Майже півстолітнє звитяжне планетарне хода інтегрального таймера «555» (вітчизняний аналог КР1006ВІ1) підбадьорює уми багатьох розробників електронних пристроїв. Ця невелика мікросхема, навіть в «древньому» біполярному щодо низькочастотному варіанті, не перестає дивувати своєю універсальністю. Нащадки таймера «555» – КМОП версії мікросхеми (LMC555, 1CL7555 та інші) часто зустрічаються в сучасних пристроях промислового виготовлення – вимірювальних приладах, годинах, мобільних радіостанціях і іншій техніці. Поки ж, на жаль, для більшої частини радіоаматорів, доступна тільки біполярна версія цього таймера. На такий мікросхемі і пропонуються дві конструкції для повторення, про які піде мова нижче.

Наше зір, що дозволяє бачити навколишній світ у багатстві фарб, ліній і форм, еволюцією не пристосоване миттєво перебудовуватися під миттєві зміни рівня освітленості-до винаходу електричного освітлення в цьому не було особливої ​​потреби. Тому різке включення або виключення світла, як мінімум, викликає почуття дискомфорту: або засліплює, або занурює у пітьму. Не варто забувати і про високу ймовірність перегорання нитки ламп розжарювання при включенні їх на повну потужність без попереднього розігріву.

На рис. 1.35 представлена ​​проста схема для плавного включення і виключення ламп розжарювання, що працюють в ланцюзі постійного струму напругою 12 В. Основне призначення цього пристрою – Уповільнене плавне виключення і включення освітлення в салоні автомобіля. Воно може застосовуватися і для управління потужними 12-вольтовими галогенними лампами кімнатних світильників, одержуючих живлення від понижувального трансформатора з випрямлячем. При необхідності і бажанні, скорегувавши параметри времязадающіх ланцюгів, цей пристрій можна використовувати за своїм розсудом.

Рис. 1.35

При подачі напруги живлення 12 … 15 В і розімкнутої кнопці SA1 на виході DA1 (вив. 3) встановлюється високий рівень. Конденсатор СЗ розряджається через відкритий колекторний перехід п-р-п транзистора мікросхеми (вив. 7 – вихід з відкритим колектором). Так як конденсатор С1 в цей момент розряджений, транзистор VT1 закритий і зарядка конденсатора СЗ неможлива. У цей час генерація DA1 відсутня, потужний польовий транзистор VT2 постійно відкритий, лампа розжарювання світить з максимальною яскравістю.

Після замикання контактів SA1 конденсатор С1 починає заряджатися по ланцюгу R2, R3. Через кілька секунд, після того як напруга на емітерний перехід VT1 досягне напруги близько 0,45 В, цей транзистор починає відкриватися. Коли струм в його ланцюга досягне достатнього рівня, мікросхема ОА1 (вив. 3) почне генерувати короткі імпульси негативної полярності. Спочатку, після появи генерації, шпаруватість їм

пульсів сягає кількох тисяч, тому ні зниження яскравості лампи, ні її мерехтіння непомітні. У міру зарядки конденсатора С1 транзистор VT1 відкривається сильніше. Час зарядки конденсатора СЗ до напруги вище порогового напруги перемикання DA1 поступово зменшується. Час розрядки цього конденсатора не змінюється, так як номінал резистора R7 постійний. Все це призводить до того, що шпаруватість імпульсів на вив. 3 поступово зменшується, отже середня потужність, що подається на лампу EL1, зменшується і яскравість її світіння плавно знижується. Частота перемикання максимальна при шпаруватості близької до 2 і складає близько 1300 Гц. На лампу в цей момент поступає приблизно половина потужності.

Конденсатор С1 продовжує заряджатися, струм в колекторному ланцюзі VT1 зростає. Шпаруватість імпульсів починає збільшуватися. Але тепер транзистор VT2 більший час знаходиться в закритому стані, яскравість світіння лампи продовжує зменшуватися. Приблизно через 60 … 70 з після замикання кнопки SA1 струм колектора досягає значення, при якому СЗ вже не в змозі розрядитися до напруги нижче порогового через резистор R7 і транзистор мікросхеми. Генерація зривається, на вив. 3 DA1 встановлюється низький рівень, транзистор VT2 закритий, лампа не світиться.

При розмиканні контактів SA1 процеси починають протікати в зворотному порядку. Так як зазвичай бажано отримати більш швидке запалювання лампи на повну потужність, ніж її згасання, то розрядка конденсатора йде по ланцюгу R3 VD1 R4 R1. Резистор R2 обмежує напругу, до якого буде заряджатися конденсатор С1, що дозволяє запалити лампу на мінімальну потужність не пізніше ніж через 0,5 с після розмикання контактів SA1.

На двоколірному двукрістальном світлодіоді HL1 і елементах R11, R12, ѴТЗ, ѴТ4 виконаний вузол індикації режиму роботи. При відключеному живленні навантаження світлодіод світить зеленим кольором, при включеному – червоним. При згасанні лампи колір світіння HL1 змінюється в такій послідовності: червоний, оранжевий, жовтий, жовто-зелений, зелений, при запалюванні – у зворотному порядку. Подачею логічного нуля на ХР1 можна відключити світлодіодну індикацію, наприклад, коли живлення на навантаження не подається тривалий час, що зменшить споживаний струм, коли пристрій знаходиться в черговому режимі.

Так як напруга в бортовій мережі автомобіля може бути нестабільно, то для захисту мікросхеми та польового транзистора від пошкоджень при сплесках напруги живлення застосований параметричний стабілізатор на елементах VT5, VD2, R12, Сб Крім того, цей вузол являє собою фільтр, що знижує рівень перешкод від системи запалювання, які можуть надавати дестабілізуючий вплив на нормальну роботу мікросхеми DA1.

Не завжди є можливість виконати ланцюг підключення навантаження так, як показано на рис. 1.35. Тоді конструкцію можна модифікувати згідно рис. 1.36. Тут замість n-канального застосований р-канальний потужний польовий транзистор. Стабілітрон VD3 захищає затвор транзистора VT6 від пробою при сплесках напруги живлення.

Конденсатор С2 (див. рис. 1.35) підвищує стійкість роботи системи. Плавкий запобіжник FU1 запобігає пошкодженню польового транзистора при перевантаженні. При відключеній навантаженні, пристрій, зібране за схемами рис. 1.35 і 1.36 споживає струм не більше 13 мА при напрузі живлення 12 В. Якщо відключити вузол індикації на HL1, то струм споживання можна зменшити. При харчуванні цього пристрою випрямленою напругою від понижувального трансформатора, як було сказано вище, напруга живлення на параметричний стабілізатор подається через діод, наприклад, КД209А, а між висновком колектора VT5 і загальним проводом необхідно включити оксидний конденсатор на 470 мкФ.

На рис. 1.37 представлена ​​схема пристрою керування освітленням, призначеного для роботи в колі змінного струму напруги 220 В. Його робота багато в чому аналогічна влаштуванню, виконаному за схемою рис. 1.35. У цьому варіанті застосований більш високовольтний польовий МОП-транзистор, змінена ланцюг живлення мікросхеми і вузол індикації. Світиться світлодіод HL1 показує, що пристрій підключено до напруги мережі 220 В.

Рис. 1.36

Рис. 1.37

Щоб запобігти мерехтіння лампи, коли яскравість її світіння мінімальна, зменшенням ємності конденсатора СЗ збільшена частота генерації мікросхеми. Конденсатор С6 – фільтр живлення, необхідний для зниження пульсацій випрямленої напруги на діоді VD2, дестабілізірущем спільну роботу мікросхеми і транзистора VT1. Варистор R10 захищає польовий транзистор від пробою при імпульсних сплесках напруги мережі. Якщо буде використано варистор меншої потужності, то його бажано підключити до висновків стоку і витоку транзистора VT2. Креслення друкованої плати цього пристрою наведено на рис. 1.38.

В обох конструкціях можуть бути застосовані постійні резистори МЯТ, С2-23, С2-33, С1-4 відповідної потужності. Варистор R10 можна замінити на FNR-14K471, FNR-20K431 або аналогічним. Оксидний конденсатор С1 використаний з малим струмом витоку типу К52-2. На його місці можна застосувати й інші танта-ловие або ніобієві конденсатори з малим струмом витоку у всьому інтервалі робочих температур. Добре працюють і звичайні оксидні конденсатори на робочу напругу 35 … 63 В фірм RUBYCON, SAMSUNG, DON. Спроби використовувати конденсатори типу К50-35 виявляться безуспішними. Якщо немає обмежень в габаритах конструкції, не виключено і навіть переважно застосування поліетилентерефталатних конденсаторів великої ємності.

Рис. 1.38

Конденсатор С7 на рис. 1.37 типу К73-17, К73-24, К73-50, К73-56. Решта – неполярні конденсатори типів К10-17, К10-7, КМ-5, КМ-6. Діоди КД522Б можна замінити будь-якими з КД510, КД521, КД103, 1N4148. Стабілітрон Д814Д замінюється на КС213Б, КС213Ж, КС512А, 1N6002B, 1N6003B. Трехамперний діодний міст BR310 при роботі з навантаженням, що споживає струм до 1 А, на тепловідвід можна не встановлювати. Його можна замінити на BR34-BR38, КВРС104-КВРС110 або чотирма діодами 1N5404-1 N5408, Д246-Д248 (А, Б), КД202 (К, М, Р). Світлодіод L57EGW можна замінити прямокутним L117EGW, але його яскравість світіння приблизно удвічі менше. Світлодіод L383SRDT червоного кольору світіння з яскравістю близько 70 мкд, виконаний в пятімілліметровом прямокутному корпусі, замінимо будь-яким із серій L1503, L1513, АЛ307, КІПД15, КІПД21, КІПД66. Транзистори КТ3107І можна замінити будь-якими з коефіцієнтом передачі струму бази не менше 200 із серій КТ3107, SS9015, ВС307, 2SA1174. Транзистор КТ3102Г можна замінити будь-яким з КТ3102, SS9014, ВС547, 2SC2784, 2SC1222. Польовий транзистор IRF540 має опір відкритого каналу не більше 0,08 Ом і здатний працювати при струмі стоку до 25 А. При такому струмі втрати напруги і потужності на ньому складуть 2 В і 50 Вт, що занадто багато. Тому максимальний струм навантаження обмежений значенням 8 А. Цей транзистор обов’язково встановлюється на тепловідвід з площею охолоджуючої поверхні не менше 40 см2. При необхідності використовуються ізолюючі прокладки. Його можна замінити на аналогічні IRF541, BUZ10, BUZ11, BUZ27, КП723 (A-В), КП746 (А, Б). Для більшого струму навантаження можна використовувати КП789А, BUZ111S. Польовий р-канальний транзистор 1RF9540 при струмі навантаження до 3 А можна замінити на МТР12Р10, КП785А або двома IRF9640 в паралельному включенні. Високовольтний КП707В2 при струмі навантаження до 1 А можна замінити будь-яким із серій КП707, КП777 або імпортними IRF440, IRF442,, IRF840 BUZ213, BUZB82. У всіх випадках для отримання більшої навантажувальної здатності можна використовувати паралельне включення двох-трьох однотипних польових транзисторів.

Токовиравнівающіе резистори не потрібні. Можна застосувати більш дорогі, зате набагато більш потужні польові транзистори, наприклад, SMW14N50F (500 В, 56 А, 180 Вт), IRG4PC50F (600 В, 70 А, 200 Вт). При необхідності збільшують розміри тепловідводу. Мікросхему можна замінити будь-яким імпортним біполярним аналогом 555 або більш економічною XR-L555M.

Конструкція пристрою, виконаного за схемою рис. 1.35, в автомобільному варіанті виконання повинна бути розрахована на жорсткі умови експлуатації [8, 10]. Збільшивши опір резистора R12 (див. рис. 1.35) до 3,6 кОм і встановивши VT5 більш потужний, наприклад, КТ608, КТ630, 2SC2331, напруга живлення можна збільшити до 24 В (великовантажні автомобілі). При наладці пристрою, виконаного за схемою рис. 1.37, необхідно пам’ятати, що всі його елементи знаходяться під напругою освітлювальної мережі, і дотримуватися необхідних заходів обережності.

Для налаштування пристроїв, виконаних за наведеними схемами, зручно користуватися пристосуванням, що складається з послідовно включених малопотужної динамічної головки, конденсатора на 0,68 мкФ і резистора на 1,5 кОм. Одержаний пробник одним проводом підключають до вив. 3 DA, іншим – до мінусового дроту живлення. Якщо при відключенні кнопкою SA1 живлення навантаження генерація DA1 не буде зриватися, то потрібно або застосувати транзистор VT1 з великим коефіцієнтом передачі струму бази, або замінити конденсатор С1 на екземпляр з меншим струмом витоку. Тимчасові значення затримки включення / вимикання залежать від параметрів R3, R4, С1. Встановлюючи ці елементи з іншими номіналами, можна легко варіювати динамікою запалювання і згасання ламп розжарювання. Якщо в якості навантаження будуть використовуватися галогенні лампи, бажано, щоб час їх згасання не перевищувало декількох секунд.

Обидва пристрої можна перетворити в регулятори потужності, якщо колектор VT1 відключити від його ланцюга, а послідовно з резистором R6 включити змінний резистор на 220 кОм в реостатному включенні – до R6 і до загальної точки з’єднання R7, СЗ. При такому варіанті використання, для польового транзистора може знадобитися більш масивний тепловідвід.

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