Это еще одна из многочисленных схем для управления освещением. А появилась она потому, что мне попал в руки ультразвуковой дальномер HC-SR04, предназначенный, вообще-то, для Arduino. У меня возник вопрос: а как проще, с Arduino или без?
Как и следовало ожидать, схема без Arduino оказалась намного сложнее:
Увеличить в новом окне
Функций у нее минимум: включение света при совпадении двух условий — недостаточная внешняя освещенность и попадание человека в зону действия датчика на определенном расстоянии от него.
Достоинство ультразвукового датчика в том, что это именно датчик присутствия, а не движения. После включения света можно сидеть неподвижно, свет все равно не погаснет.
Большой недостаток его в том, что он не реагирует на человека, например, в свитере, т. к. ворсистая ткань рассеивает ультразвук во все стороны.
Теперь пройдемся по схеме с пояснениями. Напоминаю, что длительность выходного импульса датчика HC-SR04 прямо пропорциональна расстоянию до преграды.
На таймере NE555 собран генератор узких импульсов для запуска HC-SR04 с частотой 20 Гц. Поскольку таймер не может давать узкие импульсы положительной полярности, для их инверсии использована свободная половина микросхемы 155ТЛ1.
Фронтом своего выходного сигнала датчик запускает 1-ый ждущий мультивибратор, который определяет расстояние срабатывания схемы (задается резистором R1). В этот же момент триггер 155ТВ1 подготавливается к срабатыванию: на входах синхронизации и сброса устанавливается высокий уровень.
Если перед датчиком нет преграды, выходной импульс мультивибратора окажется короче выходного импульса датчика, и сигнал сброса триггера поступит раньше, чем сигнал синхронизации. Таким образом, состояние схемы не изменится и свет не включится.
Если же перед датчиком есть преграда на расстоянии меньшем, чем заданное резистором R1, импульс с датчика будет короче импульса мультивибратора, и триггер по спаду сигнала датчика успеет установиться до прихода сигнала сброса. При этом на выходе триггера будут постоянно вырабатываться импульсы некоторой длительности с частотой 20 Гц.
Эти импульсы поступают на 2-ой ждущий мультивибратор. Микросхема 155АГ3 содержит мультивибраторы с перезапуском, т. е. после каждого входного импульса отсчет времени начинается заново. Поэтому серия коротких импульсов на входе 2-го мультивибратора приведет к появлению на выходе одного длинного импульса, который закончится только после исчезновения преграды перед датчиком. Резистором R2 задается время свечения лампы после исчезновения преграды.
Светодиод показывает наличие преграды в зоне срабатывания датчика независимо от внешней освещенности.
Резистором R3 задается порог освещенности, выше которого свет не включится. Это обеспечивается фоторезистором и логическим элементом 2И-НЕ на триггере Шмитта 155ТЛ1.
Питание схемы бестрансформаторное, поэтому нужно обратить особое внимание на изоляцию всех частей схемы. Используется стабилизатор отрицательного напряжения LM7905.
В заключение хочу сказать, что все номиналы были мной добросовестно рассчитаны и схема должна работать, но я поленился ее собирать. Она существует только на бумаге.
P. S. Если учитывать опыт настройки следующей схемы, надо, наверное, увеличить емкость гасящего конденсатора в блоке питания раза в два. Надо подобрать ее экспериментально так, чтобы на входе LM7905 стабильно было не меньше 9 В во всех режимах работы. При этом нужно уменьшить раза в 4 номинал токоограничительного резистора (24 Ом 0,5 Вт) или увеличить его мощность во столько же раз, чтобы он не сгорел.
Скачать схему автомата освещения.