30.03.21

[Домашняя]

В журнале «Радиоконструктор» №4 за 2009 год была опубликована статья автора «Сумеречный выключатель на компараторе». После было сделано еще два варианта этой схемы, отличающиеся преимущественно выходным каскадом. На рисунке 1 показана схема фотовыключателя на основе компаратора.

Её можно использовать для автоматического включения освещения в подъезде или во дворе с наступлением темноты. Датчиком темноты является светодиод ФД263 от систем дистанционного управления старых отечественных телевизоров. Он включен в обратном направлении и работает как фоторезистор. В принципе, вместо него и можно использовать фоторезистор, но фотодиод приобрести легче. Вместе с настроечным сопротивлением R2 он образует делитель напряжения, поступающего на инверсный вход компаратора на А1. На прямой вход этого компаратора поступает опорное напряжение от делителя R4-R3. Днем естественной освещенности достаточно, и под действием света сопротивление FD1 низко, - ниже установленного сопротивления R2. Поэтому напряжение на инверсном входе А1 оказывается больше напряжения на его прямом входе. На выходе А1 напряжение низко и мощный полевой транзистор VT1 не пропускает ток на осветительную лампу Н1. Вечером уровень естественной освещенности снижается, что приводит к увеличению сопротивления FD1. Из-за этого напряжение на инверсном входе А1 понижается, и в определенный момент становится ниже напряжения на прямом входе. На выходе А1 напряжение резко увеличивается. Напряжение на затворе полевого транзистора увеличивается и его канал открывается, пропуская ток на лампу. В истоковой цепи включен диод VD4 назначение которого двоякое, во- первых он выпрямляет сетевое напряжение потому что транзистор IRF840 или аналогичный работают только на постоянном токе. Внутри транзистора имеется диод, включенный в обратном направлении между его стоком и истоком, поэтому при работе на переменном токе полевой транзистор не может полностью перекрыть ток, а того его положительную полуволну. Отрицательная проходит и через закрытый транзистор. Диод VD4 преграждает путь отрицательной полуволне. В результате лампа питается пульсирующим напряжением, состоящим только из положительных полуволн сетевого напряжения. Эффективное напряжение на ней получается примерно 180V. Яркость горения лампы немного ниже номинала, но с другой стороны, это в какой-то степень сберегает её от перегорания (многолетний опыт электриков подтверждает что лампа накаливания, питающаяся через диод служит многократно дольше). Во-вторых, диод VD4 включенный в истоковой цепи полевого транзистора несколько смещает исток по напряжению вверх относительно напряжения управления. Это обеспечивает полное закрывание полевого транзистора. Диод VD3 служит для подавления отрицательного выброса напряжения на затворе полевого транзистора при управлении им. Так как с включением лампы может увеличиться и уровень освещенности места где установлен фотодиод, в схеме есть резистор R5, который создает некоторый гистерезис, повышая необходимый для выключения лампы порог освещенности. Величину сопротивления этого резистора нужно подобрать в процессе налаживания схемы в конкретных условиях эксплуатации. Питается схема компаратора от сети через простейший бестрансформаторный источник VD1-VD2-VD3-C1-C2-R7, в котором избыток сетевого напряжения гасится на реактивном сопротивлении С2. Стабилитрон VD1 удерживает напряжение питания на уровне 12V. Почти все собрано в виде маленького модуля на печатной плате, показанной на рис.2.

Полевой транзистор IRF840 допускает без существенного нагрева мощность нагрузки до 200W. Это максимальная мощность нагрузки для данной схемы. Но при использовании радиатора для полевого транзистора и более мощного диода VD4 возможно увеличение мощности нагрузки до 2000W. Диоды КД209 можно заменить любыми аналогичными выпрямительными, например, 1N4007, КД105 и др. Стабилитрон можно заменить на КС512 в пластмассовом корпусе, либо Д814Д в металлическом корпусе, но установить на этой плате его проблематично (может быть только вертикально). Транзистор IRF840 можно заменить на BUZ90. Конденсатор С2 должен быть на напряжение не ниже 300V. Конденсатор С1 - на напряжение 16V. Фотодиод ФД263 можно заменить фотодиодом ФД320, ФД611. Можно использовать вместо него фоторезистор номинальным сопротивлением 100-1000 кОм. При этом, для удобства регулировки, R2 нужно выбрать сопротивлением примерно в два раза больше номинального сопротивления фоторезистора. Конструктивно фотодиод и R2 расположены за пределами печатной платы, - они вынесены на переднюю панель корпуса. Фотодиод нужно снабдить небольшой блендой, направленной вверх и расположить его так, чтобы на него не попадал свет от осветительного прибора. Соединительные провода должны быть короткими. Если фотодиод или регулировочный резистор нужно отнести на значительное расстояние, желательно использовать для подключения экранированный провод. Налаживание заключается в установке пороговой освещенности резистором R2, и, если будет нужно, величины гистерезиса подбором сопротивления R5. Использование полевого транзистора на выходе очень современно и эффективно, особенно при небольшой мощности осветительной лампы или использовании энергосберегающей лампы. Но выходной каскад можно сделать по более традиционной схеме на тиристоре (рис. 3).

Схема от схемы на рис. 1 отличается только выходным каскадом. А на рисунке 4 приводится печатная плата под выход на тиристоре.

Следует заметить, что и эту, и предыдущую схему практически без изменений, можно использовать и в качестве терморегулятора. Для этого нужно вместо фотодиода установить полупроводниковый терморезистор (с отрицательным законом). Номинальное сопротивление терморезистора может быть от 10 до 1000 кОм. При этом сопротивление настроечного резистора R2 нужно выбрать примерно в два раза больше номинального сопротивления терморезистора. Гистерезис нужно будет уменьшить, увеличив R5 до 800-1000 кОм. Если терморезистор расположен на значительном расстоянии от схемы, его нужно подключить через экранированный провод. Нужно учесть, что детали всей схемы находятся под потенциалом сети!!!

Радиоконструктор №7 2013г стр. 33