Электрик - электричество и энергетика

Эта статья опубликована на сайте Электрик - электричество и энергетика
  http://electrik.org/

URL этой статьи:
  http://electrik.org/news/article68.php

СВЕТОРЕГУЛЯТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Статьи / Самодельные устройства для освещения
Послано electrik 14 Дек, 2003 г. - 13:57

В. БАННИКОВ, г. Москва
Обычные светорегуляторы люстр, торшеров, настольных ламп и других осветительных приборов, как правило, содержат переменные резисторы, позволяющие плавно изменять яркость светового излучения светильников в соответствии с нуждами конкретных потребителей. Ксожалению, такие резисторы быстро изнашиваются и работа светорегулятора нарушается. Между тем, как показывает практика, вовсе не требуется бесконечное число уровней яркости осветительного устройства. Вместо плавного регулирования светового излучения целесообразно использовать ступенчатое, подобное тому, что применяется при регулировании яркости, контрастности изображения и громкости звука с помощью пульта управления в современных телевизорах. Описание одного из таких устройств и предлагается вниманию читателей.

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 1. Он собран на двух цифровых микросхемах DD1, DD2, транзисторе VT1, тринисторе VS1 и диодном мосте VD12. Регулятор обеспечивает только пять уровней яркости, которых вполне достаточно для люстры из трех — пяти включенных параллельно ламп. Как и обычный симисторный светорегулятор, он надежно защищает лампы от перегорания в момент включения, увеличивая таким образом срок их службы. На рис. 1 все лампы люстры условно обозначены одним элементом EL1. Питаются они переменным током через диодный мост VD12, который коммутируется мощным тринистором VS1.



Включается тринистор VS1 однопе-реходным транзистором VT1. Момент его включения относительно начал а полупериода зависит от постоянного напряжения на резисторе R13 и от плавно нарастающего напряжения на конденсаторе Сб. Как только эти напряжения становятся примерно равными, транзистор VT1 открывается (по эмиттеру). В результате очередная полуволна сетевого напряжения (а они следуют друг за другом каждые 10 мс) почти полностью (при большой яркости свечения) или частично (при малой) через открытые тринистор VS1 и диодный мост VD12 прикладывается к лампе EL1. Таким образом, чем больше сопротивление резистора в цепи зарядки конденсатора С6, тем позже (в пределах 10мс при частоте сети 50 Гц) включается тринистор VS1 и тем меньше будет яркость свечения EL1, и наоборот.



Транзистор VT1 и микросхемы DD1, DD2 питаются от сети через параметрический стабилизатор, собранный на диоде VD11, резисторе R15 и стабилитроне VD10. Конденсаторы С4 и С5 вместе стокоограничительным резистором R15 образуют высокочастотный и низкочастотный фильтры напряжения питания. Логический элемент DD1.1, конденсатор С1, резисторы R1, R2 и кнопка SB1 образуют простейший манипулятор. Он управляет низкочастотным генератором прямоугольных импульсов (2 Гц) на элементах DD1.2 — DD1.4, конденсаторе С2 и резисторах R3, R4. Выходной сигнал генератора поступает на вход СР счетчика-дешифратора DD2, который (при входе СN, соединенном с плюсовым проводом питания) реагирует в этом случае лишь на спады напряжения — с высокого уровня на низкий. По установочному входу R микросхема DD2 реагирует также и на высокий уровень напряжения на резисторе R6, когда при нажатии на кнопку SB2 конденсатор C3 зашунтирован резистором R5. При этом на выходе 0 (на рис. 1 он условно не показан) микросхемы DD2 оказывается высокий уровень напряжения, а на всех остальных (1—9) — низкий. Заметим, что в зависимости от числа поступающих на вход СР импульсов генератора микросхема DD2 может находиться в десяти различных состояниях. По числу ее выходов назовем эти состояния как "1", "2", "3" и т. д. (подробнее с работой микросхемы К561 ИЕ8 можно познакомиться в статье С.Алексеева "Применение микросхем серии К561" (см. "Радио", 1986, № 12, с. 42—46). Когда счетчик-дешифратор DD2 находится не в нулевом, а в каком-то ином состоянии, открыт один из развязывающих его выходные выводы диодов VD1 —VD9, благодаря чему конденсатор Об может заряжаться через резистор R11 и один из резисторов R7 — R10. Так, например, если микросхема DD2 находится в состоянии "3" и на ее выходе 3 присутствует высокий уровень напряжения, открыт диод VD3, конденсатор С6 может заряжаться через резисторы R8 и R11. Если же микросхема DD2 окажется, скажем, в состоянии "7" и высокий уровень будет лишь на выходе 7, откроется диод VD7, но будет заряжаться конденсатор 06 через те же резисторы R8 и R11. Иначе говоря, в состояниях "1" и "9" конденсатор Об заряжается через резисторы R7 и R11; "2" и "8" — R10 и R11; "3" и "7" — R8 и R11; "4" и "6" — R9 и R11; "5" —только через резистор R11.
Поскольку сопротивление резистора R7>R10>R8>R11, то при увеличении порядкового номера состояния микросхемы DD2 от "1" до "5" сопротивление зарядной цепи конденсатора С6 уменьшается и яркость свечения лампы EL1 растет, а при увеличении номера состояния от "5" до "9" — сопротивление зарядной цепи увеличивается и яркость лампы снижается. Таким образом, описываемый регулятор имеет пять уровней яркости. Первый (наибольший) может быть отрегулирован резистором R11, второй — R9, третий — R8, четвертый — R10 и пятый (наименьший) — R7.
Оперативное выключение лампы EL1 возможно с помощью нажатия кнопки SB2. В этом случае микросхема DD2 устанавливается в нулевое состояние и резисторы R7 — R11 в зарядке конденсатора С6 не участвуют. Если же оперативное выключение лампы EL1 не требуется, то кнопку SB2 допустимо и не использовать, ограничившись лишь кнопкой SB1. В этом случае кнопку SB2, резисторы R5, R6 и конденсатор СЗ из устройства исключают, соединив вход R микросхемы DD2 с нижними выводами конденсаторов С1, С6. Однако элементы R6C3 лучше все-таки оставить на месте, поскольку в этом случае при повторной подаче сетевого напряжения после его случайного отключения счетчик-дешифратор будет установлен в нулевое состояние, а не в произвольное, как без цепи R6C3. В любом состоянии микросхема DD2 может находиться неограниченно долго и соответственно яркостьлампы EL1 изменяться не будет. Для ее изменения следует кратковременно (менее 0,5 с) нажать на кнопку SB1. При этом напряжение на конденсаторе C1 практически сразу же (в течение примерно 0,15 мс) уменьшится, из-за чего высокий уровень напряжения на выходе элемента DD1.4 скачком заменится на низкий, а номер состояния счетчика-дешифратора DD2 увеличится на одну единицу. Учитывая, что регулятор обеспечивает пять уровней яркости, увеличить яркость лампы от нуля до максимума можно всего за 2 с. Изменить темп ступенчатого изменения яркости лампы удастся, если уменьшить (либо увеличить) частоту низкочастотного генератора, снижая (либо увеличивая) сопротивление резистора R4 или емкость конденсатора С2.
Если зарядную цепь конденсатора С6 выполнить по схеме, фрагмент которой показан на рис. 2,а, то число уровней яркости возрастет с пяти до девяти. Резисторы R7 —R11 и R16— R19 подбирают здесь в произвольном порядке. При таких изменениях схемы номиналы резистора R4 или конденсатора С2 целесообразно уменьшить приблизительно в два раза, удвоив таким образом частоту генератора до 4 Гц. Тогда яркость лампы EL1 будет ступенчато увеличиваться (при изменении состояния счетчика-дешифратора DD2 от "О" до "9") в течение 2 с, затем после возвращения счетчика в нулевое состояние снова увеличиваться (от "О" до "9") и т.д. Но вот уменьшить яркость возможно лишь в процессе прохождения кругового цикла регулирования (примерно 4 с), в течение которого с помощью кнопки SB1 следует установить нужную яркость. Однако такой способ не всегда удобен, поэтому рекомендуется поступить иначе: сначала выключить лампу кнопкой SB2, а затем кнопкой SB1 выставить нужную яркость, несколько меньшую предыдущей. В этом случае удается более точно подбирать яркостный режим лампы EL1. В светорегуляторе могут быть применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, ОМЛТ-0,125 или ВС-0,125 (R1—R14) и МЛТ-2 (R15). Конденсаторы C1—C4, C6 —любые керамические или металлобумажные, C5 — любой оксидный. Микросхема К561ЛА7 заменима К176ЛА7, КМ1561ЛА7, 564ЛА7, а К561ИЕ8 — К176ИЕ8, КМ1561ИЕ8, 564ИЕ8. Вместо КУ202М подойдут тиристоры КУ201КИ КУ201Л (при номинальной мощности лампы EL1 до 400 Вт) и КУ202 с буквенными индексами Л, М и Н (при мощности лампы до 2000 Вт). Мостовой выпрямитель КЦ405А заменим КЦ402, КЦ405Ж, КЦ405И (при мощности лампы 120 Вт), КЦ402, КЦ405Б, КЦ405В (при мощности лампы до 220 Вт). Можно собрать мост и из одиночных диодов КД105Б, КД105В, КД105Г или Д226Б и Д226В (при мощности лампы не более 60 Вт), КД209А, КД209Б, КД209В (при мощности 100 Вт), КД225В, КД226Г или КД226Д (при мощности 350 Вт), КД202Л, КД202Н, КД202С (при мощности 700 Вт), КД202К, КД202М, КД202Р (при мощности 1000 Вт). Транзистор КТ117А может быть заменен любым из этой же серии. Если же однопереход-ного транзистора в распоряжении радиолюбителя не окажется, его заменит аналог, показанный на рис. 2,6. Здесь транзисторы ICT361 Г вполне заменят КТ208, КТ209, КТ313, КТ361 , КТ3107, а КТ315 — КТ340, КТ342, КТ503, КТ3102 с любыми буквенными индексами. Вместо КД102А подойдут любые кремниевые маломощные диоды, а вместо стабилитрона Д814Г — любой маломощный прибор с напряжением стабилизации в пределах от 8 до 12 В (для микросхем серии К176) и до 16 В (для остальных). Кнопки SB1, SB2 —любые малогабаритные. При налаживании светорегулятора резисторы R11 (см. рис. 1) и R19 (см. рис. 2,а) подбирают таким образом, чтобы яркость лампы была максимальной, а работа регулятора устойчивой. Если провода, идущие к кнопке SB2, составляют несколько метров, ее следует поменять местами с резистором R5. Это исключит случайное выключение света из-за сигнала помехи, наведенного в чересчур длинных проводах и попавших на вход R микросхемы DD2.
Если номинальная мощность лампы превышает 200 Вт, тринистор необходимо установить на теплоотвод с площадью охлаждения не менее 100 см2. В целях электробезопасности регулятор следует поместить в пластмассовый корпус.

С вопросами можете обращаться по почте info@electrik.org [1] или посетив мой сайт: electrik.org [2].
Всего хорошего.

2003 г. Кузнецов Олег



Ссылки в этой статье
  [1] info@electrik.org
  [2] http://electrik.org

   Rambler's Top100      
Электрик © 2002-2008 Oleg Kuznetsov