Электронные схемы автоматики для дома и быта своими руками

Для обеспечения комфортного проживания необходимо применять автоматику. Радиолюбители предлагают очень много полезных электронных схем для дома и быта. Однако в некоторых источниках встречаются принципиальные схемы, которые не работают вообще, и приходиться тратить время на их усовершенствование. Причина — отсутствие полноценного описания принципа работы и перечня деталей.

Общие сведения об автоматике

Автоматикой называются механизмы, приборы и устройства, которые работают или управляют работой других узлов без участия человека. Она применяется практически во всех сферах: на предприятиях и в быту. Для повышения надежности и производительности оборудования следует максимально исключить фактор человеческих действий, влияющий на результат выполнения работы. Автоматизация позволяет значительно улучшить качество жизни, избавляя людей от рутинной работы.

Автоматика позволяет также предотвратить несчастные случаи в любой отрасли, угрожающие оборудованию, жизни и здоровью людей. Последние две причины применение средств автоматизации являются очень важными, поскольку позволяют обеспечить высокий уровень техники безопасности на предприятии. Это очень важно не только для работодателя, но и для сотрудников.

Необходимо осуществлять постоянный контроль за работой электроники, поскольку она может выйти из строя. Из-за высокой эффективности устройств автоматика в быту получила широкое распространение среди народных умельцев.

Электронные схемы

Радиолюбители предлагают электрические принципиальные схемы различных устройств автоматики для дома своими руками с описанием и перечнем деталей. Они просты и надежны. Радиокомпоненты, которые в них применяются, можно приобрести в любом специализированном магазине. Перед изготовлением устройств следует подготовиться и продумать конструктивные особенности. В этом поможет простой алгоритм, которым пользуются все радиолюбители:

Список нужных радиоэлементов необходим для комфортной работы, поскольку не слишком приятно постоянно бегать в магазин за радиодеталями, которые не были куплены. Для изготовления устройства следует найти его электрическую схему, подробно ознакомиться и понять его принцип действия, поскольку это очень облегчит дальнейшую диагностику работы изделия. Конструктивные особенности и дизайн также имеют важное значение. К решению этого вопроса следует подойти очень серьезно.

Качество работы определяется не только по внутренней «начинке» изделия, но и по особенностям конструкции. Последнее играет важную роль в его безотказной работы. Например, если устройство греется, то следует продумать систему охлаждения. К тому же не слишком приятно наблюдать за обыкновенной ржавой коробкой. Внешний вид также имеет большое значение, поскольку показывает аккуратность мастера.

Презентабельный вид изделия может способствовать дополнительному заработку. Подготовка рабочего места и инструмента — одна из причин высокой производительности умельца, поскольку он не отвлекается на поиск последнего.

Очень важно наличие прибора, поскольку после покупки радиокомпонентов их следует еще раз проверить. Неисправная радиодеталь способна вывести из строя другие элементы схемы. Прибор должен измерять сопротивление, напряжение и выполнять прозвонку полупроводниковых элементов. Для этих целей подойдет простой мультиметр. Очень важно вести расчеты стоимости устройства, поскольку это очень интересное занятие. Например, радиолюбитель решил сделать электронную сигнализацию. Ему будет интересно знать стоимость деталей и работы, чтобы сравнить с магазинными аналогами.

Термостат в быту

Прибор предназначен для поддержания и регулирования температуры. Он прост в исполнении и не чувствителен к морозам. Изделие необходимо применять в системах отопления, инкубаторах, теплицах, для поддержания температурного режима в комнате и т. д. Кроме того, имеет смысл применять устройство в системах защиты от перегрева и пожарной сигнализации.

Прибор подключается к нагрузке, роль которой может выполнять тэн, трехфазное реле или любой нагревательный элемент. Его можно подключить к газовому электрическому клапану серии GSAV15R на 0,5 дюйма (1/2»), и выполнять автоматический контроль в погребе, теплице, гараже или комнате.

Устройство термостата является очень простым и не требует навыков программирования. Структурная схема подключения изделия представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема подключения.

Термостат состоит из следующих структурных блоков: термодиода, основного каскада термостата, реле и блока питания. Последний состоит из обыкновенного RC-фильтра. Он предназначен для корректной работы всех элементов схемы. Резистор, входящий в блок питания, также выполняет и функцию как регулятор установки гистерезиса операционного усилителя термостата.

Схема 1. Простой термостат своими руками.

Рекомендуется плату с реле поместить в отдельный корпус. Термодиод крепится на поверхность, где нужно осуществить контроль температурного режима. Перечень радиокомпонентов следующий:

Транзисторный ключ выполнен на полевом N-канальном MOSFET-транзисторе. Он обладает хорошими техническими характеристиками, и подходит для управления мощной нагрузкой. Его мощность достигает 110 Вт, но радиодеталь следует ставить на радиатор для отвода тепловой энергии.

Схему термостата можно модернизировать, поставив 2 светодиода (желательно разного цвета свечения). Первый ставится на выход блока питания. Он сигнализирует о наличии питания устройства. Второй нужно подключить параллельно нагрузке (тэну). Необходимо учитывать, что светодиод нужно подключать последовательно с резистором. Для индикации питания подойдет сопротивление номиналом от 0,8 до 1,2 кОм. Во втором случае для 220 В следует подобрать резистор с сопротивлением от 150 до 200 кОм.

Охранная система

Современные охранные сигнализации — очень сложные устройства. Они выполняют много функций. Однако не имеет смысла покупать системы для выполнения одной функции. Например, при необходимости защитить дверь гаража, нет смысла применять электронику с разнообразным функционалом. Фирмы-производители постоянно усложняют оборудование, а это влияет на его стоимость.

Радиолюбители предлагают вариант упрощенной модели с минимальным количеством радиодеталей. Структурная схема, описывающая принцип работы устройства, приведена ниже (рис. 2).

Рисунок 2. Структурная схема сигнализации.

Устройство состоит из следующих компонентов: блока питания, датчика (датчиков) для контроля периметра, реле и сигнального устройства. Источник питания — обыкновенный аккумулятор на 12 В. Вместо него можно использовать мостовую схему выпрямителя, запитанную от трансформатора (220/14 В). На выходе диодного моста следует установить электролитический конденсатор. При этом следует соблюдать полярность. Датчик — обыкновенный геркон или группа элементов, которые соединены последовательно. Реле замыкает электрическую цепь и активирует сигнальное устройство при срабатывании геркона.

При нарушении периметра происходит срабатывание одного из герконов. В результате этого электрическая цепь размыкается. Один из контактов реле размыкается, а другой замыкается. Происходит подача питания на сигнальное устройство, и оно срабатывает. Схема устройства довольно простая (схема 2).

Схема 2. Простая звуковая сигнализация.

В схеме можно применять от одного до нескольких герконных датчиков. Перечень радиокомпонентов сигнализации:

Герконы рекомендуется устанавливать на места, где вероятность проникновения на объект довольно высока (двери, окна и т. д.). Все элементы сигнализации маскируются.

Радиолюбители рекомендуют использовать до 10 герконов. Превышение их количества затрудняет диагностику неисправностей сигнализации.

Качалка для кроватки

Бывают случаи, когда необходимо уложить спать ребенка, и необходимо постоянно раскачивать кроватку, чтобы малыш уснул. На это уходит много времени, а ведь иногда хочется и отдохнуть. В этом случае на помощь придет электроника в быту. Принципиальная схема «помощника» не очень сложная. Изделие можно условно разделить на несколько частей: блок питания, генератор, актуатор и детскую кровать.

Блок питания состоит из трансформатора (220/15), диодного моста, конденсатора и стабилитрона. Напряжение на выходе должно быть стабилизированным. Его величина не должна превышать 12 В, а сила тока — 4 А. Генератор и актуатор собираются на микросхемах (схема 3).

Схема 3. Электронная «нянька».

Мостовой драйвер (актуатор) собирается на микросхеме L298. При появлении логической единицы на входе «IN1», а на «IN2» — логического нуля осуществляется движение драйвера в разные стороны. Управление скоростью актуатора нужно производить по входу «ENA». Микроконтроллер ATmega16 управляет драйвером. Однако для этого на него следует закачать «прошивку», которую можно написать самому или скачать готовый файл из интернета.

Изделие оборудовано микрофоном, который улавливает плач ребенка. При этом происходит преобразование сигнала в электрический импульс, поступающий на микроконтроллер. После этого происходит подача дискретного сигнала на актуатор. Он совершает 15 качаний (все зависит от файла-прошивки). Скорость и частота качаний регулируются при помощи резисторов R1 и R2 соответственно. Микрофон необходимо располагать возле ребенка. Перечень деталей:

Кроме того, следует обдумать схему монтажа и конструкцию. Она должна быть надежной и прочной. Микрофон изолируется, а само изделие располагается на безопасном от ребенка месте.

Уличное автоматическое освещение

Возникают ситуации, когда необходимо включить свет во дворе. Если владелец находится дома, то это сделать проще. Когда человек возвращается с работы, а на улице темно, то ему предстоит включить фонарь на мобильном телефоне или воспользоваться другим источником световой энергии. Радиолюбители предлагают простую схему автоматизации включения освещения. Она состоит из широкодоступных радиодеталей (схема 4). Главный элемент изделия — микросхема.

Схема 4. Устройство для автоматизации включения освещения.

Микросхема DA1 — операционный усилитель, который используется в качестве компаратора. Если напряжение на неинвертирующем входе «3» выше, чем на входе «2» (инвертирующий), то на выходе «6» устанавливается высокий уровень сигнала. Делитель, собранный на резисторах R2 и R3, задает напряжение на входе «2». Оно составляет 5 В. На выходе «3» величина разности потенциалов зависит от номинала R1, а также от состояния фототранзистора VT1.

В темное время суток сопротивление VT1 велико, поскольку он находится в закрытом состоянии. На входе «3» величина напряжения меньше, чем напряжение питания изделия. На входе «6» устанавливается высокий уровень сигнала, поступающего через R4 на базу транзистора VT2. В результате этого он открывается. Питание поступает на обмотку реле. Его контакты замыкают цепь питания лампы накаливания.

В ситуациях, когда освещенность фототранзистора велика, он находится в открытом состоянии. При этом величина напряжения на «3» ниже, чем на «2». Из этого следует, что уровень сигнала на «6» стремится к нулю. Напряжения и силы тока недостаточно для питания реле постоянного тока, и его контакты разомкнуты (лампа не горит). Перечень радиодеталей:

Источник питания может быть любого типа на 12 В. Стабилизацию напряжения можно не производить, поскольку схема не чувствительна к его колебаниям. Порог срабатывания осуществляется резистором R1.

Таким образом, автоматика играет важную роль не только на производстве, но и в быту. Она обеспечивает комфортную работу и жизнь, поскольку позволяет выполнять задачи в автоматическом режиме без участия человека.

Источник

Электронные системы управления современных автомобилей. Фундаментальные основы. MilSpecWiring как #хeштэг. Часть 1.

Современная автомобильная техника оснащена большим количеством электронного оборудования. Начиная с сенсоров ДВС, заканчивая блоками управления с алгоритмами работы роботизированной КПП, систем «трекшн», «лаунч» контроля, акустических, охранных систем и т.п.

Чем больше данных требуется той или иной системе для управления своей работой, тем больше датчиков и исполнительных устройств необходимо соединить проводами с тем или иным ЭБУ. Если таких систем у машины много, то электропроводка автомобиля представляет собой очень большой и сложный узел.
При подготовке («постройке») спортивной техники многие энтузиасты лично разрабатывают свои «конфиги» и даже лично осуществляют монтажные работы. Однако модификации ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ почти всегда требуют привлечения специалиста.

Электронные схемы некоторых систем могут вызвать ужас у простого обывателя, однако если у Вас под рукой есть учебник Физики 8 класса или в детстве Вы были отличником, разобраться в электронных системах управления своего автомобиля не составит проблем.

Сегодня, при наличии современных социальных сетей, парой «хэштэгов» можно найти массу фото профессиональных электрических «кос», изготовленных из специальных проводов, электрических круглых разъемов, покрытых специальной глянцевой «термоусадкой» в стиле Дарта Вейдера.

Так выглядит проводка гоночных болидов Формул, автомобилей участвующих в Le Mans 24, DTM, а также многих «западных» любительских проектов.

Если Вы ищете способ подключить универсальный ЭБУ взамен заводского «мозга» своего автомобиля — поищите хештэг #milspecwiring в Instagram. Это — современный способ модификации любых электронных систем.
«MilSpec» – это сокращение от термина Military Specification. Термин представляет собой набор спецификаций, определяющих эксплуатационные стандарты для товаров, предназначенных для нужд Министерства обороны США. Так как ключевые параметры этих спецификаций для электроники совпадают с нуждами современного автоспорта – термин был позаимствован.

Итак, если Вы ставите перед собой цель избежать проблем с электроникой, на устранение которых обычно требуется большое количество сил и времени, то первое, от чего нужно отказаться – это паяные соединения проводов.

Это может показаться весьма спорным, так как существует множество людей, которые уверены что «пайка» — это лучший способ соединения двух проводов. К сожалению, это не так. «Пайка» — это то, чего Вы никогда не найдете в профессиональных жгутах проводов спортивной техники.

Проблема паяных соединений кроется в местах перехода паяной гильзы в провод. Т.е. там, где заканчивается «пайка» и начинается провод. В этом месте соединение очень хрупкое и обладает очень низкими показателями вибрационной устойчивости. Из-за вибрационных воздействий окружающей среды, такие соединения могут очень быстро выйти из строя.

Предпочтительный способ – механический обжим – кримпинг. Это техника, которую используют как заводские производители, так и инженеры Формулы-1. Правильно обжатая гильза – крепче, чем среднестатистический провод, т.е. провод порвется раньше, чем сломается «кримпинг».

Вспомните черные круглые разъемы на фото с хештэгом #motorsportwiring. Если Вы собираетесь изготовить электропроводку класса Hi-End, то это — самые надежные электрические разъемы из ныне существующих. Они обладают сверх легким весом и малыми размерами, при этом очень хорошо защищены от влаги и пыли. Использование таких разъемов позволяет существенно упростить монтаж целых узлов и агрегатов. Один разъем может отсоединить двигатель от электроники кузова или шасси в одно движение – полуоборот коннектора против часовой стрелки.

Если Вы не собираетесь «строить» болид Формулы-1, или отдать свою почку и легкое за электропроводку, Ваш выбор — разъемы Deutsch DTM, DT, DTP.

Огромный ассортимент этих коннекторов позволяет использовать различные по площади сечения провода и соединять от 2-х до 12-ти контактов. Стоимость таких разъемов очень небольшая, при этом соединения проводов получаются защищенными от влаги и пыли и очень надежными.

Существуют разъемы средней ценовой категории, которые используют такие же контакты и технологии соединений, как Deutsch Autosport – Amphenol Aerospace. Отличительные черты – материал разъемов (сталь), чуть большие размеры по сравнению с Deutsch AS и ощутимо более низкая стоимость. Ассортимент каталога Amphenol Aerospace позволяет создать надежные влаго- и пылезащищенные быстроразъемные соединения от 3-х до 61 контакта. Такие коннекторы часто используются в авиации.

Все вышеприведенные разъемы используют контакты одного типа – цилиндрические клеммы. Для их обжима необходим специальный инструмент – кримпер. Профессионалы используют дорогие кримперы с револьверными головками, которые позволяют обжимать разные по размеру провода различными по размеру контактами. Например, кримпер американского производства DMC Кримпер цилиндрических ножевых клемм Mil Crimp Tool Frame DMC

Однако, существуют более бюджетные инструменты, например Кримпер Deutsch DT / DTP / DTM

Обжим любого контакта начинается с удаления изоляции с конца провода. Для этого существует специальный инструмент – стриппер. В зависимости от того, какие провода Вы используете – Вам нужен стриппер с подходящим к этим проводам набором лезвий.

Профессиональные жгуты проводов спортивной техники изготовлены из специальных проводов – MilSpec Wire, так называемого Tefzel Wire. Существуют два вида таких проводов – “Spec 44” и “Spec 55”.
Кабель Raychem M22759/16 (Spec 44) покрыт одним слоем изоляции из Этилен-Тетрафлуороэтилена (ETFE) – полимерный материал, так же известный, как Tefzel. Провод был разработан изначально для применения в аэрокосмической промышленности. Кабели, покрытые изоляцией ETFE, стойки к химическому, радиационному воздействиям, механическому истиранию и высоким температурам. Также обладают малым весом. Проводник кабеля M22759/16 представляет собой луженую медную жилу, за счет которой стоимость провода существенно ниже стоимости M22759/32 “Spec 55 Wire” c посеребренным проводником.

Итак, для осуществления правильного кримпинга необходимо удалить изоляцию с провода на определенную длину.

В каждой цилиндрической клемме есть смотровое окно, в которое должен быть виден оголенный проводник.

При этом зазор между клеммой и изоляцией провода должен быть минимальным.

Источник

Системы автоматики: системы автоматического контроля, управления и регулирования

Все элементы автоматики по характеру и объему выполняемых операций подразделяют на системы: автоматического контроля, автоматического управления, автоматического регулирования.

Система автоматического контроля (рис. 1) предназначена для контроля за ходом какого-либо процесса. Такая система включает датчик В, усилитель А, принимающий сигнал от датчика и передающий его после усиления на специальный элемент Р, который реализует заключительную операцию автоматического контроля — представление контролируемой величины в форме, удобной для наблюдения или регистрации.

Рис. 1. Система автоматического контроля

Независимо от количества элементов системы автоматического контроля являются разомкнутыми и сигнал в них проходит только в одном направлении — от объекта контроля Е к исполнительному элементу Р.

Система автоматического управления предназначена для частичного или полного (без участия человека) управления объектом либо технологическим процессом. Эти системы широко применяют для автоматизации, например, процессов пуска, регулирования частоты вращения и реверсирования электродвигателей в электроприводах всех назначений.

Усилитель А, не изменяющий принципа действия системы, необходим для ее практической реализации, когда мощность сигнала, поступающего от элемента сравнения UN, недостаточна для воздействия на рабочий орган L.

Рис. 2. Система автоматического регулирования

Рис. 3. Автоматическое регулирование по отклонению

Наряду с задающим воздействием на систему могут влиять различные дестабилизирующие факторы Q, которые вызывают отклонение регулируемой величины от заданной. Воздействия дестабилизирующих факторов, один из которых условно обозначен на рисунке буквой Q, могут проявляться в различных местах системы и, как принято говорить, поступать по различным каналам. Так, например, изменение температуры окружающей среды приводит к изменению сопротивления в цепи обмотки возбуждения, что в свою очередь влияет на напряжение генератора.

Однако где бы ни возникали воздействия Q (со стороны потребителя — ток нагрузки, вследствие изменения параметров цепи возбуждения), система регулирования будет реагировать на вызванное ими отклонение регулируемой величины от заданной.

В системе, использующей только такой принцип регулирования (рис. 4 и 5), фактическое значение регулируемой величины не учитывается. Принимают во внимание только одно возмущающее воздействие — ток нагрузки I н. В соответствии с изменением тока нагрузки происходит изменение магнитодвижущей силы (мдс) обмотки возбуждения L2, являющейся измерительным элементом данной системы. Изменение мдс этой обмотки приводит к соответствующему изменению напряжения на выводах генератора.

Рис. 4. Автоматическое регулирование по возмущению

Рис. 5. Принципиальная схема системы автоматики

Система, осуществляющая комбинированное регулирование (по отклонению и возмущению), может быть получена объединением ранее рассмотренных систем в одну (рис. 6)

Рис. 6. Система автоматики комбинированного регулирования

замкнутойтой не имеет замкнутой цепи воздействия по регулируемой величине, поэтому ее называют разомкнутой.

Системы автоматики по принципу действия подразделяют на статические и астатические. В статических системах регулируемая величина не имеет строго постоянного значения и с увеличением нагрузки изменяется на некоторую величину, называемую ошибкой регулирования.

В астатических системах статизм равен нулю и поэтому зависимость регулируемой величины от нагрузки представляет собой линию, параллельную оси нагрузки (рис. 7,6).

Рис. 8. Астатическая система автоматики

Однако существуют системы, называемые дискретными, в которых воздействие на рабочий орган осуществляется с перерывами, например система регулирования температуры подошвы утюга, в которой регулирующее воздействие может принимать только одно из двух фиксированных значений при непрерывном изменении регулируемой величины — температуры.

Рис. 9. Структурная схема системы телемеханики

Телесигнализация, как и телеизмерение, выдает оператору исходные данные для принятия решения по управлению ОК или служит для выработки управляющих воздействий в системах телеуправления и телерегулировки. Основное отличие этих систем от предыдущих заключается в том, что в первой из них используются дискретные сигналы типа «включить», «выключить», а во второй — непрерывные, подобно обычным системам регулирования.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник