Акустическое реле для компактных люминесцентных ламп

По наблюдениям автора статьи срок службы компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) мало зависит от их частоты включения / выключения гораздо боль­шая зависимость наблюдается от качества изготовления са­мих ламп. Некоторые КЛЛ, включаясь и выключаясь десятки раз в сутки, работают 3…5 лет. Другие же служат даже ме­нее обычных ламп накаливания.

Работа устройства

Принципиальная схема акустического репе представлена на рисунке. Электронное реле, предназначенное для управ­ления КЛЛ не получится включить в разрыв одного из проводов питания, в отличие от того, как это обычно делается с лампами накаливания. Поэтому, большинство схемотехни­ческих решений, предназначенных для управления лампами накаливания, не подходит для КЛЛ из-за протекания неболь­шого тока через электронный коммутатор и последовательно подключенную к нему нагрузку в виде КЛЛ.

Напряжение сети поступает на устройство через выклю­чатель питания SA1 и плавкий предохранитель FU1. Термо­резистор RT1 с отрицательным ТКС уменьшает бросок тока в момент подачи на нагрузку напряжения питания. Этот бро­сок тока возникает из-за зарядки в электронных балластах КЛЛ оксидных конденсаторов, установленных на выходе го­тового выпрямителя напряжения сети переменного тока. Наличие такого терморезистора значительно понижает ве­роятность повреждения не только силового симистора VS1, но и электронных балластов подключенных к устройству КЛЛ.

В качестве датчика фонового акустического шума приме­нён электронный микрофон ВМ1. На сдвоенном операционном усилителе с палевыми транзисторами на входе типа LF353N собраны узел усилителя напряжения звуковой частоты и узел компаратора. Когда в помещении достаточно тихо, перемен­ная составляющая напряжения на выводах микрофона мала, следовательно переменное напряжение на выходе DA1.1 бу­дет невелико, напряжение на выв. 5 DA1.2 будет больше. чем на выв 6. В этом случае на выходе DA 1.2 будет высокий уровень напряжения, ток через светодиод U1 не протекает, фотосимистор оптрона закрыт, следовательно, будет закрыт мощ­ный симистор VS1 и напряжение на нагрузку не поступает.

Когда уровень шума в помещении превысит пороговый, напряжение на инвертирующем входе DA 1.2 станет больше, чем на нвивертирующем входе. В этом случае напряжение на выходе DA1.2 сменится на низкий уровень, через светодиод оптрона потечет ток, фотосимистор оптрона и силовой симистор откроются на нагрузку поступит напряжение пи­тания. Резистор R9 создает небольшую положительную об­ратную связь, что необходимо для корректной работы ком­паратора на DA1.2. Опорное напряжение на выв. 5 DA1.2 создается делителем напряжения на резисторах R6, R7, ко­торый подключен к источнику стабильного напряжения на стабилитроне VD1.

При отсутствии звуков в помещении, заряженные конденсаторы С9-С13 начинают разряжаться через высокоомные резисторы R12, R13. Когда напряжение на выв. 6 станет меньше напряжения на выв. 5, нагрузка обесточится.

Подстроенным резистором R3 регулируют чувствитель­ность микрофонного усилителя. Коэффициент усиления DA1.1 по напряжению зависит от соотношения сопротивлений ре­зисторов R5/R3. Нагрузкой выпрямителя переменного напря­жения на диодах VD6. VD7 служат конденсаторы С9-С13 и высокоомные резисторы R12, R13. Чтобы при таких услови­ях узел выпрямителя на VD6, VD7 работал корректно, раз­делительный конденсатор С8 должен иметь как можно мень­ший ток утечки, с этой целью на его месте применен кера­мический конденсатор относительно большой емкости. Мик­рофон подключен к неинвертирующему входу DA1 без разделительного конденсатора, для уменьшения количества де­талей в устройстве.

Низковольтные слаботочные узлы устройства питаются напряжением +10 В от параметрического стабилизатора с балластным конденсатором в состав которого входят: R4, С4, VD2-VD5, С6, R8, С14, R14, VD7, HL1. Суммарное напряже­ние стабилизации последовательно включенных светодиода HL1 и стабилитрона VD7 около 10 В. Резистор R14 понижа­ет яркость свечения светодиода. Резистор R15, установлен­ный на выходе силового ключа, предотвращает случайные вспышки КЛЛ из-за наличия небольшого обратного тока за­крытых силового симистора и оптосимистсра.

Конструкция и детали

Устройство было смонтировано на монтажной плате раз­мерами 75×75 мм. Монтаж двусторонний навесной.

Устройство помещено в пластмассовый корпус разме­ром 78x78x21 мм, (см. фото в начале статьи), монтаж низ­копрофильный. Постоянные резисторы можно применить типов С1-4, С1-14, С2-23, МЛТ, РПМ. Подстроенный ре­зистор — импортный малога­баритный. Терморезистор, с сопротивлением 6,8…20 Ом при комнатной температуре, может быть, например, от компьютерного блока питания или от монитора. При отсут­ствии можно применить прово­лочный резистор сопротивле­нием 8,2 Ом мощностью 10 Вт, но в таком случае потребу­ется более просторный кор­пус. Конденсатор С3 — им­портный керамический на ра­бочее напряжение перемен­ного тока 250 В. Подойдёт оте­чественный керамический конденсатор типа К15-5 или плёночный типа К78-2 на ра­бочее напряжение 1600 В.

Конденсатор С4 — импортный плёночный на рабочее напря­жение переменного тока 275 В. Подойдёт также отечествен­ный плёночный К73-17 или К73-24 на рабочее напряжение 630 В. Конденсаторы С7-С13 — керамические. Оксидные конденсаторы К50-68 или аналоги. Диоды 1N4148 можно заменить 1N914, 1SS1768, серий КД510, КД521, КД522.

Светодиод DB5b-448ABD синего цвета свечения можно за­менить любым аналогичным «синим», «белым» или «фиолето­вым» без встроенного резистора, например, RL50-UV744D. Вме­сто стабилитрона BZV55C-5V1 подойдёт BZX85C5V1RL MZPY5.1RL. Стабилитрон 1N4737А можно заменить КС482А, 2С482А, BD23-C7V5. Симисторный оптрон S21ME3 можно за­менить MOC3021, MOC3022, MOC3023, S21MEЗF или, имею­щим узел детектора нуля сетевого напряжения, S21ME4, S21ME4E.

Вместо симистора BT138-800 можно установить, напри­мер, BTB12-600В, BTB06-600BW, MAC8M, MAC8N. К симистору прикрепляют дюралюминиевый теплоотвод с площа­дью охлаждающей поверхности 4 см². Это уменьшит его нагрев, что положительно скажется на величине обратного то­ка. Кроме того, уменьшит вероятность повреждения симистора, если, например, в люстру вместо КЛЛ будут установ­лены лампы накаливания. Микросхему LF353N можно заменить LF353М. Микрофон любой электретный малогаба­ритный от телефонного аппарата, детской игрушки, магнито­фона, плеера. Предпочтительнее установить самый чувстви­тельный микрофон из имеющихся в наличии. Микрофон устанавливают на максимальном удалении от силовых высо­ковольтных цепей. Рядом с микрофоном в корпусе просвер­ливают 2…3 отверстия диаметром 1.3 мм.

Для налаживания устройства удобно воспользоваться лабораторным источником питания с выходным напряжением 13…15 В, который подключают с соблюдением полярно­сти к конденсатору С6. Устройство должно быть отключено от сети. Резистор R1 подбирают таким образом, чтобы на­пряжение питания микрофона составляло 3…3.5 В. Чувстви­тельность реле устанавливают подстроенным резистором R3. Рекомендуется установить максимально возможную чувст­вительность, при которой ещё будут отсутствовать ложные срабатывания из-за наводок на микрофонный усилитель. Вре­мя выдержки зависит от суммарной ёмкости конденсаторов С9-С13 и сопротивлений резисторов R12, R13. При указан­ных на схеме номиналах элементов оно будет около 20 мин.

К этому акустическому реле можно подключать электролюминесцентные лампы с суммарной потребляемой мощно­стью до 200 В. Такой же мощности могут быть и любые дру­гие нагрузки, например, лампы накаливания, светодиодные лампы кухонный вентилятор, паяльник. Если симистор уста­новить на теплоотвод значительного размера и установить соответствующий плавкий предохранитель, то мощность под­ключаемых нагрузок будет ограничена только параметрами применённого симистора, качеством монтажа силовых цепей и нагрузочной способностью сети питания.

При настройке и эксплуатации устройства следует учи­тывать, что все его элементы находятся под напряжением сети переменного тока 230 В.

Автор: Андрей Бутов, с. Курба Ярославской обл.