Автомат управления вентиляцией туалетной комнаты

Обычно в жилых домах в туалетах имеется пассивная вытяжная вентиляция, основанное на естественном потоке воздуха снизу вверх по вентиляционному каналу. Но, данная вентиляция не всегда работает достаточно эффективно. Чтобы ускорить процесс воздухообмена в вентиляционные каналы устанавливают электрические вентиляторы, ускоряющие поток воздуха, выходящего по вентиляционному каналу из туалетной комнаты. Вентиляторы для установки в вентканалы имеются в свободной продаже, они бывают разных размеров и типов по способу установки. Например, Vents 150VKO, предназначен для установки внутрь круглого вентканала диаметром 150 мм. После установки данного вентилятора выяснилось что для непрерывной работы он не годится, так как, будучи сам относительно бесшумным, он создает достаточно сильный воздушный поток, который в свою очередь шумит при прохождении по вентканалу.

В связи с этим данный вентилятор нужно подключать через выключатель, чтобы включать его только тогда, когда это необходимо. Использовать для этого обычный механический выключатель не оптимально, потому что после завершения вентиляции нужно вернуться в туалетную комнату чтобы его выключить. Ставить выключатель с таймером тоже не выход из положения, потому что на отправление естественных процессов человеческого организма может требоваться различное время.

Необходим выключатель, который будет держать вентилятор включенным все время пока человек находится в зоне расположения унитаза, а после ухода человека включать таймер, чтобы выключить вентилятор через несколько минут, необходимых для удаления запахов.

На рисунке 1 показана схема автоматического выключателя, который состоит из датчика и таймера. Датчик работает на эффекте отражения ИК-луча от поверхности человека, находящегося в туалетной комнате. Таймер на основе эффекта заряда / разряда емкости электролитического конденсатора через высокоомное сопротивление. Никаких сложностей вроде программируемых микросхем или микроконтроллеров здесь нет, — все очень легко в повторении, — всего одна микросхема К561ЛА7.

Оптический датчик состоит из стандартного фотоприемника типа SFH506-38 (или любого аналога) и инфракрасного светодиода. На инверторах D1.3-D1.4 сделан мультивибратор, который генерирует импульсы частотой около 38 кГц (данная частота соответствует паспортной частоте фотоприемника, если применяется фотоприемник с другой резонансной частотой, то и соответственно другой должна быть частота этого мультивибратора). Импульсы с выхода мультивибратора поступают на транзистор VT3, а в его коллекторной цепи включен ИК-светодиод. Здесь требуется относительно небольшая дальность чувствительности датчика, практически не более 0,5-1 метра, поэтому давать через ИК-светодиод такой большой ток как пульте дистанционного управления не только нет смысла, но и вредно, потому что в зону действия попадает стена или дверь туалетной комнаты, что сделает работу датчика неправильной. Ток ограничивается резистором R8, сопротивление которого подбирается экспериментальным путем в конкретных условиях (играет роль даже цвет и материал отделки помещения). После налаживания величина R8 может оказаться значительно отличающейся от указанной на схеме.

Излученный ИК-светодиодом свет при отсутствии человека в туалетной комнате отражается от её стены, двери, но попадает на фотоприемник HF1 слишком слабым. Поэтому на выходе SF1 — логическая единица. На выходе D1.1 — ноль, транзистор VT1 закрыт и конденсатор С2 заряжен до напряжения логической единицы. На выходе D1.2 — ноль. Т ранзистор VT2 закрыт и реле К1 выключено. Вентилятор также выключен.

Если в туалетную комнату входит человек и располагается перед датчиком ИК-луч отражается от человека, то есть, от более близко расположенной перед ним преграды. ИК-свет, приходящий на фотоприемник значительно мощнее (из-за меньшего расстояния), поэтому на выходе SF1 возникает логический ноль. На выходе D1.1 — единица. Транзистор VT1 открывается и через диод VD2, самого себя и резистор R4 разряжает конденсатор С2. Напряжение на С2 падает до уровня логического нуля. На выходе инвертора D1.2 появляется логическая единица. Транзистор VT2 открывается и реле К1 включает вентилятор.

Конденсатор С2 поддерживается разряженным все время, пока человек находится перед датчиком. Когда человек уходит фотоприемник SF1 перестает реагировать на ИК-вспышки, излучаемые ИК-светодиодом HL1. На его выходе устанавливается логическая единица, на выходе инвертора D1.1 — ноль, транзистор VT1 закрывается и конденсатор С2 начинает медленно заряжаться через резистор R5. От сопротивления R5 зависит сколько времени потребуется на зарядку конденсатора до порога логической единицы. Как только это событие наступает на выходе D1.2 устанавливается логический ноль. Транзистор VT2 закрывается и реле К1 выключает вентилятор. В таком положении схема будет находится до следующего посещения человеком данного помещения.

Источник питания выполнен на основе готового маломощного силового трансформатора Т1 типа ALG 110-220V 60/50HZ 9-0-9V 150тА (списано все с его крепежной скобы). Трансформатор Ш-образный, с сердечником из стальных пластин. К сети подключаете толстые красный и черный провода (желтый толстый заизолировать и не использовать), к диодам VD4 и VD5 идут тонкие оранжевые провода, а тонкий черный — к общему минусу вторичной цепи.

Поскольку трансформатор имеет двойную вторичную обмотку выпрямитель сделан по двухполупериодной схеме. Если будет другой трансформатор, например, с одинарной вторичной обмоткой на 9V переменного тока, то потребуется мостовая схема выпрямителя.

Реле К1 типа J118-1 С, с обмоткой на 12V и контактами на 220V / ЗА. Можно использовать другое аналогичное реле, но это может потребовать переделки разводки платы, либо установить реле за пределами платы.

Схема платы приводится на рисунке 2. Датчик SF1 лежит и смотрит вверх перпендикулярно плате. Туда же глядит и ИК-светодиод. Между ними черная пластмассовая перегородка (вклеена в корпус), она нужна чтобы не допускать на фотоприемник прямой свет от светодиода.

Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 16V. Стабилитрон VD1 — импортный, стеклянный, на корпусе написано «5V1», напряжение стабилизации 5,1V. Нужен любой стабилитрон на напряжение от 4,7 до 5,5V.

Транзисторы и диоды можно заменить любыми аналогами.

Светодиод — АЛ147А, инфракрасный для пультов ДУ. Можно заменить любым соответствующего назначения (подбор R8 при налаживании необходим в любом случае). О замене трансформатора питания и реле сказано ранее.

Конструкция

Корпус готовый, он приобретен в магазине радиодеталей. Пластмассовый, размерами 130x60x80 мм с «ушами» для крепления на стене. В нем необходимо вырезать окно для датчика и закрыть его пластиной из прозрачной пластмассы, посредине которой перпендикулярно приклеить пластину из черной пластмассы (обрезок от выпиливания окна в корпусе). Пластина из черной пластмассы должна быть направлена внутрь и разделять ИК-светодиод и фотоприемник.

У меня устройство установлено над унитазом, на высоте около 1,2 метра от пола. Датчик смотрит в спину сидящему на унитазе. Расстояние до спины примерно сантиметров 30.

Налаживание

Сначала не устанавливайте конденсатор С2. Установите устройство так как оно будет работать в дальнейшем. Вместо R8 подключите переменный резистор и отрегулируйте его сопротивление так, чтобы вентилятор включался только когда человек сидит на унитазе. При этом датчик не должен реагировать на положение входной двери. Затем замените переменное сопротивление постоянным сопротивлением R8 такой величины, как у вас получилось.

Установите конденсатор С2 и проверьте схему в работе. При необходимости подберите желаемую задержку выключения вентилятора подбором сопротивления R5, а так же, емкости С2.

Если окажется что установить достаточно большую выдержку не удается, так как с определенной величины R5 вентилятор перестает выключаться вообще, замените конденсатор С2, потому что попавшийся вам экземпляр по всей видимости обладает значительным током утечки, превосходящим ток через сопротивление резистора R5.

Источник: Радиоконструктор №4 2013
Автор: Каравкин В

C этой схемой также часто просматривают:

Радиотехническая система дистанционного управления
Автомат кормления аквариумных рыб
Акустический автомат
Кодовый замок без кнопок управления
Автомат защиты от перенапряжения
Схема автомобильного вольтметра на светодиодах
Похититель джоулей. Из 1,5 вольт в 3…4
Робот «Пилигрим» своими руками
«Пограничный» робот