30.03.21

[Домашняя]

Легко можно забыть выключить свет в подсобном помещении, гараже, овощехранилище. Особенно неприятно если это произошло в помещении, где вы бываете не часто, потому что свет будет гореть продолжительное время, наматывая «киловатт/часы» по тарифу для нежилых помещений. На такой случай хотелось бы, чтобы выключатель автоматически выключал свет спустя некоторое контрольное время. А чтобы выключение не стало неожиданностью за некоторое время до него он должен давать предупредительный звуковой сигнал. Если вы еще находитесь в этом помещении и свет нужен, просто нажимаете кнопочку, и отсчет контрольного времени начинается заново, а если вы уже ушли, - свет выключается автоматически. И так, принципиальная схема представляет собой таймер, который отрабатывает две выдержки, - 34 минуты и 16 секунд.

Органом управления является кнопка S1. Кроме того может быть в наличии и обычный выключатель по цепи питания (на схеме не показан), которым можно светильник выключить и до наступления автоматического отключения. Свет включить можно двумя способами. В первом, - просто включаем светильник в сеть (непоказанным на схеме выключателем). При этом конденсатор С2 устанавливает счетчик D2 в нулевое состояние. Во втором предполагается, что схема уже давно подключена к сети, и свет когда-то выключился автоматически. Тогда нажимаем кнопку S1, и она обнуляет счетчик почти так же, как это делал конденсатор С2 (кнопка без фиксации). Счетчик на нуле. На его всех выходах логические нули, следовательно, на выходах элементов D1.3 и D1.4 логические единицы. Единица с выхода D1.3 поступает на высоковольтный ключ, выполненный на транзисторах VT2 и VT3, который подает ток на осветительную лампу HI. А единица с выхода элемента D1.4 закрывает ключ на VT1 и звуковой сигнализатор BF1 оказывается выключенным, Единица с выхода D1.3 поступает так же и на вывод 1 D1.1. Это позволяет мультивибратору на элементах D1.1 и D1.2 работать, вырабатывая импульсы частотой около 1 Гц (частота зависит от RC-цепи R1-C1, поэтому может немного отличаться от 1 Гц, но это не существенно, потому что хронометрической точности от данной схемы не требуется). Импульсы от этого мультивибратора поступают на счетчик. Он их считает. С приходом 2048-го импульса, то есть, через 34 минуты, на выводе 1 D2 появляется логическая единица. Она поступает на выводы 9 и 12 элементов D1.3 и D1.4, соответственно. Теперь уровень на выходах данных элементов будет противоположным тем уровням, которые имеются на их вторых входах (выводы 8 и 13, соответственно). Поэтому на выходе D1.4 возникают импульсы с частотой мультивибратора на элементах D1.1-D1.2. Эти импульсы периодически открывают транзистор VT1, и звуковой сигнализатор BF1 начинает издавать предупредительные прерывистые звуки. Продолжаться это будет, пока на выводе 3 счетчика D2 не появится логическая единица, то есть, еще 16 секунд. Спустя это время на обоих входах элемента D1.3 оказываются логические единицы. Следовательно, на выходе - ноль. Ключ на транзисторах VT2 и VT3 закрывается и выключает лампу. Кроме того ноль с выхода D1.3 поступает на вывод 1 D1 1 и блокирует мультивибратор в состоянии с логическим нулем на выходе. Отсчет времени останавливается. На выходе D1.4 устанавливается единица, и сигнализатор BF1 выключается. Если услышав сигнал нажать кнопку S1 в течение последующих после сигнала 16 секунд то отключения света не произойдет, так как сброс счетчика кнопкой S1 будет сделан раньше, чем логические единицы появятся на обоих входах D1.3. Теперь подробнее о схеме. Питается схема от сети переменного тока без применения трансформатора или AC/DC преобразователя Источник питания предельно прост и представляет собой выпрямитель на диоде VD4 (и внутренних диодах транзисторов VT2 и VT3, которые включены в обратном направлении между их стоком и истоком) и параметрический стабилизатор на резисторе R5 и стабилитроне VD3. Конденсатор СЗ сглаживает пульсации. Диоды VD1 и VD2 нужны для ускоренной разрядки затворных емкостей мощных полевых транзисторов и для гашения выбросов напряжения на этих емкостях при управлении транзисторами (диод VD1 не дает напряжению на затворах подниматься выше напряжения стабилитрона VD3, а диод VD2 не дает напряжению на затворах стать отрицательным, таким образом, выбросы напряжения выше +9,1V и отрицательные обрезаются). Резистор R3 разгружает выход D1.3, ограничивая ток зарядки/разрядки емкости затворе VT1 и VT2 через него. Исключая, таким образом, импульсную перегрузку элемента, и сбои в работе схемы, возникающие по этой причине. В выходном каскаде используются мощные высоковольтные полевые транзисторы, специально предназначенные для работы в аналогичных схемах. Низкое сопротивление открытого канала делает такую схему схожей с обычным механическим выключателем, - напряжение на канале падает очень низкое, а, следовательно, и мощность рассеяния низка. Поэтому при мощности лампы до 200W никакого радиатора на VT2 и VT3 не требуется. Ну а с радиатором можно до 2kW, хотя вряд ли имеет смысл в таком мощ­ном светильнике в подсобном помещении Детали. В схеме использованы импортные микросхемы mPD4G11 и mPD4040. Так было написано на их корпусах, а продавались они как K561J1A7 и К561ИЕ20, то есть отечественные микросхемы были заменены полными зарубежными аналогами. Кроме данных микросхем можно использовать и другие зарубежные аналоги 4011 и 4040. Их сейчас существует достаточно много, от широко известных CD4011 и CD4040 до относительно экзотических МСН14011 и МСН14040, На месте микросхемы D1 можно использовать так же и отечественную К176ЛА7, а счетчик 4040 (аналог К561ИЕ20) можно заменить счетчиком К561ИЕ16 (импортный аналог 4020). Транзисторы КП707В2 можно заменить на IRF840 или IRFBC40LC. Возможно и на какие-то другие аналогичные. Если у используемых вами транзисторов нет диодов между стоком и истоком (у выше­указанных они есть), необходимо будет между стоком и истоком подключить по одному диоду, например, КД209,  анодом к истоку, катодом к стоку. Стабилитрон - импортный на 9,1V. Можно заменить любым на 8-10V, но желательно мощностью не менее 1W BF1 - звуковой сигнализатор со встроенным генератором ЗЧ. Подключать нужно с соблюдением полярности. Налаживание сводится только к установке мультивибратора D1.1-D1.2 на частоту 1 Гц подбором R1. Это удобно делать, наблюдая за уровнем на выводе 3 D1. Уровень должен изменяться через каждые 16 секунд.

Радиоконструктор №8 2012г стр. 19