Схема ёмкостного реле для светильника

 Это устройство предназначено для включения светильника на заданное время. Алгоритм его работ – при прохождении человека вблизи ёмкостного датчика-антенны, который представляет собой отрезок изолированного провода, находящегося в потайной канавке на поверхности дверного косяка, лампа накаливания вспыхивает, затем светит несколько минут на полную яркость, после чего быстро погаснет.

При первом включении устройства (Рис.1) в осветительную сеть переменного тока напряжения 220В, конденсатор С1 находится в разряженном состоянии, следовательно, полевой транзистор с каналом р-типа VT3 открыт, что приводит к открытию маломощного чувствительного тринистора VS2. Открытый тринистор «раскачивает» силовой узел, выполненный на мощном симисторе VS3, что приводит к зажиганию лампы EL1. Благодаря применённому схемному решению раннее открывание симистора на каждой полуволне напряжения переменного тока позволяет обойтись без помехоподавляющего LC-сетевого фильтра.
После включения напряжения питания конденсатор С1 медленно заряжается через резисторы R5, R6 и диод VD2. Зарядка этого конденсатора идёт короткими импульсами частотой 100 Гц, следующими с большой скваженностью, что позволяет получать большие выдержки времени при небольшой ёмкости плёночного конденсатора. Когда амплитуда импульсов напряжения на выводах исток-затвор транзистора VT3 станет меньше порогового напряжения открывания (2,5….5,5 В), этот транзистор закроется, соответственно, перестанут открываться и VS2, VS3 и лампа EL1 погаснет. Следует отметить, что переходной процесс перед погасанием лампы протекает лавинообразно и составляет не более 5 секунд. Объясняется это тем, что с более поздним, по фазе открыванием VT3, увеличивается амплитуда и продолжительность импульсов на цепочке ограничения напряжения до 14 В, состоящей из стабилитрона VD1 и светодиода HL1.
Если кто-то приближается к ёмкостному датчику E1, то полевой n-канальный транзистор VT1, включённый как истоковый повторитель, будет открываться наведённым на датчике напряжением, откроется и тринистор VS1, что повлечёт за собой быстрый разряд конденсатора С1 и, соответственно, зажигание лампы. Резистор R7 ограничивает импульсный ток через VS1. После разрядки конденсатора С1 тринистор VS1 закрывается и, если на ёмкостной датчик Е1 не оказывается достаточного воздействия, то конденсатор начинает повторный цикл зарядки. При указанных на схеме номиналах С1, R5, R6 выдержка составляет около 10 минут. Далее, все процессы протекают как было описано выше. Наличие в разрядной цепи тринистора VS1 позволяет получить достаточно стабильную выдержку, которая будет мало зависеть от времени и интенсивности воздействия на датчик Е1*.
Транзистор VT2, работающий в режиме обратимого лавинного пробоя эмиттерного перехода, защищает полевой транзистор от мощных импульсов напряжения, индуцированных или наведённых прикосновением на ёмкостном датчике. Светодиод HL1 светит только при погашенной лампе. Варистор R11 защищает высоковольтные тринистор VS2 и симистор VS3 от всплесков сетевого напряжения. Включение варистора в цепь управления симистором позволяет избежать разрушение R11 при значительном аварийном увеличении напряжения сети. Возможное при этом перегорание лампы и плавкого предохранителя, с практической точки зрения, несущественно.

Прежде чем собирать это устройство следует заранее определить, где и как оно будет применяться. Чувствительность датчика зависит от его размеров и места установки. Чем длиннее неэкранированная часть провода, тем она выше, но тогда сильнее сказывается влияние близко расположенных предметов, сетевых проводов, влажности и другие факторы. Если чувствительность на ладонь, поднесённую к ёмкостному датчику на 15 см. получить достаточно легко, то 30-50 см на тело взрослого человека – это лучшее, что можно достигнуть, и если такое удалось, то на этом результате можно будет и остановиться. Вблизи датчика (менее 1 м) не должно пролегать сетевых проводов. Понижают полезную чувствительность датчика его установка на железобетонной стене, близко стоящие телевизоры и другая работающая техника, пол с электроподогревом и т. д. Сама антенна датчика представляет собой очищенный от металлической оплётки на длину 10….40 см изолированную часть телевизионного кабеля РК-75. Места разделки кабеля герметизируют клеем или краской, что предотвратит быстрое окисление медных проводников кабеля. Слой изоляции кабеля должен быть без трещин и других мелких повреждений.
В конструкции можно использовать резисторы типов МЛТ, С2-22, С2-23, С1-4. Варистор R11 может быть любого типа на рабочее напряжение ограничения 390….470 В. Конденсатор С1 – полиэтилентерефталатный типа К73-17, К73-24в. Для получения более длительной выдержки можно включить несколько таких конденсаторов. Стабилитрон VD1 можно заменить любым маломощным на 9….12 В, например КС210Б, КС512А, Д814В, 1N4741A. Диод VD2 – КД510, КД521, КД522 с любым буквенным индексом или распространённый импортный 1N4148. Диодный мост можно заменить на КЦ407А, DB105, DB106 или четыре диода типа КД243Ж, КД105Б, 1N4006. Светодиод L383SRDT можно заменить на любой из серий АЛ307, КИПД21, КИПД40, L1543. Транзистор КТ315 можно заменить на любой из серий КТ301, КТ312, КТ315, КТ3102. Маломощный полевой транзистор КП501Б можно заменить на КП501А, КП501В, КР1064КТ1, ZVN2120. Транзистор VT3 можно заменить любым из серий КП301, 2П301 или на КП304А, 2П304А. Желательно подобрать экземпляр с возможно меньшим пороговым напряжением открывания. Тринистор VS2 можно заменить на BT139G, BT169D, P0102DA1AA3, X0205MA1BA2. Симистор можно установить, например, таких типов ВТ137Х-800, ВТ136-600D, BTA140-600, B, TB08-800TW, КУ208Г. При мощности лампы более 100 Вт симистор устанавливается на теплоотвод.
Регулировка безошибочно собранного устройства сводится к подбору сопротивления резистора R1 и длинны ёмкостного датчика Е1* до получения необходимой чувствительности. Следует учитывать, что на чувствительность также оказывает влияние и фазировка подключения устройства к сети. Желаемое время выдержки устанавливается подбором ёмкости конденсатора С1 и общего сопротивления резисторов R5, R6.
Из реле времени с ёмкостным датчиком устройство легко превратить в сенсорное. Никаких значительных переделок в устройство вносить не потребуется. Лишь в целях безопасности нужно установить последовательно с резистором R1 ещё один такой же и, возможно, потребуется уменьшить сопротивление резистора R2 до 0,1….1 Мом. Сенсором, например, может быть дверная ручка.

Эскиз печатной платы ёмкостного реле приводится на рисунке. Размер 55х75 мм. При настройке и эксплуатации следует помнить, что оно имеет гальваническую связь с напряжением осветительной сети, поэтому прикосновение к его элементам может привести к их повреждению и поражению человека электрическим током. При обесточенной нагрузке светящейся светодиод напомнит о том, что устройство не отключено от сети. К этому реле времени вместо или в дополнение к лампам накаливания можно подключать, например, настольные и вытяжные форточные вентиляторы, которые, к примеру, будут включаться, если вы расположитесь за рабочим столом или прошли на кухню.

автор Бутов А. П.
источник: ” РАДИОКОНСТРУКТОР “, 07 – 2004, стр.36-37

Top.Mail.Ru