СЕНСОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР С БЕРЕЖНЫМ ПУСКОМ

Если в каком-то светильнике по каким-то причинам вы не можете воспользоваться энергосберегающими электролюминесцентными осветительными лампами и продолжаете пользоваться лампами накаливания, то в несколько раз продлить срок их службы можно с помощью устройства, о котором пойдёт речь. Этот регулятор яркости ламп накаливания не содержит дефицитных деталей, предназначен для работы с лампами накаливания суммарной мощностью до 250 Вт.

При эксплуатации различных устройств сен­сорных регуляторов освещения, выполненных с применением микросхемы К145АП2 [1 - 3], выявилась одна неприятная особенность, выражающаяся в том, что если, воздействуя на сенсор, светильник был выключен при работе лампы накаливания на максимальную мощ­ность, то поскольку, микросхема К145АП2 запо­минает режим ранее установленной мощности, последующее включение лампы также происхо­дит сразу на максимальную мощность. В момент такого включения из-за большого броска тока через холодную спираль лампы накаливания нередко происходит её перегорание, в некото­рых случаях сопровождающееся разрывом стеклянного баллона лампы. К сожалению, микросхема К145АП2 не имеет встроенной функции плавного включения нагрузки, поэтому устройство, схема которого представлена на рис. 1, содержит несложный узел для бережного включения, уменьшающий бросок тока через спираль лампы накаливания в момент подачи на неё напряжения питания. «Главная деталь» устройства — ИМС К145АП2 выполнена по р- МОП технологии, содержит 780 интегральных элементов. Микросхема изготавливается в корпусе DIP-16, питается напряжением -15 ± 1,5В, ток потребления не превышает 2 мА, импульсный выходной ток не менее 3 мА. Назначение выводов микросхемы: 2 — вход синхроимпульса; 3 — основной сенсорный вход; 4 — вспомогательный сенсорный вход; 5 — напряжение питания; 6 — выход импульсов управления симистором; 12 — вход разделения общей шины; 14 — выход схемы фазовой автоподстройки частоты; 15 — общий (под­ложка).

   Большинство сенсорных регуляторов, выпол­ненных на К145АП2 по типовой схеме, требуют соблюдения фазировки подключения к напря­жению сети переменного тока. Чтобы изба­виться от фактора фазного провода, в это устройство введён узел транзисторного усилителя напряжения, наведённого на сенсор Е1 сигнала. Узел усилителя напряжения выпол­нен на биполярных р-п-р транзисторах VT1, VT2, включенных по схеме Дарлингтона. Применение составного транзистора значительно повышает чувствительность сенсорного датчика Е1, что позволяет установить резисторы R1, R2 боль­шого сопротивления, повышая тем самым безопасность эксплуатации устройства. При подаче на регулятор напряжения питания пере­менного тока 220 В, подключенная в качестве полезной нагрузки лампа накаливания EL1 обычно остаётся в выключенном состоянии. При кратковременном касании сенсора Е1 пальцем, на выводе базы VT1 наводится переменная ЭДС, которая усиливается по току и напряжению узлом на транзисторах VT1, VT2. Снимаемое с коллекторов VT1, VT2 переменное напряжение поступает на выпрямитель, выпол­ненный на диодах VD1, VD2. Резис­тор R8 — нагрузка выпрямителя. Когда напряжение на входе in1, вывод 3 микросхемы DA1 превысит -5 B₁ то его уровень будет доста­точным для управления микросхе­мой. Погасить лампу можно после­дующим кратковременным прикос­новением к сенсору. Если касание будет продолжаться более 0,5 с, то мощность, подаваемая на нагрузку, будет циклически меняться от мини­мального значения до максималь­ного и наоборот.

   На п-p-n транзисторе VT3 собран усилитель импульсов тока управле­ния симистором VS1. Стабилитрон VD5 предназначен для защиты микросхемы от повреждения при некоторых неисправностях симисто- ра VS1 или при ошибках в монтаже. Стабилитрон VD4 защищает микро­схему от повреждения импульсными сетевыми помехами [4]. Микросхема и другие низковольтные узлы регулятора питаются постоянным напряжением отрицательной поляр­ности от однополупериодного выпрямителя, выполненного на элементах R15, СЮ, VD6, VD7, VD3, HL1, С7, С9. Светодиод HL1 выполняет функции индикатора на­личия напряжения питания, облег­чает поиск кнопки сенсора в темноте. Если его свечение будет излишне ярким, то его можно зашунтировать резистором сопро­тивлением несколько сотен Ом. Для уменьшения уровня помех, соз­даваемых работающим фазовым регулятором мощности, устройство оснащено двухзвенным LC помехо- подавляющим фильтром, собран­ном на L1, R14, С11, С12, L2, R16, С13. Предохранитель FU1 защи­щает устройство и сеть от перегрузки.

   Защита ламп накаливания от повреждения в момент включения выполнена на четырёх терморезис­торах с отрицательным TKC RT1 -RT4. В момент подачи на лампы накаливания напряжения питания сопротивление их нитей накала мало, а у терморезисторов, наоборот, максимально, что уменьшает первоначальный бросок тока и уменьшает вероятность перегорания ламп накаливания в момент включения. Сопротивление холодной спирали у новой лампы мощностью 75 Вт около 50 Ом. Сопротивление четырёх последовательно включенных терморезисторов указанного на схеме типа при комнатной температуре около 40 Ом. В процессе протекания тока через терморезисторы они нагреваются, их сопротивление уменьшается до нескольких долей Ом, на лампы накаливания поступает более 98 % потребляемой от сети мощности.

Конструкцию можно смонтировать на печатной плате размерами 150x70 мм, рис.2. В устройстве можно использовать постоян­ные резисторы МЯТ С2-23, С1-4, РПМ соот­ветствующей мощности. Резисторы R14, R15, R16 желательно взять невоспламеняе­мые типа Р1-7 или аналогичные импортные разрывные. Терморезисторы с отрицатель­ным TKC типа SCK103 можно заменить любыми аналогичными с начальным сопро­тивлением 8,2... 15 Ом, например, изъятых из неисправных компьютерных БП, мониторов, телевизоров. Конденсаторы СЮ, С11, С12, С13 полиэтилентерефталатные типа К73-17, К73-24 на напряжение не ниже 630 В или импортные конденсаторы, предназначенные для работы в сети переменного тока (~250 В GRF250V~X2). Оксидные конденсаторы типа К50-35, К50-68, К53-19 или импортные ана­логи. Остальные конденсаторы — любые малогабаритные керамические или плёноч­ные, например, К10-17, К10-50. Стабилитро­ны: КС508А можно заменить на любой из 2С512А, 2С516В, КС213Б, 1N5350, 1N4743A, а вместо КС508Г подойдёт КС220Ж, КС522А, 1N4746A, 1N5357. Вместо КС191А подойдут КС182А. Диоды 1N4148 можно заменить на любые из 1 N914, КД522, КД209, КД243, 1 N4001 - 1 N4007. Светодиод RL50HY213 желтого цвета свечения можно заменить на любой красного, жёлтого или зелёного свечения из серий AJ1307, КИПД21, КИПД35, КИПД40, КИПД66, L-1503, L-1513. Транзис­торы SS9015 можно заменить на любые из серий КТ3107, КТ361, КТ6112, КТ6115, SS9015, 2SA709. Вместо SS8050 подойдёт любой из серий КТ3102, КТ503, КТ645, КТ6113, КТ6117, 2SC2001, 2SC2331, 2SD261. Импортный функциональный аналог микро­схемы К145АП2 — SLB0576. Поскольку среди отечественных микросхем К145АП2 часто встречаются бракованные экземпляры, жела­тельно применить панельку для микросхемы. Микросхемы вставляют в панельку когда весь монтаж будет закончен. Вмес о симис- торов MAC8N подойдут любые из ВТ138-800, ВТ138-600, ВТ139-800, TIC226M или любой аналогичный на рабочее напряжение не ме­нее 400 В и ток 4 А. Симистор в пластмас­совом корпусе Т0-220 при мощности нагруз­ки более 75 Вт устанавливают на теплоотвод размером 55x15 мм. Дроссели L1, L2 намо­таны на кольцах размерами 32x20x6 мм из феррита НМ3000 проводом ПЭВ-2 диамет­ром 0,68 мм, содержат по 30 витков. Перед укладкой обмотки в ферритовом кольце необходимо сделать немагнитный зазор, для чего кольцо разламывают на две части с помощью тисков и склеивают моментальным суперклеем. После чего кольцо последова­тельно просушивают 2 часа при комнатной температуре и 6 часов при температуре 60 гр.С. Затем кольцо обматывают лакотканью и наматывают обмотку дросселя. Между слоя­ми обмоток нужно проложить один слой лакоткани или ПВХ изоленты. Готовый дрос­сель пропитывают электротехническим ла­ком или компаундом. Изготовленные таким образом дроссели имеют относительно большие габариты, но подходят для работы с нагрузкой, потребляющей ток до 5 А. При желании уменьшить габариты устройства можно применить компактные дроссели от автомагнитол. Дроссель L1 не должен иметь индуктивность более указанной на принци­пиальной схеме, иначе будет возможен авто­генераторный режим работы фазового регулятора.

Если потребуется понизить чувствитель­ность усилительного каскада на транзисто­рах VT1, VT2, то нужно будет установить конденсатор С1 на большую ёмкость. При настройке и эксплуатации устройства следует учитывать, что все его элементы находятся под напряжением сети. Это устройство разработано таким образом, что оно не может быть включено в разрыв цепи питания ламп накаливания. Поэтому, его целесообразно встраивать в корпус модернизируемого светильника или в отдельную коробку, к розетке которой будут подключаться осветительные приборы.

Бутов А.Л.

Литература:

1.Бутов       А.Л. Сенсорный регулятор мощности. — Радиоконструктор, 2001, № 4, стр. 35, 36.

2.Бутов       А.Л. Сенсорный регулятор освещения с блокировкой включения. — Радиоконструк­тор, 2004, N8 3, стр. 29-31.

3.Бутов       А.Л. Сенсорный регулятор освещения с акустическим реле. — Радиоконструктор, 2009, № 9, стр. 24 - 26.

4.Бутов       А.Л. Как повысить надежность регулятора мощности на микросхеме К145АП2. — Радио, 2007, № 10, стр. 43.

б.Нефедов. А. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Том 2. — Москва, «Радиософт», 1999, стр. 82-83.