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
- Ерофеев Б. Экономичный сенсорный выключатель освещения — Радио, 2001, № 10, С 29. 30.
- Черевань О. Сенсорный выключатель настольной лампы. — Радио, 2003, № I. с. 16.
Автор: А. МЕЛЬНИКОВ, г. Барнаул
Источник: Радио №4/2017