Nová elektronická stavebnice TIPA PT017, zapojení, které Vám umožní spínat elektrická zařízení dle intenzity okolního osvětlení.

Pomocí dvou trimrů lze nastavit práh sepnutí a hysterezi (odchylka mezi podmínkami pro sepnutí a rozepnutí). Zařízení je s horšími parametry (možným zatížením) schopno pracovat již od 8,5V, což umožňuje využít jako napáječe devítivoltovou baterii. Vzhledem k pomalejšímu náběhu sepnutí relé nedoporučujeme při takovýchto podmínkách relé zatěžovat síťovým napětím.

Spínané napětí: max 250V
Spínaný proud: max 8A
Práh sepnutí a hystereze nastavitelná trimry
Rozměry DPS: 31,12 x 55,88 mm

Naměřené hodnoty pro 12V:
Klidový proud … 1,7mA
Proud při sepnutí relé … 42mA

Naměřené hodnoty pro 9V:
Klidový proud … 1,6mA
Proud při sepnutí relé … 30,5mA

Popis funkce

Srdcem zapojení je integrovaný obvod IC1, komparátor LM311. Referenční napětí je dáno R3, R4, P1, přičemž trimrem P1 lze v intervalu nastaveném pomocí R4 a R3 měnit napětí přiváděné přes středový vývod trimru na jeden ze dvou vstupů komparátoru. Na druhý vstup přivádíme napětí z odporového děliče T1, R1, kdy odpor T1 se mění v závislosti na osvětlení a tím ovlivňuje poměr odporů T1, R1. Z vzorce 
UT1 / UR1 = RT1 / R1
Dokážeme odvodit výstupní napájecí napětí dle aktuálních hodnot členů odporového děliče. Slovy: poměr napětí na členech děliče je roven poměru jejich odporů. Podle intenzity světla dopadajícího na fototranzistor T1 se mění i jeho odpor. Nejmenšího odporu dosahuje při maximálním osvětlení. Za absolutní tmy je odpor T1 zase maximální. Při stmívání se zvyšuje odpor T1, výstupní napětí děliče se snižuje. Jakmile je nižší než napětí přiváděné na druhý vstup komparátoru, pin 8 IC1 se spojí se zemí. Tím se uzavře obvod tvořený relé K1, D1, LED1, R5. D1 chrání rozpojený výstup IO před průrazem napěťovou špičkou vzniklou po rozepnutí relé. R5 je předřadný odpor pro LED diodu. K1 přepne spojení kontaktů. Po zvýšení intenzity světla, tím i napájecího napětí z děliče T1, R1 a překročení referenčního napětí z P1 dojde opět k rozepnutí – řečeno jednoduše. Pokud by to tak bylo doslova, při shodné hodnotě obou napětí by nastal hazardní stav a zařízení by se rozkmitalo. Sepnuto, rozepnuto.. Proto je třeba zavést zpětnou vazbu, kladnou i zápornou, v závislosti na stavu výstupu komparátoru. Takováto zpětná vazba umožňuje napěťový skok při téměř totožném napětí na obou vstupech komparátoru, čímž dojde k většímu rozdílu mezi napětími, komparátor je tak opět v rozhodném stavu. Tomuto napěťovému skoku říkáme hystereze. 

V tomto zapojení ji tvoří R2 + P2 + R6. Díky trimru P2 ji lze nastavovat. Příkladem užití hystereze může být např. termostat akumulační pece. Její ventilátor se sepne při 20°C a rozepne při 23°C. Čím vyšší je celkový odpor zpětné vazby, tím je menší interval mezi sepnutím a rozepnutím. Použitím hystereze zabráníme hazardnímu stavu, kdy jsou obě napětí na vstupu totožná (výsledek ovlivňují drobné výchylky) a výstup se rozkmitá. Sepnut, rozepnut. Toto si nemůžeme dovolit, snížili bychom životnost relé a mohli poškodit spínané zařízení. Pokud výstup komparátoru propojíme s výstupem odporového děliče, při první změně hodnoty na výstupu se okamžitě mění zpětná vazba, která ovlivní výstupní hodnotu napájecího napětí z děliče (T1, R1). Aby se stav mohl vrátit na původní, muselo by se napětí snížit o celý skok způsobený zpětnou vazbou. Při správně nastavené zpětné vazbě tedy nedochází k zákmitům. Na grafu máte naznačeno zeleně průběh napětí bez použití zpětné vazby a černou barvou, pokud je zapojena.

Konstrukce
Delší vývod fototranzistoru je emitor, pokud budete spínat zařízení s vyššími výkony, naneste větší vrstvu cínu na předcínované cesty.

Nastavení
Trimrem P1 nastavujeme práh sepnutí – dle osvětlení. Čím více jím otáčíte doleva, tím větší setmění zařízení pro sepnutí potřebuje. Trimrem P2 nastavujeme hysterezi, stavebnice je navržena tak, že optimální nastavení hystereze je za situace, kdy oba trimry jsou natočeny ve stejném úhlu.

Rozpis součástek

Zapojení bude uvedeno na trh do dvou týdnů od data vydání článku, je možno jej zakoupit v síti prodejen TIPA, či na www.tipa.eu pod označením PT017. Uplatnění může nalézt rovněž při elektrotechnické výuce jako názorný příklad funkce komparátoru.