30.03.21

[Домашняя]

Для освещения подъездов, больших и длинных коридоров, холлов, дачных участков, животноводческих ферм иногда бывает нужно иметь возможность независимо включать и отключать освещение из разных мест. Предлагавшиеся ранее в различной литературе схемы для решения этой проблемы, обычно содержали два двухпозиционных переключателя с двумя группами контактов, которые должны были быть связаны трёхпроводной сильноточной линией связи. На практике, всё же желательно иметь возможность управлять осветительными приборами или другой нагрузкой более чем из двух мест с помощью обычных настенных, или встроенных клавишных выключателей, или кнопок быстрого аварийного отключения не подвергая их переделке и не изменяя их внешний вид. Устройство, собранное по схеме на рис. 1, позволяет управлять лампами накаливания общей мощностью до 450 Вт из четырёх разных мест при помощи выключателей SA1 - SA4.

Любым из них лампы могут быть включены или выключены вне зависимости от того, в каком положении находятся остальные три выключателя. На логических элементах КМОП микросхемы «Исключающее ИЛИ» DD1.1 - DD1.3 собран узел контроля чётности. Если все выключатели SA1 - SA4 замкнуты или разомкнуты, или замкнуты только два из них, то на выходе DD1.3 лог. 0, мощный ключ на высоковольтных полевых МОП-транзисторах закрыт,   нагрузка обесточена. Если замкнут один или три выключателя, то на выходе DD1.3 лог. 1, транзисторы VT2, VT3 открыты, лампы светятся в полный накал. Таким образом, изменением положения любого из четырёх выключателей можно изменить логический уровень на выходе DD1.3 на противоположный и, соответственно, включить или выключить питание нагрузки. Керамические конденсаторы СЗ...С10 и резисторы R5...R8 предназначены для подавления различных наводок и импульсных помех, возникающих в длинных линиях связи выключателей с самим устройством. На свободном логическом элементе DD1.4, R9, С12 и пьезокерамическом излучателе звука BF1 со встроенным генератором реализован узел звуковой сигнализации, который подаёт короткий гудок, как при включении питания нагрузки, так и при отключении. Светодиод красного цвета свечения HL1 светит только тогда, когда на лампы подаётся напряжение. Немного нестандартное его подключение объясняется желанием не увеличивать ток, потребляемый по цепи питания 12 В. «Синий» светодиод HL2 сигнализирует о том, что устройство подключено к сети переменного тока 220 В, поскольку многие распространённые, но немного устаревшие типы высоковольтных полевых транзисторов имеют сравнительно высокое сопротивление открытого канала и рассчитаны   на   относительно    небольшой постоянный и импульсный ток стока, то для уменьшения потерь на силовом ключе и для повышения надёжности установлено два параллельно включенных одинаковых полевых транзистора VT2, VT3. Следует заметить, что полевым транзисторам, в отличие от биполярных, выравнивающие ток резисторы не нужны. Мощность и номиналы резисторов R13 -R15 выбраны исходя из необходимости быстрой зарядки конденсатора фильтра питания С11 и надёжности работы устройства в широком интервале сетевого питающего напряжения. Варистор RU1 защищает полевые транзисторы от всплесков напряжения питания. Мощный выпрямительный диодный мост VD3, как и полевые транзисторы, нуждается в небольшом теплоотводе. Даже если устройство предполагается эксплуатировать с лампами накаливания общей мощностью до 200 Вт, теплоотводами не следует пренебрегать, так как не исключено, что без вашего ведома, кем-либо могут быть подключены лампы большей мощностью, что, учитывая назначение этого устройства, вполне вероятно. Устройство, показанное на схеме рис. 1, можно смонтировать на печатной плате, эскиз которой показан на рис. 2.

Если потребуется управлять освещением более чем из четырёх мест, то устройство можно модернизировать так, как показано на рис. 3.

Микросхема К561СА1 представляет собой тринадцативходовый сумматор по модулю 2. На её единственном выходе будет низкий уровень, если число входов, на которые поданы уровни лог.1 будет чётным. Если число необходимых каналов управления нагрузкой будет меньше 13, то неиспользуемые входа этой микросхемы можно подключить к +Пит, или к общему проводу — туда, куда ближе проложить дорожки. В устройстве, собранном точно по схеме на рис. 1, на нагрузку подаётся выпрямленное сетевое напряжение, что допустимо только тогда, когда на её месте используются лампы накаливания или нагревательные приборы. Также возможно подключение «энергосберегающих» электролюминесцентных ламп с электронным балластом. Если же необходимо управлять нагрузкой, которая требует питания только переменным током, например, лампами дневного света с дроссельным балластом, асинхронными электродвигателями, бытовыми радиоэлектронными аппаратами, то силовой ключ можно выполнить на оптосимисторе, включив его светодиод, соблюдая полярность, последовательно со светодиодом HL1 или собрать этот узел по схеме на рис. 4.

В последнем варианте, цепь питания нагрузки, которая может быть мощностью 0...2000 Вт, коммутируется контактами мощного реле К1 с высокоомной катушкой. Чтобы обеспечить нормальную работу этого  узла, можно обойтись только  одним полевым   транзистором   и   менее   мощным диодным мостом VD3. Варистор FNR-14K431 можно заменить на FNR-20K431, FNR-20K471. Резисторы можно применить типов CI-4, C2-23, МЛТ, ОМЛТ, Р1-7 соответствующей мощности. Керамические конденсаторы типов К10-17, К10-50, КМ-5, КМ-6; оксидный — К50-35, К50-24, К53-30; С13, С14 плёночные типов К73-16, К73-17, К73-24в. При мощности нагрузки до 450 Вт выпрямительный диодный мост можно заменить другим достаточно мощным, например, КВРС106, RS405, KBL06, KBJ6J или четырьмя диодами типов BY254, P600J КД202Р, Д247Б, Д234Б. Стабилитрон VD1 — любой маломощный на 12... 13 В, например, Д814Д, КС207В, КС213Б,   КС508А, КС512А, 1N6003B; VD2 можно заменить на КС126В, КС133Г, КС407А, 1N5987B, 1N5988B. Светодиоды можно установить любые, например, из серий L-1503, L-1513, L-1543,  КИПД40, КИПД21, Желательно разных цветов свечения. Транзистор VT1 можно заменить любыми из серий КТ3107, КТ361, КТ502, SS9012, SS9015, 2SA643. Полевые транзисторы желательно выбрать на напряжение сток исток не менее 450 В и постоянный ток стока более 4 А, например, КП753А, КП766Г, КП777А, КП7130В, КП7137А, КП707Б2, КП707Д1, BUZ210. Для уменьшения нагрева теплоотвода и уменьшения его размеров, полевые транзисторы, по возможности, желательно выбрать с возможно меньшим сопротивлением открытого канала. Соединив параллельно несколько экземпляров однотипных полевых транзисторов. При установке более мощного выпрямительного моста и замене плавких предохранителей на больший ток можно существенно увеличить общую мощность подключенных к устройству ламп накаливания. Вместо интегральной микросхемы К561ЛП2 можно установить её импортный аналог CD4030A. Электромагнитное реле РП21-УХЛ4 можно заменить другим с высокоомной катушкой, рассчитанное на коммутацию сетевого напряжения, например, на РПУ-0-УХЛ4. В некоторых случаях может потребоваться подбор резисторов R17, R18 для надёжного срабатывания его якоря. Каждый выключатель SA1...SA4 соединяется с основной частью устройства индивидуальной двухпроводной линией связи в хорошей изоляции. В случае если какая-то линия, проложенная вблизи сильноточной проводки сетевого напряжения, будет длиной более 30... 100 м, то может потребоваться уменьшение сопротивления соответствующего резистора R1 - R4 или использовать коаксиальный кабель. Настройки правильно собранное устройство не требует. Если звуковая сигнализация не нужна, то схему можно упростить, исключив R9, С12, BF1, а выводы DD1.4 подключить параллельно соответствующим выводам DD1.3. Так как эта конструкция не содержит разделительного трансформатора, то при её отладке и эксплуатации следует соблюдать принятые для работы с сетевым напряжением 220 В меры безопасности. Также следует учесть, что общий провод в устройстве, это «горячая земля», поэтому, при настройке и проверке режимов работы узлов устройства желательно не использовать измерительное оборудование с питанием от осветительной сети.

Радиоконструктор №3 2009г стр. 27