БКВП – блок автономного оптотиристорного коммутатора нагрузки с вампирным питанием схем управления
Предлагаю вашему вниманию блок автономного оптотиристорного коммутатора нагрузки с вампирным питанием схем управления (далее – БКВП). К этому устройству я шёл долго. БКВП представляет собой законченное устройство и создано, как альтернатива механическому выключателю освещения. Совместно с БКВП можно включать как лампы накаливания, так светодиодные и люминисцентные.
На рисунке 1 представлен первый вариант БКВП. Такую схему БКВП нужно подгонять под конкретное внешнее устройство. Клеммы 1 и 2 предназначены для питания схем управления. Клеммы 3 и 4 предназначены для подключения к выходному каскаду схем управления. Клеммы 5 и 6 предназначены для подключения к проводам, вместо штатного механического выключателя освещения.
Назначение элементов схемы: VD4…VD7 — диодный мост, используется как для питания выходного тиристора, так и для питания схем управления. U1 — управляет работой тиристора VD3. Он является элементом гальванический развязки схем управления и цепи управления тиристора VD3. Резистор R1 задаёт рабочий ток светодиода оптрона, а резистор R5 – рабочий ток управляющего электрода тиристора VD3. Светодиод HL1 это элементом индикации наличия питания и нагрузки. Резисторы R2 и R3 являются делителем напряжения для питания схем управления в дежурном режиме. Резистор R3 подбирается такого номинала, который может обеспечить нормально работу схем управления в дежурном режиме, а также требуемой яркости светодиода HL1. Резистор R4 – это элемент вампирного напряжения, проходящий через него ток, создаёт напряжение нужное для питания схем управления. Диод VD1 является элементом развязывания двух систем питания. Конденсатор C1 предназначен для обеспечения работоспособности схем управления во время переходных процессов и её ёмкость может колебаться в больших пределах.
Выходное напряжение питания схем управления, при номиналах указанных на схеме, колеблется в пределах 10-12 вольт.
По желанию, резисторы R2 и R4 можно заменить стабилитронами. При этом стабилитрон заменяющий резистор R4 должен быть большой мощности и требуемого напряжения. Стабилитрон, заменяющий резистор R2 должен быть маломощным и с напряжением стабилизации немного большим, чем у стабилитрона заменяющий резистор R4 (можно попробовать установить маломощный транзистор включённый стабилитроном).
На рисунке 2 представлена схема усовершенствованного БКВП. В нём резисторы R2, R4 и диод VD1 заменены одним мощным стабилитроном VD2 (вампирное питание). Такая схема более универсальна, так как напряжение для питания внешних устройств не сильно зависит от мощности коммутируемой БКВП и от сопротивления нагрузки.
Мощность нагрузки должна быть не более 100 Вт, но это предельное значение. Оптимальной мощностью будет мощность в 40 Вт и менее. Для коммутации повышенных токов и напряжения, нужно установить все детали соответствующей мощности.
Особо следует отметить стабилитрон VD2. По паспортным данным, мощность этих стабилитронов 5 Вт. В этой схеме установлен стабилитрон типа 1N5337B, он имеет напряжение стабилизации 4,7 В и максимальный ток до 1010 мА. И это при таких габаритах, что впечатляет. И если потребуется большее напряжение, то нужно установить несколько низковольтных последовательно.
На рисунке 3 представлена практическая схема сенсорного выключателя освещения. Схема полностью работоспособна. Применённая микросхема TTP223-BA6 используется в составе платы контроллера сенсорной кнопки, в которой отключен внутренний светодиод D1 (чтобы не перегружать микросхему). И вместо этого светодиода подключен светодиод оптрона U1 с резистором R1 задающим его рабочий ток. Если потребуется индикация включения нагрузки БКВП, то её можно организовать или подключением сверхяркого светодиода со своим токостабилизирующим резистором параллельно цепочке R1 и U1.1, так чтобы совместный ток потребления не превышал 16 мА, или добавлением усиливающего маломощного транзистора с подключением всё тех же цепочек резисторов со светодиодами. Так же вывод 6 микросхемы TTP223-BA6 (замкнута перемычка B) посажен на плюсовой провод питания, что обеспечивает триггерный режим работы. Перемычка А остаётся не замкнутой, что обеспечивает на выходе микросхемы низкий уровень при первом включении сетевого напряжения. Конденсаторы C1 и C2 установлены на плате контроллера сенсорной кнопки. Выходное напряжение на выходе БКВП в этой схеме колеблется от 2,8 до 4,3 вольта, что полностью обеспечивает паспортные данные микросхемы TTP223-BA6.
Следует так же отметить, что если в вашем штатном выключателе (а я думаю, что они и подвергнутся переделке) стоит неоновая лампочка, и вы не захотите её удалить, то конечно её можно оставить. Для этого её со своим резистором следует включить параллельно клеммам 5 и 6 БКВП, а светодиод HL1 из схемы удалить. Так как схема получилась практически маленькой, то думаю, что очень просто можно разместить два БКВП в двойной выключатель (а может и три :)).
При создании печатной платы следует помнить, что через резистор R4 и стабилитрон VD2 проходят большие токи и поэтому они греются. И нужно обеспечить монтаж таким образом, чтобы тепло от этих деталей не влияло на детали схемы и конструкции в целом. Резистор R3 правильнее составить из двух последовательно соединённых резисторов.
Так же, не лишним будет напомнить, что схема БКВП гальванически связана с сетевым напряжением. И нужно быть предельно осторожным при налаживании и конструировании схемы, чтобы вас не поразило электрическим током.