30.03.21

[Домашняя]

Это выключатель света в коридоре, на лестничной клетке, в прихожей. Для включения света нужно нажать кнопку. Свет включается примерно на три минуты и гаснет. Чтобы снова включить, нужно снова нажать кнопку. Важное преимущество этого выключателя по сравнению с многими другими аналогичными схемами в том, что по питанию он подключается последовательно лампе, то есть, как раз вместо обычного механического выключателя без прокладки дополнительных проводов.

Логическая часть схемы построена на одном 13-разрядном двоичном счетчике типа CD4020 (аналог К561ИЕ16) Источником синхроимпульсов служит электросеть. Начало работы - с нажатия кнопки S1. Эта кнопка должна быть достаточно мощной, чтобы подать напряжение на осветительную лампу. Оптимальный вариант, - звонковая кнопка для работы на 220V. При нажатии кнопки S1 происходит короткое замыкание симистора VS1, который до того времени находился в закрытом состоянии. Ток через кнопку проходит на лампу Н1, но по пути тока включен мостовой выпрямитель и цель из диодов VD5-VD11. Эта цепь забирает из сетевого напряжения около 6V. Мост вместе с диодами образует элемент, который включен последовательно лампе и на котором падает стабильное напряжение, мало зависящее от тока через него. В результате, при включении лампы на конденсаторе С1 выделяется постоянное напряжение около 4,9V. Величина этого напряжения определяется суммарным прямым напряжением диодов VD5-VD11. На каждом диоде типа 1N5408 падает примерно по 0,7V. Вот в сумме и получается 4,9V. Этим напряжением питается микросхема. Таким образом, напряжение питания микросхемы появляется при включении лампы. При включении счетчик D1 сбрасывается в нуль целью C2-R3, которая создает положительный импульс сброса. Ноль на выходе счетчика приводит к закрыванию транзистора VT1, и через резистор R5 ток поступает на светодиод оптопары U1. Симистор оптопары открывается и через него поступает открывающий ток на управляющий электрод симистора VS1. Если теперь отпустить кнопку симистор VS1 откроется и останется в открытом состоянии. То есть, после отпускания кнопки S1 лампа продолжит гореть. На вход счетчика поступают импульсы от электросети частотой 50 Гц. Эти импульсы проходят через лампу и через высокоомный резистор R6 поступают на синхровход счетчика. Конденсатор СЗ нужен для подавления разных помех, так как по сети могут распространяться помехи от работы различного оборудования, включая и радиопомехи. То есть, частоты значительно выше 50 Гц. Если эти частоты пройдут на синхровход счетчика произойдет сбой и лампа выключится сразу же после отпускания кнопки, или время ее включенного состояния будет сильно колебаться от раза к разу. Большое сопротивление резистора R6 смягчает воздействие электросети на вход КМОП микросхемы. Ток мизерный и навредить микросхеме не может, а все превышения напряжения, которые могут иметь место, результативно подавляются собственными защитными диодами, имеющимися на входах микросхем данной серии. После подсчета 8192-х импульсов на выводе 3 счетчика D1 появляется логическая единица. Если учесть частоту электросети как 50 Гц, то это событие происходит через 163,84 секунды, то есть, примерно через три минуты после обнуления счетчика (после нажатия кнопки S1). Единица с вывода 3 D1 открывает транзистор VT1. Он шунтирует светодиод оптопары U1 и гасит его таким образом. Симистор оптопары закрывается и цепь управляющего электрода симистора VS1 размыкается. VS1 закрывается и лампа Н1 гаснет. Одновременно с этим происходит отключение питания на микросхему. Чтобы процесс повторить, нужно снова нажать S1. Последовательный способ получения низкого напряжения питания хорош не только тем, что достаточно двухпроводного подключения в разрыв цепи нагрузки, но и тем, что источник получается достаточно мощным. Это позволяет использовать для управления нагрузкой не только симисторы, но и электромагнитные реле с низковольтными обмотками, и контактами, рассчитанными на коммутацию сетевой нагрузки. На рисунке 2 показан такой вариант выполнения схемы.

Впрочем, эта схема в работе не испытывалась по причине отсутствия подходящего реле, потому и тип транзистора и реле не указан. Вполне возможно построение схемы и на основе таймера с RC-цепью. В этом случае есть больше простора для выбора временного интервала, так как он уже не будет жестко зафиксирован частотой электросети. Но есть и свои минусы, - например, высокий ток утечки и нестабильность емкости электролитических конденсаторов большой емкости, а так же, задержка на повторное включение из-за времени, необходимого на разряд конденсатора. В этой же схеме (рис.1) такие проблемы отсутствуют, так как время задается цифровым способом деления частоты электросети.

Радиоконструктор №1 2011г стр. 37