diy: простые интересные РАДИОСХЕМЫ сделанные своими руками

» ДАТАШИТ
Например: TDA2050


» РАДИОБЛОГИ
Стабилизатор тока для светодиодов двух выводной
Литий-ионные аккумуляторы стандарта 21700 (2170)
Беспроводной осциллограф из смартфона
Рекорд эффективности светодиодов от Nichia
Совет по заработку для радиолюбителей
Звуковой модуль для игрушек
Сбербанк Онлайн или как «не остаться без штанов»
Как я делал Гаусс-ган, а получился шокер
Цветомузыка на микросхеме индикаторе уровня
Генератор импульсов на микросхеме К174ХА11


Цифровой туалет - Автоматизация сливного бачка

При проведении ремонта в туалете и ванной я решил по максимуму их автоматизировать. Построенная система функционирует уже более 4-х лет и зарекомендовала себя только с положительной стороны. Система реализует следующие функции: автоматическое включение-отключение освещения (туалет с учетом день-ночь), управление электромеханическими защелками дверей, управление вентилятором ванной с учетом влажности воздуха и наличии человека, автоматический двухрежимный смыв унитаза, автоматические краны подачи воды умывальника в обычном режиме и с возможностью автоматической подачи жидкого мыла. Система выполнена в виде отдельных блоков, расположенных в наиболее оптимальных местах туалета. В данной статье описана часть системы - устройство, реализующее автоматический смыв унитаза и управление вентилятором в туалете.

В устройстве, в качестве исполнительных механизмов применены универсальные электро-моторные привода центральных замков большинства легковых автомобилей (рис.1), которые имеют очень низкую стоимость и продаются в любом авто-магазине. Внутри корпуса привода находится электродвигатель постоянного тока, редуктор и зубчатая линейка, которая превращает круговое вращение шестерни в поступательное движение штока. Преимуществом данного привода, например, перед соленоидом является довольно большое и равномерное усилие на всем диапазоне движения штока, возможность работать в любом направлении, а также достаточный ход самого штока. Система установлена на инсталляции GEBERIT (название сливного бачка унитаза, который монтируется скрытым за стеной). Большинство инсталляций имеет схожую конструкцию пусковых кнопок, поэтому легко подойдет и на любую другую.

Датчиком наличия человека является оптопара - инфракрасный светодиод HL1 и интегральный фотоприемник DA1, которые установлены в небольшие отверстия в кафеле, спереди заклеены пленкой для тонировки стекол автомобиля и практически незаметны. Сначала был еще датчик наличия воды в баке - электродный, а затем оптический (для индикации о ее отсутствии и предотвращения ложного смыва), но в процессе эксплуатации эти узлы оказались не очень надежны, не нужны и были исключены из устройства. ИК-датчик работает по принципу отражения от объекта пачек импульсов частотой 36 кГц, пачки сформированы в пакеты и программно представляют собой законченный цикл достоверного сигнала наличия или отсутствия человека.

Дальность «захвата» датчика регулируется с помощью переменного резистора R30. При нахождении человека в зоне действия датчика в течение нескольких секунд загорается светодиод HL2 и звучит короткий BIP, это сигнализирует о том, что посетитель зафиксирован и при дальнейшем отсутствии в течение нескольких секунд в зоне действия датчика, произойдет половинный (пол бачка) смыв унитаза. Дальше последует небольшая пауза для предотвращения ложного смыва и набора воды в сливной бачок, после - прозвучит 2 BIP и устройство снова перейдет в дежурный режим. При нахождении человека в зоне действия датчика более полутора минут, выдается переменное напряжение 220 В для закрытия жалюзи вентилятора ванной комнаты, затем прозвучит три коротких BIP, включится вентилятор туалета и последует предварительный (половинный) смыв унитаза. Затем наступит пауза для набора воды, о чем сигнализирует мигающий светодиод HL2, снова проверяется наличие человека в зоне действия датчика и при его отсутствии происходит полный (полный бак) смыв унитаза. Этот алгоритм оказался наиболее удачным и практически исключает необходимость, каких либо дополнительных действий с точки зрения гигиены унитаза.

Далее происходит программная пауза для набора воды и предотвращения ложного смыва, звучит 2 BIP и следует переход в ждущий режим. Вентилятор остается в работе еще некоторое время и затем отключается. Вначале многих посетителей смущало полное отсутствие, каких либо кнопок, но это ощущение возникало лишь в первые разы использования (всего лишь от непривычки), реально же никакой необходимости в дополнительных кнопках нет.

Конструктивно устройство выполнено на односторонней печатной плате размерами 105 на 97 мм (Рис. 2) и помещено в стандартный радиолюбительский корпус Z46A. Там же расположена герметичная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея 12 В - 1.3 А (Рис. 3), входящая в состав источника бесперебойного питания всей системы «Цифровой туалет», являясь так же источником больших, кратковременных токов смыва унитаза и работы автоматических кранов.

Управление исполнительными механизмами (моторизированными приводами) осуществляется по принципу плавного нарастания тока (ШИМ модуляция), что позволило добиться плавного и безударного нажатия рычагов подачи воды (за четыре года эксплуатации не возникло ни одного замечания в работе механического узла, который обычно является самой ненадежной частью любой системы).

Схема устройства изображена на рис. 4, условно разделена на 2 части - источник бесперебойного питания 12 В, и собственно электронный блок, в основе которого находится микроконтроллер PIC16F84A. Узел электронного управления высоким напряжением переменного тока 220 В взят из даташита на оптосиммисторы MOC3041. Силовое управление приводами рычагов смыва 12 В выполнено на мощных полевых транзисторах IRF640NPBF (VT4, VT5). Использование этих транзисторов в качестве выходных ключей допускает их подключение напрямую к портам микроконтроллера, но такая схема в данном случае не сработала. Дело в том, что выходного напряжения порта МК не достаточно для полного открытия этих транзисторов при больших токах нагрузки. Вследствие возникающего переходного сопротивления транзисторы начинали греться, а выходной ток не дотягивал номинального.

В качестве драйверов были установлены имеющиеся в наличии оптопары U2 и U3, возможно это и не стандартное решение, но работает отлично. Резисторы R31, R32 служат для «смягчения» токов транзисторов во время зарядки конденсаторов C11, C12 которые сглаживают напряжение от ШИМ модуляции и убирают неприятный «писк» в обмотках электродвигателей. В случае отсутствия данных R их можно заменить перемычками. Так же можно исключить самовосстанавливающи еся предохранители FU3, FU4 которые установлены на случай пробоя порта МК или транзисторов VT4, VT5. В данном случае защита на их основе заключается в том, что при достижении границы тока срабатывания эти предохранители имеют принцип саморазогрева и вследствие этого резкого увеличения их внутреннего сопротивления, и таким образом отключают нагрузку. На этот процесс необходимо некоторое время и при нормальной работе устройства эти предохранители просто не успевают «сработать», при более длительном времени, чем необходимо для нормальной работы – происходит защитное отключение выходных цепей питания приводов. ИК-датчик подключен экранированным проводом, а фильтрующий конденсатор C1 расположен непосредственно на самом фотоприемнике.

На плате имеются светодиоды неисправности блока питания (повышенной нагрузки) HL3, наличия питания HL4 и заряда батареи HL5, так же имеется джампер X1, с помощью которого можно включить настройку зоны действия ИК-датчика. В этом случае работа устройства блокируется, а светодиод HL2 отображает только сработку датчика. В устройстве имеется два высоковольтных выхода 220 В – один для подключения вентилятора туалета, другой для подключения жалюзей вентилятора ванной комнаты, которые в частном случае имеют общий вентиляционный короб. Имеющиеся на рынке в настоящее время вентиляторы с автоматическими жалюзями имеют привод их управления построен по принципу разогрева биметаллической пружины, и при подаче на этот узел напряжения - перемещение, а вследствие и закрытие жалюзей происходит с некоторым запаздыванием. Во избежание перетока воздуха из туалета в ванную комнату, перед включением вентилятора в туалете, жалюзи вентилятора ванной комнаты необходимо закрыть заблаговременно.

Вентилятор ванной комнаты при данном использовании необходимо доработать (перевернуть механизм управления жалюзями на 180 градусов, чтобы жалюзи были «нормально открытыми» и вывести отдельными клеммами подачу на них напряжения рис. 5). Механический узел сочленения приводов и инсталляции оказался очень простым и надежным. Конструкция его видна на рис. 6.

Тяга привода и фиксатор поставляются в комплекте с приводом центрального замка. Остается лишь проделать два осевых отверстия в инсталляции напротив оси движения рычагов, надежно закрепить привода сзади и, воспользовавшись тягой и фиксатором сочленить привода и рычаги смыва инсталляции. Общий вид компоновки устройства виден на рис. 7.

При изготовлении датчика необходимо учесть, что ИК-светодиод и фотоприемник не должны иметь никакой оптической связи, исключая отраженный сигнал (для этого необходимо оставлять их немного «утопленными» над поверхностью кафеля, а заднюю часть вскрыть черным лаком или заклеить непрозрачным материалом). Также для настройки и визуального контроля работы датчика можно применить любой черно-белый видео-глазок или камеру для видеосъемки в ночное время, заклеив предварительно их инфракрасную подсветку. При подключении электромоторных приводов, необходимо учесть следующее. Различные инсталляции имеют различный принцип работы, который в конечном итоге требует различного алгоритма управления кнопками смыва, и вследствие различной прошивки контроллера.

Варианты такие: половинный смыв – одновременное нажатие двух кнопок (рычагов), полный смыв – нажатие одной (своей) кнопки (прошивка AUTOSMIV1), вариант 2: половинный смыв – нажатие одной (своей) кнопки, полный смыв – одновременное нажатие двух кнопок (прошивка AUTOSMIV2), третий вариант я не встречал, но решил скомпилировать и такую версию: половинный смыв – нажатие кнопки половинного смыва (привод1), полный смыв – нажатие второй кнопки полного смыва - привод 2, (прошивка AUTOSMIV3). Также, для соответствующего направления движения штоков, необходимо определить правильную полярность подключения приводов опытным путем.

Наладка устройства заключается в следующем. Установить джампер X1 в положение «TEST». Затем, при отключенной аккумуляторной батарее подать питающее напряжение 220 В на устройство и с помощью переменного резистора R21 установить напряжение на клеммах подключения аккумулятора - 13.7 В; подсоединить аккумуляторную батарею, и если она сильно разряжена, необходимо ее подзарядить несколько часов. Далее, с помощью резистора R30 необходимо оптимально отрегулировать зону «захвата» ИК-датчика относительно нахождения человека. Джампер X1 переключаем в положение «WORK» и опытным путем определяем полярность подключения приводов. Необходимую прошивку можно установить изначально - по-нажимав кнопки (рычаги) смыва инсталляции вручную и проанализировав результаты их работы по смыву.

Трансформатор Tr1 - BV EI 304 2043 или TL30S-120-233 с выходным напряжением 12-15v и номинальным током нагрузки 0.2 А, данный тип трансформаторов имеет встроенный в первичную обмотку термопредохранитель, что обеспечивает дополнительную, противопожарную безопасность устройства и подойдет по размерам на печатную плату. Можно применить и любой другой с аналогичными параметрами и рассчитанным на круглосуточный режим работы. ИК-светодиод LED - 3014IRAB, но подойдет и другой с любого пульта дистанционного управления, например телевизором. Светодиоды HL2, HL3, HL4, HL5 – любые индикаторные, обеспечивающие удобный визуальный контроль и необходимую яркость свечения. Интегральный стабилизатор DA2, установлен на теплоотвод площадью не менее 9 см², остальные элементы схемы не нуждаются в дополнительном охлаждении. Аккумуляторная батарея – свинцово-кислотная не обслуживаемая 6FM1.3 (12V 1.3AH/20HR), подойдет и другая с аналогичными параметрами. Конфигурация контроллера указана в программе, в битах конфигурации и дополнительных установок не требует. Фильм о данном проекте можно посмотреть далее.

Видео

А в следующей разработке узнать про схему ещё одного автомата в ванную комнату.

Val0057 - 15.07.2015 - Прочитали: 4542

        
Ваши комментарии к материалу
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
» ПОИСК СХЕМ


» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

» ТРЕКЕР GPS



Группа вконтакте Канал ютуб Группа в фэйсбук Мобильная версия © 2010-2016, "Радиосхемы". Все права защищены. Почта