Мощный прерыватель переменного тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Разные электроустройства

 Комментарии к статье

Для различных целей иногда требуется устройство, представляющее собой двухполюсник, периодически отключающий напряжение питания нагрузки, работающей в сети 220 В. При этом во включенном состоянии сопротивление "замкнутого ключа" должно быть минимальным. Используя современные мощные полевые МОП-транзисторы, поставленную задачу можно решить относительно просто.

Устройство, не создающее во время работы помех (рис.1), можно включить в разрыв любого из проводов питания, что очень удобно, если нет возможности вносить изменения в разводку силовой электропроводки. В приведенном варианте схемы в качестве нагрузки используется лампа накаливания EL1. Устройство способно работать с нагрузкой мощностью от 12 до 1200 Вт и в зависимости от ваших требований позволяет дискретно изменять соотношения времени свечения и паузы в работе лампы.

(нажмите для увеличения)

Конструкция может использоваться для иллюминации, в охранных системах, с нагревателями, для проведения различных экспериментов или для других целей.

В качестве задающего генератора использован мигающий светодиод [1-3], что делает невозможным регулировку частоты его колебаний, но значительно упрощает схему. Импульсы с близкой к прямоугольной формой поступают на счетный вход CN микросхемы DD1. Переключение десятичного счетчика-дешифратора К561ИЕ8 (импортный аналог CD4017) происходит по спадам импульсов отрицательной полярности, поступающих на вывод 14 DD1. В момент подачи напряжения питания десятичный счетчик-дешифратор обнуляется импульсом сброса положительной полярности, поступающим на вход R (вывод 15) DD1. При этом на выходе "0" (вывод 3) устанавливается уровень лог."1", на остальных выходах (выводы 1-9) ИМС будет лог."0".

Для быстрой зарядки и разрядки больших емкостей затвор-исток параллельно включенных полевых транзисторов VT3, VT4 в данном случае требуется достаточно мощный управляющий каскад, реализованный как двухтактный эмиттерный повторитель на биполярных транзисторах VT1, VT2. Когда с приходом очередного счетного импульса на том выходе микросхемы, к которому присоединен один из диодов VD2-VD6, установится лог."1", через открывшийся биполярный транзистор VT1 на затворы полевых транзисторов поступит напряжение 12...13 В, что приведет к их полному открыванию. Открытые полевые транзисторы своим малым сопротивлением каналов исток-сток зашунтируют выход диодного моста VD8, что приведет к зажиганию лампы EL1 в полный накал.

В этот момент подзарядка оксидного конденсатора С4 не происходит, ток через последовательно включенные стабилитрон VD1 и светодиод HL2 прекратится, светодиод погаснет, напряжение на конденсаторах С3, С4 начнет медленно снижаться. Диод VD7 препятствует разрядке С4 через R4-R6.

В случае, когда лог."1" появится на том выводе ИМС DD1, к которому не подключен ни один из развязывающих диодов VD2-VD6, на базах VT1, VT2 относительно общего провода напряжение будет близко к нулю, соответственно "0" будет и на затворах VT3, VT4, полевые транзисторы закроются, лампа погаснет. Через резисторы R4-R6 и диод VD7 быстро подзарядится накопительный конденсатор С4, появится ток в цепи VD1, HL2, светодиод засветится. Вспышки мигающего светодиода HL1 из-за его малого рабочего тока практически не видны. Конденсатор С2 устраняет высокочастотный "шум" на входе микросхемы, что обеспечивает ее четкое переключение с каждым перепадом уровня напряжения на выводе анода мигающего светодиода.

Сопротивление и мощность резисторов R4-R6 выбраны исходя из того, что надо обеспечить быструю зарядку конденсатора С4 и обеспечить возможность работы устройства в широком интервале питающих напряжений. Варистор R7 защищает закрытые полевые транзисторы от пробоя при всплесках сетевого напряжения питания, например, при включении или выключении мощной индуктивной нагрузки (холодильник) или во время грозы.

Детали. Постоянные резисторы можно взять любые: С1-4, С2-23, С2-33, МЛТ. Варистор подойдет типа FNR-14K431, FNR-20K431, FNR-10K471 или распространенный у радиолюбителей отечественный СН1-1 на 560 В.

Оксидный конденсатор С4 импортный (аналог К50-35, К50-24) емкостью 1000...2200 мкФ, желательно с возможно меньшим током утечки. Диоды VD2VD7 можно установить любые из серий КД102, КД510, КД521, КД522, Д223, 1N4148. Стабилитрон VD1 можно установить Д814Д, КС207В, КС212Ж, КС508А, КС512А, 1N4742, BZX/BZV55C12. Мигающий светодиод HL1 подойдет красного цвета свечения L36BID, L36BSRD/B, L56BID, L796BID, BR34D, L.R3330 или другой из упомянутых серий.

Светодиод HL2 заменяется любым аналогичным, например, L383SRWT, L1503SGT, L1503SRD, L934SGC, L934SRD., L63YD, серий АЛ307, КИПД21, КИПД35.

Импортный 8-амперный диодный мост KBU08M заменяется KBU8J, KBU8K, RS806, более мощными KBPC1006, BR106, KBPC1010, BR1010. При токе нагрузки в 6 А он обязательно устанавливается на теплоотвод с площадью не менее 100 см2. Выпрямительный мост можно составить и из 4 диодов типов 8EWS08S, H.A08TB60, Д247А, Д248А, Д233А. Транзистор КТ315Г заменяется любым из серий КТ3102, КТ503, КТ6111, КТ645, SS9013, SS9014, 2SC1008, 2SD1020; КТ361Г заменяется КТ3107, КТ502, SS9015, 2SA642, 2SA1150, 2SB1116. Полевые n-канальные МОПтранзисторы желательно взять с возможно меньшим сопротивлением открытого канала, на максимальное напряжение сток-исток не менее 400 В. Использованные в устройстве BUZ210 имеют в открытом состоянии сопротивление сток-исток не более 0,6 Ом. При параллельном включении двух таких транзисторов и при указанной максимальной мощности нагрузки 1200 Вт падение напряжения на открытом силовом ключе будет около 3,6 В и рассеиваемая мощность около 20 Вт. В такой ситуации транзисторы устанавливают на общий алюминиевый теплоотвод площадью не менее 200 см2.

Вместо BUZ210 можно применить BUZ213, BUZ216, 2SK1723, 2SK899, IR.P450, КП779А. Для снижения потерь мощности и для уменьшения размеров теплоотвода можно использовать большое число параллельно включенных однотипных полевых транзисторов. При максимальной мощности нагрузки до 100 Вт можно установить один полевой транзистор без теплоотвода. Цоколевка полевых транзисторов, выполненных в стандартном пластмассовом корпусе ТО220, дана на рис.2.

Если устройство немного усложнить, например, как показано на рис.3, то напряжение питания на нагрузку будет автоматически подаваться только с наступлением темноты. Чувствительность узла фотореле зависит от сопротивления резистора R9. Маломощный р-канальный полевой транзистор с изолированным затвором может быть любым из серии КП301 или КП304А, 2П304А. Фотодиод можно взять типа ФД252, ФД256, ФД265. Можно установить и подходящий по параметрам фоторезистор СФ3-2Б, СФ3-7А, СФ3-16.

"Программу" зажигания лампы EL1 можно задать изменением подключения диодов VD2-VD6 к выходам DD1. В варианте, данном на схеме рис.1, за один цикл работы ИМС лампа работает в режиме 2П-1В-2П-3В-2П-1В, где "В" включено, "П" - пауза. Выход "0" микросхемы (вывод 3) в любых вариантах подключения развязывающих диодов обязательно должен оставаться свободным. Во время работы устройства напряжение на конденсаторе С4 не должно падать ниже 11 В. Перед установкой светодиода HL2 обязательно уточняют его цоколевку.

Приведенный схемотехнический вариант исполнения устройства мощного прерывателя, работающего в цепи переменного тока, не обязательно повторять в точном соответствии со схемами рис.1 и 3. Например, генератор на мигающем светодиоде можно заменить микромощным генератором на КМОП-версии таймера 555 (КР1006ВИ1), например, ICL7555. При работе с маломощной нагрузкой можно увеличить в 1,5-2 раза сопротивление резисторов R4-R6. Можно вносить и другие изменения, руководствуясь вашим опытом и реальной необходимостью в дальнейшем совершенствовании предлагаемого устройства.

Литература:

1. Рюмик С. Все о мигающих светодиодах//Радиохобби. - 2002. - №1. С.31-34.
2. Бутов А. Прерыватель тока//Схемотехника. - 2002. - №8. - С.45.
3. Бутов А. Генераторы-сигнализаторы//Радио. - 2002. - №7. - С.59-60.
4. Зарубежные выпрямительные диоды и мосты//Радио. - 1998. - №10. - С.8284.
5. Стабилитроны//Электрик. - 2002. №10. - С.18-19.
6. Варисторы Panasonic фирмы Matsushita//Радіоаматор. - 2002. - №3. С.34.

Автор: А.Л. Бутов

Смотрите другие статьи раздела Разные электроустройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Зеркальные спутники и их угрозы для астрономии и экологии 09.11.2025

Калифорнийский космический стартап Reflect Orbital, который планирует к 2030 году вывести на орбиту 4 000 зеркальных спутников, отражающих солнечный свет на Землю даже ночью. Главная цель - увеличить эффективность солнечных электростанций, обеспечивая непрерывное освещение в ночное время. Первый демонстрационный аппарат EARENDIL-1 с зеркалом площадью 334 м2 предполагается запустить в апреле 2026 года, а соответствующая заявка уже подана в Федеральную комиссию связи США (FCC). Проект получил 1,25 млн долларов поддержки от ВВС США в рамках программы для малого бизнеса. Идея заключается в том, чтобы спутники создавали дополнительное освещение для энергетических систем, однако многие ученые выражают сомнения как в технической реализуемости, так и в потенциальном вреде для окружающей среды. Астрономы, включая Майкла Брауна и Мэтью Кенворти, подсчитали, что отраженный свет будет примерно в 15 000 раз слабее дневного солнца, хотя и ярче полной Луны. Для того чтобы создать хотя бы 20% дн ...>>

Портативный твердотельный накопитель Lexar Air 09.11.2025

Компания Lexar представила портативный твердотельный накопитель Air (pSSD), сочетающий компактность, высокую скорость и надежность. Вес устройства составляет всего 19 граммов, а толщина в тончайшей части достигает всего 6 мм, что делает его одним из самых легких и тонких SSD на рынке. Накопитель выпускается в двух вариантах емкости: 512 ГБ и 1 ТБ. Версия на 1 ТБ оценивается примерно в 459 юаней (около $64), а старт продаж модели на 512 ГБ пока не объявлен. Lexar Air оснащен интерфейсом USB 3.2 Gen 1 (5 Гбит/с) и разъемом USB-C, при этом в комплект входит переходник с USB-C на USB-A для универсальной совместимости. Производитель заявляет скорость последовательного чтения до 390 МБ/с и записи до 400 МБ/с, что позволяет быстро передавать большие файлы, включая видео высокой четкости. Корпус накопителя выполнен в компактном форм-факторе, который удобно держать на ладони, а максимальная толщина не превышает 9,3 мм. Конструкция выдерживает падения с высоты до 2 метров, а для удобног ...>>

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Случайная новость из Архива Портативный проектор ASUS ZenBeam L2 01.10.2023 Компания ASUS представила свой новейший компактный проектор - ZenBeam L2. Это устройство поддерживает разрешение FHD, с возможностью масштабирования до 4K HDR, и работает на базе Android TV 12. Проектор обладает максимальной яркостью впечатляющими 960 светодиодными люменами. Кроме того, он имеет широкий охват цветовой гаммы sRGB на уровне 120%, что обеспечивает насыщенное и точное воспроизведение цветов. ZenBeam L2 оснащен короткофокусным объективом, позволяющим создавать 40-дюймовое изображение всего с одного метра и масштабировать его до впечатляющего 120-дюймового экрана с расстояния всего в 3.1 метра. Этот проектор также предлагает функции автоматической коррекции горизонтальных и вертикальных искажений и автофокусировки, обеспечивая оптимальное качество изображения. ASUS ZenBeam L2 поставляется с встроенными динамиками Harman Kardon мощностью 10 Ватт, а также оборудован портами HDMI, USB и 3.5 мм. Его батарея на 65 Втч обеспечивает длительное использование. Этот проектор поставляется с предустановленными приложениями, включая популярный сервис Netflix, и также поддерживает встроенные функции, такие как Chromecast и Google Assistant. ASUS ZenBeam L2 доступен по цене $722, предлагая превосходное качество изображения и умные функции для удовольствия от просмотра.

Другие интересные новости:

▪ Батареи на основе бумаги

▪ NASA отправит корабль на Солнце

▪ Выявлены самые первые биологические признаки аутизма

▪ Смешанная реальность для автомобилей

▪ Наносекундный транзистор на основе нитрида бора

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Носить в складках тоги мир и войну. Крылатое выражение

▪ статья Почему мы потеем? Подробный ответ

▪ статья Сборщик мебели. Должностная инструкция

▪ статья Прибор Лаборант для проведения сеансов аутотренинга. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Чудесный стакан. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025