0

економний індикатор

У статті описується простий і економний покажчик місця розташування електричного вимикача.

Найбільш часто оптичні індикатори вбудовують в ті мережеві вимикачі, які знаходяться в затемненому місці квартири, щоб з достатньою точністю вказати на їх розташування в темний час доби.

зазвичай, схема оптического сете­вого индикатора подключается па­раллельно контактам имеющегося сетевого выключателя, откуда следует, что инди­катор потребляет некоторую мощность от питаю­щей сети всегда, когда выключатель разомкнут, а это большая часть времени суток, поэтому стано­вится очевидной необходимость в его экономич­ности.

Достаточно экономичными, но не самыми яр­кими являются излучатели на газонаполненных элементах (струм споживання близько 1 мА, при токоограничительном резисторе около 120 кОм). До того ж, они имеют не очень большой ресурс. Наиболее яркими, но менее экономичными (ток потребления 5…20 мА) являются светодиодные индикаторы, которые имеют гораздо больший ресурс.

С целью повышения экономичности сетевых светодиодных индикаторов их переводят в дина­мический режим работы. Такой режим позволяет снизить в разы средний ток, потребляемый ин­дикатором от сети, а также увеличить амплитуду импульса тока через светодиод, то есть получить вспышки большей яркости.

Слід зазначити, что частота вспышек (при RC=const) генератора также несёт дополнитель­но информацию о напряжении питания, причём при полном сохранении основной бытовой функ­ции индикатора.

Схема сетевого индикатора, который предна­значен для встраивания в сетевые выключатели, показано рис.1. Як видно з рис.1, это ре­лаксационный генератор, в котором диод VD1 служит однополупериодным выпрями­телем сетевого напряжения. Резистор R1 выполняет две функциислужит токоограничительным и времязадающим элементом релаксационного генератора одновременно, а конденсатор С1 служит накопительным элемен­том.

Рис. 1

Активный элемент генераторапланарный транзистор VT1 структуры n-p-n, который вклю­чен инверсно (на эмиттере «+» питающего напря­жения) двухполюсником, и работает в режиме об­ратимого лавинного пробоя. При работе в таком режиме на ВАХ транзистора VT1 имеется участок с отрицательным сопротивлением, поэтому вве­дение положительной обратной связи с входа на выход генератора не требуется.

частота генерації (вспышек) определяется параметрами цепи R1С1, а также значением пи­тающего напряжения. Энергия вспышки E=CU2/2 (Дж). В авторском варианте сетевых индикато­ров, частота вспышек выбрана равной 1 …2 Гц.

Як відомо, особенностью включения тран­зистора в такой режим является также и более высокая, чем при обычном не инверсном вклю­чении, температурная стабильность ВАХ. так, наприклад, для транзисторов КТ315 напряжение пробоя изменяется всего на 100…150 мВ, при из­менении температуры от -50 до +65°С.

Данная схема сетевого индикатора, по срав­нению с индикаторами на газонаполненных при­борах, обладает ещё одним достоинством: при её установке в сетевой выключатель не «под­свечивали», как цокольная компактная люминес­центная лампа MAXSUS spiral 20W 4100К, так и самодельная лампа на базе светодиодного блока марки R58-60LED 3528 4W 250 люмен, с двумя вклю­чёнными параллельно группами, состоящими из 30 включённых последовательно ультраярких SMD-светодиодов, балластным конденсатором 0.82 мкФ, мостовым выпрямителем и конденса­тором фильтра 2.2 мкФ 250 В.

Физический смысл этого явления заключает­ся в том, что хотя напряжение питания при разомкнутом контакте сетевого выключателя также по­ступает через схему индикатора на упомянутые лампы. Однако значение тока в цепи настолько мало, что не превышает ток потерь в схеме лам­пы, поэтому накопления энергии на конденсато­рах сетевого фильтра этих ламп не происходит, и их излучатели не «подсвечиваются».

Конструкція

Соединение деталей индикаторов выполнено объёмным монтажом путём соединения выводов деталей между собой по кратчайшему расстоя­нию в виде компактных блоков в двух конструк­тивных вариантах.

Перший варіант (рис.2) предназначен для установки в непрозрачный корпус, с механи­ческой доработкой корпуса (сверлением от­верстия под светодиод), поэтому светодиод вынесен на двух проводниках нужной длины из объёма блока.

Рис. 2

Другий варіант (см. фото на початку статті) предназначен для установки в прозрачный кор­пус сетевого выключателя без его механической доработки, поэтому светодиод расположен в са­мом блоке.

деталі

Транзистор VT 1 – КТ315 з будь-яким буквеним індексом, или импортные, 2SC3370, 2SC945, ВС337, 2SC337-40, 2SD667, BD667.

діод VD1 – любой кремниевый с об­ратным напряжением от 400 В и неболь­шими габаритными размерами.

Светодиод VD2обычный индикатор­ный типа АЛЛ307, красного или зелёного цвета свечения, яркости которых вполне достаточно при их установке в выключа­тели, которые расположены в жилом по­мещении.

Если сетевой выключатель находится достаточно далеко, и в месте, которое видно, но до него неудобно добирать­ся, в схему индикатора можно устано­вить сверхъяркий светодиод, вспышки которого чётко различимы с достаточно большого расстояния.

Конденсатор С1 с малой утечкой типа ЭТО или К52-2, К52-1, К52-3, К50-35, або аналогічний імпортний.

В авторском экземпляре установлен импорт­ный оксидный конденсатор вертикального кон­структивного исполнения 100 мкФ 25 В.

Налаштування

Поскольку планарные транзисторы КТ315 как элементы не предназначены (хотя и могут рабо­тать) изготовителем для работы в лавинном ре­жиме, в некоторых случаях может возникнуть не­обходимость отбора транзистора.

Учитывая наличие на элементах устройства сетевого напряжения, предварительный отбор транзистора, а иногда и конденсатора, для инди­катора лучше провести, используя сетевой низко­вольтный источник питания (IP) с плавно изме­няющимся выходным напряжением от 0 до 30 В, наприклад, типа Б5-7. Схема для предварительно­го отбора транзисторов показана на Рис.3.

Рис. 3

Для удобства отбора транзисторов, работаю­щих в режиме обратимого лавинного пробоя с инверсным включением по питанию, з наявних, собирают испытательную схе­му. В качестве гнездовых соединителей XS2 ис­пользована панелька для установки микросхем. В результате чего получается испытательный стенд, в котором замена транзистора осущест­вляется простой установкой его в панельку.

Отбор транзисторов проводят следующим об­разом. На собранную схему от ИП подают напря­жение 3 В. Светодиод не должен светиться. Далее плавно увеличивают значение напряжения пита­ния до получения устойчивой генерации с часто­той примерно 1…2 Гц. Вспышка и погасание све­тодиода должны быть чёткими и «не размытыми», что свидетельствует о хороших переключатель­ных свойствах данного экземпляра транзистора.

Отобранный таким образом транзистор уста­навливают в схему рис.1, временно заменив резистор R1 цепочкой, состоящей из последо­вательно включённых авометра в режиме изме­рения переменного тока, постоянного резистора 270 кОм и переменного резистора 2 мій, введен­ного на максимальное значение сопротивления.

Изменением положения подвижного контакта переменного резистора в сторону уменьшения сопротивления добиваются примерно той же ча­стоты генерации, что и при испытаниях с блоком питания на стенде; контролируя при этом полу­чившееся значение тока, которое должно нахо­диться в интервале 0.1 …0.4 мА.

Слід зазначити, что при размыкании сете­вого выключателя вспышки светодиода появля­ются не сразу, а с некоторой задержкой, что не есть неисправность, а вызвано достаточно боль­шой постоянной времени самой цепи и формов­кой накопительного конденсатора.

Статистические испытания

Статистические испытания, проведенные мной на упомянутом ранее стенде, показали, что из партии имевшихся транзисторов КТ315 (б / у і нових) в количестве 50 шт. устойчиво генериро­вали при напряжении питания 9 В – 15 шт., при 12 В – 18 шт., при 15 В – 10 шт., при 18 В – 5 шт., а 2 шт. не генерировали вообще.

На этом же стенде были проверены и единич­ные экземпляры импортных транзисторов прово­димости n-p-n, типов 2SC3370, 2SC945, BC337, 2SC337-40, 2SD667, BD667, имевшиеся в нали­чии, которые по напряжению на конденсаторе С1 (2…3 В, рис.3) ничем не отличались от транзи­сторов КТ315.

Следует также отметить ещё одну возмож­ность схемы релаксационного генератора, наприклад, для транзисторів, которые генерирова­ли при напряжении питания 9 В: при увеличении напряжения питания частота вспышек увеличива­лась, визуально переходя в постоянное свечение.

Дополнительные измерения, проведённые на конденсаторе С1 (рис.3) с помощью осцилло­графа, показали, что с увеличением прилагаемо­го к схеме напряжения частота релаксационного генератора повышается, а амплитуда уменьша­ется. Предельная частота генерации (срыв коле­баний) достигала 100…200 кГц в зависимости от экземпляра транзистора.

Автор: Сергій Йолкін, г. Житомир
джерело: Аматорське радіо №9-10 / 2020

Залишити коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований.