Реле времени для светильника

Электросхемы для дома

А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.

Предлагаемое устройство предназначено для автоматического отключения ламп накаливания через заданный промежуток времени после включения. От предлагавшихся ранее в различной литературе его отличает простота, использование только широко распространенной элементной базы, двухступенчатое зажигание и плавное погасание лампы, крайне низкое потребление энергии в дежурном режиме.

Принципиальная схема реле времени

При первом включении в сеть конденсатор С1 разряжен, полевой транзистор VT2 открыт и шунтирует эмиттерный переход транзистора VT1. Транзистор VT1 и тринистор VS2 в это время закрыты, напряжение на выходе диодного моста VD1 максимально, и протекающего через него тока недостаточно для открывания симистора VS1. Лампа EL1 не светится, устройство находится в дежурном режиме.

При закрытом транзисторе VT1 через цепь VD2, R8 заряжается конденсатор С2. Напряжение на этом конденсаторе стабилизируется транзистором VT3 на уровне 6…8 В.

При замыкании кнопки SB1 конденсатор С1 относительно быстро заряжается от конденсатора С2 через резисторы R9, R5 и эмиттерный переход транзистора VT1. Положительное напряжение затвор—исток транзистора VT2 начинает превышать напряжение отсечки, полевой транзистор закрывается, высоковольтный транзистор VT1 открывается, следовательно, открывается и маломощный тринистор с малым током управления VS2. По цепи R1, VD1, управляющий электрод VS1 в начале каждой полуволны выпрямленного напряжения протекает импульс тока, достаточный для открывания мощного симистора.

Лампа накаливания EL1 зажигается, но не полностью, до момента отпускания кнопки, действующее напряжение на лампе составляет около 70…75% от напряжения питания. После отпускания кнопки на лампу подается 98 % мощности, т. е. лампа светится в полный накал. Такое двухступенчатое зажигание лампы благоприятно сказывается на ее сроке службы.

Конденсатор С1 постепенно разряжается через резистор R7. Когда напряжение на нем приближается к напряжению отсечки, полевой транзистор начинает открываться, ток через эмиттерный переход транзистора VT1 плавно уменьшается, следовательно, транзистор VT1 постепенно закрывается, тринистор VS2 и симистор VS1 на каждой полуволне переменного напряжения открываются с постепенно возрастающим запаздыванием — лампа EL1 медленно гаснет.

Светодиод HL1, включенный последовательно с резистором R6 и эмиттерным переходом транзистора VT1, предназначен для подсветки выключателя, когда реле находится в дежурном режиме.

В устройстве использованы резисторы МЛТ, С2-23 соответствующей мощности. Резистор R3 можно составить из нескольких резисторов меньшей мощности, соединенных параллельно. R8 можно заменить двумя резисторами 510 кОм мощностью 0,125 Вт, включенными последовательно.

От качества конденсатора С1 зависит максимальное время выдержки, которого удается достичь. Автор использовал ниобиевый оксидно-полупроводниковый конденсатор типа К53-4 10 мкФ 15 В с током утечки 150 нА при напряжении 10 В и температуре корпуса 25°С. С таким конденсатором лампа светится 10 минут. Можно попробовать использовать аналогичные конденсаторы с малым током утечки К53-1, К53-1А. Очень хорошие результаты получаются и при использовании обычных оксидных конденсаторов фирмы RUBICON. С конденсатором 22 мкФ 50 В — 9 минут, 100 мкФ 63 В — 40 минут. К сожалению, отечественные конденсаторы К50-35 имеют на один-два порядка большие токи утечки, поэтому при их применении получить хорошие результаты затруднительно. Конденсатор С2 можно установить емкостью 100…200 мкФ с током утечки при напряжении 10 В не более 10 мкА.

Вместо диода КД102Б допустимо использовать любой кремниевый маломощный, например, серий КД510, КД522, КД521. Диодный мост VD1 можно заменить на КЦ402, КЦ405 с индексами А—В или на четыре диода КД102Б, КД105 (Б—Г). Симистор VS1 заменяется на ТС112-10, ТС112-16 или любым другим на соответствующий ток и напряжение не менее 400 В. Перед установкой в собираемую конструкцию симистор желательно проверить на величину тока катод—анод при соединенных вместе выводах катода и управляющего электрода и температуре корпуса 25°С. При любой полярности напряжения 300 В ток симистора должен быть не более 20 мкА. Если он более чем на порядок превышает это значение, то данный экземпляр симистора может оказаться ненадежным в эксплуатации, что будет проявляться как самопроизвольное мерцание и даже полное зажигание лампы.

Светодиод можно заменить на любой из серий АЛ307, АЛ336, КИПД21 с достаточной яркостью свечения при токе 1 мА.

Высоковольтный транзистор VT1 заменяется на КТ969А, 2SC2330. Полевой транзистор с каналом n-типа КП103Ж для получения длительных выдержек должен иметь малое напряжение отсечки, желательно не более 1,5 В. Кроме того, следует подобрать экземпляр с начальным током стока более 1 мА. Биполярный транзистор VT3 заменяется на любой из серии КТ315.

При мощности ламп более 40 Вт симистор устанавливают на теплоотвод. С симистором КУ208Г мощность нагрузки может быть до 1000 Вт. Температура корпуса симистора при длительной работе устройства с включенной лампой не должна превышать 45…55°С. При мощности ламп менее 300 Вт готовое устройство легко умещается в установочной коробке выключателя для внутренней электропроводки. При этом, если применен современный выключатель с плоской конструкцией, его можно не демонтировать. Если его клавиша будет играть роль кнопки SB1, под ней следует установить небольшую пружину для самовозврата, например, от кнопки П2К.

Если необходимо регулировать время выдержки, резистор R7 заменяется переменным, с сопротивлением 4,7… 10 МОм. Провод, идущий от резистора R9 к кнопке SB1, должен иметь минимальную длину или быть экранированным.

Плавкий предохранитель FU1 должен быть рассчитан на ток в 2…3 раза больше рабочего тока примененных ламп накаливания.

Минимальная мощность подключаемых ламп накаливания зависит от типа и конкретного экземпляра примененного симистора. Иногда встречаются экземпляры, которые уверенно работают с активной нагрузкой мощностью более 3…5 Вт. Первое включение и настройку собранного реле времени следует проводить с лампой мощностью 40…60 Вт.

ЛИТЕРАТУРА
1. Дробница Н. Электронные устройства для радиолюбителей. — М.: Радио и связь, 1986, с. 4—11.
2. Нечаев И. Автомат — эконом электроэнергии. — Радио, 1995, № 12, с. 46.