Interruptor activado por luz: evite el parpadeo al encender

Tengo una pequeña bombilla (LED de 3 W, E27/110 V) que estoy controlando según el brillo ambiental (se enciende cuando está oscuro y se apaga cuando hay luz). El circuito usa un triac BT136, un optoaislador MOC3041 y un fototransistor IR (no tengo un número de pieza para él: 2 pines, tapa negra, parece un LED).

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Tal como está construido, funciona principalmente: se enciende cuando se supone que debe hacerlo y se apaga cuando se supone que debe hacerlo. D2 se incluye solo como un indicador LED, SW1 se incluye para que la luz se pueda encender manualmente (sin pasar por el circuito activado por la luz) si es necesario.

Sin embargo, tengo un problema con él:

Actualmente, el circuito se encuentra bastante cerca de la luz (alrededor de 1,5 m por debajo, pero la luz mira hacia arriba). Cuando oscurece lo suficiente, la luz se enciende y la luz que produce apaga el fototransistor y hace que la luz parpadee. La luz continúa parpadeando durante unos 5 minutos (a diferentes frecuencias), antes de permanecer encendida. Esto implica que no se necesita mucha oscuridad adicional para compensar la luz adicional de la bombilla LED. Elegí el valor para R1 que permitiría que la luz se encienda en el momento apropiado, y R2 actualmente está configurado alrededor de 50 kohm (alterar R2, cambia el tiempo de encendido, pero no parece ayudar con el parpadeo).

Mi indicador LED (D1), cambia a encendido cuando la corriente a través de Q1 cae por debajo de 1.6uA a 1.3uA. (No tengo la confianza suficiente en mis medidores para confiar plenamente en ese número, pero espero que proporcione una idea de la magnitud). A plena luz solar directa, la corriente a través de Q1 es de hasta 40 mA.

Idealmente, me gustaría resolver esto de la manera más simple posible (por ejemplo, con un mínimo de circuitos integrados), sin embargo, mi conocimiento del diseño de circuitos electrónicos aún no está donde quiero que esté para saber cuál es el mejor curso de acción a partir de aquí. .

  • Podría resolver esto con un microcontrolador con bastante facilidad, pero parece una solución poco elegante.
  • He considerado implementar un circuito similar al que se usa para hacer saltar un interruptor, pero la escala de tiempo en ellos es normalmente del orden de milisegundos, mientras que necesito algo durante varios minutos.
  • He visto algunos diseños que usan dos fototransistores apuntados en diferentes direcciones, pero me gustaría tener un diseño donde el posicionamiento no sea crítico.
  • He considerado un diseño de cierre suave, pero no estoy seguro de cómo implementarlo exactamente. Esperaba algo que cambiara ligeramente la corriente de entrada requerida una vez que se enciende la luz, de modo que la corriente adicional que fluye a través del fototransistor cuando se enciende la luz no sea suficiente para apagarlo. Creo que esto implicaría una resistencia de retroalimentación, pero desafortunadamente, no estoy seguro de cómo implementar esto.

¿Cuál sería la mejor manera de resolver el parpadeo que se produce al anochecer cuando se enciende la luz?

Básicamente, desea que el sensor de luz active un monoestable con un período largo (10 minutos). Ese monoestable luego activa un pestillo para encender o apagar la luz. 555 alguien?
¿Existe algún producto listo para usar que haga lo que necesita sin costo de ingeniería? Intente realizar una búsqueda en Google de [ luz nocturna LED de "3 vatios" ].

Respuestas (3)

Debe introducir algo de histéresis (retroalimentación positiva) en el circuito.

Esto se hace, a continuación, conectando el colector de Q2 a la base de Q1 a través de la red R1 R2 R3. Probablemente tendrá que jugar con los valores de la resistencia para que funcione con su fototransistor.

Lo simulé con LTspice, y si quieres jugar con él, la lista de circuitos está aquí .

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ALTERNATIVA:

U1 es un amplificador operacional que funciona como un comparador con PT1 y R1 que se usa para establecer el voltaje en U1 a la mitad del suministro cuando PT1 está lo suficientemente iluminado para que su resistencia sea igual a 1,2 megaohmios. R3 R4 y R5 se usan para establecer el nivel de disparo de iluminación baja de PT1, con R3 y R5 limitando el rango de R4 de aproximadamente 2 a 3 voltios, y R7 se usa para proporcionar histéresis alrededor del comparador y establecer los puntos de conmutación alto y bajo para el incidente de iluminación. en PT1.

El circuito ha sido simulado, parece funcionar bien y la lista de circuitos de LTspice está aquí .

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Ups... El fototransistor no debería estar etiquetado como "Q1". Lo arreglaré en un rato.
Gracias por el diagrama - simple y elegante. Lo probé y funciona bastante bien. Exhibe histéresis, pero pasa a apagado cuando hay >20uA a través de PT1 (y estoy buscando una transición a 2uA). No pude encontrar la combinación correcta de resistencias para la transición deseada (volveré a intentarlo en algún momento, ahora que comprendo mejor cómo funciona el circuito). Sin embargo, parece funcionar al agregar otra resistencia NPN que se alimenta a Q1 (¿un par Darlington?). Sin embargo, lo que es más importante, realmente quiero agradecerles por presentarme LTSpice.
Acabo de terminar de diseñar casi el mismo circuito (mi primer intento real de diseñar desde cero). En primer lugar, gracias, es tranquilizador saber que lo que estaba haciendo no está muy lejos. En segundo lugar, algunas preguntas: a) ¿Las razones para usar un MOSFET como Q1 (en lugar de un BJT) son una mejor capacidad de conmutación y capacidad para absorber más corriente (y posiblemente impulsada por voltaje en lugar de impulsada por corriente)? b) ¿Cuál es el propósito de R2 y R6? c) ¿El propósito de R8 es como una resistencia pull-up en la compuerta MOSFET?
Observé que tiene R1 conectado al emisor de PT1 y el voltaje que ingresa a la entrada invertida de U1, mientras que yo tenía R1 conectado al colector de PT1 y el voltaje que ingresa a la entrada no inversora. ¿Es esto para evitar que la retroalimentación de R7 afecte el voltaje de entrada? b) La otra diferencia que veo es que configuré mis umbrales en U1 en el rango de 1 a 1,5 V (y elegí R1 para dar mi transición en ese rango), mientras que elegiste el medio del rango de voltaje. Vea su enfoque, el medio del rango de voltaje parece mucho más lógico.
Otra pregunta: utilizó una resistencia de 75 ohmios para R10 (que, dado un Vf = 1,25 V, produce una corriente de (5-1,25)/75 = 50 mA). La corriente de disparo es de 15mA. Entiendo que algo un poco más alto que 15 mA garantiza que la señal se transferirá, pero ¿hay alguna razón específica para una corriente tan alta (en lugar de, digamos, 20 mA)?
1A: Usé un MOSFET porque su Vgs no sufre las limitaciones de Vbe (sat) de un bipolar. 1B: R2 y R6 mantienen la impedancia de las entradas de U1 lo suficientemente alta como para que sus diodos de entrada no carguen PT1 o el divisor de referencia. 2A: Básicamente, sí. 2B: Creo que es más fácil, con la referencia en aproximadamente Vcc/2, mantener la histéresis simétrica y, por lo tanto, los intervalos de activación de la luz del día al anochecer y del amanecer a la luz del día iguales. 3A: Con el opto garantizado para cambiar con corriente entre 15 y 60 mA en el emisor, elegí golpearlo en el lado alto, por si acaso...
1C: Estaba inundando la fuente de voltaje de salida débil de un comparador con R8 y olvidé quitarlo cuando sustituí el comparador por un opamp. :(

Quiere histéresis . La histéresis es lo mismo que evita que su termostato se encienda y apague cada pocos segundos cuando la temperatura ambiente está muy cerca del punto de referencia. La histéresis se puede implementar de muchas maneras.

Podría introducir un retraso después de un cambio de estado. Es decir, cuando cambias de estado, inhibes otros cambios durante algún tiempo. Esto al menos limitará la tasa de parpadeo. Puede implementar esto con un microcontrolador o algún tipo de lógica discreta y un temporizador como el 555 .

Alternativamente, puede introducir un grado de retroalimentación positiva de modo que el umbral de brillo dependa de si la luz está encendida o apagada en ese momento. Por ejemplo, digamos que la luz está actualmente apagada y que el brillo detectado debe ser inferior a "10" (alguna unidad arbitraria) para que la luz se encienda. Cuando la luz está encendida, el brillo ahora debe aumentar a "15" antes de que la luz se apague. Entonces, quizás el brillo disminuyó a 10, la luz se encendió y ahora el brillo detectado es 12, pero esto es menor que el nuevo umbral de 15. El disparador Schmitt es una especie de comparador con histéresis.

Gracias, me hiciste investigar un poco y aprender algo nuevo, y me pusiste en el camino correcto. Supongo que conocía el concepto básico hasta cierto punto, pero no el nombre. Me las he arreglado para hacer que el circuito funcione bastante bien con un disparador Schmitt, pero me gustaría simplificarlo un poco más (parece que he duplicado la cantidad de componentes). (De hecho, tenía un circuito de activación Schmitt que había configurado para mi idea de 'rebote', pero nunca la seguí).

Coloque una resistencia desde el ánodo D2 hasta la base de Q2. Sin conocer las especificaciones de su fotosensor (Q1), no puedo decir qué valor de resistencia. Quizás 100K a 3 M-ohm. Esta será una retroalimentación positiva, que le dará la Histéresis como lo menciona Phil Frost.

Alternativamente, puede colocar la resistencia desde el colector de Q3 hasta la base de Q2.

Si entiendo correctamente, quiero implementar una retroalimentación positiva, donde la señal de salida (por ejemplo, el ánodo D2) refuerza la entrada. En el circuito, una corriente a través de la unión base-emisor de Q2 apaga Q3 (base a tierra), por lo que esperaría que una resistencia de D2 a la base de Q2 evitara que el circuito se encienda (y cuando agrego uno, no puedo hacer que el circuito se encienda, incluso cuando elimino Q1 por completo). Sin embargo, si agrego una resistencia entre D1 y la base de Q3, el circuito parece funcionar mejor, pero no he podido probar que agrega histéresis.
Sin embargo, no veo un D1 en el circuito, para comprender que su colector Q2 podría proporcionar una retroalimentación negativa (señal invertida), y el colector Q3 (doble inversión) puede proporcionar una retroalimentación positiva.
olvidé mencionar que se requiere retroalimentación positiva para histéresis
Lo siento, quise decir D2. Entonces, para comentarios positivos, quiero algo para la base de Q3 (y creo que solo puedo obtener eso de D2). Por el momento, he probado resistencias entre 50k y 10M entre D2 y la base de Q3, esto definitivamente aumenta la sensibilidad del circuito (se enciende con niveles más altos de luz ambiental) pero todavía parpadea cuando se enciende.
la única retroalimentación positiva en su circuito existente es del colector de Q3 a la base de Q2.
Base Q2, Q2, Q2. no base Q3
Interruptor activado por luz: evite el parpadeo al encender
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