Изолированный выключатель освещения с таймером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Существуют разные способы изолировать выключатель от сети переменного тока и управляемого им прибора. Это можно сделать, передавая команды включения и выключения по радиоканалу [1] или с помощью ИК излучения [2]. Можно включать питание с помощью электромагнитного или оптоэлектронного реле.

Рис. 1

Одно из самых простых решений - применение маломощного изолирующего трансформатора, включенного в цепь управления коммутирующего сетевое напряжение симистора. Схема построенного по такому принципу выключателя показана на рис. 1. Сетевое напряжение 220 В подают на контакты 1 и 2 колодки ХТ1, а одну или несколько осветительных ламп накаливания подключают к ее контактам 3 и 4 (или наоборот). Люминесцентные "энергосберегающие" лампы применять с таким выключателем не следует, поскольку потребляемый ими ток носит импульсный характер, и устройство будет работать неустойчиво. Последовательно в цепь питания ламп включен симистор VS1. Между его электродами 2 и управляющим включена первичная обмотка понижающего трансформатора Т1.

В исходном состоянии контакты присоединенных к колодке ХТ2 механических выключателей SA1 и SA2 разомкнуты. Если выключателей требуется больше, дополнительные можно подключить параллельно этим. Через первичную обмотку трансформатора протекает только ее ток холостого хода (всего несколько миллиампер), который тем меньше, чем больше индуктивность обмотки. Поскольку его недостаточно для открывания симистора VS1, освещение остается выключенным.

При замкнутых контактах любого из механических выключателей трансформатор Т1 работает в режиме короткого замыкания. Ток в его обмотках теперь больше и достаточен для открывания симистора VS1. Поскольку симистор открывается вблизи начала каждого полупериода, на лампы поступает практически полное сетевое напряжение. А напряжение на первичной обмотке трансформатора Т1 после открывания симистора не превышает 2...3 В, поэтому перегрузки трансформатора не происходит.

Рис. 2

Элементы устройства размещены на печатной плате, изготовленной из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2. ХТ1 и ХТ2 - винтовые зажимные колодки серии Х9777В с шагом контактов 7,62 мм, но можно применить и другие или вовсе обойтись без них. Трансформатор Т1 - маломощный сетевой с напряжением вторичной обмотки 8...12 В и током первичной обмотки в режиме холостого хода не более 10 мА.

Рис. 3

В авторском варианте (рис. 3) применен трансформатор с током холостого хода 5 мА от цифрового мультиметра Щ4300. Несколько унифицированных трансформаторов серии ТП-112, имевшихся в распоряжении автора, оказались непригодными, у них ток холостого хода превышал 15 мА.

Подстроечный резистор R1 - СПЗ-19. При налаживании выключателя его движок первоначально устанавливают в среднее положение. Затем, подключив к колодке ХТ1 лампу накаливания и

сеть, находят такое положение движка подстроечного резистора, чтобы при разомкнутом выключателе SA1 (SA2) лампа была выключена, а при замкнутом - включена.

Переменным напряжением вторичной обмотки трансформатора, имеющимся между контактами механических выключателей, когда все они разомкнуты, можно воспользоваться для подсветки. Она полезна для поиска выключателей в темноте. Главное, чтобы потребляемый узлом подсветки ток был меньше того, при котором включаются основные осветительные приборы.

Рис. 4

Возможная схема узла подсветки показана на рис. 4. Его элементы размещают в корпусе обычного выключателя, применив проводной монтаж и просверлив отверстия для светодиодов. В каждом полупериоде светит лишь один из них, одновременно защищая другой от повышенного обратного напряжения. При желании один светодиод можно заменить обычным диодом любого типа, который будет выполнять лишь защитную функцию.

При указанном на схеме сопротивлении резистора R1 ток нагрузки вторичной обмотки трансформатора Т1 выключателя не превышает 1 мА. С учетом большого коэффициента трансформации это очень незначительно увеличивает ток первичной обмотки, не создавая опасности несвоевременного открывания симистора VS1. Светодиодам повышенной яркости тока 1 мА вполне достаточно для заметной подсветки. При желании ее яркость можно увеличить, уменьшая сопротивление резистора R1, но следя за тем, чтобы возросший ток не вызывал сбоев в работе выключателя.

Рис. 5

Если требуется включать освещение лишь на определенное время с последующим автоматическим выключением, вместо механического выключателя (или параллельно ему) к вторичной обмотке изолирующего трансформатора Т1 можно подключить электронный таймер, собрав его по схеме, показанной на рис. 5. Двухпроводным кабелем одну пару контактов колодки ХТ1 (1,2 или 3, 4) таймера соединяют с одной из таких же пар контактов колодки ХТ2 выключателя (см. рис. 1). Оставшиеся свободными на обеих колодках пары контактов - резервные. К ним могут быть подключены дополнительные механические выключатели или их группы.

В исходном состоянии напряжение вторичной обмотки изолирующего трансформатора поступает на выпрямительный диодный мост VD1. Через диод VD2 выпрямленное напряжение заряжает конденсатор С1 до 12... 15 В. В этом состоянии светодиод HL1 подсвечивает кнопку пуска таймера SB1. Поскольку конденсатор С2 разряжен, полевой транзистор VT1 закрыт. Освещение остается выключенным.

При нажатии на кнопку SB1, даже кратковременном, происходит перераспределение между конденсаторами С1 и С2 накопленного в конденсаторе С1 электрического заряда. В результате разрядки конденсатора С1 и зарядки конденсатора С2 напряжение на них становится одинаковым и равным 9... 10 В. Это обеспечено соответствующим выбором емкости конденсаторов. Резистор R3 ограничивает ток перезарядки.

Как только напряжение на конденсаторе С2 превысит порог открывания транзистора VT1, его открывшийся канал замкнет диагональ моста VD1, а с ней и вторичную обмотку изолирующего трансформатора. Освещение будет включено. При этом светодиод HL1 погаснет, а диод VD2 закроется. Начнется разрядка конденсатора С2 через резистор R2. Полевой транзистор останется открытым, пока напряжение на конденсаторе не приблизится к пороговому. Затем он начнет постепенно закрываться, уменьшая ток в обмотках трансформатора. Симистор станет открываться со все увеличивающейся задержкой относительно начала каждого полупериода сетевого напряжения. Это приведет к плавному уменьшению яркости осветительных ламп вплоть до их полного выключения. Незадолго до этого работа бесконтактного выключателя может стать неустойчивой, в результате чего произойдет несколько вспышек осветительных ламп.

При указанных на схеме номиналах элементов получена выдержка до выключения около 3 мин. Подборкой конденсатора С2 и резистора R2 ее можно изменить.

Рис. 6

Рис. 7

Все элементы таймера смонтированы на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 6, а внешний вид - на рис. 7. Кнопку и светодиод устанавливают со стороны печатных проводников.

Постоянные резисторы - С2-23 или импортные, конденсаторы - импортные. Замена полевого транзистора IRFZ30 - IRL2505L или IRL3205, а диодного моста КЦ405А - четыре отдельных диода серии КД105 или 1N4001 - 1N4007. Такие же диоды подойдут и вместо 1 N4002.

Светодиод L-5013UWC можно заменить другим повышенной яркости и любого цвета свечения. Кнопка SB1 - ПКн159 или NS-A6PS-130. Но пригодны и другие кнопки без фиксации, имеющие достаточно длинный толкатель. Кнопку большого размера можно закрепить на корпусе, в который помещена плата.

Рис. 8

На рис. 8 показана схема еще одного варианта таймера. В отличие от рассмотренного выше, здесь между цепью, определяющей продолжительность выдержки, и затвором полевого транзистора VT1 имеется узел на элементах-триггерах Шмитта микросхемы DD1. Напряжение питания этой микросхемы поступает с конденсатора С1.

В дежурном режиме конденсатор С2 разряжен, С3 заряжен, на выходах элементов DD1.1 и DD1.2 установлен высокий уровень напряжения, поэтому на выходе элемента DD1.3 он низкий и полевой транзистор VT1 закрыт. Осветительные лампы выключены, а светодиод подсветки HL1 включен.

При коротком нажатии на кнопку SB1 конденсатор С2 зарядится, высокий уровень на выходе элемента DD1.1 сменится низким, а низкий на выходе элемента DD1.3 - высоким. Полевой транзистор VT1 откроется, осветительные лампы включатся, светодиод HL1 погаснет, а конденсатор С3 быстро разрядится через защитный диод элемента DD1.2.

Когда конденсатор С2 разрядится через резистор R2 настолько, что уровень напряжения на выходе элемента DD1.1 вновь станет высоким, начнется зарядка конденсатора С3. Это приведет к установке высокого уровня на одном из входов (выводе 5) элемента DD1.2. Собранный на этом элементе генератор начнет работать, формируя импульсы частотой около 1 Гц. Через элемент DD1.3 они поступят на затвор полевого транзистора VT1, периодически закрывая и открывая его. В результате осветительные лампы станут вспыхивать с указанной частотой. Это означает, что время работы освещения подходит к концу.

Через некоторое время зарядный ток конденсатора С3 спадет до значения, при котором падение напряжения на резисторе R4 уменьшится до соответствующего низкому логическому уровню. Работа генератора на элементе DD1.2 прекратится, и таймер, окончательно выключив освещение, вернется в исходное состояние.

Поскольку при первом подключении таймера к изолирующему трансформатору Т1 (см. рис. 1) конденсатор С3 разряжен, осветительные лампы будут вспыхивать, пока он не зарядится. Это может служить признаком исправности таймера.

Рис. 9

Все элементы таймера монтируют на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 9. Изготавливают ее из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. Зажимы ХТ1.1 и ХТ1.2 представляют собой контактные площадки, в отверстия которых вставлены винты с гайками. Внешний вид смонтированной платы - на рис. 10. Кнопка SB1 и светодиод HL1 установлены со стороны печатных проводников.

При указанных на схеме номиналах элементов получена выдержка продолжительностью около 10 мин. Ее можно изменить, подбирая конденсатор С2. Длительность серии вспышек в конце выдержки зависит от емкости конденсатора С3, а частота их следования - от емкости конденсатора С4.

Литература

1. Нечаев И. Дистанционный выключатель питания. - Радио, 2011, № 7, с. 42, 43.
2. Русин А. Выключатель освещения на ИК лучах. - Радио, 2004, № 2, с. 46-48.

Автор: И. Нечаев

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Магнит без использования полезных ископаемых 17.06.2025 Технологии все больше зависят от редких и дорогих материалов, добыча которых сопряжена с экологическими и геополитическими рисками. В связи с этим поиск альтернативных решений становится одной из важнейших задач науки и промышленности. Недавно американские ученые во главе с исследователем китайского происхождения Цзянь-Пин Ванг разработали магнит, изготовленный исключительно из железа и азота, который не содержит традиционных редкоземельных элементов. Это открытие может кардинально изменить подход к производству магнитных материалов и значительно снизить зависимость от нестабильных международных поставок. В отличие от широко используемых сегодня магнитов, содержащих редкие полезные ископаемые, такие как самарий и диспрозий, новый магнит отличается более простой и экологичной составной частью. По словам ученых, магнит, созданный из железа и азота, обладает силой магнитного поля, которая превосходит многие известные материалы на рынке. Это делает его перспективной заменой для постоянных магнитов, применяемых в многочисленных электронных устройствах - от смартфонов и электромобилей до медицинских аппаратов, таких как томографы. Особое значение этому открытию придает текущая геополитическая ситуация. Китай на сегодня контролирует около 92% мировой переработки редких полезных ископаемых, что вызывает серьезные опасения в США и других странах, особенно после торговых конфликтов последних лет. Новый магнит, произведенный из доступных и широко распространенных компонентов, поможет уменьшить зависимость от зарубежных поставок и укрепить технологическую независимость американской промышленности. Цзянь-Пин Ванг не только руководит научной группой, создавшей эту инновацию, но и основал компанию Niron Magnetics, которая уже занимается выпуском магнитов нового поколения. Эти магниты предназначены для широкого спектра применений - от бытовой электроники до автомобилей и промышленных установок. Важным преимуществом является то, что материалы для их производства доступны внутри США, что позволяет обеспечить стабильные и экологичные цепочки поставок. Отдельно стоит отметить, что магниты Niron Magnetics сохраняют свои высокие эксплуатационные характеристики даже при значительных температурах, что критично для современных электромоторов и других устройств с повышенными техническими требованиями. Это качество делает их особенно привлекательными для внедрения в новые поколения техники, где надежность и долговечность играют решающую роль. Открытие и внедрение магнитов, не содержащих редкие и экологически проблемные материалы, представляет собой значительный шаг вперед в развитии промышленности и технологий. Эта инновация не только улучшит технические характеристики устройств, но и снизит влияние производства на окружающую среду, а также повысит экономическую и геополитическую устойчивость поставок. Магнит из железа и азота, созданный Цзянь-Пин Вангом и его командой, открывает новые перспективы для экологически чистых и устойчивых технологий будущего, способных удовлетворить растущие потребности современного общества без ущерба для природы и международных отношений.

Другие интересные новости:

▪ Съедобные конденсаторы из сыра и энергетика

▪ NAND-флеш дешевеет

▪ 8-ядерный смартфон Explay Phantom

▪ Новый метод фотосинтеза поможет решить проблему с голодом

▪ Реклама алкоголя действует на подростков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Двигатель стиральной машины для погружного насоса. Советы домашнему мастеру

▪ статья Для чего была построена первая паровая машина? Подробный ответ

▪ статья Наблюдение за пульсом и дыханием. Медицинская помощь

▪ статья Обманка штатного одометра (электронного спидометра) автомобиля. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Портативный аккумуляторный источник питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026