Автоматический выключатель

Предлагаемое устройство отключает от электросети электрон­ные приборы, перешедшие в дежурный режим, что повышает безопасность их эксплуатации и экономит электроэнергию.

Основное отличие этой конструкции от автоматического выключателя (Нечаев И. «Автоматический выключа­тель бытовой радиоаппаратуры». — Ра­дио, 2016, № 7, с. 38) — использование вместо кнопки «Пуск» любой из кнопок ПДУ питаемого через неё аппарата.

Схема моего автоматического вы­ключателя показана на рис. 1. Узел питания в нём выполнен по классиче­ской схеме с понижающим трансфор­матором Т1, выпрямителем на диод­ном мосте VD1 и интегральным стаби­лизатором напряжения DA1. В состав выключателя входят также приёмник ИК-излучения TSOP31236 (В1), логиче­ский узел на микросхемах К561ЛА7 (DD1), К561ТМ2 (DD2) и NE555N (DA2), пороговый датчик тока на основе дат­чика Холла К1116КП4 (В2). Для комму­тации цепи питания защищаемой вы­ключателем аппаратуры применён оптосимистор (твердотельное реле) S202S01 (U1).

Рис. 1

После подачи питания на выходе триггера DD2.1 благодаря исходно разряженному конденсатору С4 будет установлен низкий логический уровень, поэтому транзистор VT2 и опто­симистор U1 останутся закрытыми, а питаемая через автоматический вы­ключатель аппаратура обесточенной. Если с помощью ИК ПДУ подать любую команду, сигнал с выхода приёмника ИК-излучения В1, проинвертированный логическим элементом DD1.1, установит триггер DD2.1 в состояние с высоким уровнем на выходе, что от­кроет транзистор VT2 и оптосимистор U1. Теперь аппаратура подключена к сети.

Одновременно через элемент DD1.2 и цепь C8R2 на одновибратор на интег­ральном таймере DA2 поступит им­пульс запуска. Повторный запуск одновибратора сигналом ПДУ будет запре­щён сигналом, поступившим с выхода таймера через элемент DD1.3 на вывод 6 элемента DD1.2.

Длительность импульса одновибратора определяют по формуле T=1,1R6C5. При указанных на схеме значениях сопротивления резистора R6 и ёмкости конденсатора С5 она — около 10 с.

В отсутствие сигнала с датчика тока (вся аппаратура выключена или нахо­дится в дежурном режиме) транзистор VT1 постоянно закрыт, поэтому по окон­чании импульса одновибратора триггер DD2.1 возвратится в исходное состоя­ние. Если в цепи сетевого питания аппа­ратуры протекает ток, больший порого­вого значения, импульсы с выхода дат­чика В2 периодически открывают тран­зистор VT1, что разряжает времязадающий конденсатор С5 и «затягивает» импульс одновибратора на всё время, пока аппаратура включена.

Эскиз конструкции датчика тока по­казан на рис. 2. Его магнитопровод 2 типоразмера Ш6х6 набран «вперекрышку» из пластин электротехнической стали. Один из узких кернов магнитопровода, показанный штриховыми линиями, отрезан. Во втором таком же керне сделан зазор длиной 2 мм, в котором установлен датчик Холла 5. Чувствительная зона датчика (квадрат 2,5×2,5 мм — в центре его поверхности) должна быть расположена на оси керна. Обмотка 1 (на схеме обозначена L1) намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 1 мм на широком керне магнитопровода и содержит 30 витков.

Рис. 2

Датчик тока можно изготовить и из трансформаторной стали другого типо­размера. Подготовленные пластины со­берите в пакет толщиной 4…6 мм, в за­зор вклейте микросхему К1116КП4, а на среднем керне намотайте 30—50 вит­ков любого изолированного провода. Сечение этого провода по меди следует выбирать исходя из суммарного тока, потребляемого всей аппаратурой, кото­рую предполагается защитить выключателем, и его плотности 3…3,5 А/мм².

Порог срабатывания изготовленного мною датчика по току — 0,4 А. Для получения такого порога с обмоткой из небольшого числа витков на магнито­провод 2 через немагнитную (текстоли­товую) прокладку 4 толщиной 1 мм установлен неодимовый магнит 3 диа­метром 6 мм и высотой 5 мм. Направ­ление поля магнита и его положение на магнитопроводе подбирают экспери­ментально при налаживании.

Все детали выключателя (за исклю­чением трансформатора питания и датчика тока) смонтированы на печат­ной плате размерами 85×50 мм из фольгированного с двух сторон стек­лотекстолита. Чертёж платы показан на рис. 3. Она рассчитана на установку резисторов С1-4 мощностью 0,25 Вт, конденсаторов К10-17Б и оксидных конденсаторов К50-35.

Рис. 3

Вместо твердотельного реле U1 в конструкции можно использовать электромагнитное. В этом случае твердо­тельное реле на плате не устанавли­вают, а в предназначенные для его выводов 1 и 2 отверстия впаивают ре­зистор сопротивлением 330—510 Ом. Электромагнитное реле TR90-12VDС-SС-А1 подключают по схеме, показан­ной на рис. 4.

Рис. 4

Для проверки датчика тока включите его обмотку в сеть ~230 В последова­тельно с лампой накаливания мощ­ностью около 100 Вт. Подав на датчик Холла напряжение питания 5 В, про­верьте осциллографом наличие им­пульсов низкого логического уровня на его выходе. Чем больше длительность этих импульсов, тем чувствительнее датчик. Порог его срабатывания регу­лируют изменением положения магни­та на магнитопроводе и подборкой числа витков обмотки. Необходимый порог зависит от коммутируемой выключателем аппаратуры с наименьшим потребляемым в рабочем режиме током.

Измеренный стрелочным прибором Ц4353 потребляемый ток работающего телевизора — всего 0,2 А, но выключа­тель с описанным датчиком от него надёжно срабатывает. Это, вероятно, связано с тем, что потребляемый ток имеет импульсный характер, а ампли­туда этих импульсов превышает 0,4 А. В дежурном режиме ток, потребляе­мый телевизором, снижается до 17 мА. Ток, потребляемый самим выключателем в дежурном режиме, не превышает 2,5 мА и в основном зависит от каче­ства трансформатора Т1. Я применил трансформатор ТТП-3 220/9 В на то­роидальном магнитопроводе.

В ходе работы над конструкцией выявилась неприятная особенность приёмника ИК-излучения ТSОР31236 — низкая помехоустойчивость. Это при­водило к включению телевизора без сигнала с ПДУ. Для устранения этого явления на выходе приёмника включе­на интегрирующая цепь из резистора R3 и конденсатора С3. Хочу отметить, что снятые со старой аппаратуры при­ёмники ИК-излучения DHR38N, 27N2Y2 более помехоустойчивы. Они работа­ли надёжно без помехоподавляющей цепи.

Пользоваться выключателем очень просто. Первое нажатие на любую кнопку ПДУ активирует выключатель, загорается светодиод HL1, информи­рующий о включении питания аппара­туры. Если в течение 10 с после этого никаких нажатий на кнопки ПДУ не было, по их истечении питание будет выключено и выключатель вернётся в режим ожидания. Если же за это время нажатием на кнопку «Power» ПДУ аппарат, которому адресована эта команда, был приведён в дейст­вие, питание останется включённым. На последующие команды и вклю­чение-выключение других аппаратов выключатель реагировать не будет, пока суммарный потребляемый всеми действующими аппаратами ток не упадёт ниже порога. Через 10 с после этого выключатель отключит сеть и перейдёт в режим ожидания, в кото­ром будет оставаться до нового нажа­тия на кнопку ПДУ.

Автор:  Н. САЛИМОВ, г. Ревда Свердловской обл.
Источник: Радио №12, 2016