Электронный коридорный переключатель

Обычная проводка для освещения состоит из выключателя и лампочки, включенных последовательно в электро­сеть. Сложнее дело, когда нужно организовать управление одной лампочкой из двух мест, например, если это освещение коридора, потому что нужно сделать два выключателя, чтобы входя в коридор свет включать выключа­телем расположенным в одном конце коридора, а выходя выключать свет выключателем на другом конце коридора. В советское время для этого выпускали так называемые коридорные переключа­тели. На рисунке 1 показана схема управ­ления лампой из двух мест с помощью коридорных переключателей.

Рис. 1

К сожалению, сейчас купить коридорные переключатели практически невозможно. Создается впечатление, что их вообще не выпускают. Конечно, при острой необ­ходимости, проблему можно решить, сделав коридорные переключатели самостоятельно, например, из приборных тумблеров, установив их в подходящие корпуса. Проблема будет решена технически, но о какой-либо эстетике говорить не придется.

Есть и второе решение — сделать электронный выключатель, управляемый по квазисенсорному принципу, то есть, кнопками без фиксации. В этом случае каждая кнопка будет находиться в замк­нутом положении только в момент выпол­нения управления. Далее она будет в разомкнутом состоянии. Это позволит параллельно одной кнопке включить практически неограниченное количество других кнопок, каждой из которых можно будет управлять выключателем. То есть, уже можно сделать не два места управления, а неограниченное количество мест управления, хоть сотню, если это необходимо.

В радиотехнической литературе часто публи­ковались описания самодельных электронных выключателей с практически неограниченным количеством мест управления. Но практически все они были построены на основе RS-триггеров или D-тигеров, что требует применения опреде­ленных микросхем. Но как быть, если в распоряжении есть только обычный набор инверторов, например, микросхема К561ЛН2? Конечно, сейчас есть уйма интернет-магазинов, где можно найти практически любую микросхему, но это нужно заказывать и ждать. А поскольку «творческое настроение» было только в эти конкретные выходные, было решено делать из того, что есть.

А были звонковые кнопки в неограничен­ном количестве, микросхема К561ЛН2, «полевик» КП707В2 (аналог «легендар­ного» IRF840), и кучка других компо­нентов. То, что получилось, показано на рисунке 2. А именно, вполне работоспо­собная схема.

Рис. 2

Без триггера все же обойтись не удалось, но он был собран на инверторах, конкретно на D1.1 и D1.2. Практически это триггер Шмитта, который, как и любой другой триггер имеет свойство устанавливаться в двух фиксированных состояниях.

При нажатии кнопки S1 на вход элемента D1.1 подается логи­ческая единица от источника питания. На выходе D1.1 при этом, ноль, а на выходе D1.2, — единица. Но единица с выхода D1.2 через резистор R2 посту­пает на вход D1.1. Поэтому, когда кнопку S1 отпускаем схема на D1.1-D1.2 остается в поло­жении — единица на выходе D1.2.

Если нажать на кнопку S2 на вход элемента D1.1 поступает напряжение логического нуля. На его выходе будет при этом логическая единица, а на выходе D1.2 опять нуль. Этот нуль пойдет через R2 на вход D1.1. Отпус­каем кнопку, и состояние остается в положении — ноль на выходе D1.2.

Таким образом, кнопками S1 и S2 можно менять устойчивые состояния триггера Шмитта на инверторах D1.1 и D1.2. Но, так как кнопки замыкаются только на время нажатия, параллель­ной каждой из них можно подключить любое n-ное количество кнопок, действие которых будет равноценным.

С выхода триггера Шмитта на D1.1 и D1.2 логический уровень поступает на буферную схему на оставшихся четырех инверторах. Как известно, затвор МДП-ключевого транзистора

обладает существенной емкостью, что влечет за собой образование короткого, но значительного по току импульса в момент изменения логического уровня на его затворе. Это неблагоприятно действу­ет на выходы логических элементов. По­этому, выход умощнен путем параллель­ного соединения четырех инверторов D1.3-D1.6 и включением разгрузочного резистора R3, ограничивающего макси­мальный ток зарядки затвора VT1. Диоды VD2 и VD3 устраняют выбросы напря­жения при коммутации и способствуют ускорению разряда емкости затвора VT1.

Таким образом, после нажатия S1 на выходе триггера Шмитта D1.1-D1.2 уста­навливается логическая единица, на соединенных вместе выходах D1.3-D1.6 — логический ноль. Транзистор VT1 будет в этом случае закрыт, лампа Н1 не горит. После нажатия S2 — на выходе триггера Шмитта D1.1-D1.2 устанавливается логический ноль, на соединенных вместе выходах D1.3-D1.6 — единица. Транзистор VT1 открывается, лампа Н1 горит.

S1 (и все подключенные параллельно ей S1n) отвечает за выключение, S2 (и все подключенные параллельно ей S2n) отвечает за включение.

Так как транзистор VT1 может работать только на постоянном токе, ток на лампу поступает через выпрямитель на диоде VD4. В результате лампа питается только одним полупериодом сетевого напря­жения. Если по какой-то причине это недопустимо можно сделать мостовой выпрямитель (фрагмент схемы с мосто­вым выпрямителем показан на рисунке 3). В этом случае будут работать обе полуволны сетевой синусоиды. Выпрями­тельный мост должен быть рассчитан на напряжение не ниже 400V и ток не ниже 1А. Можно применить как мост-сборку, так и собрать мост на отдельных диодах, например, на четырех 1N4007.

Рис. 3

Микросхема D1 и затворная цепь транзистора VT1 питаются от источника тока, состоящего из параметрического стабили­затора на R4 и VD1 и сглаживающей пульсации емкостью С2.

Монтаж варианта по схеме на рис.2. выполнен на печатной плате с одно­сторонним расположением печатных дорожек. Разводка платы и монтажная схема показаны на рисунке 4 в натураль­ную величину.

Рис. 4

Транзистор VT1 работает без радиатора. При мощности лампы до 200W ему радиа­тор не требуется.

Транзистор КП707В2 можно заменить зарубежными аналогами, — IRF840 или BUZ90. Либо подобрать другие аналоги по справочникам.

Диоды КД522 можно заменить любыми импульсными диодами, таким как КД521, 1N4148 или другими.

Диод 1N4007 — любой выпрямительный диод на напряжение не ниже 400V и ток не ниже 1А.

Стабилитрон Д814Г можно заменить любым стабилитроном на напряжение 10- 12V и мощность не ниже 0,5W. Есть много подходящих импортных стабилитронов, например, 1N4699, 1N5927, 1N5242 и другие аналогичные.

На рисунке 5 показан вариант схемы, в котором управление осуществляется только одной кнопкой. После её нажатия лампа горит столько времени, сколько нужно на зарядку С1 через R1. Затем гаснет.

Автор: Светин О.Д.