Незважаючи на економічну нестабільність, ринкові реформи, перегляд як державних пріоритетів, так і моральних цінностей, в останні 10 … 15 років спостерігається стрімке зростання кількості одиниць електрообладнання, що знаходиться в особистому користуванні населення. Як не парадоксально, але після недовгої перепочинку, породженої бурхливим розвитком технологій, підвищенням ККД різних електромеханізмом, відступом лампової техніки потужність, споживана різними побутовими електроустановками, знову стала зростати. Одночасно не менш стрімкими темпами зростає вартість електроенергії, відчутно випереджаючи зростання доходів переважної більшості громадян. Вже стає типовою ситуація, коли «середньостатистична» сім’я з чотирьох чоловік по 10 … 15 год на добу відбирає з електромережі струм порядку 5 … 10 А. Як наслідок, майже повсюдно знижені напруга і частота. На жаль, розвиток електромереж не встигає ні за зростанням енергетичних апетитів громадян, ні, парадокс, за зростанням вартості електроенергії.

Споживання електроенергії на освітлення житла, як і багато років тому, становить чималу частку від витрат на оплату спожитої електроенергії. Тому гостра проблема зниження цих витрат не втратить актуальності, поки всім добре знайомі дешеві, але вкрай неекономічні лампи розжарювання не будуть відправлені на звалище історії. Нижче будуть розглянуто ще один варіант електронного пристрою, яке монтується в розрив ланцюга живлення і призначене для управління лампами розжарювання в підсобних приміщеннях. Конструкція являє собою реле часу, Яке знеструмлює навантаження через заданий час. Від численних попередників цей пристрій відрізняє те, що лампи розжарювання можна не тільки запалити єдиним вимикачем без фіксації положення, але і погасити цим же вимикачем в будь-який момент, не чекаючи, поки буде відпрацьовано заданий час. Крім того, воно забезпечує плавне, щадне запалювання підключених до нього ламп розжарювання, чим значно продовжує термін їх служби. Перевагою запропонованої конструкції є простота схеми, дешевизна і доступність використаної елементної бази (який сенс створювати пристрій, витрати на яке на багато років вперед перевищать економічний ефект від його використання). Перебуваючи в черговому режимі, реле споживає від мережі потужність не більше 0,4 Вт

Принципова схема пропонованої конструкції показана на рис. 1.30.

Ріс.1.30

При першому включенні реле часу в мережу змінного струму напругою 220 В конденсатор С4 розряджається. Отже, основні керуючі вузли знеструмлені. Так як напруга затвор-витік польового транзистора VT2 близько до нуля, цей транзистор закритий – опір каналу витік-стік дуже велике, високовольтні біполярні транзистори ѴТЗ, ѴТ4 відкриті. Вихід випрямного діодного моста виявляється зашунтірован ними, внаслідок чого сімістор VS1 майже весь час відкритий, лампа розжарювання EL1 світить в повний накал.

Для підвищення економічності і значного полегшення робочого температурного режиму при впровадженні пристрою в обмежений простір настановної коробки вимикача освітлення для внутрішньої електропроводки резистор R8, гасящий надлишок напруги, узятий вельми високого опору. Щоб забезпечити початкову зарядку конденсатора фільтра випрямленої напруги С4 і стабільну роботу пристрою при світної лампі EL1, встановлений каскад на високовольтному р-п-р транзисторі ѴТ1. Транзистор включений таким чином, що він відкривається синхронно з транзисторами ѴТЗ, ѴТ4, чим забезпечується надійна підкачка конденсатора С4 енергією. При погашеної лампі симистор і транзистори ѴТЗ, ѴТ4 постійно закриті, напруга на виході діодного моста VD5 максимально, транзистор ѴТ1 також постійно закритий. Струм, що протікає в цей час через резистори R8, R9, цілком достатній для роботи КМОП мікросхеми DD1.

А тепер розглянемо, як схема управляє лампою. Задіяний D-тригер мікросхеми DD1 включений як подільник частоти на два. Припустимо, що на інверсному виході тригера (вив. 2) високий рівень – лог. 1. Транзистор ѴТ2 відкритий і шунтується емітер-ні переходи ѴТЗ, ѴТ4. Лампа не світиться. Тригер на мікросхемі DD1 в цьому включенні змінює свій стан по спадам тактових імпульсів негативної полярності на вході С. При короткочасному замиканні кнопки розряджається дляантідребезговой конденсатор С2 і заряджається задаючий час витримки оксидний конденсатор С1. На вив. 2 DD1 з’являється лог. 0. Конденсатор С5 плавно розряджається через резистори R6, R4, R5 і відкритий п-канальний транзистор вхідного ключа мікросхеми. Транзистор ѴТ2 відносно плавно закривається, а на противагу йому відкриваються транзистори ѴТЗ, ѴТ4. Струм через керуючий електрод сімістора плавно наростає. Таким чином, забезпечується уповільнене на 3 … 4 с запалювання лампи EL1 на повну потужність.

При повторному короткочасному замиканні контактів клавішного вимикача SA1 тригер знову змінює свій стан на протилежний. Конденсатор С5 поступово заряджається до напруги близько 2 В, транзистор VT2 відкривається і, як наслідок, лампа розжарювання плавно гасне.

Якщо після включення лампи EL1 світло не буде незабаром погашений примусово, то через якийсь певний час пристрій автоматично відключить живлення навантаження. Відбудеться це з тієї причини, що заряджений після замикання кнопки SA1 конденсатор С1 поступово розряджається через високоомні резистори R3 і R1, і коли напруга на вході R DD1 складе близько половини від напруги живлення мікросхеми, тригер сбросится, на вив. 2 встановиться високий рівень – лампа згасне. З зазначеними на схемі номіналами С1, R3 час витримки на відключення складе 25 … 30 хв при застосуванні високоякісного конденсатора С1.

Світлодіод HL1 яскраво світиться при погашеної лампі EL1, що полегшує пошук вимикача в темряві. При включеній лампі його світіння ледь вловиме. Якщо це не так, то слід перевірити працездатність каскаду на транзисторі VT1. Варистор R15 захищає від пробою закриті високовольтні транзистори і симистор від пробою при сплесках напруги живлення.

У пристрої можна застосувати резистори С1-4, С2-14, С2-23, С2-33, МЛТ. Резистор R9 бажано помістити в скляну або керамічну трубку, що запобіжить можливому спалаху плати при пробої транзистора VT1. Варистор R15 можна встановити типів FNR-07K391-FNR-20K391, FNR-05K431-FNR-20K431 або аналогічний. Неполярні конденсатори типів К10-17, КМ-5. Всі оксидні конденсатори повинні бути хорошої якості, з струмами витоку, не виходять з наноамперного діапазону при номінальній напрузі. З цієї причини для даної конструкції не підходять конденсатори типу К50-35. Для компактного виконання пристрою на їх місці бажано використовувати конденсатори в сверхминиатюрном виконанні, наприклад, аналогічні вживаним в мобільних телефонних трубках. Діоди КД522А можна замінити будь-якими з КД521, КД510, 1N4148. На місці стабілітрона VD2 може працювати малопотужний девятівольтовий стабілітрон типу КС207А, КС191Ж, Д814Б1, BZX/BZV55C-9V1. Замість КС515А застосовні КС515Г, КС215Ж, КС216, КС508Б. КС535Б, 1N4744A. Малопотужний діодний міст можна замінити іншим в мініатюрному виконанні, наприклад, КЦ407А, DB104-DB107, RB155 або чотирма високовольтними діодами – КД243Ж, 1 N4004 і ін Світлодіод слід використовувати червоного кольору з високою яскравістю світіння – L383SRWT, L1503SRC / D, L1503SRC / F, L1503SRD, L1513SURC / E, L1543SRC / E, L63SRC, L. Для світлодіодів фірми KINGBRIGHT буква «S» у позначенні після номера серії є ознакою підвищеної світловіддачі. З вітчизняних підійдуть деякі типи ультра-яскравих світлодіодів із серій КІПД21, КІПДЗб, КІПД40. Транзистори: КТ940А-КТ940АМ, КТ6135А, Кт969а, 2N6517, 2N6520, BF844, MPSA-42, 2SC2330; КТ9115А-КТ505А, BF493, MPSA-92, 2SA1625 (M / L / K); КП501 (А-Г), КР1014КТ1 (А-Г). На місці сімістора можна використовувати будь-який екземпляр відповідного за силовим параметрам зі струмом випрямлення не більше 100 мА, наприклад, 15-амперні високовольтні МАС15М, МАС15А10. MAC16D, МАС16М, ВТ139-600, ВТ139-800F. Слід зазначити, що в разі розміщення пристрою всередині установочної коробки для вимикача освітлення сумарна потужність підключаються ламп розжарювання не може перевищувати 200 … 300 Вт через низьку ефективність охолодження симістора, навіть встановленого на тепловідвід достатніх (Для просторого корпусу) розмірів.

Можливий варіант виконання друкованої плати дан на мал. 1.31.

Рис. 1.31

Елементи HL1 і SA1 підключаються до схеми за допомогою монтажних провідників достатньої довжини. Під клавішу вимикача необхідно встановити поворотну пружину. Від струмоведучих частин конструкція ізолюється декількома шарами щільної склотканини без полімерного наповнювача. Щоб уникнути псування світлодіода перед установкою необхідно уточнити його полярність.

Налагодження правильно зібраного пристрою зводиться до підбору опору резистора R6 так, щоб польовий п-МОП транзистор VT2 повністю відкривався при погашеної лампі. Час витримки на автоматичне вимкнення залежить головним чином від параметрів R3, С1. Ємність конденсатора С1 не повинна перевищувати 1/4 від ємності С4. Час «розгоряння» і згасання лампи можна змінити підбором конденсатора С5. Не рекомендується вибирати його значення більше 7 с. Виключивши зі схеми елементи R4, R5, R6, С5 і підключивши затвор транзистора VT2 безпосередньо до вив. 2 DD1, можна запалювати і гасити лампу практично миттєво. Час її життя при цьому помітно знизиться.

Так як всі елементи пристрою знаходяться під напругою освітлювальної мережі, то при його налаштуванні і експлуатації слід дотримуватися необхідних заходів безпеки.

Література: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов – Радіоаматорам схеми, Москва 2008