|
Een zeer bijzondere schakelautomaat voor verlichting, waarmee u door het kort of lang drukken op de knoppen het licht in uw trappenhuis ofwel tijdelijk ofwel continu kunt laten branden. Voorzien van verlichte drukknoppen en een halfgeleider relais. |
Het principe van de schakeling
Inleiding
Met een trappenhuis automaat kunt u de verlichting in trappenhuizen en gangen optimaliseren. De meeste automaten werken met drukknoppen die u naast iedere deur kunt monteren. Eerste druk op de knop: verlichting gaat aan, tweede druk op de knop: verlichting gaat uit. Ideaal is deze oplossing niet, want het vereist toch een bepaalde discipline om het licht uit te schakelen als het niet noodzakelijk is. Er zijn systemen in de handel die automatisch werken. Als u op een van de drukknoppen drukt, dan gaat de verlichting een bepaalde, instelbare tijd aan en daarna automatisch uit. Dat spaart op jaarbasis een heleboel energie, maar ideaal is ook dit systeem niet. Als u bijvoorbeeld het trappenhuis wilt stofzuigen, dan is het nogal vervelend dat het licht om de dertig seconden uitgaat en u iedere keer op een knopje moet drukken.
Een luxe systeem
De in dit artikel beschreven trappenhuis automaat heeft dit nadeel niet. Door het drukken op de drukknoppen kunt u drie acties aan de schakeling doorgeven.
- Kort drukken:
De verlichting gaat aan en blijft een instelbare tijd branden. Nadien gaat het licht automatisch uit. - Langer dan twee seconden drukken:
De verlichting gaat aan en blijft aan. - Weer even kort drukken:
De verlichting gaat uit.
Het blokschema
Het blokschema van de schakeling is getekend in onderstaande figuur. U herkent linksⒶboven de drukknoppen. Deze staan parallel en worden gevoed met +12 V gelijkspanning. De bedrading in de gang of het trappenhuis kan dus met een twee-aderig snoertje worden aangelegd. Als u op een van de drukknoppen drukt wordt punt [A] verbonden met de +12 V. Dit signaal stuurt twee monostabiele multivibratoren. De onderste 'MMV kort' geeft een puls [B] af onmiddellijk na het indrukken van een knop. De breedte van deze puls kunt u instellen tussen 5 en 30 seconden. Deze puls [B] stuurt via een poort de lampbesturing [F]. De lampen in uw gang gaan dus 5 tot 30 seconden branden. Dit is de werking van de schakeling als u kort op een knop drukt.
Het langer dan twee seconden drukken wordt gedetecteerd door de tweede monostabiele multivibrator 'MMV lang'. Deze levert alleen een puls af als een van de drukknoppen langer dan twee seconden wordt beroerd. De uitgang [C] van deze schakeling wordt dan H en dit signaal set een flip-flop. De uitgang [D] van deze schakeling wordt H en stuurt via de reeds genoemde poort de lampen. Ook na het wegvallen van het signaal [C] blijft de flip-flip uiteraard geset, de lampen blijven branden.
Als u nadien even kort op een van de drukknoppen drukt, wordt signaal [A] weer H. Via een elektronische schakelaar reset dit signaal de flip-flop. Signaal [D] wordt weer laag, de lampbesturing [F] valt weg en de lampen doven. Signaal [B] zou echter ook H worden. Om te verhinderen dat de lampen blijven branden, wordt 'MVV kort' door signaal [D] uitgeschakeld.
 |
| Het blokschema van de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
Het volledig schema van de trappenhuis automaat
Te klein om te lezen?
In de onderstaande twee figuren is het volledig schema van deze trappenhuis automaat voorgesteld. Als u een en ander te klein weergegeven vindt op uw scherm kunt u op de tekening klikken. U ziet nu het schema in een hogere resolutie op uw scherm. Door te klikken op de pijltjestoets 'terug naar de vorige pagina' van uw browser komt u weer in dit verhaal terecht.
 |
| Deel 1 van het volledig schema. (© 2017 Jos Verstraten) |
 |
| Deel 2 van het volledig schema. (© 2017 Jos Verstraten) |
De drukknoppen S1 tot en met S4 stellen de schakelaars in de gang of het trappenhuis voor. Het blok 'MMV kort' wordt ingevuld dor de schakeling rond transistor T1 en op-amp IC1. Het blok 'MMV lang' vindt u terug rond op-amp IC2. De flip-flop is op een zeer traditionele manier uitgevoerd met twee transistoren T2 en T3. Deze zorgen met hun wederzijdse terugkoppeling van collector naar basis (R14 en R15) voor de flip-flop werking. Noteer de aanwezigheid van condensator C4 die er voor zorgt dat transistor T2 iets minder snel in geleiding komt dan transistor T3. Het gevolg is dat de uitgang [D] van de flip-flop bij het inschakelen van de voeding gegarandeerd naar L gaat, zodat de lampen niet branden. De in het blokschema aangegeven poort is uitgevoerd als diode-matrix met de dioden D7 en D8. Het blok 'lamp besturing' bestaat uit de transistor T5, de optische koppelaar IC3 en de schakeling rond de triac D9.
Grafische verklaring van de werking
Het timingdiagram van de schakeling
De werking van de schakeling wordt besproken aan de hand van het onderstaand timingdiagram.
 |
| Het timingdiagram van de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
Even op de drukknoppen drukken
Als u een van de drukknoppen even indrukt (tijdstip t1), komt lijn [A] op +12 V te staan. Via weerstand R1 en diode D1 wordt de condensator C1 opgeladen. De weerstand is vrij laag, zodat de spanning over de condensator snel tot +12 V stijgt. Dit proces kunt u volgen in onderstaande figuur. Deze spanning wordt aangeboden aan de niet-inverterende ingang van de op-amp IC1. De inverterende ingang is via de spanningsdeler R6-R7 ingesteld op een spanning van ongeveer +4 V. Het gevolg is dat de spanning over de condensator vrijwel onmiddellijk na het indrukken van de schakelaar groter wordt dan deze drempel. De uitgangsspanning van de op-amp, punt [B], wordt dus vrijwel onmiddellijk na het drukken op een van de schakelaars H.
 |
| De werking van de 'MMV kort'. (© 2017 Jos Verstraten) |
Langer dan twee seconden drukken
Als u langer dan twee seconden op een van de drukknoppen drukt (tijdstip t4) gaat natuurlijk eerst punt [B] op de reeds beschreven manier naar H. De lampen gaan dus weer branden. Via weerstand R8 en diode D2 wordt condensator C3 opgeladen. De weerstand R8 is tien keer groter dan de weerstand R1, dus het opladen van deze condensator gaat een stuk trager. Na iets meer dan twee seconden is de spanning over de condensator gestegen tot 6 V (tijdstip t5). Dat is de spanning die via de weerstandsdeler R10-R11 aan de inverterende ingang van op-amp IC2 word aangelegd. De uitgang [C] van dit onderdeel gaat van L naar H (tijdstip t5).
Er gebeuren nu verschillende dingen.
Op de eerste plaats set de hoge [C] de flip-flop via de diode D3 en de weerstand R12. Transistor T2 wordt in geleiding gestuurd. De collectorspanning wordt nul. De basissturing van transistor T3 valt weg en deze halfgeleider gaat sperren. De collectorspanning [D] wordt H. Via de weerstand R14 wordt deze spanning teruggekoppeld naar de basis van T2. Deze transistor gaat geleiden, de flip-flop staat in zijn stabiele gesette toestand. De uitgang [D] van de flip-flop wordt dus H. Dit hoog signaal stuurt via de diode D8 transistor T5 in geleiding. De besturing van de lampen wordt nu overgenomen door de flip-flop. De hoge [D] wordt via weerstand R5 teruggekoppeld naar de 'MMV kort'. De condensator C2 laadt snel op, via weerstand R4 wordt transistor T1 in geleiding gestuurd. Deze ontlaadt condensator T1, met als gevolg dat de spanning op punt [B] naar nul gaat. De beschreven situatie is stabiel, de lampen blijven dus branden.
Weer even kort drukken
Nu wilt u de lampen doven en u drukt dus even op een van de drukknoppen (tijdstip t6). Spanning [A] wordt weer H en stuurt via de weerstand R17 en de diode D6 een stroom in de basis van T3 (spanning [E]). Deze halfgeleider gaat sperren, uitgang [D] van de flip-flop gaat naar L. Door de terugkoppelingen via de weerstanden R14 en R15 van de flip-flop omklappen en in deze stabiele situatie blijven staan. Het hoog worden van [A] heeft tot gevolg dat er een stroom door de weerstand R1 en de diode D1 naar de condensator C1 gaat vloeien. Deze condensator is echter nog steeds overbrugd door de geleidende transistor T1. Het stuursignaal [D] van deze transistor valt weliswaar weg, maar in de condensator C2 zit nog voldoende lading om transistor T1 even in geleiding te houden.
Het gevolg is dat het drukken op een van de knoppen nu niet tot gevolg heeft dat de spanning [B] H wordt. De lampen worden niet gestuurd met signaal, maar doven onmiddellijk na het indrukken van een knop.
Besluit
Hiermee is de werking van de schakeling in grote lijnen beschreven. Rest nog de functie van transistor T4. Deze wordt in geleiding gestuurd door signaal [C] en zorgt ervoor dat signaal [E] naar de massa wordt kortgesloten op het moment dat signaal [C] de flip-flop moet setten (tijdstip t5). Het signaal [A] zou namelijk zonder deze voorziening de flip-flop onmiddellijk weer resetten, waardoor de lampen niet zouden gaan branden.
De voeding
De voeding voor de schakeling, voorgesteld in onderstaande figuur, is klassiek van opbouw. Uit een 15 V trafootje wordt met een bruggelijkrichter, twee afvlakcondensatoren en een 7812 stabilisator een gestabiliseerde spanning van 12 V afgeleid. Op de print is plaats voor een 1 A trafo. De schakeling trekt zélf maar een fractie van deze stroom. Het stroomoverschot wordt gebruikt voor het eventueel intern verlichten van de drukknoppen, zie verder.
 |
| De voeding voor de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
De bouw van de schakeling
Levensbelangrijke opmerking
Allereerst maar een zeer belangrijke opmerking. Deze schakeling is rechtstreeks verbonden met de 230 V netspanning. Dat betekent dat sommige punten van de print via een kleine weerstand met de fase van het net zijn verbonden. Aanraken van de print kan dus dodelijk zijn! Als u met een werkende schakeling wilt experimenteren, gebruik dan altijd een 1/1 scheidingstrafo, zodat de schakeling niet met de fase van het net is verbonden.
De print en de componentenopstelling
In onderstaande figuren worden de print en de componentenopstelling voorgesteld. De bouw zal voor u, ervaren elektronicus, geen enkel probleem opleveren. Let echter wél even op de drie draadbruggetjes [A], [B] en [C]! De diode D9 en de stabilisator IC4 worden op U-vormige koelprofieltjes bevestigd en dan op de print gesoldeerd. De aansluitingen voor de lampen, de netspanning en de drukschakelaars zijn niet uitgevoerd met printsoldeerlipjes, maar met printkroonsteentjes. Dat is veel handiger. Als u de print in een kastje hebt gemonteerd en het op bedraden aankomt hoeft u dan geen soldeerbout in de buurt te hebben. De aansluiting voor de drukschakelaars heeft drie polen. Op de derde pool (de linker) staat de +12 V. Die hebben wij uitgevoerd voor het geval u de drukschakelaars intern wilt verlichten.
 |
| De print voor de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
 |
| De componentenopstelling van de print. (© 2017 Jos Verstraten) |
 |
| Het prototype van de schakeling, weerstand R23 is hier nog vergeten. (© 2017 Jos Verstraten) |
Verlichte drukknoppen
Inleiding
In trappenhuizen kan het helledonker zijn. Verlichte drukknoppen zijn dus geen overbodige luxe. Diverse fabrikanten brengen dergelijke schakelaars op de markt, maar de prijzen zijn nogal aan de hoge kant. Met een beetje handigheid en gepriegel kunt u echter op een goedkope manier een bevredigend alternatief knutselen. De door ons toegepaste inbouw drukschakelaars hebben in het midden een klein gaatje, dat u voorzichtig kunt uitboren. In diverse elektronica detailzaken, bijvoorbeeld Conrad, kunt u subminiatuur gloeilampjes kopen met een brandspanning van 12 V. Het is nu de bedoeling dat u het centrale gat uitboort tot een dergelijk lampje er precies in past.
Montage van de lampjes
De lampjes die wij bedoelen hebben geen fitting, maar twee dunne draadjes. Die kunt u niet zomaar in de schakelaar monteren en aansluiten. Vandaar dat wij een klein printje hebben bedacht, zie onderstaande figuur, dat alleen maar het lampje en de aansluitingen herbergt en dat u met goede montagekit op de achterzijde van de schakelaar kunt plakken.
 |
| Het printje voor het monteren van de lampjes. (© 2017 Jos Verstraten) |
 |
| Het monteren van een lampje in een schakelaar. (© 2017 Jos Verstraten) |
De bedrading tussen de print en de schakelaars wordt uitgevoerd met drie-aderige kabel. De drie adertjes van de kabel worden volgens onderstaande foto op het printje gesoldeerd.
 |
| Het aansluiten van schakelaar plus lampje op de print met een drie-aderig kabeltje. (© 2017 Jos Verstraten) |
DPS3005, digitaal instelbare voeding, 32 V - 5 A
