15. Светорегулятор. Электромонтажник. Домашнее электрохозяйство. Строительство, ремонт, инструменты, материалы, инструкции

Категория: Электромонтажник. Домашнее электрохозяйство

Бесконтактное устройство, с помощью которого можно плавно регулировать мощность, потребляемую лампой накаливания, и тем самым изменять яркость её свечения от нескольких процентов по отношению к номинальной до практически полной (номинальной). Использование светорегулятора даёт возможность в любое время создавать в помещении комфортные световые условия и способствует экономии электроэнергии. Потери мощности в светорегуляторе не превосходят 1,5% от мощности присоединённой лампы; по сравнению с потерями при других способах регулирования (например, с помощью переменного резистора) они ничтожны, благодаря чему применение светорегуляторов весьма перспективно.

Различают светорегуляторы стационарные и переносные. Стационарный светорегулятор устанавливают вместо электрического

выключателя. Увеличение или уменьшение яркости свечения лампы достигается поворотом ручки светорегулятора по часовой стрелке или против. Поворотом той же ручки до щелчка или её нажатием осуществляются включение и выключение лампы. Переносной светорегулятор имеет шнур с вилкой для включения в электрическую сеть, а также розетку для подключения светильника. Выпускаемые отечественной промышленностью светорегуляторы типа «Светон-300» (рис. 1) предназначены для использования в сетях переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В; они рассчитаны на мощность лампы от 60 до 300 Вт.

Рис. 1. Светорегулятор «Светон-300».

Схема включения лампы Н1 через светорегулятор Е1 приведена на рис. 2, а. Понижение напряжения, подводимого к лампе (по сравнению с номинальным), осуществляется за счёт «вырезания» части синусоидального напряжения светорегулятором (рис. 2, б). На рис. 2, в дан пример одного из исполнений стационарного светорегулятора. Он смонтирован в корпусе 2 и совмещён с механическим выключателем. Для регулирования яркости лампы ручку 1 поворачивают, а для включения или отключения лампы от сети — нажимают, причём включение (отключение) возможно при любом положении ручки. Такие светорегуляторы предназначены для скрытой установки в универсальных монтажных коробках. На рис. 2, г приведена схема конструкции светорегулятора с сенсорным (от английского слова sensory — «чувствительный») приводом к выключателю. В корпусе 5 собрано электронное устройство, срабатывающее при прикосновении пальцем к металлической пластине 4: после первого прикосновения лампа включается, после второго — гаснет. Яркость лампы регулируют вращением обоймы 3. Существует и другой способ регулирования яркости — за счёт изменения продолжительности касания.

Рис. 2. Светорегулятор:

а — схема включения лампы в сеть через светорегулятор; б — осциллограммы сетевого напряжения и напряжения, подводимого от светорегулятора к лампе; схемы конструкции светорегуляторов, совмещённых с выключателями — механическим (в) и сенсорным (г).

Светорегулятор с плавным гашением лампы

Светорегулятор с плавным гашением лампы

Андрей Шарый, Черниговская обл, с.Кувечичи. E-mail andr (at) chspu.edu.ua

Достоинство — включается в разрыв провода питания, может разместится под штатным выключателем в стене. Не тебует дефицитных деталей.

В радиолюбительской литературе описано немало разнообразных тиристорных регуляторов напряжения. Благодаря высокому КПД и малым габаритам эти устройства достаточно популярны. Современная элементная база позволяет несколько улучшить параметры старых вариантов таких регуляторов.

Автором этой статьи на основе сенсорного выключателя освещения, описанного в [1], разработан удобный светорегулятор, позволяющий плавно регулировать яркость сетевой лампы накаливания, устранять стартовый бросок тока и осуществлять плавное постепенное гашение лампы после выключения.

Достоинством устройства является возможность включать его просто в разрыв сетевого провода, питающего лампу, что выгодно отличает его от других тиристорных регуляторов. Падение напряжения на самом светорегуляторе при максимальной яркости не превышают единиц вольт.
Схемотехника устройства традиционна, тиристор включен в диагональ моста, импульсное управление реализовано на генераторе коротких импульсов, собранном на аналоге однопереходного транзистора (VT2,VT3). Можно конечно применить и однопереходной транзистор, но это сделает устройство дороже и совсем не намного меньше. Сам генератор управляющих импульсов содержит еще управляемый напряжением источник тока на транзисторе VT1, благодаря чему стало возможным изменять момент открывания тиристора как с помощью переменного резистора, так и посредством изменяющегося напряжения на конденсаторе C1.

Принципиальная схема устройства показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема светорегулятора.

Габариты устройства зависят в основном от примененных тиристора и диодного моста. В более габаритном варианте применен тиристор КУ202Н, КУ202К и импортный диодный мост RB157, рассчитанный на силу тока до 1.5А при напряжении допустимом обратном напряжении около 400В. При отсутствии оного можно применить любой подходящий по напряжению и току мост, даже на дискретных диодах. Из малогабаритных подойдут КД105Г (мощность лампы не более 60Вт), или еще более мелкие импортные 1N4007, мощность лампы с которыми может достигать 200Вт. Можно также применять диодные мосты 1.5-2А 600В, используемые в импульсных компьютерных блоках питания, они имеют прямоугольный пластиковый корпус и расположение выводов в один ряд «гребешком».

Еще более уменьшить габариты можно применив тиристор семейства Т106-10-4, выполненный в пластмассовом корпусе ТО220, как у мощных транзисторов типа КТ805, КТ819. Для уменьшения габаритов желательно применить миниатюрный стабилитрон в стеклянном корпусе (VD2), напряжение стабилизации может быть в пределах 9 — 15В, рабочий ток более 3 мА. Печатные платы со схемой расположения элементов и вид одного из вариантов готового устройства на рисунках.

Рисуной печатной платы и расположение деталей варианта с применением тиристора Т106-10-4

Рисунокпечатной платы и расположение деталей варианта с применением тиристора КУ202Н

Внешний вид собранного устройства.

К описанию также прилагается инструкция пользователя [instr.zip] 8 кб.

Литература.

1. Д.Приймак Сенсорный выключатель освещения // В помощь радиолюбителю выпуск
   88, с.63.
   

Большая просьба: о результатах повторения сообщать о результатах повторения автору andr (at) chspu.edu.ua

Заказной анализ схемы на ZXSC300.

Заказчиком был предоставлен конвертор на ИМС ZXSC300.
Целью Заказчика было получение ответов на вопросы:
1. Имеются ли в данном устройстве существенные нарушения или схемотехнические ошибки, снижающие его надёжность для подземных условий эксплуатации?
2. Каковы эффективность устройства и пути её повышения при возможной недостаточности?

При исследовании было установлено, что данное устройство не является стабилизатором выходного тока, мощности или напряжения и что характеристики, заявленные продавцом — «- 800mAh Regulated Output for Cree and SSC 3.7V emitters, — Accepts 3.6V ~ 9V input power», также являются ложными.
В диапазоне напряжений питания 3.016В-8.00В данное устройство обеспечивало ток нагрузки, повышающийся линейно от 0.92А при питании 3.016В до 1.5А при питании 8.00В.

Анализ схемы нарушений и ошибок не выявил. Тем не менее, замер характеристик подтвердил ранее полученную информацию о малой пригодности ИМС серий ZXSC300-ZXSC400 для управления полевыми транзисторами ввиду высокого выходного сопротивления выходного каскада:

Напряжение питания 3.016В, затвор ПТ, 2В/дел, 2мкс/дел.

Напряжение питания 3.016В, сток ПТ, 1В/дел, 2мкс/дел.

Напряжение питания 3.016В, сток ПТ, 1В/дел, 200нс/дел.

Напряжение питания 4.00В, затвор ПТ, 1В/дел, 1мкс/дел.

Напряжение питания 4.00В, затвор ПТ, 2В/дел, 2мкс/дел.

Напряжение питания 4.00В, сток ПТ, 2В/дел, 1мкс/дел.

Напряжение питания 4.00В, сток ПТ, 2В/дел, 200нс/дел.

Напряжение питания 5.00В, затвор ПТ, 2В/дел, 500нс/дел.

Напряжение питания 5.00В, затвор ПТ, 2В/дел, 1мкс/дел.

Напряжение питания 5.00В, сток ПТ, 2В/дел, 1мкс/дел.

Напряжение питания 5.00В, сток ПТ, 2В/дел, 200нс/дел.

Напряжение питания 6.00В, затвор ПТ, 2В/дел, 500нс/дел.

Напряжение питания 6.00В, сток ПТ, 2В/дел, 200нс/дел.

Напряжение питания 6.00В, сток ПТ, 2В/дел, 500нс/дел.

Напряжение питания 8.00В, затвор ПТ, 2В/дел, 500нс/дел.

Напряжение питания 6.00В, сток ПТ, 5В/дел, 500нс/дел.

Напряжение питания 6.00В, сток ПТ, 5В/дел, 200нс/дел.

Из осциллограмм видна недопустимо малая скорость роста напряжения на затворе ПТ. Таким образом, нормальное переключение происходит только благодаря применению ПТ с низким пороговым напряжением, около 0.6В.
Это обстоятельство ограничивает возможности увеличения выходной мощности устройства посредством доработок и замен, поскольку большая мощность требует ПТ с большим максимальным током стока, а такой ПТ будет обладать ещё большей входной ёмкостью, чем имеющийся и переключение будет происходить ещё медленне, что снизит эффективность схемы до недопустимых значений и приведёт к перегреву ПТ.
Таким образом, максимальная, с учётом всех доработок, выходная мощность схемы ограничивается значением порядка 10Вт из-за плохого согласования с переключающим транзистором.
Для сравнения приведены образцовые осцилограммы сигнала на затворе и стоке мощного ПТ IRF1405, управляемого специальным драйвером:

Сток.

Затвор.

Через 36 минут работы при напряжении питания 8.00В произошёл выход из строя ПТ. Анализ схемы и режимов компонентов причину не установил. Тем не менее, спонтанный отказ вынуждает дать однозначно отрицательную рекомендацию возможному использованию данного устройства в подземных работах. Заказчику рекомендуется провести включение имеющихся у него образцов при напряжении питания 8.00В и возможно большей, до +100 град. С температуре, на срок от одной недели для сбора статистики отказов и при выходе из строя хотя бы одного образца заменить используемые в устройствах ПТ ZXMN2A01F на IRLML2502.

Также был проведён замер амплитуды пульсаций выходного напряжения на нагрузке.
Напряжение питания 6.00В, 50мВ/дел, 1мкс/дел.

Малый уровень пульсаций позволяет оставить имеющиеся входной и выходной конденсаторы без замены.

Был проведён замер эффективности, среднее значение составило 0.88, максимальное — 0.92. Такие значения следует признать хорошим результатом для данного устройства. Дальнейшее повышение эффективности возможно за счёт уменьшения потерь проводимости в диоде обратного хода, а также статических и динамических потерь в индуктивности. Возможный выигрыш составит 2-6%, его достижение экономически нецелесообразно.
Анализ схемы в целом выявляет классический недостаток понижающей топологии: при выходе из строя переключающего транзистора нагрузка оказывается подключена к питанию напрямую, при этом, в случае использования в её роли светоизлучающего диода, его выход из строя неизбежен.
Дальнейший анализ будет направлен на изучение работы с устройства с ПТ IRLML2402 и IRLML2502.

Приложение.
Документация на ИМС ZXSC300
Документация на ПТ ZXMN2A01F
Описание конвертора.

СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА 300 ВТ

Недавно собрал преобразователь напряжения, за основу которого была взята схема от ПН для УНЧ Ланзар. Тянет спокойно две лампочки по 150 ватт. Но выдерживает он и больше — запускает маленькую болгарку 650 ватт и дрель 650 ватт. Правда при этом напряжение проседает до 190 вольт. Но при этом и провода греются 2 мм.кв. (от акуммулятора до преоразователя), а при снимаемой мощности 300 ватт — с лампочками двумя по 150 ватт, практически не садится. Падение уровня выходного напряжения всего 5 вольт!     Трансформатор взят был от советского телевизора из импульсного блока питания. Перемотан, сточен зазор на ферите (можно взять даже два таких трансформатора — по одной половинки ферита от каждого, тогда не придется ничего точить). Трансформатор преобразователя смело можно мотать и на кольцах, склееных два вместе 40х25х11, первичка такая же, что и ТПИ-3, вторичка примерно 60 витков. Первичка — две обмотки три повода по 0.8 в плече 5 витков одно плечо и второе плечо 5 витков, а вторичку мотал двумя проводами 0.8. Наматывал вторичную обмотку методом проверок. Сначала половина вторички двумя прводами 0.8 — слой изоляции, потом первичная оба плеча, потом снова слой изоляции, снова вторичка — вот эту вторичку и подгонял под нужный мне вольтаж, то есть 230 вольт.    Про мощность 300 ватт написал потому, что спокойно работает с такой нагрузкой, транзисторные ключи даже не греются, но для надежности оставил кулер. А уже свыше трехсот начинают немножко подогреваться ключики и трансик.     Данный преобразователь спокойно запускает любые телевизоры с ИБП, которые домашний кинотеатр. Дрель болгарку, лампочки по 150 (больше не оказалось просто). Зарядные устройства для сотовых телефонов, больше проверить было не начем. В целом проделанной работой доволен. Начинал просто в тесте, хотел проверить что получится, а он заработал даже очень нормально. Вот фото девайса в окончательной сборке:    Имеется также печатная плата ПН, вдруг кому сгодится, там все подписано — все номиналы, а схема преобразователя показана ниже (увеличить можно по клику), я ее урезал максимально.     Корпус можете сделать из чего угодно, но лучше всего коробочка от БП ATX — она идеально подходит для всех элементов устройства, в т.ч. имеется там готовый кулер. Собрал и испытал устройство — Ivan4370.    Форум по ПН     Обсудить статью СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА 300 ВТ

СХЕМА СВЕТОВОГО ПРИБОРА

Начинать сборку светового прибора необходимо с изготовления отражателя и подбора линзы. Отражатель изготовил из обычной шумовки с относительно ровной сферической формой. Затем покрасил её изнутри чёрной краской, а потом наклеил на внутреннюю поверхность кучу мелких цветных дихроичных зеркал размером 10х10мм. Отражатель укреплён на шаговом двигателе (любом с 6 выводами). На рисунке и на фото видно, как располагаются линза, лампа и отражатель.    Расстояние между линзой, лампой и отражателем я определял опытным путём, передвигая их местами. Лампа от линзы закрыта металлической перегородкой. В результате нужно получить на стене или экране на расстоянии примерно 6 метров множество ЧЁТКИХ!!! цветных лучей в форме спирали лампы. Если этого не достигнуть, работу светового прибора можно не продолжать. В этом случае нужно поменять линзу. Здесь главное подобрать такую линзу, чтобы расстояния были по возможности минимальными. От этого будет зависеть размер корпуса по длине.    Теперь можно приступать к трансформатору. Для своих световых приборов использую трансформаторы от старых ч\б телевизоров, типа ТС-180. Полностью сматываю с трансформатора все обмотки (до первичной) и наматываю на каждую катушку по 40 витков медного провода диаметром 1,5мм. Выходит 2 обмотки по 12вольт. Одну из них использую для питания схемы светового прибора, а вторую, соединённую последовательно с первой – для питания лампы и шагового двигателя.    Когда всё готово, можно кроить корпус. Для корпуса применяю либо оцинкованную жесть, либо металл от крышек корпусов старых компьютеров. Детали вычерчиваются по размерам из рисунка 02. Длина корпуса светового прибора в 300мм, проставлена условно. Она может быть и больше. Окончательно определить её можно, приставив к линзе, лампе и отражателю, укреплённом на ШД, трансформатор. Вырезанные заготовки сгибаю под углом 45 градусов на гибочном устройстве. Отверстие для установки вентилятора и отдушина для выхода горячего воздуха закрываются крышками.    Переднюю и заднюю стенки светового прибора креплю на болтах, а крышку – на саморезах.    По бокам прикручены болты под П-образную ручку для подвески прибора к стене или потолку. Болты диаметром 8-10мм прикручиваются обязательно с гроверами.     Когда корпус со всеми необходимыми отверстиями будет готов, его можно красить. Но сначала нужно укрепить на дне вентилятор и прикрутить на него крышку. Чтобы лопасти не закрасились, на них нужно буквально капелькой клея наклеить картонный круг по диаметру, который удаляется после покраски. Сначала покрывем корпус автомобильным антикорром «BODY-950» — аэрозоль чёрного цвета. Это придаёт поверхности «фирменный» шершавый вид. После сушки красим корпус чёрной (или любой другой) блестящей краской.    Приступаем к сборке внутренностей. Крепим линзу, лампу и отражатель с двигателем, трансформатор и плату. Разводим провода и запускаем схему. Микрофон и тумблер режимов «микр» и «авт» находятся на задней стенке прибора.    Теперь можно закрывать крышку и, получив достаточную дозу удовлетворения от проделанной работы, искать покупателя:) Схема прибора вместе с прошивкой находится в архиве с чертежами, скачать его можно на форуме. Для большей продолжительности службы лампы, рекомендую отмотать витки на трансформаторе до напряжения 23,5 вольт при включенной лампочке. Всегда с Вами, Иван (Samopalkin) [email protected]    Обсудить статью СХЕМА СВЕТОВОГО ПРИБОРА ИОНИСТОР      Что такое ионисторы? Теория для начиначинающих радиолюбителей.