7.1. Автомат защиты ламп от перегорания

Банников В. [25]

Общеизвестно, что осветительные лампы чаще всего перегорают в момент подачи на них питания. Это связано с тем, что сопротивление нити накала лампы сильно зависит от ее температуры, причем в холодном состоянии оно минимально. Так, обычная лампочка мощностью 75 Вт, рассчитанная на номинальное напряжение 220 В, при комнатной температуре имеет сопротивление около 65 Ом. Но после разогрева в горячем состоянии ее сопротивление можно найти, исходя из номинальных значений напряжения и мощности:

P = U2/R, откуда R = U2/P = 2202/75 = 645 Ом

Видно, что «пусковой» ток ламп накаливания почти в 10 раз больше номинального. Остается лишь удивляться, почему не перегорают все электрические лампочки при первом же включении.

В предлагаемом устройстве после включения выключателя SA1 через лампу проходят лишь отрицательные полупериоды напряжения сети благодаря диоду VD2. Положительные же полупериоды протекают через лампу, резистор R1 и диод VD1, заряжая конденсатор С1. Этот ток благодаря наличию резистора R1 мал и не влияет на сопротивление нити накала. Через несколько секунд напряжение на конденсаторе (и на управляющем электроде тиристора) возрастает, и тиристор отпирается. Таким образом, сначала лампа немного прогревается однополупериодным током, после чего автоматически ее переводят в рабочий режим. Схема автомата приведена на рис. 37.

Рис. 37. Принципиальная схема автомата защиты лампы от перегорания

 

7.2. Автомат-эконом электроэнергии

Нечаев И. [26]

При использовании этого автомата экономится электроэнергия за счет того, что некоторые, обычно постоянно включенные лампы (в коридорах, на лестничных клетках и т. д.) горят вполнакала и лишь при необходимости могут вручную переключаться в нормальный режим. Принципиальная схема автомата показана на рис 38.

Рис. 38. Принципиальная схема автомата-эконома энергии

Лампы EL1 (их суммарная мощность не должна превышать 220 Вт) с нормально замкнутыми контактами выключателя SB2 включены в одну диагональ диодного моста VD3.

Ко второй диагонали подключен тиристор VS1. Выпрямленное мостом пульсирующее напряжение стабилизируется элементами R5, VD2 и через резисторы R3, R2 заряжает конденсатор С1. Когда напряжение на нем достигнет порога отпирания транзистора VT2, он откроется и С1 разрядится на цепь управляющего электрода тиристора. В результате зажгутся лампы. Чем меньше зарядный ток С2, который регулируется переменным резистором R3, тем позже откроется тиристор и тем меньше яркость ламп.

Если кратковременно нажать кнопку SB1, через R1 и VD1 зарядится конденсатор С2, откроется транзистор VT1 и зашунтирует R3. Резко увеличится ток заряда С1, а транзистор VT2 станет открываться в начале каждой полуволны. Несколько десятков секунд яркость лампы будет максимальной, пока не разрядится С2, и схема вернется в дежурный режим.

Детали автомата размещаются в стенной коробке вместо стандартного выключателя на печатной плате, показанной на рис. 39.

Рис. 39. Чертеж печатной платы автомата-эконома энергии

 

7.3. Автоматический выключатель.

Зонов О. [27]

Это устройство (рис. 40) собрано на трех электромагнитных реле и управляется дверным контактом, который замыкается при открывании двери. При этом срабатывает реле К1 и его контакты К1.1 переключаются в правое по схеме положение. Теперь замыкается цепь питания реле К2: вывод «плюс» конденсатора С1, резистор R1, контакты К1.1, контакты К3.1. Реле К2 срабатывает и самоблокируется контактами К2.1. Если теперь закрыть дверь, дверной контакт разомкнется и реле К1 отпустит. Контакт К1.1 вернется в левое положение, но реле К2 останется в сработавшем состоянии, так как ток в обмотке обеспечивается замкнутыми контактами К2.1, контактами К1.1 в левом положении и открытым диодом VD1. Через диод VD2 пойдет ток в обмотку реле К3. Оно сработает, контакты К3.1 переключатся в правое положение и реле К3 встанет на самопитание. Такое состояние может длиться неограниченно долго. После открывания и последующего закрывания двери реле К2 и К3 срабатывают и остаются в этом состоянии.

Рис. 40. Схема автоматического выключателя

Если парой дополнительных контактов одного из этих реле зажигать освещение в помещении, то при входе в него и закрывании за собой двери будет автоматически включаться освещение.

Если теперь выйти из помещения, открыв дверь, вновь замкнется дверной контакт и сработает реле К1. Контакты К1.1 займут правое положение, реле К2 отпустит и контакты К2.1 разомкнутся. Но реле К3 останется в сработавшем состоянии, так как через его обмотку течет ток через контакты К1.1 и К3.1, находящиеся в правом положении. Наконец, закроем дверь. Реле К1 отпустит, контакты К1.1 вернутся в левое положение и отпустит реле К3. Схема вернулась в исходное состояние.

 

7.4. Автомат управления освещением

Нечаев И. [28]

Устройство предназначено для автоматического включения освещения при наступлении сумерек и выключение его с рассветом. Принципиальная схема автомата приведена на рис. 41.

Рис. 41. Принципиальная схема автомата управления освещением

Чувствительным элементом автомата является фоторезистор R1, управляющим элементом — тиристор VS1. Осветительные лампы подключаются к соединителю XS1. Автомат питается от сети переменного тока напряжением 220 В через выпрямительный мост на диодах VD4-VD7. Выпрямленное напряжение стабилизировано элементами R7, VD3, С4.

Днем сопротивление фоторезистора мало, потенциал эмиттера VT2 мал, он заперт и заперт также тиристор — освещение выключено. Конденсатор С2 заряжен до напряжения на конденсаторе С3. Когда начинает темнеть, сопротивление R1 увеличивается, потенциал эмиттера VT2 растет, и он начинает отпираться. Конденсатор С3 разряжается на резистор R6 и управляющий электрод тиристора, который отпирается, зажигая осветительные лампы.

Для устранения неустойчивого режима из-за снижения напряжения на эмиттере VT2 благодаря разряду С3 вводится гистерезис, использующий транзистор VT1. Импульсы, возникающие на резисторе R6 при отпирании транзистора VT2, через конденсатор С3 подаются на выпрямитель VD1, VD2, С1, собранный по схеме удвоения. На затворе транзистора VT1 образуется отрицательное относительно истока напряжение, и открытый до сих пор VT1 запирается. Потенциал его стока увеличивается и также увеличивается потенциал эмиттера VT2.

При следующем рассвете сопротивление фоторезистора падает, транзистор VT2 и тиристор запираются, и осветительные лампы гаснут.

Элементы схемы размещаются на печатной плате, показанной на рис. 42. Фоторезистор устанавливается таким образом, чтобы он освещался наружным светом, но чтобы на него не падал свет от ламп, управляемых автоматом.

Рис. 42. Чертеж печатной платы автомата управления освещением

Примечание. В статье автор рекомендует применение тиристора КУ202К, а также и других. Однако этот тиристор и многие другие из числа рекомендованных рассчитаны на предельное прямое напряжение в закрытом состоянии не более 300 В. Амплитуда же номинального напряжения сети достигает 311 В, а предельного — 327 В. Поэтому в схеме автомата допустимо использовать из числа упомянутых автором лишь КУ202М или КУ202Н. Мощность ламп ограничена используемыми выпрямительными диодами: Д226Б допускают максимальный прямой ток 300 мА. Отсюда максимальная мощность ламп составляет 132 Вт.

 

7.5. Автоматический выключатель освещения

Лазовик В. [29]

В разделе 7.3 был рассмотрен автоматический выключатель О. Зонова, в схеме которого использовались электромагнитные реле. Однако по сравнению с электронными компонентами электромагнитные реле менее надежны. В этой схеме основным запоминающим элементом переключения является D-триггер К176ТМ2. Принципиальная схема автомата приведена на рис. 43

Рис. 43. Принципиальная схема автоматического выключателя освещения

На дверной коробке установлен герконовый контакт SF1. Он замыкается при запирании двери. В исходном состоянии на прямом выходе триггера DD1 — уровень лог. 0, транзистор VT1 и тиристор VS1 заперты, осветительная лампа HL1 не горит. На инверсном выходе триггера — уровень лог. 1. При открывании двери контакты SF1 размыкаются, но это не приводит к изменениям в схеме. При закрывании двери положительный перепад поступает на вход С триггера и он опрокидывается. На прямом выходе устанавливается уровень лог. 1 (как на входе D), на инверсном — уровень лог. 0. Отпираются транзистор и тиристор, зажигается лампа.

Когда выходят из помещения и открывают дверь, размыкание контакта SF1 и отрицательный перепад не влияют на состояние автомата. Но при втором закрывании двери положительный перепад на входе С триггера переключает его, на прямом выходе появляется уровень лог. 0 (как на входе D), транзистор и тиристор запираются, лампа гаснет, а на инверсном выходе триггера устанавливается уровень лог. 1. Схема возвращается в исходное состояние. К тиристору в закрытом состоянии приложены положительные полуволны синусоидального напряжения сети с максимальной амплитудой 327 В. Поэтому использование в схеме тиристора КУ202Л с предельным напряжением в закрытом состоянии 300 В чревато пробоем. Вместо него следует применить КУ202М или КУ202Н.

Эффективное напряжение, приложенное к резисторам R4-R6, составляет 210 В. На них рассеивается всего 1,34 Вт. Вместо двухваттных резисторов достаточно установить полуваттные или один двухваттный сопротивлением 33 кОм.