Автоматический выключатель электроприборов от сети 220В

Предлагаемое устройство отключает от электросети электронные приборы, перешедшие в дежурный режим, что повышает безопасность их эксплуатации и экономит электроэнергию. Основное отличие этой конструкции от автоматического выключателя (Нечаев И. "Автоматический выключатель бытовой радиоаппаратуры". - Радио, 2016, № 7, с. 38) - использование вместо кнопки "Пуск" любой из кнопок ПДУ питаемого через неё аппарата.

Принципиальная схема

Схема моего автоматического выключателя показана на рис. 1. Узел питания в нём выполнен по классической схеме с понижающим трансформатором Т1, выпрямителем на диодном мосте VD1 и интегральным стабилизатором напряжения DA1.

В состав выключателя входят также приёмник ИК-излучения TSOP31236 (В1), логический узел на микросхемах К561ЛА7 (DD1), К561ТМ2 (DD2) и NE555N (DA2), пороговый датчик тока на основе датчика Холла К1116КП4 (В2). Для коммутации цепи питания защищаемой выключателем аппаратуры применён оптосимистор (твердотельное реле) S202S01 (U1).

Принципиальная схема автоматического выключателя электроприборов

Рис. 1. Принципиальная схема автоматического выключателя электроприборов.

После подачи питания на выходе триггера DD2.1 благодаря исходно разряженному конденсатору С4 будет установлен низкий логический уровень, поэтому транзистор VT2 и оптосимистор U1 останутся закрытыми, а питаемая через автоматический выключатель аппаратура обесточенной.

Если с помощью ИК ПДУ подать любую команду, сигнал с выхода приёмника ИК-излучения В1, проинвертированный логическим элементом DD1.1, установит триггер DD2.1 в состояние с высоким уровнем на выходе, что откроет транзистор VТ2 и оптосимистор U1. Теперь аппаратура подключена к сети.

Одновременно через элемент DD1.2 и цепь C8R2 на одновибратор на интегральном таймере DA2 поступит импульс запуска. Повторный запуск одно-вибратора сигналом ПДУ будет запрещён сигналом, поступившим с выхода таймера через элемент DD1.3 на вывод 6 элемента DD1.2.

Длительность импульса одновиб-ратора определяют по формуле T=1,1R6C5. При указанных на схеме значениях сопротивления резистора R6 и ёмкости конденсатора С5 она - около 10 с.

В отсутствие сигнала с датчика тока (вся аппаратура выключена или находится в дежурном режиме) транзистор VT1 постоянно закрыт, поэтому по окончании импульса одновибратора триггер DD2.1 возвратится в исходное состояние.

Если в цепи сетевого питания аппаратуры протекает ток, больший порогового значения, импульсы с выхода датчика В2 периодически открывают транзистор VТ1, что разряжает времязадающий конденсатор С5 и "затягивает" импульс одновибратора на всё время, пока аппаратура включена.

Детали и конструкция

Эскиз конструкции датчика тока показан на рис. 2. Его магнитопровод 2 типоразмера Шбхб набран "вперек-рышку" из пластин электротехнической стали. Один из узких кернов магнитопровода, показанный штриховыми линиями, отрезан.

Во втором таком же керне сделан зазор длиной 2 мм, в котором установлен датчик Холла 5. Чувствительная зона датчика (квадрат 2,5x2,5 мм - в центре его поверхности) должна быть расположена на оси керна. Обмотка 1 (на схеме обозначена L1) намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 1 мм на широком керне магнитопровода и содержит 30 витков.

Экскиз конструкции датчика

Рис. 2. Экскиз конструкции датчика.

Датчик тока можно изготовить и из трансформаторной стали другого типоразмера. Подготовленные пластины соберите в пакет толщиной 4...6 мм, в зазор вклейте микросхему К1116КП4, а на среднем керне намотайте 30-50 витков любого изолированного провода.

Сечение этого провода по меди следует выбирать исходя из суммарного тока, потребляемого всей аппаратурой, которую предполагается защитить выключателем, и его плотности 3...3,5 А/мм2.

Порог срабатывания изготовленного мною датчика по току - 0,4 А. Для получения такого порога с обмоткой из небольшого числа витков на магнитопровод 2 через немагнитную (текстолитовую) прокладку 4 толщиной 1 мм установлен неодимовый магнит 3 диаметром 6 мм и высотой 5 мм. Направление поля магнита и его положение на магнитопроводе подбирают экспериментально при налаживании.

Все детали выключателя (за исключением трансформатора питания и датчика тока) смонтированы на печатной плате размерами 85x50 мм из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита. Чертёж платы показан на рис. 3. Она рассчитана на установку резисторов С1-4 мощностью 0,25 Вт, конденсаторов К10-17Б и оксидных конденсаторов К50-35.

Вместо твердотельного реле U1 в конструкции можно использовать электромагнитное. В этом случае твердотельное реле на плате не устанавливают, а в предназначенные для его выводов 1 и 2 отверстия впаивают резистор сопротивлением 330-510 Ом. Электромагнитное реле TR90-12VDC-SC-A1 подключают по схеме, показанной на рис. 4.

Печатная плата устройства автоматического отключения электроприборов

Рис. 3. Печатная плата устройства автоматического отключения электроприборов.

Для проверки датчика тока включите его обмотку в сеть -230 В последовательно с лампой накаливания мощностью около 100 Вт. Подав на датчик Холла напряжение питания 5 В, проверьте осциллографом наличие импульсов низкого логического уровня на его выходе. Чем больше длительность этих импульсов, тем чувствительнее датчик.

Порог его срабатывания регулируют изменением положения магнита на магнитопроводе и подборкой числа витков обмотки. Необходимый порог зависит от коммутируемой выключателем аппаратуры с наименьшим потребляемым в рабочем режиме током.

Измеренный стрелочным прибором Ц4353 потребляемый ток работающего телевизора - всего 0,2 А, но выключатель с описанным датчиком от него надёжно срабатывает. Это, вероятно, связано с тем, что потребляемый ток имеет импульсный характер, а амплитуда этих импульсов превышает 0,4 А.

В дежурном режиме ток, потребляемый телевизором, снижается до 17 мА. Ток, потребляемый самим выключателем в дежурном режиме, не превышает 2,5 мА и в основном зависит от качества трансформатора Т1. Я применил трансформатор ТТП-3 220/9 В на тороидальном магнитопроводе.

В ходе работы над конструкцией выявилась неприятная особенность приёмника ИК-излучения TSOP31236 - низкая помехоустойчивость. Это приводило к включению телевизора без сигнала с ПДУ. Для устранения этого явления на выходе приёмника включена интегрирующая цепь из резистора R3 и конденсатора СЗ.

Хочу отметить, что снятые со старой аппаратуры приёмники ИК-излучения DHR38N, 27N2Y2 более помехоустойчивы. Они работали надёжно без помехоподавляющей цепи.

Схема подключения реле

Рис. 4. Схема подключения реле.

Пользоваться выключателем очень просто. Первое нажатие на любую кнопку ПДУ активирует выключатель, загорается светодиод HL1, информирующий о включении питания аппаратуры. Если в течение 10 с после этого никаких нажатий на кнопки ПДУ не было, по их истечении питание будет выключено и выключатель вернётся в режим ожидания.

Если же за это время нажатием на кнопку "Power" ПДУ аппарат, которому адресована эта команда, был приведён в действие, питание останется включённым.

На последующие команды и включение-выключение других аппаратов выключатель реагировать не будет, пока суммарный потребляемый всеми действующими аппаратами ток не упадёт ниже порога. Через 10 с после этого выключатель отключит сеть и перейдёт в режим ожидания, в котором будет оставаться до нового нажатия на кнопку ПДУ.

Н. Салимов. Р-12-2016.

0 559 Интегральные УНЧ
автоматический выключатель электронный выключатель выключатель нагрузки
Написать комментарий:

cashback