БКВП х 2

После публикации первой статьи о БКВП (Блок автономного оптотиристорного коммутатора нагрузки с вампирным питанием внешних устройств) прошло какое-то время, и я задумался о продолжении темы, а именно о сдвоенном (а может и строенном) сенсорном выключателе освещения. Решить проблему «сдвоения» «в лоб» потерпело фиаско. Поэтому пришёл к такому вот схемному решению – каждый канал коммутатора и канал питания имеет свой диодный мост. Кстати, на этих схемах очень наглядно просматривается «вампиризм» БКВП.

Схема БКВП х 2
БКВП х 2. Схема

На рисунке 1 изображены два варианта БКВП – с тиристорами и симисторами. Схема с симисторами, на мой взгляд, хоть и рабочая, но «какая-то неправильная». Просто странные условия в работе симистора – это и резисторы в цепи управляющего электрода, и их мощность, и возможная снабберная цепь. И это всё в устройстве, которое хочешь сделать как можно миниатюрнее.

Вампирные схемы. Варианты построения
Варианты построения вампирных схем

На рисунке 2 приведены варианты построения «вампирных» схем. И для примера приведены справочные характеристики различных стабилитронов, которые можно применить.

На что хотелось бы обратить ваше внимание, так это на мощности нагрузки, и мощности диодных мостов, тиристоров/симисторов и стабилитронов. Всё должно быть согласовано. Если захотите коммутировать большие мощности, то нужно соответственно подобрать мощные радиодетали. К примеру, могу предложить в качестве стабилитрона советский стабилитрон с мощностью 8 Вт – Д815А. У него ток стабилизации доходит до 1400 мА! И к тому же этот прибор имеет возможность установки на радиатор. Так же, можно использовать и другие стабилитроны этой серии. Излишки напряжения после Д815А можно погасить или простейшими параметрическими стабилизаторами напряжения, или интегральными стабилизаторами.

Схема сдвоенного сенсорного выключателя освещения
Сдвоенный сенсорный выключатель освещения. Схема

На рисунке 3 изображена схема сдвоенного сенсорного выключателя освещения. Ничего особенного в ней нет – два сенсора на микросхемах TTP223, два оптрона и БКВП х 2. Единственное, на что хочется указать в этой схеме, так это на не установленные конденсаторы (C101 и C 201) у сенсоров. Если будете увеличивать площадь сенсоров, то придётся и устанавливать эти конденсаторы. Рекомендаций о соотношении площади сенсоров и ёмкости конденсаторов у меня нет. И поэтому, по всей видимости, придётся методом «творческого тыка».

P.S.: Хочу так же обратить ваше внимание на то, что в этих схемах, в качестве индикаторов наличия сети, указаны «старые» светодиоды – АЛ307Б. Это связано с тем, что для зажигания этих светодиодов требуются повышенные токи (до 20 мА), по сравнению со сверхяркими. В основном предназначение этих индикаторов — это нахождение выключателя в темноте. Сверхяркие светодиоды в темноте – ну, очень яркие. Если вам всё же нужно установить сверхяркие светодиоды, то предусматривайте в конструкции место для шунтирующих резисторов, которыми можно регулировать яркость свечения.

Внимание! Все эти конструкции находятся в гальванической связи с сетью, с высоким напряжением! Будьте предельно осторожны при макетировании и испытаниях! Обеспечивайте этим конструкциям хорошую изоляцию, с целью безопасной эксплуатации!

БКВП

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.

Схема 1. БКВП
БКВП. Схема 1

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).

Схема 2. БКВП
БКВП. Схема 2

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.

Схема сенсорного выключателя освещения на TTP223-BA6
Сенсорный выключатель освещения на TTP223-BA6. Схема

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.