208А, КУ208Б, КУ208В, КУ208Г5 В

При Т = -60°C для 2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г7 В

Отпирающий ток управления (импульсный) при Iзс = 10 В, не более

При Т = +25°C

2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г150 мА

КУ208А, КУ208Б, КУ208В, КУ208Г160 мА

При Т = -60°C для 2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г 250 мА

Постоянный ток в закрытом состоянии (зс) при Uзс = Uзс. макс,

Т = -60°C и Тмакс, не более 5 мА

Время включения при Uзс = Uзс макс и Iос = 5 А, не более 5мкс

Время выключения при Uзс = Uзс макс и Iос = 5 А, не более 5мкс

Ток удержания про Uзс = 10 В, не более150 мА

Предельные характеристики симисторов КУ208, 2У208

Постоянное напряжение в закрытом состоянии:

КУ208А, 2У208А100 В

КУ208Б, 2У208Б200 В

КУ208В, 2У208В300 В

КУ208Г, 2У208Г400 В

Импульсное напряжение управления при Iи ? 50 мкс:10 В

Скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии:

КУ208А, КУ208Б, КУ208В, КУ208Г10 В/мкс

2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г15 В/мкс

Постоянный ток или действующее значение

синусоидального тока в открытом состоянии:

при Тк = -60...+70°C5 А

При Тк = +110°C для 2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г - 0,5 A

Ток в открытом состоянии (импульсный):

при Тк = -60...+70°C:

КУ208А, КУ208Б, КУ208В, КУ208Г10 А

2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г15 А

при Тк = +110°C для 2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г1,5 А

Перегрузочный ток в открытом состоянии (импульсный)

в течение одного полупериода синусоидального сигнала

на частоте f = 50 Гц:

при Тк = -60...+70°C30 А

при Тк = +110°C для 2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г3 А

Импульсный ток управления (прямой) при tи ?50 мкс.1 А

Рассеиваемая мощность (средняя):

при Тк = -60...+70°C10 Вт

при Тк = +110°C для 2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г1 Вт

Рассеиваемая мощность управления (импульсная)

при tи ?50 мкс, fу ? 400 Гц и Тк = -60...+70°C5 Вт

Рабочая частота400 Гц

Рабочая температура:

КУ208А, КУ208Б, КУ208В, КУ208Г?60...+85°C

2У208А, 2У208Б, 2У208В, 2У208Г?60...+110°C

Нормальная работа симистора обеспечивается

при следующих полярностях анодного и управляющего напряжений:

Напряжение анода Напряжение упр. электрода

++

+?

??

Допустимое значение статического потенциала2000 В.

Рис.3 - Зависимости допустимого тока в открытом состоянии от температуры корпуса

Рис.4 - Зависимости отпирающего и неотпирающего постоянных токов управления от температуры.



Рис.5 - Зависимости отпирающего и неотпирающего постоянных напряжений управления от температуры.

Рис.6 - Зависимость отпирающего импульсного тока управления от длительности импульса.

Рис.7 - Зависимости допустимого напряжения в закрытом состоянии от температуры.



Рис.8 - Зависимости напряжения в открытом состоянии от температуры.

Рис.9 - Зависимости включения и выключения от импульсного тока.

Рис.10 - Зависимости включения и выключения от температуры.

3.2 Микросхема К561KА7

Микросхема К561ЛА7 выпускается в пластмассовом корпусе с двухрядным расположением 14 штыревых выводов. К561ЛА7 выполняет логическую функцию И-НЕ, изготавливается на основе КМОП структуры. В составе К561ЛА7 четыре 2-входовых логических элемента “И-HЕ”. Логика работы элемента 2И-НЕ проста, - если на обоих входах логические единицы, то на выходе будет ноль, а если это не так (то есть, на одном из входов или на обоих входах есть ноль), то на выходе будет единица. Микросхема К561ЛА7 логики КМОП, это значит, что ее элементы сделаны на полевых транзисторах, поэтому входное сопротивление К561ЛА7 очень высокое, потребление энергии от источника питания очень малое (это касается и всех других микросхем серий К561, К176, К1561 или CD40).

Рис.11 - Маркировка К561ЛА7.

освещение автомат полупроводниковый симистор

Рис.12 - Распиновка, цоколевка и корпус К561ЛА7.

1 и 2, 5 и 6, 8 и 9, 12 и 13 - соответственно входы первого - четвертого логических элементов; 3, 4, 10 и 11 - выходы логических элементов.

Напряжение питания подается на вывод 14, общий провод подключается к выводу 7.

к561ла7 характеристики (Uп = 10 В)

Ток, потребляемый микросхемой от источника питания - не более 2 мкА;

Входные токи низкого и высокого уровней - не более 0,3 мкА;

Выходное напряжение низкого уровня - не более 2,9 В;

Выходное напряжение высокого уровня - не менее 7,2 В;

Максимальный выходной ток низкого уровня = 0,45 мА;

Максимальный выходной ток высокого уровня = 0,55 мА;

Время задержки распространения сигнала при включении и выключении - не более 80 нс;

Напряжение питания номинальное = 10 В;

Предельный диапазон напряжений питания - от 3 до 15 В;

Температура окружающей среды - от -45 до +85 ° C.

Аналоги К561ЛА7 - CD4011A, CD4011, HEF4011BP, HCF4011BE, 564ЛА7, К176ЛА7, 164ЛА7.

Таблица истинности

4. Применение устройства

Автомат включения освещения можно применять для включения освещения в темной прихожей на 1-3 минуты с помощью например кнопки звонка. Нажав эту кнопку снаружи, мы попадаем внутрь уже освещенного помещения и спокойно сможем включить внутри него штатное освещение. Лампа, которую мы включили извне через 1 - 3 минуты (время подбираем подгонкой сопротивления R1) автоматически отключится. Это очень удобно, не нужно выходить, чтобы отключить лампу Н1.

Кнопку включения автомата можно реализовать в виде геркона, установленного на двери, чтобы каждое открывание двери автоматически включало освещение.

Таким же образом мы можем пользоваться этим автоматом, покидая помещение. Включив кнопку автомата, можно поотключать все штатное освещение и спокойно покинуть помещение, освещаемое лампой Н1. Спустя некоторое время эта лампа автоматически отключиться.

Список литературы

1. Р.М.Терещук. Малогабаритная радиоаппаратура. Справочник радиолюбителя. - Издательство «Наукова думка», 1975. 560с.

2. М.Н.Дьяконов, В.И.Карабанов и другие. Справочник по электрическим конденсаторам. - М.: Радио и связь, 1983. - 576 с

3. Данные с интернет-сайта http://www.platan.ru.

4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С. В. Якубовский, Л. И. Ниссельсон, В. И. Кулешова и др.; Под ред С. В. Якубовского.- М.: Радио и связь, 1990. - 496 с

Размещено на Allbest.ru