Простые автоматические устройства своими руками

Схемы автоматики. Удаленное управление устройствами Радиолюбительские конструкции дистанционного управления на ИК лучах — Устройство инфракрасного управления состоит из двух блоков — передатчика и приемника в возможной дальностью действия до семи метров. Схема построена с использованием микроконтроллера PIC12F629 Управление бытовой техникой с помощью радиозвонка. Сейчас в продаже встречаются самые разнообразные маломощные средства связи, доступные без регистрации, — такие как УКВ-карманные радиостанции, радиоуправляемые игрушки, а недавно появились и радиозвонки. Вообще, радиолюбительская конструкция очень интересная в смысле широты применения. Состоит из двух блоков, — кнопки-пульта и собственно звонка. Дистанционное управление четырьмя объектами. Система кодирования позволяет управлять сигнализацией реагируя только на свой пульт-ключ, или же несколькими различными устройствами в одном помещении Радиолюбительские схемы дистанционного управления нагрузкой на микроконтроллере PIC12f629 на четыре канала к ней имеется две версии прошивок на стандарт RC-5 или NEC Силовой коммутатор с удаленным управлением через телефонную сеть предназначен для работы в телефонной сети общего пользования. Он позволяет дистанционно, используя телефонную линию, включать и выключать сетевые электроприборы малой и средней мощности

При 220 В, ток течет через резистор R1 и выпрямительный диод, заряжает конденсатор, реле срабатывает. Если же напряжение меньше 180 В, подвижный контакт переключается на контакт 127 В

Когда подаем напряжение 220 В, ток течет через резистор R1, выпрямительный диод VD1, заряжает конденсатор С1, и реле срабатывает. При этом его контакты находятся в таком положении, как показано на схеме. Если же напряжение меньше 180 В, тока через катушку реле недостаточно для его срабатывания, и подвижный контакт переключается на контакт 127 В. Настраивают переключатель подбором резистора R1. При этом контакты реле отсоединяют от трансформатора. Автотрансформатором устанавливают напряжение сети около 180 В и подбирают резистор R1 так, чтобы реле отключалось.

Основой радиолюбительского прибора является релаксационный генератор на динисторе , Этот сигнализатор следит не только за ростом сетевого напряжения, но и за его уменьшением

Для изготовления этого устройства необходим проволочный переменный резистор типа СП5-30 либо другой подходящей мощности сопротивлением около 1 кОм.

При нажатии на кнопку на тиристор поступает положительный импульс. Он открывается, и включается магнитный пускатель КМ1, который своими контактам включает нагрузку. При следующем нажатии на кнопку напряжение с заряженного конденсатора подается на тиристор в обратной полярности, он закрывается и отключает магнитный пускатель

Подборка радиолюбительских разработок датчиков влажности, которые предназначены для включения принудительной вентиляции помещения при повышенной влажности воздуха, может быть установлена на кухне, в ванной комнате, погребе, подвале, гараже

Конструкция датчика своими руками, который при намокании начинает издавать предупредительные звуки. Причем, сигнализировать он начинает только через 10 секунд после намокания, имеется два вида сигнализации: звуковая и световая

Рассмотрено устройство сенсорного выключателя, которую можно легко и быстро собрать своими руками. Сенсорный выключатель можно использовать в различных ситуациях, например можно отключать свет светильника через заданный схемотехнически временной интервал

Достоинство радиолюбительской разработки в том, что благодаря балансировке, при значительном весе дверь очень легко поднимается вверх и располагается горизонтально под крышей гаража. В центре тяжести рычагов установлены шарниры прикрепленные к боковым стенкам гаража. В закрытом положении дверь фиксируется электромагнитной защелкой

Очень часто в быту и хозяйстве требуется автоматически включать или выключать нагрузку в определенное время, для этого предлагаю рассмотреть две конструкции собранные на основе транзисторной сборки IRF7309, содержащей два полевых переключательных транзистора, один из которых с каналом n-типа, а другой — p-типа.

Эти транзисторы имеют небольшое сопротивление канала в открытом состоянии , малый ток утечки в закрытом состоянии и способны коммутировать ток до 3.. .4 А. Благодаря небольшому корпусу устройство можно сделать малогабаритным

Первый светоавтомат подключается вместо имеющегося выключателя освещения квартиры. С помощью автомата освещение включается сразу, а выключение происходит лишь через десятки секунд после попытки погасить свет. Это дает возможность при. уходе из квартиры не оказаться в темноте для поиска ключей, чтобы вставить ключ в дверной замок. Светоавтомат второй конструкции предназначен для автоматического зажигания и выключения освещения в таких помещениях квартиры, как ванная или туалетная комнаты.

Рассмотренные схемы используются для автоматического включения уличного освещения с наступлением темноты и автоматического выключения с утренним раасветом. Некоторые из них имеют оригинальные схемо-технические решения.

Рассмотренные схемы световых выключателей представляет обычное световое реле, срабатывающее автоматически с увеличением уровня естественного или искусственного освещения.

Часто появляется необходимость поддерживать температурный режим какого-либо помещения. Ранее для этого требовалась достаточно огромная схема, выполненная на аналоговых элементах, одну такую мы рассмотрим для общего развития. Сегодня все намного проще, если возникает необходимо поддерживать температуру в диапазоне от -55 до +125°C, то с поставленной целью может отлично справиться программируема микросхема термометр и термостат DS1821

Основным предназначением датчиков движения является автоматическое включение или отключение нагрузки или устройства в определенном временном интервале при появлении в зоне чувствительности датчика движущихся биологических объектов. Рассмотрим одну из основных областей применения этих датчиков в управление освещением объектов и повышение энергоэффективности.

Что такое емкостное реле? Это самое обычное электронное реле, срабатывающее при изменении емкости между датчиком и общим проводом. Чувствительным элементом многих емкостных реле являются генераторы высокой частоты от сотен килогерц или больше. Если параллельно контуру этого генератора подсоединить дополнительную емкость, то либо поменяется частота генератора, либо его колебания прекращаются совсем.

Это электронный модуль являющийся интерфейсом и позволяющий обеспечить отличную электрическую изоляцию между цепями как низковольтными, так и высоковольтными. Устройство имеет в своем составе мощные силовые ключи на симисторах, тиристорах либо силовых транзисторах. Такие реле отличный вариант для замены классических электромагнитных реле, контакторов и электромагнитных пускателей, так как обеспечивают более надежный и безопасный метод коммутации.

При изготовлении самодельного блока питания возникла необходимость установить вентилятор на радиатор, но постоянный шум от него и энергозатраты заставили подумать и предложить простую схему регулятора без использования микроконтроллеров, а только на аналоговых радиокомпонентах.

Электронный предохранитель является простым и эффективным способом защиты различной бытовой и медицинской техники от перегрузок по току. Электронные предохранители являются экономичными, простыми и надежными и кроме того имеют маленькие габариты и чаще всего их изготавливают на основе полевых транзисторов

Многая устаревшая бытовая техника не имеет заземления. Многие думают, что в нем нет необходимости: корпуса аппаратов хорошо изолированы от сети, да и работают с ними обычно в сухих помещениях. Но если вдруг произойдет пробой или повреждение изоляции — неисправная бытовая техника станет источником серьезной опасности. И предохранители тут не выполнят своей функции: они не перегорят, пока не будет короткого замыкания. Избежать электротравм в квартирах и домах с электропроводкой без УЗО поможет вам автоматическое устройство токовой защиты, которое отключит электротехнику от сети, как только на корпусе появится напряжение.

В связи с постоянным увеличением стоимости электроэнергии, актуальным становятся легальные способы ее экономии. Электрическое освещение в некоторых помещениях требуется редко. А вот выключить свет часто забываем, а лампочка продолжает гореть расходуя драгоценные киловатты.

Предлагаемое устройство контроля напряжения схему которого можно собрать своими руками построено на основе таймера КР1006ВИ1 и оригинального звукового эффекта, который активируется сразу же как контроль напряжения скажет об этом.

Взрывы и пожары из-за утечки газа, к сожалению, довольно часто происходят. Радиолюбители и электронщики могут и сами минимизировать эту опасность у себя дома. Предлагаю самостоятельно изготовить электронное устройство — датчик газа реагирующий на превышение концентрации какого-либо летучего вещества в воздухе и подающий звуковой сигнал об этом.

Эти конструкции применяются для автоматического включения наружного освещения с наступлением темного времени суток и, наоборот, автоматического выключения освещенияс наступлением рассвета, что особенно актуально, особенно в условиях таких дорогих энергетических ресурсов.

Эти механические преобразователи применяются для поиска вибраций и различных механических деформаций используется довольно давно. Эта конструкция является дешевым вариантом применения твердотельных датчиков общего назначения. В схеме применяется стандартный пьезоэлектрический элемент для поиска механических ударов или вибрации

В заводском исполнение подобные датчики можно увидеть в системах охлаждения персональных компьютеров и ноутбуков, на радиаторы мощных аудио усилителей и т.п. Для контроля ответственных узлов схем иногда возникает необходимость контролировать скорость вращения куллера или двигателя, тут нас и смогут выручить датчик вращения, а будет вдвойне приятно, если мы соберем его своими руками

Это крайне простой для повторения датчик утечки воды, который при возникновении проблемы попадания жидкости между пластинами подсоединит обмотку реле, включающее своими контактами любую нагрузку, например перекрывающий воду электромагнитный кран-клапан.

Иногда требуется узнать, сколько воды или иной токопроводящей жидкости осталось в какой-либо закрытой емкости. Например в металлической бочке закопанной в землю либо поднятой на высоту так, что не возможно определить ее содержимое. Для решения этой проблемы рекомендую собрать схему простого датчик уровня воды. Устройство состоит всего из нескольких радиокомпонентов: резисторов, транзисторов и трех светодиодов.

Часто бывает, когда уходя из дома, вдруг вспоминаете, а затем и бежите проверять, не оставили ли вы какие-либо бытовые приборы включенными. А ведь некоторые из них могут не только ощутимо увеличить счет за электричество, но и создать вероятность пожара. Исключить подобные случаи поможет простая схема индикатора потребляемой мощности.

Очень часто бывает. что абсолютно не на кого оставить домашние цветы. Но для электронщика эта не проблема, он без особых затруднений сварганит схему автоматического полива комнатных растений.

Датчик Холла это магнитоэлектрическое устройство, использующее эффект Холла. Сам принцип был открыт в 1879 году, когда в магнитное поле поместили тонкую пластину золота с пропущенным через нее током и увидили возникновение поперечной разности потенциалов (холловское напряжение).

Вовремя отключенное электронное устройство избавит вас от многих проблем. Поэтому все чаще радиолюбительские конструкции, работающие с большими мощностями, дополняются системами сигнализации о перегреве мощных полупроводниковых приборов. В данной технической подборке рассмотрим не сложные схемы сигнализаторов, установленных на радиатор.

Довольно часто возникают ситуации, когда необходимо, чтобы какое-нибудь устройство продолжало стабильно работать даже при отсутствии основного электропитания. Предлагаю для повторения несколько простых вариантов схем, позволяющих переключать нагрузку со штатного на резервное питание в случае возникновения возможных перебоев в электроснабжении, особенно это актуально для сельской местности.

Для изготовления этой простой конструкции датчика давления своими руками нам необходимы следующие радиолюбительские инструменты и материалы: паяльник, клей, нож, два отрезка односторонней печатной платы, кусок вспененного материала или тонкий слой поролона посыпанный графитной пылью и монтажные провода.

Многие устройства автоматики оснащаются реле, а вот как ими можно управлять разберемся на примере нескольких простых схем в том числе и на микроконтроллере

Радиолюбительску самоделку термореле контроля температуры можно применять как для сигнализации при пожаре в доме или квартире так и для постоянного контроля температуры в помещении. Эта простая конструкция, построена всего на двух биполярных транзисторах.

На базе простого керамического пьезоэлектрического детектора можно собрать полезный датчик физического воздействия, который можно использовать в системах сигнализации на дверях, окнах и для обнаружения различных ударов и вибраций.

Сенсорная кнопка это отличная альтернатива типовым механическим кнопкам, которая никогда не изнашиваются и не засоряются, практически не ломаются устойчивы к агрессивным жидкостям, не требуют нажимного усилия, а также вандалоустойчивы.

Данный раздел также можно было бы назвать автоматика в быту, электронные устройства для дома и т.п. Здесь вы найдете электронные схемы для дома и быта: квартирные звонки, таймеры, электронные термометры, термостабилизаторы, переговорные устройства, акустические выключатели, схемы остановки счетчика и др. А также, приглашаем всех в форум по автоматике, где на ваши вопросы постараются ответить грамотные специалисты и участники форума.

Люди довольно давно начали создавать различные устройства, способные делать полезную работу. Сначала это были простейшие операции, выполняемые без участия человека. Известно, например, что еще в I веке до нашей эры, Герон Александрийский изготовил автомат, продававший за деньги воду из святого источника. Там монета падала на рычаг, который открывал кран в сосуде, и отмеренная доза текла в кувшин паломника. Немало было придумано устройств и для развлечения — механических игрушек, которые выполняли заданную последовательностьдвижений. Mac- терадревней Греции называли подобные устройства «автоматос», т. е. «самодвижущиеся». Корень этого слова применяется и для электронных автоматов, обладающих несравненно большими возможностями. Из всего многообразия таких устройств здесь будет идти речь только о тех, которые можно легко изготовить для дома самостоятельно. Но сначала немного теории…

Об основных принципах работы

Если познакомиться с работой разных автоматов, то можно обнаружить, что общим свойством для них является наличие одного или нескольких входов (X,, Х₂, …, Xn), реагирующих на внешние воздействия, и не менее одного выхода _n, У₂, …, Yn) — выходы управляют каким-то процессом, рис. 1.1.

В электронных автоматах информация на вход может приходить от разных датчиков, преобразующих физические процессы или события в электрический сигнал. Как оказалось, электрический сигнал (электрический ток) является довольно удобным переносчиком информации. На основании этих сигналов управляющее устройство само «решает», какой электрический сигнал «выдать» на выходы. Но при этом любоедействие соответствует заложенной в него программе, указывающей, что нужно сделать. В современных усгройствах автоматики для выполнения сложной программы часто используюг микроконтроллер (так дешевле получается), ну а для просгейших задач без него вполне можно обойтись (в этом

Рис. 1.1. Структура автоматов: а — прямого управления; б — управление с обратной связью

случае программа [I] задается аппаратно, т. е. за счет определенного соединения цепей). Сегодня автоматы стараются выполнять все более умными и для этого они оснащаются различными обратными связями, по результатам анализа которых программа в устройстве может самостоятельно выбирать наиболее оптимальную последовательность действий.

Выполняемые автоматом действия для простейших задач могут быть описаны обычными словами или показаны графически. Но при описании сложных процессов управления обычных слов уже не хватаег и туг приходит на помощь язык математики. Это целая наука, имеющая много разных направлений, а задачи у автомагов бы- ваюг самыми разнообразными, но в этой главе будет идти речь только о некоторых группах:

э контролирующие сигнализаторы, извещающие человека о состоянии объекта или об опасном отклонении процесса за допустимые границы, но при этом в сам процесс не вмешиваются;

о устройства автоматического управления, т. е. не только определяют отклонение, но и вмешиваются в процесс, останавливая или изменяя его; О устройства для автоматического управления по заданной программе. Наиболее простые автоматы выполняют последовательность действий независимо от результата (наглядным примером является любой циклический таймер). В этом случае основным входным сигналом будет время (тактовые импульсы, идущие от внутреннего автогенератора с определенным временным интервалом); о комбинированные автоматы, когда в них закладывается программа, способная в процессе своей работы реагировать на внешние изменения. Чтобы сделать электронный автомат, нужно взять нужные виды датчиков, собрать для них соответствующую схему управления и подключить к исполнительному устройству. Но только при этом все эти узлы должны быть электрически согласованы между собой (потоку, напряжению).

Теперь о том, как можно управлять различными физическими процессами при помощи электрических сигналов.

Исполнительные узлы схем

В домашних условиях исполнительными устройствами являются разнообразные потребители энергии: осветительные лампы, нагреватели, электромоторы, электромагниты, звуковые сигнализаторы и многие другие. Чаще всею они пигаются от сети 220 В (50 Гц) и для их включения могут примеияться хорошо известные схемотехнические варианты, уже описанные в книгах [1, 2 и др.], Здесь мы рассмотрим только re m них, которые обеспечивают гальваническую развязку от цепей управления. Такая развязка необходима не только в целях злекфобезопасности при эксплуа!а- ции устройства, но часто еще обеспечивает удобство согласования отдельных узлов схемы. Для управления любым устройством, которое питается непосредственно от сети, можно воспользоваться схемами на следующих элементах:

1) электромагнитных реле — это самый древний, простой и универсальный способ, к тому же довольно дешевый. Последнее обстоятельство способствует широкому применению реле не только в бытовой, но и в промышленной аппаратуре. Для управления реле требуется от источника постоянный ток от 10 мА (у герконо- вых), до 300 мА (у силовых электромагнитных).

У реле есть множество недостатков: относительно большое время срабатывания (5…100 мс); дребезг контактов при переключении; искрение контактов на больших коммутируемых токах, из-за чего они подгорают и выходят из строя (небольшой ресурс); создают шум при переключении и ряд других, менее важных. В современной радиоаппаратуре, по возможности, стараются обходиться без них и применяют только электронные коммутаторы;

2) импульсных трансформаторах — для передачи управляющих сигналов на силовые ключи. Самые простые из таких схем показаны на рис. 1.2 (элементы, отмеченные звездочкой *, иногда

Рис. 1.2. Схемы с трансформаторной развязкой управляющих сигналов от силовой цепи: а — для тиристоров, б — для симисторов

не используются). К сожалению, трансформаторы трудоемки в из- гоговлении и имеют большие габариты;

3) элементарных оптопарах (транзисторные, тиристорные и симисторные) для управления силовыми тиристорами или сими- сторами, как это показано на рис. 1.3, а—д. В качестве нагрузки везде показана лампа EL1, хотя вместо нее может быть включена обмотка нагревателя, электромотора или трансформатора. Благодаря малому току управления (5…15 мА — ток может быть импульсным), высокой надежности и небольшой цене эти схемы очень широко применяются в радиоаппаратуре;

Для ускорения переключения силового ключа иногда применяют RC-цепочку, показанную на схемах пунктиром, но даже без нее быстродействие у таких электронных коммутаторов значительно выше, чем у реле (составляет около 0,5 мс). При срабатывании они не искрят, не создают акустического шума и стойко выдерживают кратковременные стократные перегрузки по току, которые часто возникают при коммутации реактивной нагрузки (электромоторов, трансформаторов).

Некоторые оптопары имеют внутри «нуль-орган» — специальную схему, которая обеспечивает срабатывание коммутатора только сразу после момента перехода сетевого напряжения через ноль (см. справочный раздел), что уменьшает коммутационные помехи.

4) силовых оптотиристорах и симметричных оптотриаках (называемых еще оптосимисторами). В них оптопара установлена внутри корпуса силового элемента. Эти компоненты обладают теми же достоинствами, что и обычные тиристоры и симисторы — их можно использовать для коммутации любой нагрузки, на переменном токе, рис. 1.4, но таким узлам для работы требуется от схемы управления большего тока (до 100…150 мА — ток может быть импульсным);

5) твердотельных реле — их изготавливают на основе мощных полевых транзисторов или симисторов. По своим возможностям приближаются к обычным реле (специально предназначены для их замены, с чем и связано распространение такого названия), только они гораздо надежнее и меньше по габаритам, обладают большим быстродействием, чем все виды других электронных коммутаторов, и требуют небольшого тока управления (1…25 мА). Большинство таких компонентов могут работать не только на переменном токе, но и на постоянном.

Рис. 1.3. Схемы на основе оптопар для управления сетевой

Рис. 1.4. Схемы коммутаторов нагрузки на основе оптотиристоров (а) и оптосимисторов (б)

На рынке представлен большой ассортимент твердотельных реле отечественного и импортного производства с разной внутренней структурой, рассчитанных на разные токи. На рис. 1.5 показана упрощенная внутренняя структура и пример схемы включения нагрузки на переменном и постоянном токе только для некоторых из них.

Рис. 1.5. Схемы коммутаторов на основе твердотельного оптоэлектронного реле: а — для переменного тока; б — для постоянного тока

Многие из приведенных вариантов вы встретите далее в конструкциях этой книги. Что лучше использовать в схеме в качестве коммутатора — зависит ог требуемого быстродействия системы. При медленных процессах во многих случаях подойдут электромеханические реле. Если нужна большая скорость, а габариты большой роли не играют — используюгтрансформаторы. Там, где необходимо не только быстродействие, но и повышенная надежность, применяют оптоэлектронные коммутаторы на соответствующий номиналь- ныйток. Компоненты оптоэлектроники достаточно подробно описаны в справочном разделе книги, и, воспользовавшись этой информацией, вы легко найдете подходящий.

Источник: Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 6. — M / СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.