Чтобы экономить ресурсы планеты и собственный бюджет, можно изготовить несложное устройство, которое сократит расход воды, электричества, топлива при такой обыденной операции, как мытьё рук, споласкивание посуды в проточной воде. Его можно смонтировать как в жилом помещении, так и на улице на приусадебном участке, на хоздворе, в общественном месте. Устройство, когда это необходимо, автоматически подаёт воду на несколько секунд. Например, если мытьё рук занимает две минуты, то обычно вода льётся из крана всё это время. С устройством автоматической подачи воды его можно сократить до 15...30 с.
Схема предлагаемого устройства представлена на рис. 1. В качестве основы применён готовый промышленный блок управления от тепловой сушилки рук - "электрополотенца", многие встречались с подобными аппаратами в общественных местах. Схема составлена по печатной плате, нумерация элементов условная, так как позиционные обозначения на плате отсутствовали. При трансформации устройства из "сушилки" в "поливалку" в него внесены незначительные изменения и усовершенствования. Поскольку управляющий блок не содержит каких-либо уникальных деталей, аналогичную конструкцию нетрудно изготовить самостоятельно, не используя готовый модуль заводского производства.
Рис. 1. Схема устройства
Напряжение сети переменного тока 230 В поступает на подключённую к выходу устройства нагрузку через плавкую вставку FU1, замкнутые контакты выключателя SB1 и открытый симистор VS1. Нагрузкой последнего служат два электромагнитных впускных клапана K1, K2, лампа накаливания EL1 и резистор R7. При отсутствии напряжения на выводах обмоток электромагнитные клапаны перекрывают подачу холодной и горячей воды. Лампа накаливания предназначена для подсветки мойки. Варистор RU1 уменьшает вероятность повреждения обмоток электроклапанов высоким напряжением из-за выбросов напряжения самоиндукции при отключении питания.
На фотодиоде VD1 и излучающем ИК-диоде VD2 собран датчик приближения, работающий на отражение. На логическом элементе DD1.2 и элементах R12, R15, C4, VD3 выполнен генератор коротких импульсов, следующих с частотой примерно 145 Гц при скважности около 10. Когда на выходе DD1.2 (вывод 4) лог. 0, транзистор VT3 открыт, через излучающий диод VD2 протекает ток. При попадании на фотодиод VD1 отражённого, например, от рук, импульса света от VD2 транзисторы VT1, VT2 кратковременно открываются, и если в это же время на выводах 1 и 2 элемента DD1.1 будет лог. 1, то на его выходе (вывод 3) будет напряжение низкого уровня. То есть работа фотореле синхронизирована с работой генератора на DD1.2, что улучшает помехозащищённость фотодатчика.
При лог. 0 на выходе DD1.1 через токоограничивающий резистор R11 и диод VD4 заряжается конденсатор C5. На выходе элемента DD1.3 появляется уровень лог. 1. Следом через R18 и VD9 заряжается конденсатор C9, на выходе DD1.4 появляется лог. 0, и транзистор VT4 открывается. Вместе с ним открывается фотосимистор оптрона U1, а затем и мощный высоковольтный си-мистор VS1. В результате на обмотки электромагнитных клапанов K1, K2 поступает напряжение сети 230 В, что разблокирует подачу воды. Время, втечение которого она будет течь после пропадания на входе фотодатчика отражённых ИК-имульсов, зависит от параметров времязадающей цепи R20C9 (при указанных на схеме номиналах - около 7 с).
При включении устройства в сеть светодиод HL1 светит слабым зелёным цветом, а во время, когда на нагрузку поступает напряжение питания, - ярким жёлтым. Цепь C3R4 для современных симисторов не обязательна, а если не планируется устанавливать лампу накаливания EL1, то её и вовсе следует отключить. Дроссель L1 незначительно снижает возможные помехи от работы симисторного коммутатора тока, а также, как и цепь C3R4, уменьшает вероятность открывания симистора VS1 из-за импульсных помех в сети питания. При наличии такой проблемы на входе питания устройства можно смонтировать обычный LC-фильтр.
По сравнению с исходным вариантом в устройство внесены следующие изменения:
- дополнительно введены варистор RU1, резисторы R8, R19, светодиод HL1, дроссель L1;
- вместо R4 с номинальным сопротивлением 56 Ом и мощностью рассеяния 0,125 Вт установлен резистор с номиналом 180 Ом и мощностью рассеяния 1 Вт;
- резистор R9 (56 Ом, 0,125 Вт) заменён резистором с номиналом 68 Ом (0,5 Вт);
- резисторы R6, R10 и R20 (номинальным сопротивлением соответственно 620 Ом, 10 и 470 кОм) заменены резисторами с той же мощностью рассеяния и номиналами 470 Ом, 3,3 кОм и 2,2 МОм;
- вместо конденсаторов C7 (220 мкФ) и C9 (1 мкФ) установлены конденсаторы ёмкостью соответственно 1000 и 4,7 мкФ.
Большинство деталей смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 2). Вид монтажной платы со стороны установки деталей показан на рис. 3. В качестве водяных электромагнитных клапанов K1, K2 могут быть применены одиночные клапаны для автоматических стиральных машин или аналогичные со свободно закрытым состоянием, рассчитанные на управление напряжением 230 В переменного тока. Желательно предусмотреть резервирование - каждую ветку подачи воды должны в этом случае перекрывать два клапана, вода через которые проходит последовательно. Для подключения клапанов к системе водоснабжения не применяйте гофрированные шланги - они трескаются. Подойдут толстые резиновые. Смеситель, ручные регулировочные и отсекающие краны должны быть соединены с цепью заземления.
Рис. 2. Печатная плата
Рис. 3. Монтажная плата
Использовать в качестве последнего "нулевой" провод недопустимо.
Резисторы R4, R9, R17 - импортные невозгораемые, подойдут также отечественные Р1-7 или проволочные в керамическом корпусе. Остальные резисторы - МЛТ, ОМЛТ, РПМ, С1-4, С2-14, С2-23 или аналоги с соответствующей мощностью рассеяния. Варис-тор RU1 - отечественный дисковый СН2-1А на классификационное напряжение 560 В, его можно заменить импортными FNR-10K561, FNR-14K561, INR14D561, ENC561 или другим подобным. Конденсаторы C2, C3, C6 - с номинальным напряжением переменного тока 275 В или постоянного тока не менее 630 В. Оксидные конденсаторы - К50-68, К53-14, К53-19 или аналоги.
Вместо диодов 1 N4148 подойдут любые из 1SS176S, 1SS244, 1N914, КД510А и серий КД521, КД522. Выпрямительные диоды 1 N4007 заменимы любыми из 1N4001 - 1N4006, UF4001 -UF4007, серий КД209, КД243, КД247, стабилитрон 1 N5349 - P6KE12A, 1PMT5927BT3.
Замена микросхемы HEF4093BP - CD4093A, CD4093B, К561ТЛ1, КР1561ТЛ1. Вместо транзисторов KTC9012 можно применить любые из серий SS9012, 2SA1150, 2SB1116, КТ6115 (на месте VT3 желательно установить экземпляр с возможно большим коэффициентом передачи тока базы). Маломощную оптопару MOC3021 можно заменить любой из серий S21ME3, S21ME3F, S21ME4, S21ME4F (цоколёвка одинаковая). Симистор BTB12-600C (установлен на ребристый дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности около 8 см2) можно заменить на 2N6344, MAC8M, MAC8N, MAC15N, MAC218A6FP, MAC320, BTA10-600C, BTA08-600SW, BTB06-600BW. Поскольку в этой конструкции отсутствует принудительное воздушное охлаждение, максимальная мощность нагрузки симистора не должна превышать 300 Вт.
Двухцветный светодиод L-59GYW жёлтого/зелёного цветов свечения можно заменить любым аналогичным с общим катодом или двумя обычными светодиодами непрерывного свечения без встроенных резисторов. Установленные в переделываемой конструкции излучающий диод ИК-диапазона VD2 и фотодиод VD1 - неизвестных марок. При изготовлении устройства "с нуля" в качестве первого можно применить любой импортный излучающий диод из неисправного или ненужного ПДУ, в качестве второго подойдёт любой ИК-фотодиод с линзой диаметром 5 мм чёрного или тёмно-красного цвета.
Для увеличения чувствительности вместо фотодиода можно установить кремниевый ИК-фототранзистор с тёмной линзой, например L610MP4BT/BD. Подобные фототранзисторы можно встретить в старых видеомагнитофонах, полноразмерных VHS видеокамерах и старых устройствах чтения гибких магнитных дисков. Если фотодатчик будет размещён на удалении от монтажной платы, то фототранзистор подключают изолированным экранированным проводом.
Держатель плавкой вставки FU1 - ДВП-4, ДВП-7. Выключатель питания - любой с двумя группами контактов, рассчитанный на коммутацию тока не менее 4 А при напряжении сети 250 В, например, ПКн-41-1-2, KDC-A04, ESB99902S. Дроссель L1 представляет собой П-образную проволочную перемычку, на которую надеты две ферритовые трубки длиной 15...25 мм или Ш-образный ферритовый магни-топровод размерами 6x8x2 мм.
Безошибочно изготовленное из исправных деталей устройство начинает работать сразу после включения в сеть. Со штатным фотодиодом и резисторами R1, R2 с указанными на схеме номиналами устройство реагирует на отражённые от ладони импульсы излучающего ИК-диода с расстояния примерно 35 см. С фототранзистором чувствительность будет выше. Заменой R20 резистором большего или меньшего сопротивления можно соответственно увеличить или уменьшить время выдержки.
Все элементы конструкции имеют гальваническую связь с сетью переменного тока 230 В, поэтому должны быть надёжно защищены от попадания воды. Для предварительной настройки устройства вместо её подключения к сети можно воспользоваться лабораторным блоком питания с выходным напряжением 18 В постоянного тока (например, одним из описанных в [1, 2]), подключив его выход через резистор сопротивлением 150 Ом (1 Вт) с соблюдением полярности к выводам стабилитрона VD10. Работу устройства в этом случае можно контролировать по изменению цвета свечения светодиода HL1. Из этой конструкции можно сделать удачный симбиоз с устройством [3], эксплуатируя их совместно.
Литература
1. Бутов А. Лабораторный блок питания с защитой на самовосстанавливающихся предохранителях.-Радио, 2005,№10, с. 54-57.
2. Бутов А. Импульсный лабораторный блок питания на LM2575T-Adj.-Радио, 2010, №3, с. 23, 24.
3. Бутов А. Сигнализатор повышенной влажности воздуха. - Радио, 2015, № 1, с. 49-51.
Автор: А. Пахомов, г. Владимир