Автомат Световой день для приусадебного хозяйства. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

В подсобном хозяйстве значительную роль играют приусадебные теплицы. Но зеленый огурчик или цветы к празднику требуют большого труда и умения. Одним из основных параметров для выращивания зимней зелени является освещение. Так, например, для огурца световой день должен составлять 16 часов, а для помидоров - 18 часов [1]. В некоторых теплицах практикуется круглосуточное освещение. Однако для нормального физиологического развития растений требуется несколько часов полной темноты.

Существующие автоматы для теплиц [2] позволяют программировать включение и выключение досвечивания в фиксированное время. Например, с 18.00 по 22.00. Однако, как известно, максимальное изменение светового дня происходит в дни близкие к равноденствию (осеннему или весеннему). Это происходит из-за того, что при прохождении солнцем небесного экватора оно имеет максимальную угловую скорость. И наоборот. Минимальное изменение светового дня происходит в дни близкие к солнцестоянию. Само название говорит об остановившемся солнце. Солнце находится в высшей (низшей) точке своей орбиты (эклиптики) и имеет минимальное угловое перемещение. Это небольшое отступление в курс школьной астрономии позволяет лучше понять, почему осенью день уменьшается, а весной - увеличивается. Поэтому основным недостатком существующих автоматов для теплиц является фиксированное время включения и выключения освещения досвечивания.

Предлагаемый автомат "световой день" включает освещение при наступлении сумерек и выключает при истечении запрограммированного времени светового дня. Время светового дня задается от 12 часов до 15 часов через один час при помощи двух переключателей.

К достоинствам предлагаемого автомата можно отнести и то, что установка фоторезистора не критична к попаданию прямого света от освещения теплицы. Устранена и неопределенность переходного процесса момента включения счетчика. Имеется возможность включения (выключения) освещения в ручном режиме. Данный автомат может найти применение при включении освещения для аквариума и в других случаях, где необходимо продление светового дня, например, в птичнике или в животноводческом помещении.

Принципиальная схема автомата:

(нажмите для увеличения)

Автомат состоит из задающего генератора и делителя импульсов на микросхеме DD1. Делителя на 60 DD4 и реверсивного счетчика с предварительной установкой DD6; формирователя импульсов на элементах DD2.1, DD2.2; блока управления на микросхемах DD5, DD2.3, DD2.4, DD3.1, DD3.2, DD3.3. Двух формирователей импульсов большой длительности, состоящих из дифференцирующих цепочек C6, R7 и C5, R6; и инверторов на элементах DD3.4, DD7.2 и DD7.1, DD7.4. Ключей на транзисторах VT1, VT2 и реле К1, К2.

Работа автомата основана на программировании времени светового дня путем установки кода на реверсивный счетчик DD6 с последующим вычитанием с дискретностью один час. Запуск счетчиков происходит утром, после освещения фоторезистора.

После включения напряжения питания на выводе 9 элемента DD2.3 будет логический ноль, а на выводе 10 - логическая единица. Уровень логической единицы с вывода 10 обнуляет триггер DD5, и производит предварительную установку счетчика DD6.

Кварцевый генератор и делитель на микросхеме DD1, построенные по типовой схеме включения, начинают работать сразу после подачи напряжения. С вывода 10 DD1 импульсы с периодом 1 минута поступают на вход 7 делителя на 60 DD4. Тем не менее, счетчик не считает, поскольку на вход обнуления (вывод 9 DD4) и на вход переноса (вывод 5 DD6) подается запрещающий уровень логической единицы с вывода 2 триггера DD5.1.

В темное время суток фоторезистор R3 имеет большое сопротивление по отношению к резистору R2, поэтому на выводах 1, 2 микросхемы DD2.1 присутствует уровень логической единицы, а на счетных входах 3,11 триггера DD5 - уровень логического ноля.

Утром, когда освещение увеличивается, сопротивление фоторезистора R3 уменьшается и напряжение на выводах 1,2 DD2.1 начинает приближаться к уровню логического ноля. Момент неопределенности между уровнем единицы и ноля сглаживается конденсатором большой емкости C3, который медленно перезаряжается. Уровень ноля с вывода 4 DD2.2 поступает на входы 12 элемента DD2.4 и 1 элемента DD3.1. Но если элемент DD2.4 открыт единицей с вывода 2 DD5.1, то элемент DD3.1 наоборот, закрыт нулем с вывода 10 инвертора DD3.3 (предустановка четвертого разряда счетчика DD6 в единицу). Таким образом, триггер DD5.1 опрокидывается, разрешая прохождение счетных импульсов через счетчики DD4, DD6 и запрещая прохождение импульсов через элемент DD2.4. Дальнейшее изменение освещенности фотодатчика не влияет на работу автомата до тех пор, пока количество вычитаемых импульсов из счетчика DD6 не достигнет изменения уровня в его четвертом разряде. Это произойдет не ранее, чем через пять часов, а то и больше (до 8 часов), в зависимости от поданных уровней в точки ХТ3, ХТ4. Этим достигается хорошая защита канала включения (выключения) освещения в дневное время.

Вечером, когда естественное освещение уменьшается, сопротивление фоторезистора R3 увеличивается, и на выводе 3 элемента DD3.1 появится уровень логического ноля. На счетном входе 11 триггера DD5.2 появится единица, триггер опрокинется и закроет элемент DD3.2 для прохождения импульсов. Поэтому дальнейшее изменение освещения фотодатчика не влияет на работу автомата до тех пор, пока не закончится установленное время.

После опрокидывания триггера на выводе 13 DD5.2 появится уровень логической единицы, который поступает на формирователь импульсов большой длительности, состоящий из дифференцирующей цепочки на C6, R7 и двух инверторов на элементах DD3.4, DD7.2. С выхода формирователя импульс длительностью 0,5 секунды открывает ключ на транзисторе VT2. Кратковременно срабатывает реле пуска К2 (Рис. 4), замыкая контакты 2,3 К1.1 и подавая питание на пускатель К3. Пускатель самоблокируется контактом К3.1 и замыкает контакты К3.2 - К3.4. В зависимости от положения выключателей SA1-SA3 включается та или иная линия освещения EL1-EL3.

После того, как установленное количество импульсов на счетчике DD6 будет вычтено, на выходе переноса P (вывод 7) установится логический ноль. На установочный вход S (1) счетчика DD6 и входы обнуления R (4,10) триггеров DD5, через инвертор DD2.3 будет подана единица. Произойдет предустановка счетчика и обнуление триггеров. Дифференцирующей цепочкой C5, R6 и инверторами DD7.1, DD7.4 сформируется стоповый импульс, сработает реле К1 и разомкнет контакты 1,2 К1.1. Пускатель К3 обесточится, разомкнутся контакты К3.1 - К3.4 и освещение погаснет. Это произойдет ночью, а утром цикл работы автомата повторится снова.

Временная диаграмма работы автомата в ключевых точках дана на рис. 5. Здесь момент времени t1 - момент включения автомата утром, t2 - момент включения освещения вечером, t3 - момент окончания счета и выключения автомата ночью.

При проведении работ в теплице иногда возникает необходимость продлить освещение, что легко сделать кнопками "пуск" SB4 и "стоп" SB5. Но в этом случае не забудьте после выключения освещения кратковременно нажать кнопку "сброс" SB1 для установки автомата в исходное состояние. С этой же целью, после монтажа автомата, в темное время суток или рано утром, также необходимо нажать кнопку "сброс" SB1. При слабом освещении днем свет можно включить в ручном режиме, но перед уходом из теплицы, если еще достаточно светло, свет нужно выключить. В противном случае необходимо кратковременно притенить фоторезистор для срабатывания автоматического выключения света.

В качестве резервного питания используется батарея типа "крона", подключенная через диод VD2. При потребляемом токе в режиме счета около 0,5 миллиампер (в режиме срабатывания реле - 20 мА) резервной батареи хватает на весь сезон.

Фоторезистор лучше расположить в темном углу теплицы, заботясь о том, чтобы на него не попадал свет от луны и автомобильных фар в ночное время суток. Его также желательно прикрыть редкой сеткой от насекомых и мух.

Налаживание устройства начинают с проверки работоспособности генератора и делителей на микросхеме DD1. Это можно сделать даже тестером, проверив наличие секундных импульсов на выводе 4 и минутных импульсов на выводе 10 микросхемы DD1. Далее наблюдается сигнал на выводе 4 DD2.2, притеняется фоторезистор R3 и устанавливается сопротивление резистора R2 так, чтобы на выводе 4 установился уровень логической единицы. Сопротивление резистора R2 зависит от уровня выбранной освещенности, при которой должен срабатывать автомат, и от сопротивления освещенного примененного фоторезистора. Разомкните перемычку ХТ1-ХТ2 и контакт ХТ2 соедините с выводом 4 DD1. Если у вас есть частотомер со старт-стопным входом, подключите его к выводу 9 DD4, а счетный вход к контакту ХТ2. Включите настольную лампу и закройте фотодатчик. После окончания счета на частотомере должно высветиться число равное, выставленному на установочных входах счетчика DD6 выраженному в минутах. Если у вас нет старт-стопного входа, подключите счетный вход частотомера к выводу 10 DD4, но тогда полученное число будет выражено в часах. Если нет частотомера, то в момент включения настольной лампы засеките время с точностью до минуты и количество минутных импульсов, поданных на счетчик DD6, должно равняться числу, выставленному в двоичном коде на установочных входах. Для надежного определения момента остановки счетчика (на глаз) к контактам реле К1 через резистор 1кОм подключите красный светодиод. После окончания проверки работоспособности устройства не забудьте восстановить перемычку ХТ1-ХТ2.

К контактам ХТ3, ХТ4 подключаются переключатели SB3, SB4 с фиксацией типа П2К так, чтобы при нажатом переключателе на контакты подавался высокий уровень, при отжатом - низкий. Этими переключателями устанавливается дополнительное время с дискретностью один час. Предварительная установка счетчика DD6 производится на 12 часов. При нажатой кнопке SB3, к предварительной установке добавляется 1 час, а при нажатой кнопке SB4 - 2 часа. Таким образом, максимальное время светового дня составляет 15 часов. Если установка времени кнопками SB2, SB3 производилась днем, то новое значение "светового дня" будет только на следующий день. Необходимо помнить, что при работе счетчика 561ИЕ11 в реверсивном режиме импульс переноса на выводе 7 появляется в момент перехода состояния счетчика через ноль.

Все резисторы в устройстве МЛТ-0,125, диоды КД522Б могут быть заменены на любые импульсные или выпрямительные. Конденсаторы С3, С5, С6 типа КМ6 можно заменить на электролитические конденсаторы, расположив плюсом к выводам триггера DD5.2 и к фоторезистору. Конденсатор С4 типа К53-1 можно заменить на любой электролит. Транзисторы КТ315Б могут быть заменены на любые кремниевые низкочастотные с подходящим напряжением эмиттер-коллектор и мощностью. Счетчик DD6 К561ИЕ11 может быть заменен на К561ИЕ14, но вывод 9 должен быть подключен к высокому уровню для счета в двоичном режиме. Микросхемы DD2, DD3, DD7 К561ЛА7 и DD5 К561ТМ2 можно заменить аналогичными серии176. Реле К1, К2 типа РЭС49 паспорт РС4.569.426 не предназначены для коммутации переменного напряжения и тока и выбраны автором из имеющихся в наличии. Многолетняя эксплуатация этих реле в аналогичных режимах показала их устойчивую работу. Если имеется возможность, лучшей заменой будет реле типа РЭС32 паспорт РФ4.500.341. Можно заменить на реле типа РЭС15 паспорт РС4.591.003. Фоторезистор R3 использован автором из оптопары ОЭП14 с удалением лампочки и заливкой эпоксидкой светочувствительного слоя для уменьшения атмосферного влияния. Оптопара ОЭП14 содержит два фоторезистора (выводы 2,6 и 3,5) их лучше соединить параллельно. Можно использовать любой фоторезистор с подстройкой (как было сказано выше) сопротивления резистора R2. Кварц ZQ1 типа РК71 можно заменить на любой взятый с неисправных кварцевых часов, а если его частота в два раза ниже, то вместо вывода 4 DD1 необходимо взять вывод 6.

Реле крепятся к плате двумя медными проводами через поролон, а кварц устанавливается через резиновую прокладку.

Плату лучше установить в экранирующем корпусе. Соединительный провод к фоторезистору длиной 1 метр необходимо экранировать.

Литература

1. Шишко Г.Г. Теплицы и тепличные хозяйства. Справочник. - Киев. Урожай. 1993.
2. Беленький В. Автомат для теплицы. - Радио, 1990, №11, с. 34-36, №12, с. 37-39.
3. Бирюков С.А. Цифровые устройства на МОП - интегральных микросхемах. - М., Радио и связь, 1990.
4. Боровский В.П. и др. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя. - Киев. Технiка. 1987.

Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Соседи формируют вашу микрофлору 27.04.2026

Ученые уже давно рассматривают человека не как изолированный организм, а как сложную экосистему, тесно связанную с микромиром внутри и вокруг него. Особенно активно исследуется кишечная микрофлора, от которой зависят пищеварение, иммунитет и даже некоторые аспекты поведения. Новая работа Университета Восточной Англии добавляет к этому пониманию еще один важный слой: оказывается, состав микробиоты может изменяться под влиянием людей, с которыми мы живем рядом. Чтобы проверить, как социальные контакты влияют на передачу микробов, исследователи обратились к природной модели - сейшельской камышовке (Acrocephalus sechellensis), небольшой певчей птице, обитающей на острове Кузен на Сейшельских островах. Этот вид оказался особенно удобным для наблюдений, поскольку птицы живут изолированно и не покидают остров, что позволяет отслеживать их биологические и социальные связи на протяжении всей жизни. В рамках многолетнего исследования ученые собирали сотни образцов птичьего помета, анализир ...>>

Лазерная печать микросхем как альтернатива кремнию 27.04.2026

Индустрия электроники постепенно уходит от исключительно кремниевых и пластиковых решений в сторону более гибких, дешевых и экологичных материалов. Одним из наиболее необычных направлений стала так называемая бумажная электроника, где привычный лист бумаги превращается в основу для работающих электронных схем. Именно в этой области исследователи из Лаборатории биоэлектроники и микросхем Бингемтонского университета предложили принципиально новый подход к созданию микросхем. Ученые разработали технологию, при которой электронные схемы формируются прямо на пергаментной бумаге с помощью стандартного углекислотного лазера. Особенность используемого материала заключается в тонком силиконовом покрытии, придающем бумаге гидрофобные свойства и защищающем ее от влаги. Лазер точечно удаляет это покрытие, создавая рисунок будущей схемы и обнажая целлюлозные волокна, способные впитывать жидкость. Далее в образованные лазером микроскопические каналы вводятся водные чернила, которые формируют ф ...>>

Психологическое состояние и старение 26.04.2026

Наука все чаще рассматривает старение не только как биологический процесс, но и как явление, тесно связанное с психологическим состоянием человека. Эмоциональное благополучие, уровень стресса и ощущение социальной включенности могут напрямую влиять на то, как быстро изнашивается организм на клеточном уровне. Китайские исследователи провели масштабный анализ данных людей старше 45 лет и обнаружили важную закономерность: такие факторы, как одиночество и субъективное ощущение несчастья, связаны с ускорением биологического старения примерно на 1,65 года. Иными словами, внутреннее эмоциональное состояние может "добавлять" организму лишний возраст даже при одинаковом паспортном возрасте. Чтобы получить более точную оценку биологического старения, ученые использовали комплексный подход. В их анализ вошли 16 биомаркеров крови, семь биометрических параметров, а также данные, связанные с биологическим полом участников. Такой набор позволил сформировать более многослойную картину состояния ...>>

Случайная новость из Архива Очки Lenovo Glasses T1 для приватной работы 08.09.2022 С увеличением вычислительной мощности мобильных устройств геймеры-путешественники и любой другой получат ощутимую выгоду от возможности носить персональный монитор в кармане. Поэтому Lenovo решила выпустить новые очки Lenovo Glasses T1. Они способны создать личное рабочее пространство для пользователя, скрытое от посторонних глаз Помимо большинства полнофункциональных устройств Windows, Android и MacOS с USB-C разъемом, очки могут подключаться к устройствам iOS с разъемом Lightning через дополнительный адаптер. Для максимального комфорта при длительном использовании, Lenovo Glasses T1 оснащены сменными зажимами для носа и скобками, которые можно регулировать, и поддерживают рецептурные линзы благодаря входящей в комплект оправе. В наличии передовая технология дисплея Micro OLED обеспечивает максимальную насыщенность цветов и сверхвысокий коэффициент контрастности - 10 000:1. Высокая эффективность оптики и низкое общее энергопотребление делают очки Lenovo Glasses T1 отличным решением для просмотра потокового видео или игр с подключенных мобильных устройств в течение нескольких часов, без риска разрядки аккумуляторов подключенных девайсов. "Каждый день во всем мире все чаще используют мобильные устройства для развлечений и повышения производительности, - рассказал Эрик Ю, старший вице-президент и генеральный менеджер Lenovo SMB Group. - Площадь экрана может быть большим недостатком. С таким решением, как Lenovo Glasses T1, пользователи получают частный портативный экран большого размера, который поможет извлечь максимум пользы от телефонов и ноутбуков".

Другие интересные новости:

▪ Меньше ветряков - больше энергии

▪ Тонкие бюджетные источники питания на DIN-рейку от Mean Well

▪ Открыта формула самых счастливых песен

▪ Кровеносные сосуды проще напечатать

▪ Ускоренный способ анализа крови

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электричество для начинающих. Подборка статей

▪ статья Православие, самодержавие, народность. Крылатое выражение

▪ статья Как на самом деле называются цветы, которые в обиходе считаются мимозами? Подробный ответ

▪ статья Мамура. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Лак для кожи. Простые рецепты и советы

▪ статья Стабилизатор напряжения с защитой по току на микросхеме КР142ЕН19. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026