Устройство любящее экономию (далее просто УЛЭ) является устройством, предлагающим экономить электроэнергию.

При открывании наружной двери, если, выходя из дома, забыли выключить свет, геркон, установленный на двери, отпускает и через 2 секунды включается напоминание: «Пожалуйста, экономьте электроэнергию! Не забывайте выключить свет. Спасибо». Напоминание от УЛЭ состоит из включения ЦМ (Цифрового магнитофона) и зелёного светодиода, которые автоматически отключаются через 7 секунд, даже если дверь осталась открытой. При закрывании двери «напоминание» от УЛЭ моментально выключается.

Если входная дверь открывается в момент, когда светильник в прихожей уже выключен, то УЛЭ (см. рисунок 1) никак себя не проявляет, оставаясь в высокоэкономичном дежурном режиме. Отличительной особенностью УЛЭ является высокоэкономичный (ток менее 1 мкА) дежурный режим.

Основной недостаток УЛЭ в том, что фотодатчик, входящий в состав устройства, имеет сравнительно невысокую чувствительность, однако большую, чем можно было бы получить при использовании простой ИМС типа К561ЛА7. Кроме того, в случае применения К561ТЛ1 плавное изменение освещённости не приводит к неоднократным переключениям УЛЭ, за счёт применения логических элементов с триггерами Шмитта на их входах.

Возможный вариант применения УЛЭ (с другим сообщением) - сигнализатор открывания двери в спальне (ночью, когда темно УЛЭ не потревожит включением ЦМ).

Прототипом УЛЭ является ПНУ (простое напоминающее устройство), перепроверенное и дополненное следующим образом (см. рисунок 2 и текст):

1). Активный тональный зуммер заменён цифровым магнитофоном (модулем производства КНР LXB18 6 10 20). Другими словами, УЛЭ стало «говорящим» устройством.
2). Количество элементов питания уменьшено до 2, что позволило все РЭК (Радиоэлектронные компоненты) - кроме внешней акустической системы - разместить в компактном корпусе.
3). Печатная плата УЛЭ по сравнению с ПНУ значительно уменьшена и при этом на ней дополнительно размещён модуль с ЦМ.
4). Разработаны новые ФП (фальшпанели).
5). Транзистор VT1 КП501А заменён КП505А с меньшим сопротивлением открытого канала «исток - сток».
6). «Сэкономлена» одна кнопка.
7). Обновлено гуманитарное приложение.


УЛЭ состоит из:
- цепи C1-R1 стартовой установки и инвертора DD1.1;
- делителя напряжения, составленного из датчика уровня освещённости - фоторезистора BL1 и резистора R2;
- логического элемента DD1.2 «2И-НЕ»;
- ФКИ (формирователя коротких импульсов) на элементах C4-R3, формирующего по отрицательному перепаду на входе, короткий импульс отрицательной полярности;
- ОВ (одновибратора), собранного на элементах DD1.3-DD1.4-R5-R6-C5;
- токового ключа на полевом транзисторе VT1;
- стоковой нагрузки – ЦМ DA1 и зелёного светодиода HL1 с токоограничительным резистором R6;
- конденсаторов фильтра C6 и С7;
- тумблера SA1 «Вкл.»;
- геркона SF1 «Дверь», батареи GB1 и низкоомного резистора R7, обеспечивающего (при необходимости) быстрое повторное включение УЛЭ.

«Обвязкой» ЦМ (модуля производства КНР LXB18 6 10 20) являются:
- гнездо XS1 «К ноутбуку» типа СГ5 или ОНЦ-ВГ-4-5/16Р;
- потенциометр RP1 «Уровень записи»;
- кнопка SB1 «Запись»;
- конденсатор С4, задающий длительность выходного импульса ФКИ;
- гнездо ОНЦ-ВН (на рис.1 не показано) для подключения внешней головки динамической с импедансом 8 Ом и мощностью 0,5 ... 3 Вт или АС промышленного изготовления.


В исходном состоянии выходная дверь закрыта и постоянный магнит, закреплённый на внутреннем косяке двери удерживает геркон SF1 в сработанном состоянии (левом по схеме - на рисунке 1 - положении). При открывании выходной двери постоянный магнит удаляется от геркона и SF1 отпускает, а напряжение GB1 поступает в схему УЛЭ. Конденсатор C1 заряжается через резистор R1 примерно за 1-2 секунды. По окончании стартовой установки на выходе (выводе 3) DD1.1 устанавливается высокий лог уровень, разрешая прохождение сигнала от точки соединения фоторезистора BL1 и резистора R2 на выход (вывод 4) DD1.2. Причём, сигнал, проходя через элемент DD1.2, инвертируется.
При затемнённом фоторезисторе BL1, сопротивление BL1 максимально (более 2 МОм) и на вход (вывод 6) логического элемента DD1.2 поступает низкий уровень напряжения, задаваемый резистором R2. Независимо от сигнала на другом входе (выводе 5) DD1.2 на выходе (выводе 4) DD1.2 установлена логическая 1. ОВ DD1.3-DD1.4-R5-R6-C5 заторможен, так как на входе (выводе 9) DD1.3 установлена лог.1, задаваемая резистором R3.

При освещении BL1, его сопротивление уменьшается (до сотен - десятков кОм) и на вход (вывод 6) DD1.2 поступает напряжение высокого уровня. А на выходе (выводе 4) DD1.2 появляется логический 0. Спад напряжения на входе ФКИ (на левой обкладке конденсатора С2) формирует на выходе ФКИ короткий импульс отрицательной полярности. Этот импульс запускает ОВ DD1.3-DD1.4-R5-R6-C5 и на выходе ОВ - выводе 10 DD1.3 - формируется 7-секундный импульс положительной полярности. В течение этих 7 секунд транзистор VT1 открыт, сопротивление канала исток - сток минимально (доли Ома) уменьшается и на стоковую нагрузку (ЦМ и зелёный светодиод HL1 с токоограничительным резистором R4) поступает питающее напряжение с батареи GB1. Звучит сообщение от ЦМ: «Уходя из дома, выключите свет, экономьте электроэнергию. Спасибо!» и светится зелёный светодиод HL1.

Нагрузка остаётся включённой до тех пор, пока не закончит работу ОВ, и на затвор VT1 не будет подано закрывающее напряжение. При этом УЛЭ переходит в высокоэкономичный дежурный режим. Причём, если светильник в прихожей останется включённым, потребляемый УЛЭ ток составит 1 … 3 мкА. Этот ток в основном определяется цепью BL1-R2. А если светильник в прихожей будет выключён, то потребляемый УЛЭ ток будет менее 1 мкА.

Звуковой модуль (ЦМ) подробно описано в статье МФЗ (Многофункциональный «Записатор»), также расположенной на сайте «У самоделкина». Поэтому приведём только самые важные фрагменты из этой статьи.

Первое включение модуля показало, что в дежурном режиме он практически не потребляет ток. Показания миллиамперметра составили 0,000 мА. Для питания УЛЭ можно, использовать сетевой блок питания, но обязательно с хорошей стабилизацией выходного напряжения. Это важно для того, чтобы пульсации на выходе блока питания не добавляли гула в работу УЗЧ, встроенного в DA1. Но проще использовать батарейное питание, что и сделано в УЛЭ.

При нажатии кнопки SB1 «Record» («Запись») звучит один громкий тональный сигнал длительностью около 0,5 секунды. Если кнопка SB1 продолжает удерживаться в нажатом состоянии, то начинается запись, которая продолжается 6 секунд. По окончании записи звучат два громких тональных сигнал одинаковой длительности (0,5 с.). После этого сигнала кнопку SB1 «Запись» можно отпустить.
В режиме «Play» («Воспроизведение») в отсутствие звука потребляемый ЦМ ток составляет 8 … 10 мА. В максимальных пиках громкости потребляемый ЦМ ток возрастает до 100 … 120 мА. Ради эксперимента ЦМ был однократно проверен при работе на динамик 6ГДШ1 (3ГД-32–75), имеющий импеданс 4 Ома. Громкость звука заметно возросла. Но для корректного повышения громкости звука, рекомендуется не форсировать режим УЗЧ, а использовать динамики с повышенным уровнем характеристической чувствительности (с повышенным уровнем звукового давления) и с большей площадью диффузора.

При записи в ЦМ транзистор VT1 следует вынуть из розетки (сокеты), а гнёздные контакты, предназначенные для «стока» и «истока» временно перемкнуть перемычкой. Это позволит подавать питание на DA1 постоянно, а не только в течение 7 секунд работы ОВ. Также следует затемнить (например, заклеив кусочком изоленты) фотодатчик BL1. Это обеспечит не запуск ОВ, который по окончании 7-секундного импульса запускает ЦМ в режим «Play»).
Существует несколько способов записать звуковые файлы с НБ в память модуля (ЦМ). Главное, не забывать после «запуска» источника звука нажать и УДЕРЖИВАТЬ нажатой кнопку SB1 «Record» до окончания записи (до сигнала «ПИ – ПИ»). Выход «Audio» НБ, ПК или другого гаджета должен быть подключён (желательно экранированным кабелем) к гнезду XS1 УЛЭ. При первой пробной записи рекомендуется движок потенциометра RP1 «Уровень записи» установить в среднее положение. Сделав пробную запись и прослушав её, положение движка можно скорректировать. Две – три коррекции не займут много времени, так как длительность записи составляет всего 6 секунд.

Собранный без ошибок и из исправных деталей УЛЭ работоспособен при первом включении питания. Для уточнения времени работы ОВ следует подобрать сопротивление резистора R5. Для этого выпаивают резистор R5 (1 МОм), а вместо него в схему впаивают последовательно соединённые постоянный (с номиналом на 50% меньшем) и подстроечный с номиналом около 1 … 2 МОм. Для запуска ОВ освещают BL1 и вращением движка подстроечного резистора несколько раз устанавливают, пробную длительность выходного импульса ОВ, каждый раз включая питание УЛЭ для запуска ОВ. Получив требуемую длительность работы ОВ, движок подстроечного резистора более не вращают. Затем снова выключают питание УЛЭ, выпаивают оба резистора и измеряют их суммарное сопротивление тестером в режиме RХ (измерения сопротивления). Резистор ближайшего большего (стандартного 5 - 20 % ряда) номинала впаивается на место R5. В больших пределах длительность выходного импульса ОВ можно изменить заменой ёмкости С5. Для увеличения выдержки номиналы РЭК R5 (или C5) следует также увеличить. А для уменьшения выдержки - уменьшить.

При наличии лабораторного импульсного генератора длительность выдержки ОВ легко установить резистором R5, подавая на вход ОВ (вывод 9) DD1.3 короткие одиночные импульсы запуска с выхода генератора.
Яркость свечения HL1 можно уточнить подбором сопротивления R4. Рабочий ток HL1 не должен превышать 20 мА. Немного увеличить чувствительность фотореле УЛЭ можно, увеличив номинал резистора R2 вплоть до 4,7 МОм. На этом подстройку УЛЭ можно считать завершённой.

В УЛЭ применены резисторы типа С2-23, С1-4, С2-33, ОМЛТ с мощностью рассеивания 0,125 Ватт. Фоторезистор BL1 – любой, с темновым сопротивлением не менее 1 мегома, например, ФСД-1, ФСК-1. Конденсаторы С4, С6 керамические типа КМ, остальные - оксидные К50 - 35 или зарубежного производства. Конденсатор С5 должен иметь малый ток утечки. Таким требованиям отвечают, например, конденсаторы серии CFM фирмы «Маrоn» или серии ТК фирмы Jamicon. Транзистор VT1 КП505А можно заменить КП505Г и даже мощным типа IRF540. Микросхема DD1 К561ТЛ1 может быть заменена зарубежной CD4093А. Светодиод HL1 - любой суперяркий, например ARL-5213 PGC (зелёный, 5 мм., 20 мА, 3 … 3,5 Вольт, 12 кд). DA1 - модуль производства КНР LXB18 6 10 20. Батарея GB1 – 2 гальванических элемента типоразмера АА-size. Тумблер SA1 - MTS102, SMTS102 или любой другой миниатюрный. Геркон SF1 типа «тройник».

Пайку радиоэлектронных компонентов следует вести заземлённым жалом паяльника. Обойтись без заземления можно, применив для ИМС и полевого транзистора специальные розетки (сокеты), и установив в них «полевые структуры» по окончании пайки остальных деталей.
Печатная плата УЛЭ выполнена из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 51 х 41 х 1,5 мм (см. рисунки 3 и 4). Диаметр отверстий на печатной плате под микросхемы - 0,7 … 0,8 мм, под остальные радиоэлектронные компоненты – 0,8 … 1 мм, под соединительные проводники - 1…1,2 мм., под крепёжные отверстия – 3,1 ... 3,2 мм.







Плата УЛЭ устанавливается в прямоугольном пластмассовом корпусе подходящих размеров (например, в мыльнице с наружными размерами 100 х 60 х 30 мм). Возможные варианты ФП УЛЭ в масштабе 1:1 (размер 95 х 54 мм.) для корпуса - мыльницы с указанными выше размерами приводится на рисунках 5 А, Б, В.

Выбранный рисунок ФП распечатывается на цветном принтере, приклеивается клеем ПВА к зачищенной мелкой шкуркой передней стенке корпуса. После сушки под прессом (с прокладкой из впитывающей влагу бумаги) в течение 24 часов, рисунок защищается от воздействия влаги широкой полоской прозрачного скотча.
Конструктивно корпус УЛЭ установлен под светильником на расстоянии нескольких десятков сантиметров так, чтобы датчик освещённости - фоторезистор BL1, выведенный через верхнюю стенку корпуса, был направлен на светильник и освещённый BL1 имел внутреннее сопротивление менее 300 кОм (лучше намного меньше: вплоть до единиц кОм), а затемнённый BL1 (при выключенном освещении в прихожей) - более 360 кОм (лучше намного больше - вплоть до нескольких мегом).

В редких случаях яркое освещение (например, от солнца) лестничной клетки при открытой входной двери подсвечивает фоторезистор BL1 и включает «напоминание», даже если светильник в прихожей выключен. В этом случае придётся уточнить местоположение BL1 или одеть на фоторезистор цилиндрическую бумажную бленду, например, склеенную из нескольких слоёв чёрной бумаги, смазанной для прочности эпоксидной смолой. При использовании бленды длиной более 30 мм., фоторезистор должен быть направлен точно на светильник прихожей.
Гнездо для подключения внешней головки динамической или АС крепится на задней стенке корпуса. Без дополнительного гнезда для выхода на АС можно попробовать обойтись, подключив выход УЗЧ ЦМ к контактам 4 и 5 гнезда XS1 «К ноутбуку».

Следует заметить, что в светильнике, работающем в паре с УЛЭ, можно использовать лампы, например, рассчитанные на сетевое напряжение ~230 Вольт. Это могут быть лампы накаливания мощностью более 40 ватт или LED-лампы мощностью более 6 Ватт. В последнем случае важно, чтобы LED-лампа имела не холодное (голубоватое) свечение, а тёплое (желтоватое). Это связано с тем, что фоторезистор BL1 имеет более высокую чувствительность к желтоватому свечению.

Разгадав загадку или ребус, ответ следует ввести в строку «Пароль» файла «ELU_4work». Однако ответ состоит из двух слов (всего 20 букв), которые в строку «Пароль» не вместятся. Поэтому Вам следует вспомнить ещё одно название этой цепи и вписать его трёхбуквенной аббревиатурой (Все три буквы заглавные).


Введя пароль, вы сможете получить комплект схем для изготовления, несколько вариантов рисунка ФП, и в качестве бонуса готовый к термопереносу (в масштабе = 1:1) отражённый рисунок трассировки ПП. Также Вы сможете прочитать полный ответ к ребусу №1. Архив файла «ULE_4work» можно скачать здесь:

Для моделирования принципа работы УЛЭ на столе используются геркон SF1 и постоянный магнит, снятые на время с выходной двери. Магнит (нижний на рисунке 8) для лучшей узнаваемости обёрнут несколькими слоями синей и красной изоленты. А для удобства перемещения магнита, к нему дополнительно примотан колпачок от шариковой ручки. Функция бельевой прищепки – направлять фоторезистор BL1 точно на лампу светильника во время съёмки видео. Остальные детали легко ассоциируются (сопоставляются) со схемой по их позиционным буквенным обозначениям.



На время записи голосового сообщения в модуль DA1 (ЦМ УЛЭ), транзистор VT1 следует временно заменить перемычкой. Порядок изготовления перемычки из вывода резистора типа ОМЛТ 0,5 указан на рисунке 9. Для того, чтобы гнёздные контакты панельки (сокеты) не ослабли после временной установки толстой перемычки, концы перемычки сплющиваются молотком на наковальне.



Порядок изготовления перемычки крупным планом смотрите на рисунке 10. Маркировка выводов полевого транзистора VT1 выполняется на кусочке жёлтой изоленты шариковой ручкой или маркером.



Демонстрация работы УЛЭ проведена с использованием ПП от простого напоминающего устройства на динамик 0,25ГД-19-8 Ом. А при использовании внешней акустической системы или хотя бы динамиков с большей площадью диффузора, громкость звукового сообщения значительно возрастает, а само сообщение звучит качественнее. Это объясняется тем, что "захлёбывающийся" маломощный динамик не вносит дополнительных искажений в звуковое сообщение.


Если дверь открыли, но свет в прихожей забыли выключить, то через 2 секунды после удаления постоянного магнита от геркона SF1, на 6 секунд включается ЦМ и на 7 секунд (на 1 секунду продолжительнее) зелёный светодиод HL1.

На ЦМ можно записать и другие варианты сообщений. В некоторых ситуациях можно использовать готовые сообщения.
Большая коллекция разнообразных звуков, записанных в файлы с расширением .mp3, имеется на сайте «Zvukipro.com». Чтобы открыть этот сайт, необходимо пройти по ссылке:


О более современном ЦМ, выполненном на готовом модуле (с установленной на нём микросхемой ISD1820) вы можете посмотреть здесь - видео «Датчик записи и воспроизведения звука ISD1820. Подключение его к Arduino» длительностью 07 минут 37 секунд.
Плата голосового модуля ISD1820 имеет размеры 38 х 42 мм, питается напряжением от +3 до 5 Вольт. Максимальное время записи составляет 20 секунд. Говорить в микрофон следует с расстояния 10 ... 20 см (не дальше), чтобы запись была достаточно громкой. Модуль работоспособен при температуре окружающего воздуха от 0 до 50 градусов по Цельсию.


1). В статье УЛЭ использованы: 1). Загадка радиотехнической тематики (ЗРТ №274). 2) видоизменённый ребус №3 из статьи ПНУ.
2). Питание ЭЛУ +3 Вольта может быть повышено до 4,5 Вольт, если увеличить размеры корпуса. В этом случае придётся на 14 мм в ширину «растянуть» ФП. И тогда в увеличенном корпусе удастся разместить 3 элемента типоразмера AA-size.