Рис.1. Принципиальная схема регулятора мощности
Фазовый регулятор мощности
Предлагаю интересный регулятор мощности, предназначенный для управления лампами накаливания. В отличие от множества других подобных устройств, это устройство имеет тройное управление нагрузкой (сенсорное и кнопочное плавное регулирование мощности, включение на ранее установленную мощность). Регулятор также содержит звуковое реле, которое, реагируя на громкий резкий звук, позволяет дистанционно погасить работающие лампы.
А теперь стоит обо всем рассказать подробней. Основу регулятора составляет микросхема К145АП2. Она представляет собой формирователь импульсов управления симистором и выполнена по р-МОП-технологии. ИМС питается напряжением отрицательной полярности -13,5...-16,5 В и потребляет ток 0,5...2 мА.
При включении устройства (рис.1) в сеть, лампа EL1 остается в выключенном состоянии. Если кратковременно коснуться сенсора Е1 (на время порядка 0.3...1 с), лампа вспыхнет полным накалом. Если прикосновение к сенсору будет более продолжительным, лампа начнет плавно погасать. Полностью погасить лампу можно повторным кратковременным касанием сенсора. При последующем кратковременном воздействии на сенсор лампа включится на ту мощность, которая была до ее выключения.
Рис.1. Принципиальная схема регулятора мощности
Кроме сенсора, для управления можно воспользоваться кнопкой SB1. При ее нажатии все процессы протекают аналогично. Преимущество кнопочного управления перед сенсорным заключается в том, что не требуется соблюдать фазировку при подключении регулятора к сети. Если же применить кнопку с фиксацией положения, то при ее замыкании лампа будет непрерывно изменять свою яркость, что может оказаться полезным, например, для управления елочной гирляндой.
Кроме того, регулятор мощности оснащен звуковым реле, которое позволяет дистанционно выключить подключенные к нему лампы накаливания. С помощью звукового реле можно и включить лампы, но только если время после их отключения не превысит 5...10 с. Такая блокировка на включение предусмотрена для того, чтобы не произошло случайного включения ламп в отсутствие хозяев. Звуковое реле реагирует только на резкие громкие звуки, например, хлопок ладонями, и не чувствительно к шагам, раскатам грома при грозе, громко работающему телевизору.
Микросхема К145АП2 имеет два входа - IN1, IN2 (выводы 3, 4), которые по отношению друг к другу являются инверсными. Вход IN1 управляется высоким логическим уровнем, вход IN2 - низким. Стабилитрон VD3 защищает вход IN1 от высокого напряжения при касании сенсора. На вывод 2 DD2 поступают импульсы переменного напряжения для синхронизации работы микросхемы с частотой сети. Конденсатор С11 предназначен для работы системы ФАПЧ. Транзистор VT4 усиливает выходной ток микросхемы. Дроссель L1 и конденсатор С14 уменьшают проникающие в сеть импульсные помехи, возникающие при открывании симистора.
На работе звукового реле остановлюсь более детально. С его помощью можно только выключить или включить EL1. Регулирование мощности звуковым реле не предусмотрено. Сигнал с электретного микрофона ВМ1 усиливается каскадом на транзисторах VT2, VT3 и детектируется выпрямителем на диодах VD1, VD2. Выпрямленное напряжение подается на инвертор DD1.1. Когда уровень звукового сигнала небольшой, на входах 8, 9 DD1.1 - логический "О", на выводе 10 - логическая "1". Когда напряжение на входах DD1.1 достигнет уровня "1", на выходе DD1.1 будет "О", но в работе регулятора ничего, вроде бы, не изменится. Однако как только на входах DD1.1 снова будет логический "О", на вывод 12 DD1.2 через С9 поступит короткий импульс, который запустит ждущий мультивибратор на DD1.2, DD1.3. Мультивибратор сформирует единичный импульс, длительность которого задана элементами R9, С7 и достаточна для управления микросхемой DD2 при подаче управляющего напряжения на вход IN2.
Чтобы предотвратить ошибочное включение EL1 звуковым реле, питание на микрофон подается через ключ на транзисторе VT1. Ключ управляется напряжением, снимаемым с коллектора VT4. При отключенной нагрузке, транзистор VT4 постоянно закрыт, короткие импульсы напряжения для заряда конденсатора СЗ не поступают, поэтому VT1 также закрыт, и микрофон ВМ1 обесточен. Время, в течение которого еще можно включить нагрузку звуковым реле после ее отключения, в основном, зависит от емкости конденсатора СЗ. Рекомендуемое ее значение - 1...10 мкФ.
Логическая часть устройства питается напряжением -15 В от параметрического стабилизатора на VD4, VD5, VD7, HL1, С15 и R23. Светодиод HL1 предназначен для подсветки сенсора Е1 в темноте. Емкости конденсатора С12 достаточно, чтобы регулятор продолжил свою работу без изменения, если произойдет кратковременное отключение энергии (2...5 с). Если напряжение -220 В пропадет на более длительное время, то при последующем его появлении лампа EL1 автоматически не включится.
В регуляторе мощности можно применить любые постоянные резисторы соответствующей мощности. При этом на месте R23 желательно использовать невоспламеняемый резистор типа Р1-7. Подстроечный резистор R7 - любой малогабаритный.
Оксидные конденсаторы желательно использовать импортные, фирмы "Rubicon", как имеющие низкие токи утечки и стабильные параметры. Не исключено и использование конденсаторов типа К50-35. СЗ - желательно неполярный, типа К73-17. Конденсаторы С14, С15 - К73-17 на напряжение не ниже 400 В; С7 - К73-9, К73-17. Остальные конденсаторы - К10-17 или любые малогабаритные керамические.
Диоды VD5, VD7 можно заменить на любые из КД209, КД105 (Б...Г), КД528 (Б...Д). Остальные диоды - любые маломощные кремниевые, например, серий КД503, КД509, КД521, Д223. Светодиод HL1 - любой из АЛ 102, АЛ307, АЛ336, КИПД-21. Стабилитроны могут быть любыми маломощными с напряжением стабилизации 13...15,5 В.
Транзисторы VT1, VT2 можно заменить любыми из серии КТ3107 с коэффициентом передачи тока базы не менее 200; VT3 - любой из серий КТ361, КТ326, КТ3107. Транзистор VT4 должен быть с коэффициентом передачи тока базы не менее 100. Он может быть серий КТ503, КТ608, КТ630, КТ646, КТ817.
Микросхему DD1 можно заменить 564ЛА7, К1561ЛА7. Использование серии К176 недопустимо, даже если снизить напряжение питания DD1.
Симистор VS1 можно заменить на ТС112-10, ТС112-16, ТЮ226М или любым аналогичным на рабочее напряжение не менее 400 В. Симистор в пластмассовом корпусе ТО-220 устанавливается на теплоотвод при мощности нагрузки более 40 Вт, для КУ208Г теплоотвод нужен при мощности ламп более 100 Вт.
Микрофон ВМ1 - любой малогабаритный электретный, от телефонных аппаратов или носимой магнитофонной техники, например, 34LOF.
Помехоподавляющий дроссель L1 при работе с нагрузкой мощностью до 600 Вт может иметь следующую конструкцию. На отрезке ферритового стержня 400НН диаметром 8 мм и длиной 40 мм в четыре слоя наматываются 100 витков провода ПЭВ-2 00,53 мм. Между слоями прокладывается тонкая фторопластовая пленка. Ею же перед намоткой L1 оборачивается и сердечник дросселя. Фторопластовая пленка хорошо сцепляется клеем БФ-2, поэтому этим же клеем необходимо пропитать каждый из четырех слоев дросселя. Аккуратно изготовленный по описанной выше методике дроссель получается совершенно бесшумным. Использование вместо дросселя перемычки, даже временно, недопустимо.
Налаживание устройства несложное. Резистором R2 устанавливается напряжение на выводах микрофона (2...4 В), R4 - напряжение на коллекторе VT2 (6...7 В), R7 - чувствительность микрофонного усилителя, R21 - яркость свечения светодиода при неработающей нагрузке.
Если провода, идущие к сенсору и кнопке SB1, будут длиннее 50 см, желательно использовать экранированный провод.
Если кнопочное управление не требуется, SB1 и R17 можно исключить. Сенсор Е1 можно изготовить из корпуса транзистора МП39, КТ801 или аналогичного. Внутри такого сенсора можно расположить и малогабаритный светодиод.
При монтаже и настройке следует помнить, что общий провод имеет положительную полярность. Знак "корпус" нарисован для упрощения графики схемы. Соединять его с "землей" и корпусом устройства ни в коем случае нельзя. Прикосновение к элементам включенного в сеть устройства недопустимо.
Если вы хотите, чтобы звуковым сигналом можно было не только выключать лампы, но и включать их в любое время, то резистор R15 следует отсоединить от диода VD6 и подсоединить к выводу"-" конденсатора С12. Вместо звукового реле или в дополнение к нему при соответствующей доработке схемы можно управлять регулятором мощности с помощью пульта ДУ на ИК-лучах, лазерной указкой и другими способами.
Для установки комбинированного регулятора мощности вместо стандартного механического выключателя для внутренней электропроводки, устройство может быть смонтировано на двух платах диаметром 65 мм. Возможно использование как печатного, так и навесного монтажа. При монтаже следует учитывать возможность наводок, создаваемых дросселем L1 на другие элементы.
Автор: А.Бутов, с.Курба, Ярославской обл.