Предлагаемое устройство может быть использовано, как своеобразный автоматический "домашний распорядитель", который может быть полезен, когда вы находитесь в отпуске, на даче или в командировке. В принципе, устройство работает аналогично суточному охранному таймеру, - вечером включит свет на несколько часов, а утром покормит аквариумных рыбок или польет цветы или на некоторое время включит радио.
Но, его отличие от суточного таймера принципиально, основным задатчиком времени служит не часовой механизм, а такое природное явление, как смена дня и ночи. Таймер имеет две точки запуска, - рассвет и закат. Это обеспечивает наиболее естественное его функционирование, при котором не происходит строгого включения и выключения аппаратуры в четко заданное время. Все задается только уровнем освещенности. Поэтому, каждый день, включение приборов будет происходить в разное время.
Функционально, таймер состоит из трех узлов - датчика света, построенного на основе популярного фотодиода ФД-320, применяющегося в системах дистанционного управления, и двух модулей цифровых таймеров, на которых можно установить интервал времени от нескольких секунд до нескольких часов. Один из этих модулей запускается с наступлением темноты, а второй с наступлением светлой части суток.
Фотодатчик образован фотодиодом VD1, включенным по схеме фоторезистора и сопротивления R1-R2. Регулировкой R1 устанавливается логический режим работы датчика и его чувствительность. Индикатором при этой настройке служит светодиод HL1. Результатом регулировки R1 должно быть, чтобы во время заданного уровня ночи светодиод не светился, а во время заданного уровня дневного освещения светодиод зажигался. Поскольку, фотодиод шунтирован конденсатором С7, устаняющим помехи, изменение настройки при вращении R1 будут замедлены, - это нужно учесть.
Контролирует напряжение на фотодиоде триггер Шмитта D1.1-D1.2, задача которого -исключить возбуждение схемы при переходе напряжения на VD1 через пороговое значение.
В схеме есть два таймера - на счетчике D3 и на счетчике D4. Таймеры одинаковы, поэтому разберем работу только одного из них - на D3. На элементах D2.1 и D2.2 построен мультивибратор, частоту которого можно менять переменным резистором R6, примерно, в пределах от 10 Гц до 0,5 Гц. Импульсы с его выхода поступают на счетный вход D3. Если счетчик был предварительно обнулен, то через определенное время на его выходах появляются логические единицы. Переключателем S1 выбирается один из трех диапазонов установки времени. Допустим, S1 - в показанном на схеме положении. Тогда, если R6 установлен в минимальное положение, единица на выв. 4 D3 появится через 3,2 секунды, а если R6 в максимальном положении - через 64 секунды (понятно, что в промежуточных положениях R6 и время будет между этими пределами). Возникшая на выв. 4 D3 единица поступает на вывод 5 D2.2 и таймер останавливается. На выходе элемента D1.3 возникает логический ноль и ключ на транзисторах VT1 и VT3 закрывается, реле Р1 размыкает контакты и нагрузка отключается.
В других положениях переключателя S1 выдержки времени, в течение которого включена нагрузка, можно установить в пределах от 51 сек. до 17 мин. и в пределах от 13 мин. до 4,5 часов. Запуск таймера производится ключом D5.1, формирующим, совместно с элементами R10, С3, R11 короткий положительный импульс, устанавливающий счетчик D3 в нулевое положение. Формирование импульса происходит в момент появления логической единицы на выходе D1.1, то есть, в момент перехода уровня освещенности с ночного на дневной. Такой способ формирования обнуляющего импульса немного не традиционен. Обычно, просто, логический уровень подают в нужную точку схемы через RC-цепь. Конденсатор быстро заряжается через резистор и так, его зарядный ток, формирует короткий импульс. Но у такой схемы есть существенный недостаток, состоящий в том, что во время обратного перехода источника логического уровня (с единицы на нуль) происходит разряд конденсатора RC-цепи через R составляющую и гасящий обратное напряжение диод. При этом, часто возникает очень короткий ("волос") положительный импульс, который может снова сбросить счетчик и вызвать его ошибочное срабатывание.
Экспериментируя с различными схемами формирователей импульсов, схема с ключом на микросхеме К561КТЗ оказалась наиболее удачной. Замыкающийся ключ подключает разряженный конденсатор С3 к резистору R11. Происходит его зарядка, которая создает положительный перепад напряжения на выводе 10 счетчика. В момент смены управляющего уровня ключ закрывается и просто отключает конденсатор С3 от вывода 10 счетчика. Поскольку, на этот момент С3 уже был заряжен полностью, ни каких импульсов, пусть даже самых коротких, на выводе 10 счетчика не возникает. Затем конденсатор С3 медленно разряжается через R10 и, после этого, будет готов снова сформировать импульс.
Таким образом, сбои от некорректной работы RC-цепей полностью исключаются. Второй таймер выполнен на счетчике D4 по аналогичной схеме, разница только в моменте запуска, - второй таймер запускает в момент перехода с дневного уровня освещенности на ночной.
Для того чтобы фотодиод не реагировал на включение осветительных приборов, расположенных в помещении (поскольку, схема управляет и осветительными приборами тоже), он снабжен трубчатой блендой, прижатой к оконному стеклу. В результате, свет на фотодиод может попасть только с улицы, но не из самого помещения.
Детали. Фотодиод ФД-320 можно заменить любым другим аналогичным фотодиодом (ФД-263, ФД-611 и др.), можно использовать и фототранзистор, но, конечно, все эти замены потребуют подбора новых величин R1 и R2, которые, в таком случае, могут существенно отличаться от отмеченных на схеме. Все микросхемы могут быть серий К561, К564, КА561, К1561, ЭКР561 или импортные аналоги. Микросхемы ...J1E5 могут быть, также, 176-й серии, а микросхему К561КТЗ можно заменить аналогом - К176КТ1.
