Реле времени для светильника

June 14, 2010 by admin Комментировать »

Невзирая на экономическую нестабильность, рыно’^ные рефор­мы, пересмотр как государственных приоритетов, так и нравствен­ных ценностей, в последние 10…15 лет наблюдается стремитель­ный рост количества единиц электрооборудования, находящегося в личном пользовании у населения. Как ни парадоксально, но по­сле недолгой передышки, порожденной бурным развитием техно­логий, повышением КПД различных электромеханизмов, отступле­нием ламповой техники мощность, потребляемая различными бы­товыми электроустановками, вновь стала расти. Одновременно не менее стремительными темпами растет стоимость электроэнергии, ощутимо опережая рост доходов подавляющего большинства гра­ждан. Уже становится типичной ситуация, когда «среднестатисти­ческая» семья из четырех человек по 10…15 ч в сутки отбирает из электросети ток порядка 5… 10 А. Как следствие, почти повсемест­но пониженные напряжение и частота. К сожалению, развитие электросетей не поспевает ни за ростом энергетических аппетитов граждан, ни, парадокс, за ростом стоимости электроэнергии.

Потребление электроэнергии на освещение жилища, как и мно­го лет назад, составляет немалую долю от затрат на оплату по­требленной электроэнергии. Поэтому острая проблема понижения этих затрат не потеряет актуальности, пока всем хорошо знакомые дешевые, но крайне неэкономичные лампы накаливания не будут отправлены на свалку истории. Ниже будут рассмотрен еще один

вариант электронного устройства, которое монтируется в разрыв цепи питания и предназначено для управления лампами накалива­ния в подсобных помещениях. Конструкция представляет собой реле времени, которое обесточивает нагрузку спустя заданное время. От многочисленных предшественников это устройство от­личает то, что лампы накаливания можно не только зажечь един­ственным выключателем без фиксации положения, но и погасить этим же выключателем в любой момент, не дожидаясь, пока будет отработано заданное время. Кроме того, оно обеспечивает плав­ное, щадящее зажигание подключенных к нему ламп накаливания, чем значительно продлевает срок их службы. Достоинством пред­лагаемой конструкции является простота схемы, дешевизна и дос­тупность использованной элементной базы (какой смысл создавать устройство, затраты на которое на много лет вперед превысят эко­номический эффект от его использования). Находясь в дежурном режиме, реле потребляет от сети мощность не более 0,4 Вт.

Принципиальная схема предлагаемой конструкции показана на рис. 1.30.

clip_image002

рис. 1.30

При первом включении реле времени в сеть переменного тока напряжением 220 В конденсатор С4 разряжен. Следовательно, ос­новные управляющие узлы обесточены. Так как напряжение за­твор-исток полевого транзистора VT2 близко к нулю, этот транзи­стор закрыт – сопротивление канала исток-сток очень велико, вы­соковольтные биполярные транзисторы VT3, VT4 открыты. Выход выпрямительного диодного моста оказывается зашунтированным ими, вследствие чего симистор VS1 почти все время открыт, лампа накаливания EL1 светит в полный накал.

Для повышения экономичности и значительного облегчения ра­бочего температурного режима при внедрении устройства в огра­ниченное пространство установочной коробки выключателя осве­щения для внутренней электропроводки резистор R8, гасящий из­быток напряжения, взят весьма высокого сопротивления. Чтобы обеспечить начальную зарядку конденсатора фильтра выпрямлен­ного напряжения С4 и стабильную работу устройства при светя­щейся лампе EL1, установлен каскад на высоковольтном р-п-р транзисторе VT1. Транзистор включен таким образом, что он от­крывается синхронно с транзисторами VT3, VT4, чем обеспечива­ется надежная подкачка конденсатора С4 энергией. При погашен­ной лампе симистор и транзисторы VT3, VT4 постоянно закрыты, напряжение на выходе диодного моста VD5 максимально, транзи­стор VT1 также постоянно закрыт. Ток, протекающий в это время через резисторы R8, R9, вполне достаточен для работы КМОП мик­росхемы DD1.

А теперь рассмотр>1м, как схема управляет лампой. Задейство­ванный D-триггер микросхемы DD1 включен как делитель частоты на два. Допустим, что на инверсном выходе триггера (выв. 2) высо­кий уровень – лог. 1. Транзистор VT2 открыт и шунтирует эмиттер-ные переходы VT3, VT4. Лампа не светится. Триггер на микросхеме DD1 в этом включении изменяет свое состояние по спадам такто­вых импульсов отрицательной полярности на входе С. При кратко­временном замыкании кнопки разряжается антидребезговый кон­денсатор 02 и заряжается задающий время выдержки оксидный конденсатор 01. На выв. 2 DDI появляется лог. 0. Конденсатор 05 плавно разряжается через резисторы R6, R4, R5 и открытый п-канальный транзистор входного ключа мифосхемы. Транзистор VT2 относительно плавно закрывается, а в противовес ему откры­ваются транзисторы VT3, VT4. Ток через управляющий электрод симистора плавно нарастает. Таким образом, обеспечивается за­медленное на 3…4 с зажигание лампы EL1 на полную мощность.

При повторном кратковременном замыкании контактов клавишного выключателя SA1 триггер вновь меняет свое состояние на проти­воположное. Конденсатор С5 постепенно заряжается до напряже­ния около 2 В, транзистор VT2 открывается и, как следствие, лампа накаливания плавно гаснет.

Если после включения лампы EL1 свет не будет вскоре погашен принудительно, то через какое-то определенное время устройство автоматически отключит питание нагрузки. Произойдет это по той причине, что заряженный после замыкания кнопки SA1 конденсатор С1 постепенно разряжается через высокоомные резисторы R3 и R1, и когда напряжение на входе R DD1 составит около половины от напряжения питания микросхемы, триггер сбросится, на выв. 2 уста­новится высокий уровень – лампа погаснет. С указанными на схеме номиналами С1, R3 время выдержки на отключение составит 25…30 мин при применении высококачественного конденсатора С1.

Светодиод HL1 ярко светится при погашенной лампе EL1, что облегчает поиск выключателя в темноте. При включенной лампе его свечение едва уловимо. Если это не так, то следует проверить работоспособность каскада на транзисторе VT1. Варистор R15 за­щищает от пробоя закрытые высоковольтные транзисторы и сими­стор от пробоя при всплесках напряжения питания.

В устройстве можно применить резисторы С1-4, С2-14, С2-23, С2-33, МЛТ. Резистор R9 желательно поместить в стеклянную или керамическую трубку, что предотвратит возможное возгорание платы при пробое транзистора VT1. Варистор R15 можно устано­вить типов FNR-07K391-FNR-20K391, FNR-05K431-FNR-20K431 или аналогичный. Неполярные конденсаторы типов К10-17, КМ-5. Все оксидные конденсаторы должны быть хорошего качества, с токами утечки, не выходящими из наноамперного диапазона при номинальном напряжении. По этой причине для данной конструк­ции не подходят конденсаторы типа К50-35. Для компактного исполнения устройства на их месте желательно использовать кон­денсаторы в сверхминиатюрном исполнении, например, аналогич­ные применяемым в мобильных телефонных трубках. Диоды КД522А можно заменить любыми из КД521, КД510, 1N4148. На месте стабилитрона VD2 может работать маломощный девяти-вольтовый стабилитрон типа КС207А, КС191Ж, Д814Б1, BZX/BZV55C-9V1. Вместо КС515А применимы КС515Г, КС215Ж, КС216, КС508Б. КС535Б, 1N4744A. Маломощный диодный мост можно заменить другим в миниатюрном исполнении, например, КЦ407А, DB104-DB107, RB155 или четырьмя высоковольтными

диодами – КД243Ж, 1N4004 и др. Светодиод следует использовать красного цвета с высокой яркостью свечения – L383SRWT, L1503SRC/D, L1503SRC/F, L1503SRD, L1513SURC/E, L1543SRC/E, L63SRC, L. Для светодиодов фирмы KINGBRIGHT буква «S» в обо­значении после номера серии является признаком повышенной светоотдачи. Из отечественных подойдут некоторые типы ультра­ярких светодиодов из серий КИПД21, КИПД36, КИПД40. Транзисто­ры: КТ940А-КТ940АМ, КТ6135А, КТ969А, 2N6517, 2N6520, BF844, MPSA-42, 2SC2330: КТ9115А-КТ505А, BF493, MPSA-92, 2SA1625 (M/L/K); КП501 (А-Г), КР1014КТ1 (А-Г). На месте симистора можно использовать любой экземпляр подходящего по силовым парамет­рам с током спрямления не более 100 мА, например, 15-амперные высоковольтные МАС15М, МАС15А10. MAC16D, МАС16М, ВТ139-600, BT139-800F. Следует отметить, что в случае размещения уст­ройства внутри установочной коробки для выключателя освещения суммарная мощность подключаемых ламп накаливания не может превышать 200…300 Вт из-за низкой эффективности охлаждения симистора, даже установленного на теплоотвод достаточных (для просторного корпуса) размеров.

Возможный вариант исполнения печатной платы дан на рис. 1.31.

clip_image004

Элементы HL1 и SA1 подключаются к схеме с помощью мон­тажных проводников достаточной длины. Под клавишу выключате­ля необходимо установить возвратную пружину. От токоведущих частей конструкция изолируется несколькими слоями плотной стеклоткани без полимерного наполнителя. Во избежание порчи светодиода перед установкой необходимо уточнить его поляр­ность.

Налаживание правильно собранного устройства сводится к под­бору сопротивления резистора R6 так, чтобы полевой п-МОП тран­зистор VT2 полностью открывался при погашенной лампе. Время выдержки на автоматическое выключение зависит главным обра­зом от параметров R3, 01. Емкость конденсатора 01 не должна превышать V4 от емкости 04. Время «разгорания» и погасания лампы можно изменить подбором конденсатора 05. Не рекоменду­ется выбирать его значение более 7 с. Исключив из схемы элемен­ты R4, R5, R6, 05 и подключив затвор транзистора VT2 непосред­ственно к выв. 2 DD1, можно зажигать и гасить лампу практически мгновенно. Время ее жизни при этом заметно снизится.

Так как все элементы устройства находятся под напряжением осветительной сети, то при его настройке и эксплуатации следует соблюдать необходимые меры безопасности.

2 комментариев(ия)

  1. zzzzz says:

    Автор этой статьи –
    Бутов Андрей Леонидович:
    Управляемое реле времени для светильника. — Схемотехника, 2003, № 8, стр. 31 – 32.

  2. zzznaaeeR says:

    Автор этой статьи –
    Бутов Андрей Леонидович:
    Управляемое реле времени для светильника. — Схемотехника, 2003, № 8, стр. 31 – 32.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты