В последнее время появились в продаже люминесцентные энергосберегающие осветительные лампы мощностью потребления 8...40 Вт на номинальное напряжение 220 В. По сравнению с обычными лампами накаливания они отличаются большим сроком службы, меньшей потребляемой мощностью при равной с лампами накаливания светоотдаче, более приятным спектром света и, к сожалению, большей ценой, но все же, окупаемой примерно за 12-18 месяцев. То, что такие лампы меньше расходуют энергии, вовсе не означает, что её не надо экономить, да и сами лампы не вечны.
Из-за особенностей работы таких ламп, не все симисторные или тиристорные реле времени подходят для них. Поэтому и было разработано устройство, принципиальная схема которого представлена на рисунке выше.
Реле времени построено по классической схеме с RC времязадающей цепью. Узел управления нагрузкой на доступных, в настоящее время, полевых n-канальных транзисторах обогащенного типа. Данная конструкция способна работать с нагрузкой от 0 до 150 Вт (нижний порог для тиристоров и симисторов обычно ограничен мощностью 5-40 Вт). К выходу этого реле без проблем можно подключать нагрузку любого типа, в том числе, коллекторные электродвигатели и маломощные сетевые блоки питания.
Работает устройство следующим образом. После замыкания выключателя SB1 на реле подается сетевое напряжение питания. Конденсатор фильтра питания С3 заряжается по цепочке VD7-R6. Напряжение на его выводах ограничивается на уровне 13-14 В цепочкой из стабилитрона VD8 и светодиода HL2. Так как в момент включения напряжения сети времязадающий конденсатор С2 разряжен, то транзистор VT3 закрыт, VT2 открыт, мощный высоковольтный транзистор VT1 закрыт — нагрузка обесточена.
При замыкании кнопки SЗ "включение" конденсатор С2 заряжается от конденсатора С3 до 12-14 В, транзистор VT3 открывается, VT2 закрывается, VT1 открывается, на нагрузку подается почти полное напряжение питания (Uпит. - 2,3 В). Падение напряжения на открытом транзисторе VT1, указанного на схеме типа, при работе с нагрузкой мощностью 40 Вт не превышает 0,3 В. Соответственно, рассеиваемая его корпусом мощность не превышает 60 мВт.
Каскад на транзисторах VT2, VT3 типа КП501 обладает крутой передаточной характеристикой. И тем не менее, они включены как триггер Шмитта. Положительную обратную связь, необходимую для работы каскада в таком режиме, создает резистор R4. Благодаря такому построению, исключено нахождение транзистора VT1 в неопределенном активном состоянии, т.е. он может быть или полностью открыт, или закрыт, что исключает его перегрев и превышение максимальной рассеиваемой мощности.
Диоды VD5, VD6 защищают дорогостоящий транзистор VT1 при прикосновении к выводу его затвора от пробоя из-за токов утечки или мощных разрядов статического электричества (для повреждения транзистора может быть достаточно прикосновения отвертки к его выводу затвора). Резистор R1 уменьшает броски тока при подаче напряжения питания на некоторые типы нагрузок, такие как аппараты с импульсными блоками питания (телевизоры, видеомагнитофоны, некоторые типы зарядных устройств, уже упомянутые энергосберегающие лампы и т.д.), что создает более щадящий режим для VT1 в момент включения.
Варистор R2 защищает элементы схемы от бросков напряжения в питающей сети, которые могут достигать 5 КВ.
Цепочка R5-C1-HL1 представляет собой индикатор включения нагрузки. Кроме того, она немного демпфирует цепь трансформаторной нагрузки при отключении питания.
О деталях устройства. Резистор R1 проволочный типа С5-37, ПЭВ-7,5 сопротивлением 2,2... 3,6 Ом. Его можно составить из четырех резисторов МЛТ-2 сопротивлением по 12 Ом, включенных параллельно. Остальные резисторы типа С1-4, С2-23, ВС-0,125, МЛТ-0,125. Варистор установлен типа FNR-10K391. Можно взять другие на рабочее напряжение 390-470 В, например, FNR-07K431, FNR-14K431, FNR-10К471.
Конденсатор С1 типа К73-17, К73-16, К73-24, МБГЧ-1 на напряжение не менее 400 В. Оксидные конденсаторы С2, С3 - импортные аналоги К50-35. Конденсатор С2 следует взять с током утечки не более 0,3 мкА при напряжении 10В. На его месте хорошо работают конденсаторы фирм "Rubicon", "DON" на рабочее напряжение 35, 63 В. Можно попробовать и некоторые типы отечественных танталовых или ниобиевых конденсаторов, например, К53-4. Для выдержек, не превышающих 10-20 минут, отлично подходят полиэтилентерефталатные конденсаторы К73-17 на 4,7... 10 мкФ.
Для работы с нагрузкой, мощность которой менее 150 Вт, на месте диодов выпрямительного моста VD1-VD4 могут работать диоды КД243 Г-Е, 1 N4004 - 1N4007, КД247 В-Д, КД226 В-Е, КД411 А-Г, диодные мосты КЦ402 А-В, КЦ405 А-В, RB155, W10M. Диоды VD5, VD6 могут быть любыми из серий КДЮ2, КД103, КД521, 1N4148. Двухкристальный светодиод НИ — серий КИПД23, КИПД41, КИПД45, L-57EGW, L117EGW. Светодиод HL2 можно взять из серий АЛ307, КИПД35, КИПД36, КИПД40, L-934SGC, L-1503SRC. При монтаже необходимо следить за его полярностью. Стабилитрон подойдет любой маломощный на 12...13 В, —Д814Д, КС512А.
Рис. 2
Транзисторы VT2, VT3 можно взять любые из серий КП501, КП505, КР1014КТ1. Транзистор VT3 желательно подобрать с возможно меньшим пороговым напряжением (1...1.5 В). Сделать это можно так, как показано на рис.2. Мощный транзистор VT1 можно использовать любой аналогичный на напряжение сток-исток не менее 400 В и максимальный ток стока от 6А, например КП707А1, КП707Б2, КП707Д1, КП776А, КП777А, IRF840. Его желательно установить на небольшой теплоотвод с площдью охлаждающей поверхности 40... 120 см2. Кнопки SB2, SB3 любые без фиксации, например, ПКН-150, TD-06XEX. SB1 - тумблер ТП1-2 или другой на напряжение не ниже 250 В и ток от 2А.
С указанными на схеме параметрами время-задающей цепи C2-R8-R9-R10 при использовании оксидного конденсатора фирмы "DON", время выдержки превышает 2 часа. Если С2 взять пленочный на 4,7 мкФ, то выдержка составит 6 минут. Можно установить несколько конденсаторов разной емкости и коммутировать их, в зависимости от требуемой длительности работы нагрузки, галетным или кнопочным переключателем.
Рис. 3
На рисунке 3. показано, как просто переделать реле времени в чувствительное фотореле, если использовать датчик освещенности на фототранзисторе. Здесь, нагрузка включается при освещении датчика. Если нужна обратная логика, то VT4 и R8 нужно поменять местами. При наладке и эксплуатации этого устройства следует помнить, что все его элементы находятся под напряжением сети переменного тока и соблюдать необходимые меры осторожности.
При желании,применив более мощный выпрямительный диодный мост и установив на соответствующий теплоотвод несколько параллельно включенных транзисторов, указанного на схеме типа, можно управлять нагрузкой в несколько сотен Вт. При этом, резистор R1 можно исключить, а предохранитель FU1 взять на соответствующий ток.
