Экономичное освещение

May 13, 2012 by admin Комментировать »

Одним из видов энергии, поступающих в наши квартиры, является электроэнергия. Тарифы на электроэнергию постоянно растут. В конце очередного месяца, снимая показания счетчика, приходится почесывать в затылке: откуда набралась такая цифра? Очень часто мы даже не замечаем, что осталась не выключенная лампочка или другой электроприбор впустую расходует энергию.

С другой стороны, быть в постоянном напряжении тоже не комфортно. Хотя многие люди даже в третьем тысячелетии по разным причинам не имеют возможности пользоваться электроэнергией. И вот жизнь настоятельно требует более рачительно относиться к ресурсам, обеспечивающим жизнь людей.

Экономить электроэнергию можно разными способами. С одной стороны, применять более эффективные и менее энергоемкие приборы, особенно в освещении. На эти цели уходит значительное количество электроэнергии. В то же время можно следить за рациональным ее расходованием. Часто можно увидеть не только в подъездах, но и в квартирах бесполезно горящие лампочки освещения.

Вот это как раз тот случай, когда поможет электроника. Несложное устройство — автоматический выключатель — через определенное время будет выключать освещение.

Схема такого выключателя приведена на рис. 4.10. Собрать его несложно, справится даже начинающий радиолюбитель.

Зато как удобно — включил и забыл. Через определенное время лампа сама погаснет. Нет лишней траты электроэнергии и

Рис. 4.10. Схема электрическая автоматического выключателя

денег. Если оснастить несколько ламп такими выключателями, то и экономия может оказаться существенной.

Теперь разберемся, каким образом происходит автоматическое выключение лампы. Внимательно изучая схему, видим знакомые узлы: выпрямитель (VD4—VD7), тиристорный ключевой элемент (VS1) и генератор синхроимпульсов на микросхеме КР1156ЕУ5.

Нам известно (см. гл. 2), что подача отпирающих синхроимпульсов на тиристор обеспечивает благоприятный режим включения ламп накаливания. Но почему через некоторое время лампа погаснет?

Обратимся еще раз к материалам гл. 1. Первое, что нужно вспомнить, это как влияет на работу генератора состояние входа компаратора. А второе, что ток входа компаратора является вытекающим. Ну и что? — спросите вы. А вот здесь как раз и зарыта собака.

Если потенциал входа компаратора (вывод 5) не превышает примерно 1,25 В, то транзисторы выходного каскада микросхемы не заблокированы и синхроимпульсы поступают на тиристор. После перехода этой границы компаратор закрывает транзисторы и соответственно остается запертым тиристор. Это

приводит к погасанию лампы. Это понятно, но за счет чего изменяется напряжение на входе компаратора? Вот для этой цели на входе и стоит конденсатор С2.

Функционирование устройства происходит следующим образом. В момент кратковременного замыкания кнопки SB1 происходит разряд конденсатора и включение лампы. Напряжение на конденсаторе начинает расти за счет его заряда вытекающим входным током компаратора. Через определенное время, которое зависит от емкости конденсатора и величины зарядного тока, напряжение на конденсаторе (и, соответственно, на входе) превысит пороговое значение и генератор перестанет вырабатывать импульсы, что приведет к погасанию лампы. Теперь надо опять нажать кнопку для разряда конденсатора и процесс повторится.

Таким образом, зная особенности микросхемы, можно не городить специальную цепь заряда времязадающего конденсатора С2. Простая схема — высокая надежность — меньше хлопот.

Изготовление устройства начинается с приобретения комплектующих, перечень которых приведен в табл. 4.3.

Следует заметить, что в качестве кнопки SB1 можно применить любые замыкающие контакты, однако удобнее всего миниатюрные микропереключатели.

Емкость времязадающего конденсатора С2 определяется выбранным временем задержки выключения устройства и зависит от величины входного тока компаратора.

Поэтому выбор емкости конденсатора С2 лучше всего произвести опытным путем. Для этого можно воспользоваться экспериментальным графиком на рис. 4.11. Ориентировочное соотношение составляет 25 с на 1 мкФ. После выбора величины времени задержки надо определить примерную величину емкости конденсатора С2. С конкретным экземпляром конденсатора надо измерить реальное время задержки выключения.

По результату этого эксперимента принимается решение об изменении емкости С2. При необходимости ее можно составить

Рис. 4.11. Экспериментальная зависимость времени задержки выключения от емкости времязадающего конденсатора С2

из нескольких конденсаторов разной емкости для получения требуемой временной задержки.

Таблица 4.3. Перечень элементов для автоматического

выключателя

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

Конденсаторы

С1

К50-35 220 МКФ 25 В

С2

К50-35 22 мкФ 25 В

1—47 мкФ

Микросхема

DA1

КР1156ЕУ5

I Резисторы С2-33 0,25 Вт 10 %

С1-4, имп., 5 %

R1

10 кОм

R2

16 кОм

R3

10 кОм +10 кОм 2 Вт

R4, R5

1 кОм

Диоды

VD1.VD2

КС156А

КС168А, Д814А

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

 

VD3^VD7

КД243Г

1 N4004—1 N4007

 

Тиристор

 

VS1

КУ208

КУ228И

 

Индикатор

 

HL1

АЛ307

 

Кнопка

 

SB1

МПЗ ‘

МП1.МП12

 

Как видно из графика, реально можно обеспечивать время задержки в широком диапазоне при использовании конденсаторов небольшой емкости.

Кроме деталей для автоматического выключателя потребуется монтажная плата. Ее лучше сделать печатной из стеклотекстолита по эскизу, приведенному на рис. 4.12.

Перед установкой на плату все детали необходимо тщательно проверить как внешним осмотром (т. е. визуально), так и проверкой на функционирование. Такая подготовка значительно облегчит и ускорит процесс изготовления устройства.

Монтаж элементов на печатную плату следует производить внимательно, соблюдая цоколевку и полярность элементов.

После сборки печатной платы надо еще раз визуально тщательно проверить правильность установки полярных элементов, таких как конденсаторы, диоды и др. Внешний вид платы с установленными элементами приведен на рис. 4.13.

Убедившись, что ошибок нет, к плате подключают лампу и, соблюдая осторожность, включают в сеть. После проверки правильности функционирования и определения времени задержки устройство можно эксплуатировать.

Рис. 4.12. Эскиз печатной платы автоматического выключателя

Рис. 4.13. Внешний вид платы с элементами

Особое внимание следует уделить конструкции кнопки SB1, т. к. все элементы устройства находятся под напряжением сети.

Автоматический выключатель — такое полезное устройство, что может найти применение в различных уголках нашего дома. При этом можно обойтись фиксированной задержкой

выключения и желательно иметь меньшие размеры платы. Вышеприведенную схему можно несколько упростить (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Упрощенная электрическая схема автоматического

выключателя

Дело в том, что если в сети отсутствуют резкие перепады напряжения и выбросы, то можно исключить стабилизацию питающего напряжения микросхемы. Кроме того, можно уменьшить размеры устройства за счет определенных конструктивных изменений. Они заключаются в применении деталей равной высоты (например, заменить конденсатор С1 двумя меньшей емкости и соединенными параллельно) и рациональным использованием объема. В этом случае используется «второй этаж». Т.е. некоторые элементы устанавливаются над теми, которые имеют малую высоту (например, размещение VS1 над диодами VD4—VD5).

Еще выключатель имеет фиксированную задержку (примерно 4…5 мин) и отсутствует настройка длительности импульса генератора. Это надо будет делать с помощью внешнего резистора.

Такой вариант схемы приводит к повышению экономичности и уменьшению нагрева в процессе работы, ведь резистор R3 увеличен до примерно 36 кОм. Более точно его можно подобрать при настройке платы. При номинальном напряжении в сети питание микросхемы должно быть примерно 10…15 В.

В результате такой модернизации платы ее размеры уменьшились, что наглядно видно на эскизе, приведенном на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Эскиз печатной платы модернизированной схемы

На плату необходимо установить радиоэлементы, подобранные согласно перечню, приведенному в табл. 4.4.

Таблица 4.4. Перечень элементов для автоматического

выключателя

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

Конденсаторы

С1

К50-35 47 мкФ 25 В

2 шт.

С2

К50-35 10 мкФ 63 В

Микросхема

‘ DA1

КР1156ЕУ5

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

Резисторы С2-33 0,25 Вт 10 %

С1-4, имп., 5 %

R1

22 кОм

R2

16к0м

R3

36 кОм

3 шт. по 12 кОм

R4

1 Ом

R5

510 0м

Диоды

VD1

КД522

1N4148

VD2—VD5

КД243Г

1 N4004—1 N4007

Тиристор

VS1

КУ202Г

КУ208

1

Индикатор

HL1

AJ1307

Кнопка

….

SB1

МПЗ

МП1.МП12

В первую очередь на плату монтируются элементы, показанные на внешнем виде платы, приведенном на рис. 4.16.

Затем поверх них необходимо установить элементы «второго этажа». Их расположение показано на рис. 4.17.

Рис. 4.16. Внешний вид платы с элементами «первого этажа»

Рис. 4.17. Расположение элементов «второго этажа» платы выключателя

После тщательной проверки монтажа на плату можно подавать напряжение и проверять на функционирование. После этого необходимо проверить работоспособность устройства при минимальном напряжении сети и, если потребуется, подобрать величину резистора R2.

Источник: 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © И. Л. Кольцов, 2005

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