Одним з видів енергії, що надходять в наші квартири, є електроенергія. Тарифи на електроенергію постійно ростуть. В кінці чергового місяця, знімаючи показання лічильника, доводиться чухати потилицю: звідки набралася така цифра? Дуже часто ми навіть не помічаємо, що залишилася не виключена лампочка або інший електроприлад даремно витрачає енергію.

З іншого боку, бути в постійній напрузі теж не комфортно. Хоча багато людей навіть у третьому тисячолітті з різних причин не мають можливості користуватися електроенергією. І от життя настійно вимагає більш дбайливо ставитися до ресурсів, які забезпечують життя людей.

Економити електроенергію можна різними способами. З одного боку, застосовувати більш ефективні і менш енергоємні прилади, особливо в освітленні. На ці цілі йде значна кількість електроенергії. У той же час можна стежити за раціональним її витрачанням. Часто можна побачити не тільки в під’їздах, а й у квартирах марно гарячі лампочки освітлення.

Ось це якраз той випадок, коли допоможе електроніка. Нескладний пристрій – автоматичний вимикач – через певний час буде вимикати освітлення.

Схема такого вимикача наведена на рис. 4.10. Зібрати його нескладно, впорається навіть починаючий радіоаматор.

Зате як зручно – включив і забув. Через певний час лампа сама згасне. Немає зайвої витрати електроенергії та

Рис. 4.10. Схема електрична автоматичного вимикача

грошей. Якщо оснастити кілька ламп такими вимикачами, то і економія може виявитися суттєвою.

Тепер розберемося, яким чином відбувається автоматичне вимкнення лампи. Уважно вивчаючи схему, бачимо знайомі вузли: випрямляч (VD4-VD7), тиристорний ключовий елемент (VS1) і генератор синхроімпульсів на мікросхемі КР1156ЕУ5.

Нам відомо (див. гл. 2), що подача отпирающих синхроімпульсів на тиристор забезпечує сприятливий режим включення ламп розжарювання. Але чому через деякий час лампа згасне?

Звернімося ще раз до матеріалів гл. 1. Перше, що потрібно згадати, це як впливає на роботу генератора стан входу компаратора. А друге, що струм входу компаратора є випливають. Ну і що? – Запитаєте ви. А ось тут якраз і заритий собака.

Якщо потенціал входу компаратора (висновок 5) не перевищує приблизно 1,25 В, то транзистори вихідного каскаду мікросхеми не заблоковані і синхроімпульси надходять на тиристор. Після переходу цієї межі компаратор закриває транзистори і відповідно залишається замкненим тиристор. Це

призводить до загасанні лампи. Це зрозуміло, але за рахунок чого змінюється напруга на вході компаратора? Ось для цієї мети на вході і стоїть конденсатор С2.

Функціонування пристрою відбувається наступним чином. У момент короткочасного замикання кнопки SB1 відбувається розряд конденсатора і включення лампи. Напруга на конденсаторі починає рости за рахунок його заряду випливають вхідним струмом компаратора. Через певний час, який залежить від ємності конденсатора і величини зарядного струму, напруга на конденсаторі (і, відповідно, на вході) перевищить порогове значення і генератор перестане виробляти імпульси, що призведе до загасанні лампи. Тепер треба знову натиснути кнопку для розряду конденсатора і процес повториться.

Таким чином, знаючи особливості мікросхеми, можна не городити спеціальну ланцюг заряду времязадающего конденсатора С2. Проста схема – висока надійність – менше клопоту.

Виготовлення пристрою починається з придбання комплектуючих, перелік яких наведено в табл. 4.3.

Слід зауважити, що в якості кнопки SB1 можна застосувати будь-які замикають контакти, однак найзручніше мініатюрні мікроперемикачі.

Ємність времязадающего конденсатора С2 визначається вибраним часом затримки вимкнення пристрою і залежить від величини вхідного струму компаратора.

Тому вибір ємності конденсатора С2 найкраще провести досвідченим шляхом. Для цього можна скористатися експериментальним графіком на рис. 4.11. Орієнтовна співвідношення становить 25 с на 1 мкФ. Після вибору величини часу затримки треба визначити приблизну величину ємності конденсатора С2. З конкретним екземпляром конденсатора треба виміряти реальний час затримки вимкнення.

За результатом цього експерименту приймається рішення про зміну ємності С2. При необхідності її можна скласти

Рис. 4.11. Експериментальна залежність часу затримки вимкнення від ємності времязадающего конденсатора С2

з декількох конденсаторів різної ємності для отримання необхідної тимчасової затримки.

Таблиця 4.3. Перелік елементів для автоматичного

вимикача

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

Конденсатори

С1

К50-35220 МКФ 25 В

С2

К50-35 22 мкФ 25 В

1-47 мкФ

Мікросхема

DA1

КР1156ЕУ5

I Резистори С2-33 0,25 Вт 10%

С1-4, імп., 5%

R1

10 кОм

R2

16 кОм

R3

10 кОм +10 кОм 2 Вт

R4, R5

1 кОм

Діоди

VD1.VD2

КС156А

КС168А, Д814А

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

 

VD3^VD7

КД243Г

1 N4004—1 N4007

 

Тиристор

 

VS1

КУ208

КУ228І

 

Індикатор

 

HL1

АЛ307

 

Кнопка

 

SB1

МПЗ ‘

МП1.МП12

 

Як видно з графіка, реально можна забезпечувати час затримки в широкому діапазоні при використанні конденсаторів невеликої ємності.

Крім деталей для автоматичного вимикача потрібно монтажна плата. Її краще зробити друкованої з склотекстоліти за ескізом, наведеному на рис. 4.12.

Перед установкою на плату всі деталі необхідно ретельно перевірити як зовнішнім оглядом (тобто візуально), так і перевіркою на функціонування. Така підготовка значно полегшить і прискорить процес виготовлення пристрою.

Монтаж елементів на друковану плату слід проводити уважно, дотримуючись цоколевку і полярність елементів.

Після складання друкованої плати треба ще раз візуально ретельно перевірити правильність установки полярних елементів, таких як конденсатори, діоди та ін Зовнішній вигляд плати з встановленими елементами наведено на рис. 4.13.

Переконавшись, що помилок немає, до плати підключають лампу і, дотримуючись обережності, включають в мережу. Після перевірки правильності функціонування та визначення часу затримки пристрій можна експлуатувати.

Рис. 4.12. Ескіз друкованої плати автоматичного вимикача

Рис. 4.13. Зовнішній вигляд плати з елементами

Особливу увагу слід приділити конструкції кнопки SB1, оскільки всі елементи пристрою знаходяться під напругою мережі.

Автоматичний вимикач – таке корисний пристрій, що може знайти застосування в різних куточках нашого будинку. При цьому можна обійтися фіксованою затримкою

виключення і бажано мати менші розміри плати. Вищенаведену схему можна дещо спростити (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Спрощена електрична схема автоматичного

вимикача

Справа в тому, що якщо в мережі відсутні різкі перепади напруги і викиди, то можна виключити стабілізацію напруги живлення мікросхеми. Крім того, можна зменшити розміри пристрою за рахунок певних конструктивних змін. Вони полягають у застосуванні деталей рівної висоти (наприклад, замінити конденсатор С1 двома меншої ємності і з’єднаними паралельно) і раціональним використанням обсягу. В цьому випадку використовується «другий поверх». Тобто деякі елементи встановлюються над тими, які мають малу висоту (наприклад, розміщення VS1 над діодами VD4-VD5).

Ще вимикач має фіксовану затримку (приблизно 4 … 5 хв) і відсутня настройка тривалості імпульсу генератора. Це треба буде робити за допомогою зовнішнього резистора.

Такий варіант схеми призводить до підвищення економічності та зменшення нагрівання в процесі роботи, адже резистор R3 збільшений до приблизно 36 кОм. Більш точно його можна підібрати при налаштуванні плати. При номінальному напрузі в мережі живлення мікросхеми повинно бути приблизно 10 … 15 В.

В результаті такої модернізації плати її розміри зменшилися, що наочно видно на ескізі, наведеному на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Ескіз друкованої плати модернізованої схеми

На плату необхідно встановити радіоелементи, підібрані згідно з переліком, наведеним у табл. 4.4.

Таблиця 4.4. Перелік елементів для автоматичного

вимикача

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

Конденсатори

С1

К50-35 47 мкФ 25 В

2 шт.

С2

К50-35 10 мкФ 63 В

Мікросхема

‘ DA1

КР1156ЕУ5

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

Резистори С2-33 0,25 Вт 10%

С1-4, імп., 5%

R1

22 кОм

R2

16к0м

R3

36 кОм

3 шт. по 12 кОм

R4

1 Ом

R5

510 0м

Діоди

VD1

КД522

1N4148

VD2—VD5

КД243Г

1 N4004—1 N4007

Тиристор

VS1

КУ202Г

КУ208

1

Індикатор

HL1

AJ1307

Кнопка

….

SB1

МПЗ

МП1.МП12

У першу чергу на плату монтуються елементи, показані на зовнішньому вигляді плати, наведеному на рис. 4.16.

Потім поверх них необхідно встановити елементи «другого поверху». Їх розташування показано на рис. 4.17.

Рис. 4.16. Зовнішній вигляд плати з елементами «першого поверху»

Рис. 4.17. Розташування елементів «другого поверху» плати вимикача

Після ретельної перевірки монтажу на плату можна подавати напругу і перевіряти на функціонування. Після цього необхідно перевірити працездатність пристрою при мінімальному напрузі мережі і, якщо буде потрібно, підібрати величину резистора R2.

Джерело: 33 схеми на мікросхемі КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © І. Л. Кольцов, 2005