Плавное включение светодиодных лент от датчика движения

В настоящее время доступен недорогой пассивный инфракрасный датчик движения HC-SR501, в журнале. Есть несколько хороших обзоров этого датчика (1, 2] и много вариантов его применения для включения освещения от движения людей. Этот датчик работает в интервале питающих напряжений от 4,5 В до 15... 1 в Ви потребляет очень малый ток. Выходной сигнал датчика — цифровой лог. О — О В и лог. 1 — +3,3 В.

Чаще всего этот датчик используют для включения осветительных приборов. Однако резкое включение и отключение света не всегда приятно. Для плавного включения/выключения можно было бы совместно с коммутирующим транзистором использовать интегрирующую RC-цепь, но такой аналоговый режим коммутации не очень благоприятен, так как во время такого переключения на коммутирующем транзисторе может выделяться большая мощность, да и невысокий уровень выходного напряжения датчика движения может быть ненамного больше порогового напряжения MOS-FET-транзистора, что тоже неблагоприятно.

Предлагаются два несложных вари* анта устройств плавного включения/ выключения 12-вольтовых светодиодных лент, которые часто применяют для подсветки рабочих зон: кухонных моек, прихожих, коридоров и т. д. Регулировка яркости у них реализована с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). На рис. 1 показана схема такого устройства на основе счетверённого ОУ серий LM2902 или LM324. На ОУ DA1.1 и DA1.3 собран генератор пилообразного напряжения. Элементы С4 и R5 задают частоту генерации. На ОУ DA1.2 собран интегратор для линейного увеличения/ уменьшения напряжения на его выходе при подаче от ИК-датчика напряжения +3,3 В и О В. Постоянная времени цепи R6C3 определяет скорость нарастания яркости светильника Диод VD1 защищает устройство от ошибочного подключения к источнику питания 12 В.

ОУ DA1.4 выполняет функцию компаратора, и на один его вход поступает напряжение треугольной формы, а на второй — напряжение с выхода интегратора. В результате на выходе ОУ DA1.4 формируются прямоугольные импульсы, длительность которых изменяется. При отсутствии движения на выходе ИК-датчика будет низкий уровень напряжения, поэтому на выходе ОУ DA1.2 будет напряжение, близкое к напряжению питания, а на выходе ОУ DA1.4 — близкое к нулю Поэтому транзистор VT1 закрыт, а светодиодная лента обесточена. При срабатывании ИК-датчика на его выходе появляется напряжение +3,3 В и на выходе ОУ DA 1.2, по мере зарядки конденсатора СЗ, напряжение начнёт плавно уменьшаться. Это приведёт к появлению импульсов на выходе ОУ DA1.4, которые открывают транзистор VT 1


По мере уменьшения напряжения на выходе ОУ DA1.2 длительность импульсов на затворе транзистора увеличивается и яркость свечения светодиодной ленты увеличивается. Когда конденсатор СЗ зарядится, на выходе этого ОУ установится напряжение, близкое к нулю. В результате на выходе ОУ DA1.4 импульсы исчезнут, и установится напряжение, близкое к напряжению литания, поэтому транзистор VTI будет постоянно открыт, а светодиодная лента светить с максимальной яркостью. Когда на выходе ИК-датчика появится низкий уровень напряжения, процесс пойдёт в обратном порядке и светодиодная лента плавно погаснет

Если применить выводные элементы, а микросхему — в корпусе DIP-14. их можно разместить на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2 Здесь можно применить резисторы МЛТ, С2-23, конденсаторы — К10-17 или импортные, клеммники — винтовые с шагом контактов 5 мм. Транзистор - MOSFET п-канальный мощный с напряжением открывания 4 ..5 В. Можно применить транзистор с неисправных материнских плат. Даже при коммутации тока 4...5 А теплоотвод для транзистора не требуется, так как транзистор управляется импульсами с достаточно высоким напряжением на затворе (около 12 В) и с крутыми фронтами

Можно применить микросхему (LM324DR), диод (SM4001, LL4OO1 ), резисторы и конденсаторы для поверхностного монтажа, их можно разместить на печатной плате, чертёж которой показан на рис. 3. Обозначение "О — это перемычка для поверхностного монтажа.

Устройство налаживания не требует. Номиналы элементов могут отличаться от указанных на схеме на ±50 %. При этом должны выполняться условия RI = R2+R3 и R3 = (RI + R2)/1O, небольшое напряжение на этом резисторе, приложенное к выводу 5, устраняет влияние помех при низком уровне напряжения на выходе ИК-датчика.


Аналогичное устройство можно собрать на основе микросхемы сдвоенного компаратора LM393 (рис. 4). Работает о»ю аналогичным образом На компараторе DA1.1 собран генератор пилообразного напряжения. Цепь R8C2 формирует плавно спадающее или нарастающее напряжение. Подбором элементов этой цепи можно установить желаемое время включения/выключения светильника. Для этого устройства печатная плата не разрабатывалась, была использована макетная плата с частично навесным монтажом для проверки работы устройства.

При подборе блока питания надо измерить реальное потребление тока светодиодной лентой. Например, у приобретённой мной ленты с маркировкой 14.4 Вт/м метровый отрезок реально потреблял только 0.7 А вместо 1.2 А Но блок литания желательно выбирать с небольшим запасом.

Несколько устройств, собранных по этим схемам, безотказно работают уже нескольких лет