Ideaportin valaisinohjeissa on useita ulkomuodoltaan erilaisia paristovalaisimia kuten "Huussivalo" ja "Kangasverhoiltu tunnelmavalaisin", jotka perustuvat kuitenkin samaan kytkentään ja piirilevyyn. Valon päälle- ja pois ohjaaminen onnistuu kyseisessä kytkennässä myös PIR-modulilla, eli lämpösäteilyn muutoksiin perustuvalla liiketunnistimella. Tämä ohje kertoo miten liiketunnistin voidaan yhdistää kytkentään.
Esittely
Kaikissa mainituissa 4xAA ja 4xAAA paristoilla toimivissa valaisimissa käytetty kytkentä- ja piirilevy mahdollistaa valon ohjaamisen myös liiketunnistimella. Piirilevylle rakennettava vakiovirtaregulaattori on transistoritoiminen kytkentä, jota voi ohjata myös positiivisella jännitepulssilla. Esimerkiksi infrapunatoiminen liiketunnistin antaa liikettä havaitessaan 3,3V jännitesignaalin, jota voi käyttää tähän tarkoitukseen. Regulaattorikytkennän idea on pitää teholedin läpi kulkeva virta koko ajan samana, vaikka paristojen/akkujen jännite tippuu niiden tyhjetessä.
Valaisimessa käytettävä valkoinen led on "Emitter" tyyppinen, tehonkestoltaan 1 wattinen teholed. Johtuen transistorin pienestä tehonkestosta- ja jäähdytyskyvyn rajallisuudesta piirilevyn kautta, on ledin teho tiputettu 1/2 wattiin. Silläkin lyhdyn valoteho riittää pimeässä mainiosti lähiympäristön valaisuun.
Katso erilaisia valaisinmalleja vaikka Ideaportin sivuilta tai kehitä omaan käyttöösi sopiva. Huomioi vain että liiketunnistinta ei saa peittää polykarbonaatti- tai yleensäkään millään normaalisti (näkyvälle valolle) läpinäkyvälläkään muovilevyllä tai tunnistin ei toimi.
Paristovalaisimessa oleva päälle- pois kytkin on hyvä lisä, jota ei ole monessa kaupoissa myynnissä olevissa vastaavissa liiketunnistinvalaisimissa. Valaisimen toiminnan voi näin tarvittaessa sammuttaa silloin kun valoa alkaa olemaan riittävästi tai sitä ei vielä tarvitse, jotta paristot/akut kestäisivät pitempään. Valaisin menee kuitenkin varsin herkästi päälle. Liiketunnistimen virrankulutuksen takia kytkintä ei tarvitse käyttää, koska liiketunnistimen mitattu virrankulutus käytettävällä paristojännitteellä on vain n. 70 mikroampeeria.
Osien sijoittelupiirros 1
Osaluettelo
| T1 | BC547C transistori |
| T2 | BC337-40 transistori |
| R1 | 3,3kΩ 1/4W |
| R2 | 3,9Ω 1/4W |
| Led | Valkoinen emitter-led 1W |
| Kytkin | Vipukytkin 1-nap. on-off |
| PIR | Liiketunnistin HC-SR501 tai vastaava |
Valaisimeen tarvitaan lisäksi paristopidin 4xAA tai AAA lyhdyn halutun mallin mukaan.
Olisi myös hyvä jos paristolta tulevaan plusjohtoon lisättäisiin PTC-ylivirtasuoja 170mA-250mA (merkintä F) tai sulakesuojaus. Jos transistori T1 tuhoutuu "hartaasti ja pitkään" juotettaessa, ei se myöskään aloita reguloimaan ledin läpi kulkevaa virtaa ja erinäisiä osia kärventyy turhaan mahdollisten savuefektien kera. PTC-ylivirtasuojalle ei ole paikkaa piirilevyllä kun liiketunnistinta käytetään.
Osasijoittelu 1 - kaikki osat kuparipuolella
Edellisen sivun osasijoittelua on käytetty esimerkiksi paristolyhtymallissa, jossa piirilevyn miinus tulee kiinni suoraan painopiirimallisen paristopitimen miinuspinniin. Voi olla muitakin syitä, että kaikki osat halutaan samalle puolelle tai että piirilevyn kiinnitys halutaan johonkin pintaan.
Osien juottaminen paikalleen kuparipuolelle on tärkeää tehdä tietyssä järjestyksessä, koska väärässä järjestyksessä osia voi tulla pahasti juottimen tielle.
Aloita osien juottaminen piirilevylle transistoreista, järjestyksessä T2 ja sitten T1. Kummankin transistorin keskimmäisen jalan (punainen) tulee olla taitettuna merkintäpuoleen päin ja laitimmaisten jalkojen vastakkaiseen suuntaan (huom. laitimmaisten taittaminen rivistä taakse on helpompaa). Näin transistori menee oikein päin kuparipuolelle.
Juota transistorien jälkeen paikalleen kaikki vastukset piirilevyn reunoille.
Huomaa että vastuksen R1 toinen pää loikkaa yhden reikävälin pidemmälle kuin mitä komponenttipuolella oleva vastuksen symboli näyttää. Vastuksen toisen pään tulee liittyä samaan johteeseen kuin mihin liiketunnistimen johdin "D" liittyy. Näin tehdään riippumatta kumpi osasijoittelu/puoli vastukselle on kyseessä.
Osasijoittelu 2 - vain led kuparipuolella
Led juotetaan aina kuparipuolelle, mutta transistorit ja vastukset voivat olla kummalla puolella tahansa. Seuraavassa osasijoittelupiirroksessa vain led on kuparipuolella ja muut ns. oikealla komponenttipuolella. Tätä mallia käytetään esimerkiksi Huussivalossa, jolla pystytään välttämään transistorien aiheuttamat varjot.
Seuraavassa on kuva piirilevystä josta tuli artikkelin "Huussivalo" mukainen seinävalaisin liiketunnistimella. Kuvassa on yksityiskohtina erilaiset johtimien irti nitkumista estävät menetelmät. Liiketunnistimelle kulkevat johtimet on lukittu vastusten lankojen alle. Piirilevyn etureunalla taas plus- ja miinusjohtimet (pu/mu) on sidottu emaloidulla kuparilangalla vapaaseen kohtaan, jossa ei ole transistoria tässä kytkennässä. Käyttää sitomisessa sitten mitä tahansa menetelmää, niin se kannattaa tehdä melko saman tien johtimien kiinni juottamisen jälkeen. Johtimien päitä kannattaa pitää juottamisen ajan teipillä kiinni piirilevyssä.
Liiketunnistimen johtimissa- ja liitoksissa on helpointa käyttää ns. DuPont pinniliitosjohtimia, kuten naaras/naaras johtimia. Ne katkaistaan ja katkaistu/kuorittu pää menee piirilevylle ja liitospäät liiketunnistimen piikkeihin.
Liiketunnistimessa HC-SR501 on seuraavanlaiset säätimet herkkyyden (S) ja päälläoloajan viiveen (T) asetukseen. Viiveen (T) voi asettaa noin sekunnista aina kolmeen minuuttiin olemaan päällä liikkeen havaitsemisen jälkeen.
Oikosulkupala vasemmassa laidassa kannattaa siirtää kuvan mukaisesti (kohta H), jotta viive jatkuu koko ajan sitä mukaan kun alueella liikutaan, eikä että valo sammuu aina välillä.
Kytkentäkaavio
Toiminnan selostus
Liiketunnistin antaa 3,3V jännitesignaalin (pinni D) aina kun joku liikkuu tunnistimen edessä. Jännite on kytketty vastuksen R1 kautta transistorin T2 kannalle, joten transistori T2 alkaa tällöin johtamaan.
Virta kulkee ledin, vastuksen ja väistämättä myös vastuksen R2 läpi, jonka yli syntyy jännitehäviö. Vastus on myös transistorin T1 kannan (b) ja emitterin (e) välissä. Transistori T1 ei heti alkuun ole johtavassa tilassa, koska se tarvitsisi n. 0,6V jännitteen kyseisten kannan ja emitterin välille. Vain R2:n yli syntyvä jännite voi tuottaa tämän jännitteen.
Oletamme nyt että virta vain kasvaa ja jännite R2:n yli kasvaa yhdessä ledin läpi kulkevan virran kanssa. Tietyllä virralla jännite R2:n yli nousee yli 0,6 voltin. Tällöin transistori T1 saa tarvittavan ohjausjännitteen ja alkaa johtamaan. T1 alkaakin nyt ryöstämään kollektorinsa (c) kautta vastuksen R1 antamaa jännitettä transistorille T2. Virran suuruus ei pääsekään enää kasvamaan T2:n läpi, mutta ei se voi myöskään pienentyä kohti alkutilannetta.
Kyseisessä takaisinkytkennässä määräävänä tekijänä on vastuksen R2 arvo, eli se millä virralla vastuksen yli syntyy transistoria T1 ohjaava 0,6V jännite.
Edellinen takaisinkytkentä reguloi kytkennän läpi menevää virtaa koko ajan täysin riippumatta liiketunnistimesta, joka vain antaa transistoreille ohjauksen. Vakiovirtaregulaattorin perusmallissa tuo plusjännite on otettu käyttöjännitteestä. Juurikin liiketunnistimen pienen 3,3V signaalin takia vastuksen R1 arvo on vakiokytkennästä tiputettu arvoon 3,3kΩ.
Vian etsintä
Kytkennän testauksessa olisi hyvä käyttää suojana ohjeiden PTC (polymeeri) ylivirtasuojaa, vaikkakin kerran toimivaksi testatun vakiovirtasäätimen vikaantuminen siten että sitä tarvitaan
on äärimmäisen harvinaista.
Jos käytetään ylivirtasuojaa ja led loistaa hetken hyvin kirkkaasti ja sitten himmenee, sammuta kytkentä ja tarkista juotokset. T1:n kohdalla saattaa olla tällöin kylmäjuotos, katkos tai se on tuhoutunut juottamisen aikana. Virtahuippu aiheutuu siitä että T1 ei aloitakaan rajoittamaan virtaa, vaikka jännite nousee 0.6 volttiin vastuksessa R2.
Ylivirtasuoja aiheuttaa sen, että valo himmenee varsin pian voimakkaan välähdyksen jälkeen. Mikäli lamppu palaa vakaasti ja virta on 150mA paikkeilla, on kaikki kunnossa.
Jos ylivirtasuojaa ei käytetä, vaan käytetään pelkästään yleismittaria, tulee testi lopettaa nopeasti mikäli virta kasvaa yli 150mA arvon. Mittarissa kannattaa käyttää 10A aluetta (näyttämä tällöin 0,15A) ja testatessa ei kannata käyttää (liian hyviä) alkaliparistoja - tai vielä pahempaa - akkuja, josta virtaa vasta riittääkin. Paras paristo testauksiin on sinkkikloridiparisto (jos niitä vielä jostain löytyy). Sinkkikloridipariston antama virta on ledin kuormittamana käytännössä maksimissaan. Aivan paras olisi kuitenkin jos käytössä olisi laboratoriovirtalähde, johon saa asettaa maksimi ulostulovirran.
Mikäli siis lamppu kuluttaa liikaa virtaa, on syynä joko transistorin T1 tuhoutuminen esim. juotettaessa tai kylmäjuotos. Myös liian pieni R2:n arvo aiheuttaa saman.
Liian pieni virta (lamppu on selvästi himmeä muttei pimeä) voi johtua liian suuresta R2:n arvosta tai transistorin T2 tuhoutumisesta juotettaessa. Vika voi olla myös huonoissa paristoissa, joiden jännite pitää mitata paristoja kuormittamalla. Tämä kannattaa tehdä jo testatulla toimivalla valaisimella. Vain kuormitettu jännite kertoo paristojen todellisen tilan.
Jos lamppu on täysin pimeä on T2 mennyt rikki esim. juotettaessa, tai jos vastuksessa R2 on kylmäjuotos. Myös hartaasti juotettu kytkin voi palaa toimimattomaksi. Tarkista myös onko led oikein päin. Katso että ledin anodipuolen (+) jalassa on reikä.
www.ideaport.fi
25.9.2025
Markku Kauppinen