Выключатель настольной лампы

Предлагаемое вниманию читателей устройство позволяет включать и выключать нагрузку прикосновением пальца к сенсорному контакту: при пер­вом касании лампа включается, при следующем — гаснет. Нагрузкой уст­ройства может быть лампа накаливания мощностью до 100 Вт. энергосберегаю­щая компактная люминесцентная (КЛЛ) либо светодиодная лампа.

В отличии от конструкций, опублико­ванных ранее [1, 2], предлагаемый вы­ключатель содержит значительно меньшее число деталей — он выпол­нен всего на одной микросхеме, а коммутация сетевого напря­жения осуществляется полевым транзистором с малым сопро­тивлением открытого канала, благодаря чему на нём выде­ляется незначительная мощ­ность. Недостаток устройства — необходимость включения его в сеть трехполюсником, но в дан­ной конструкции (применитель­но к настольной лампе) недо­статок этот не является сущест­венным.

Схема выключателя приве­дена на рис. 1. Напряжение сети через плавкую вставку FU1 поступает на импульсный блок питания U1 с выходным посто­янным напряжением 5 В и диод­ный мост VD1—VD4, в диаго­наль которого включён канал полевого транзистора VТ1, При включе­нии устройства в сеть цепь С3R5 уста­навливает счётчик DD1.1 а нулевое состояние (на всех выходах — лог 0). Одновременно начинает вспыхивать мигающий светодиод НL1, прямоуголь­ные импульсы с его катода поступают на счётный вход (вывод 9) счётчика DD1.2 и изменяют его состояние. При появлении сигнала на выходе 8 (вывод 14) напряжение высокого уровня через диод VD5 поступает на счётный вход (вывод 9) счётчика и блокирует его дальнейшую работу.

Рис. 1

При прикосновении рукой к сенсор­ному контакту Е1 напряжение, наводи­мое осветительной сетью на тело чело­века, поступает на вход R (вывод 15) счётчика DD1.2 и устанавливает его в нулевое состояние. При этом по спаду импульса (конденсатор С4 разряжен) на входе разрешения счёта (вывод 2) счётчик DD1.1 изменяет своё состояние на единицу. Напряжение высокого уровня с его вывода 3 через резистор R3 поступает на затвор полевого тран­зистора VТ 1 и открывает его, в резуль­тате чего на пампу EL1 поступает напря­жение сети. Длительность касания сен­сора Е1, а также повторные прикосно­вения к нему до остановки счёта счёт­чика 001.2 не влияют на состояние счётчика DD1.1.

Для того чтобы отключить лампу ЕL1, нужно снова прикоснуться к сенсорному контакту Е1. Счётчик DD1.1 вновь изменит своё состояние на единицу, на выводе 3 появится напряжение низкого уровня, и транзистор VТ1 закроется. Время «нечувствительности” устрой­ства после прикосновения к сенсору (t) зависит от частоты вспышек f светодио­да НL1 и коэффициента деления счёт­чика DD1.2. Для уменьшения этого вре­мени правый (по схеме) вывод диода VD5 (анод) и конденсатора С4 можно соединить не с выходом 8 (вывод 14). а с выходом 4 (вывод 13) или 2 (вывод 12) счетчика DD1.2 (в первом случае время сократится вдвое, во втором — вчетве­ро).

Источник питания U1 — сетевое зарядное устройство HX 128-5 для мобильного телефона с выходным по­стоянным напряжением 5 В. Можно использовать любой подходящий гото­вый или самодельный маломощный импульсный источник питания с выход­ным напряжением 5…6 В и током нагрузки 30 мА. Критерии выбора — экономичность и минимальный нагрев его элементов при длительной непре­рывной работе.

Все применённые в устройстве кон­денсаторы — керамические, например КМ, все резисторы — МЛТ указанной на схеме мощности рассеяния, Резистор R1 служит для защиты от поражения электрическим током при прикоснове­нии к сенсорному контакту Е1. Во избе­жание электрического пробоя по его корпусу допустимое значение посто­янного и переменного напряжения этого резистора должно быть не менее 500 В. Этому требованию отвечают резисторы указанного типа с мощно­стью рассеяния 1 Вт и выше.

Диоды 1N4007 (VD1—VD4) замени­мы любыми другими кремниевыми с прямым током не менее 0,5 А и обрат­ным напряжением не менее 600 В или диодным мостом с такими же парамет­рами. диод КД522А (VD5) — любым маломощным кремниевым диодом, транзистор VТ1 — любым n-канальным полевым транзистором с максималь­ным напряжением сток—исток не ме­нее 400 В. Микросхема К561ИЕ10 мо­жет быть заменена функциональным аналогом из серии КР1561 или 564, Мигающий светодиод HL1 — красного цвета свечения с частотой вспышек около 1 Гц, тип его автору неизвестен. На его месте можно применить любой мигающий светодиод с минимальным напряжением питания около 2 В.

Конструктивное исполнение уст­ройства может быть различным — его можно встроить в подходящий готовый или самодельный светильник или вы­полнить в виде приставки, включаемой между светильником и сетью В автор­ском варианте детали устройства смон­тированы на двух фрагментах макетной печатной платы, размещённых в корпусе самодельного светиль­ника. На одном из них установле­ны держатель плавкой вставки FU1, диодный мост VD1—VD4 и транзистор VT1. При мощности лампы накаливания 100 Вт тран­зистор практически не нагрева­ется и поэтому теплоотвод для него не предусмотрен. На второй плате расположены 16-гнёздная розетка под микросхему DD1 и все остальные детали. Резистор R1 помещён в отрезок термоусаживаемой трубки и смонтирован навесным монтажом внутри кор­пуса светильника. Плата блока питания U1 извлечена из корпуса зарядного устройства, детали выходного выпрямителя (выпря­мительный диод и оксидный кон­денсатор) перемещены ближе к центру платы, после чего она обрезана по длине. Готовые платы покрыты с обеих сторон двумя слоями лака ХВ-784.

Конструкция изготовленного авто­ром декоративного светильника изоб­ражена на рис. 2. Источником света в нём служит «Светодиодная система model YB27» производства КНР, пред­ставляющая собой лампу со светодиодами красного, зеленого и синего цве­тов свечения, снабженную вращаю­щимся колпаком из прозрачного пла­стика с гранями-призмами Световая картина, наблюдаемая на потолке, напоминает ту, ко­торая создаётся широко известным вращающимся «диско-шаром».

Рис. 2

Основание светильни­ка 1 — дюралюминиевый маховик от катушечного магнитофона. На нём уста­новлен цилиндр 4 (банка из-под зелёного горошка), внутри которого находится керамический патрон 5, за­креплённый на основании 1 с помощью винта М4 (6) с гайкой 9. Между цилиндром и основанием помещён алюминиевый диск 2 (от от­служившего свой срок элект­росчётчика), закрывающий отверстия на верхней плос­кости основания 1. Внутри основания установлена изо­лирующая прокладка 8 (по­лиэтиленовая крышка для стеклянной банки), к кото­рой «секундным» клеем при­клеены согнутые в виде буквы П полоски плотного картона 10, пропитанного лаком ХВ-784. С помощью клея и тонкой рыболовной лески к ним прикреплены платы 7 и 11 с деталями устройства. Съёмное днище 12 — ещё одна полиэтиленовая крышка, немного обрезанная по высоте и плотно встав­ленная в основание светильника 1. Наружные поверхности деталей корпу­са светильника окрашены матовой чёр­ной аэрозольной краской. Вид на мон­таж деталей в основании светильника показан на рис. 3, а его внешний вид — на рис. 4.

Рис. 3

Смонтированное правильно и из ис­правных деталей устройство начинает работать сразу; налаживание сводится к установке необходимой чувствитель­ности подбором резистора R2. Для упрощения этой процедуры резистор R2 временно заменяют включённым подстроечным реостатом такого же сопротивления, а между выводом 14 счётчика DD1.2 и плюсовым проводом питания через резистор сопротивлени­ем 1… 1,5 кОм подключают любой све­тодиод (катодом к указанному выводу), При работе счётчика DD1.2 светодиод должен светить, при остановке счета — гаснуть. Иными словами, по прошест­вии восьми вспышек светодиода НL1 после подачи питающего напряжения дополнительный светодиод должен по­гаснуть. Если этого не происходит, уменьшают сопротивление подстроен­ного резистора приблизительно на 100 кОм. добиваясь погасания допол­нительного светодиода. Далее прикос­новением пальца к сенсорному контак­ту Е1 устанавливают счётчик DD1.2 в нулевое состояние, при этом дополни­тельный светодиод должен засветить­ся, а после восьми вспышек мигающего вновь погаснуть. Если устройство рабо­тает нормально, удаляют временно подключённый светодиод, заменяют подстроечный резистор ПОСТОЯННЫМ близкого сопротивления, ввинчивают лампу ЕL1 в патрон и проверяют работу светильника в целом.

Рис. 4

Сопротивление резистора R2 зави­сит от размера и места расположения сенсорного контакта Е1, т. е, от кон­структивного исполнения устройства. В авторском варианте макет устройства успешно работал с резистором R2 со­противлением 3 МОм. В собранном светильнике при использовании в каче­стве сенсора корпуса устройства его пришлось заменить резистором вдвое меньшего сопротивления, при этом выключатель работает стабильно и ложные срабатыва­ния отсутствуют. На чувствитель­ность устройства влияет также фазировка подключения его к питающей сети: наибольшей она получается при соединении верх­него (по схеме) штыря вилки ХР1 с фазным проводом сети, а ниж­него — с нулевым.

При налаживании выключате­ля следует помнить, что его эле­менты гальванически связаны с сетью, поэтому во время налажи­вания нужно соблюдать осторож­ность, а все работы производить только при полностью обесто­ченном устройстве. Показанный на схеме общий провод ни в коем случае нельзя соединять с корпу­сом устройства; светильник с металлическим корпусом допус­кается эксплуатировать исклю­чительно в помещениях, имею­щих полы из изоляционного ма­териала. вдали от трубопрово­дов, радиаторов отопления и других металлических заземлён­ных предметов. Эксплуатация такого светильника во влажных и сырых помещениях недопустима.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ерофеев Б. Экономичный сенсорный выключатель освещения — Радио, 2001, № 10, С 29. 30.
2. Черевань О. Сенсорный выключатель настольной лампы. — Радио, 2003, № I. с. 16.

Автор: А. МЕЛЬНИКОВ, г. Барнаул
Источник: Радио №4/2017