В большинстве случаев бытовые включатели освещения находятся внутри комнаты, гаража, кладовки или другого служебного помещения. Выходя наружу и выключив освещение, зачастую приходится некоторый отрезок пути преодолевать в полной темноте. При этом Вы рискуете натолкнуться на какое-либо препятствие со всеми вытекающими отсюда последствиями. Хорошо, если Вы просто уроните какой-нибудь предмет, а ведь можно запнуться, упасть и нанести непоправимый вред своему здоровью. Специально носить с собой для таких случаев электрический фонарик не всегда удобно. А вот если выключатель освещения оснастить предлагаемым устройством, то подобные проблемы будут сняты.

Устройство задержки включения - 4 (далее просто УЗВ4) предназначено для использования в быту, на производстве и представляет собой простое реле времени, работающее с лампой накаливания в сети ~ 230 Вольт. УЗВ4 обеспечивает «послесвечение» осветительной лампы накаливания с пониженной (до 50% от номинальной) мощностью в течение 10 … 20 секунд после размыкания контактов бытового выключателя. Затем в течение 1 секунды лампа плавно гаснет и УЗВ4 входит в дежурный режим с током потребления порядка 5 мА, который протекает через лампу, но не вызывает свечения её нити накала.

Отличительной особенностью УЗВ4, является простота подключения изготовленного устройства. УЗВ4 подключается (например, через клеммные зажимы) параллельно контактам бытового выключателя без соблюдения полярности. УЗВ4 может работать с сетевыми (~ 230 В) лампами накаливания мощностью от 25 до 95 Ватт (лампы накаливания мощностью 100 Вт и более современной промышленностью не выпускаются). Если используются более мощные лампы (200 Вт), то симистор следует установить на радиатор.

Другая отличительная особенность УЗВ4 от ранее опубликованных схем [1], в том, что «послесвечение» осветительной лампы накаливания осуществляется не с едва заметным понижением яркости, а до 50% (от номинальной) мощности. Это позволяет незнакомому с УЗВ4 пользователю чётко заметить, что схема реагирует на выключение лампы. (Небольшое понижение яркости свечения лампы может остаться незамеченным и быть воспринято, как «нежелание» бытового включателя разомкнуть свои контакты).

Основной недостаток УЗВ4 в том, что оно выходит на режим готовности быть выключенным с чётко установленной задержкой только после работы осветительной лампы в течение 40 секунд, не менее. Если лампа была включена от 10 до 40 секунд, то задержка выключения будет меньше. А если лампа была включена менее 5 … 10 секунд, то конденсаторы УЗВ4 не успевают разрядиться и задержки выключения вообще не будет: лампа погаснет сразу после размыкания бытового включателя. При желании выдержку (установленную задержку) можно увеличить времязадающей RC - цепью при настройке.

Состав УЗВ4.

УЗВ4 (см. рисунок 1) состоит из:
- параметрического стабилизатора, собранного на резисторе R4 и стабилитроне VD1 с напряжением стабилизации 15 Вольт;
- конденсатора фильтра С1;
- времязадающей цепи С2, R2;
- резистора R1, разряжающего конденсатор С1 и (через диод VD2) конденсатор С2 после замыкания контактов SA1;
- инвертора, собранного на полевом транзисторе VT1 и его стоковом резисторе R3;
- диода VD2, разряжающего времязадающий конденсатор С2 при замыкании SA1;
- токового ключа, собранного на высоковольтном биполярном транзисторе VT2 с резисторами (в цепи коллектора) R5 и (в цепи эмиттера) R6;
- однополупериодного выпрямителя на диоде VD3;
- симистора VS1, шунтирующего выключатель SA1 при отработке времени задержки выключения;
- дросселя Др1, цепи С3 R7, защищающих симистор VS1 от дребезга контактов SA1 и высоковольтных импульсных помех;
- предохранителя FU1 на ток 0,5 Ампера.
Тумблер SA1 с двумя НР контактами в состав УЗВ4 не входит, так как в его качестве используется настенный бытовой выключатель.

Описание работы УЗВ4.

При замкнутых контактах настенного бытового выключателя SA1 сетевое переменное напряжение на УЗВ4 не поступает, так как контакты SA1 шунтируют УЗВ4 своим нулевым сопротивлением, а осветительная лампа EL1 светится в полный накал.

Если после включения EL1 прошло около минуты, то конденсаторы С1 и С2 успели полностью разрядиться (после предыдущего нахождения УЗВ4 в дежурном режиме) и УЗВ4 полностью готов к работе в режиме задержки выключения освещения. При размыкании SA1 лампа EL1 на короткое мгновение гаснет, а затем включается на 20 секунд с пониженной мощностью. Происходит это вот почему. В момент размыкания SA1 сетевое напряжение через предохранитель FU1, через дроссель Др1, поступает на анод симистора VS1 и на искрогасящую цепь С3 R7, защищающую VS1 от дребезга контактов SA1. Одновременно сетевое напряжение поступает на анод VD3, выпрямляется и подаётся на вход параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R4 и стабилитрона VD1. С катода VD1 напряжение + 15 Вольт поступает на оксидный конденсатор С1 и быстро (за десятые доли секунды) заряжает его. Значительно медленнее идёт заряд конденсатора С2 через резистор R2, поэтому на затворе инвертора VT1 приблизительно 20 секунд установлено закрывающее инвертор VT1 напряжение. Сопротивление канала сток - исток VT1 стремится к нулю и напряжение на стоке VT1 определяется полным падением напряжения на стоковом резисторе R3: На стоке VT1 установлен высокий уровень напряжения (+1 Вольт), который открывает высоковольтный транзисторный ключ VT2. Сопротивление перехода К–Э (коллектор – эмиттер) VT2 уменьшается и напряжение положительной полярности с делителя напряжения R5, К–Э VT2, R6 поступает на УЭ (управляющий электрод) симистора VS1. Симистор VS1 работает в паре с однополупериодным выпрямителем VD3, поэтому открывается (с частотой 25 Гц) только при положительных полуволнах сетевого напряжения. Причём открывание VS1 происходит не в самом начале каждой положительной полуволны анодного напряжения, а на 1 … 2 мс позже, когда ток УЭ превышает пороговую величину.
Таким образом, первые 20 секунд после размыкания SA1 симистор VS1 каждую положительную полуволну анодного напряжения с небольшой задержкой открывается и на лампе EL1 рассеивается около 50 % мощности.

Когда (на 20-й секунде) напряжение на обкладке «+» конденсатора С2 достигает порога открывания (+1,6 … +1,8 Вольта на затворе) транзистора VT1, VT1 открывается и присутствующее на его стоке напряжение + 1 Вольт (в течение одной секунды) снижается до нуля. Сопротивление перехода коллектор – эмиттер VT2 увеличивается и на эмиттере VT2 устанавливается потенциал близкий к 0 Вольт, который с верхнего вывода резистора R6 поступает на управляющий электрод симистора VS1 и VS1 в течение 1 секунды плавно закрывается. Момент плавного закрывания VS1 приближённо соответствует времени уменьшения постоянного напряжения на базе VT2 от +1 Вольта до 0 Вольт.

Напряжение на обкладке «+» конденсатора С2 продолжает расти вплоть до +15 Вольт, однако это не приводит к изменению состояния схемы УЗВ4. В дежурном режиме УЗВ4 (при SA1 оставшемся в разомкнутом состоянии) потребляет ток порядка 5 мА, который протекает через лампу EL1, но не вызывает её заметного свечения. В таком состоянии УЗВ4 может находиться сколь угодно долго, вплоть до очередного (когда потребуется) включения освещения включателем SA1.

При замыкании SA1, конденсатор С1 разряжается через резистор R1, а конденсатор С2 разряжается через диод VD2 и резистор R1.

Настройка УЗВ4.

Настройка УЗВ4 заключается в установке выдержки (задержки выключения лампы) подбором резистора R2*. Сопротивление R2 в принципе можно изменять от 200 кОм до 3 МОм. Увеличение номиналов времязадающей цепи С2, R2 приводит к увеличению выдержки. И наоборот: уменьшение номиналов времязадающей цепи С2, R2 приводит к уменьшению выдержки. При использовании разных типов симисторов может потребоваться изменение сопротивления резистора R5* в диапазоне от 910 Ом до 15 кОм.

УЗВ4 имеет бестрансформаторное питание и, как следствие, гальваническую связь с сетью. Поэтому любое прикосновение даже к одной точке схемы может привести к поражению электрическим током. Все перепайки в схеме осуществляются строго при выключенном напряжении сети ~ 230 Вольт. Это достигается разрывом двух (а не одного) проводников, идущих от УЗВ4 к SA1 в местах, обозначенных на рисунке 1 пунктиром. (Замкнутого состояния SA1 для внесения изменений в схему недостаточно!!!).

Информация любителям улучшать схемы.

Лампу EL1 без доработки схемы УЗВ4 можно заменить галогенной (например, производства КНР) типа JCDR 230-240 / 50-60 Hz 75W GU5.3 (490 Lm), имеющей белое свечение направленного пучка света (в отличие от желтоватого у ламп накаливания). Галогенные лампы имеют другой цоколь и имеются в широкой розничной продаже в магазинах электротоваров (наряду с «традиционными» лампами накаливания). Более полную информацию о галогенных лампах торговой марки «Космос» можно найти на сайте WWW.KOSMOS.RU.

Детали УЗВ4.

В УЗВ4 применены резисторы типа МЛТ, С2-23, С2-33. Конденсаторы С1, C2 - оксидные К50-35 или зарубежного производства. С3 – типа К73-17 с рабочим напряжением не менее 250 Вольт. Стабилитрон VD1 КС515А можно заменить 2С515А, Д814Д или импортным с торговым обозначением ZPD 15V 0,5W. Диод VD2 КД521Г можно заменить КД503, КД510, КД522, КД102 с любой буквой. Диод VD3 1N4007 (1000 Вольт, 1 Ампер) можно заменить любым из серии 1N4004 … 1N4007, КД105Б (с ленточными выводами). Полевой транзистор VT1 КП501А можно заменить КП501А, Б, В или подобными с напряжением затвор – исток 20 Вольт. Биполярный высоковольтный транзистор VT2 КТ605АМ можно заменить КТ604, КТ940А, КТ8121 с любым буквенным индексом или (в крайнем случае) КТ940Б. Симистор VS1 BT-137-600Е [2] можно заменить BT-138-600 и, вероятно, ТС106-10 или КУ602.

Печатная плата УЗВ4 выполнена из односторонне фольгированного гетинакса или стеклотекстолита размерами 46 х 36 х 2 мм (см. рисунки 2 и 3).

Все детали на плате устанавливаются вертикально. Самая «высокая» деталь Др1 - 35 мм может быть аккуратно укорочена до 25 мм., однако такая процедура рекомендуется только знающим и усидчивым радиолюбителям. Диаметр отверстий на печатной плате под радиоэлектронные компоненты – 0,8 … 1 мм, под соединительные проводники – 1 … 1,2 мм., под крепёжные отверстия – 2,5 ... 3,2 мм.
Рисунок печати – «трассировка печатной платы» – (см. рисунок 3) может быть перенесён на медную фольгу при помощи копирки и обведён кислотостойкими перманентными маркерами. Подойдут, например, маркеры centropen 2846 CE PERMANENT или другие, специализированные, для подписывания компьютерных CD и DVD – дисков.

Но можно воспользоваться более современным методом. О методе термопереноса рисунка трассировки ПП (печатной платы) подробно можно прочитать в файле MTR_TO (3444 кБ), пройдя по ссылке:





Пайку радиоэлектронных компонентов следует вести низковольтным паяльником с антистатическим браслетом на запястье руки. Браслет (через резистор сопротивлением 1 МОм, 1 Ватт) многожильным проводником в изоляции подключается к заземлению. Обойтись без заземления можно, применив для полевого транзистора специальную розетку с шагом между выводами 2,5 мм. (сделанную из трёхвыводного кусочка розетки для ИМС DIP14), и установив в неё «полевую структуру» по окончании пайки остальных деталей.
Конструктивно УЗВ4 располагается в корпусе подходящих размеров из диэлектрического материала рядом (сверху) с бытовым настенным включателем. При использовании некоторых (компактных) типов включателей УЗВ4 может уместиться в настенной коробке вместе с включателем.

.













Разгадав загадки, следует ввести ответ к загадкам в строку «Пароль» файла «UZV4_4work». Тогда вы сможете, получить комплект схем для изготовления УЗВ4, и в качестве бонуса готовый к термопереносу (также в масштабе = 1:1) отражённый рисунок трассировки печатной платы. Также, (к тихой радости любителей разгадывать ребусы) Вы сможете в открытом виде прочитать ответ к ребусу №1. Архив файла «UZV4_4work» можно скачать здесь:












По полному ответу к ребусу несложно выделить ответ и заодно можно проследить почему так, а не иначе читаются рисунки, составляющие ребус. Большое пожелание - не заглядывать сразу в ответ, а попытаться разгадать ребус самостоятельно.

Я хочу заявить нерешительный протест размещению на сайте морально устаревших конструкций. Правда к УЗВ4 этот протест не относится, так как это продукт «Два в одном». Поясню сказанное: Устройство не только задерживает выключение освещения, но и обеспечивает плавное выключение лампы.

УЗВ4 выгодно отличается от подобных схем, которые требуют внесения изменений (разрывов цепи, введения дополнительных проводников) в осветительную сеть 230 Вольт.

Первое: УЗВ4 подключается всего двумя проводниками к нормально разомкнутым контактам бытового выключателя.
Второе: в схеме использованы широко распространённые и имеющие множество аналогов радиоэлектронные компоненты.
Третье: Изменение режима 100 - процентного накала на 50 – процентный хорошо заметно и одновременно является индикатором режима «Задержка выключения».

Четвёртое: хорошо, что сложные (на этот раз) загадки продублированы ребусом, который намного легче.
Пятое: Размещение цоколёвок полупроводниковых деталей на схеме электрической принципиальной – несколько необычное явление, но при работе с малознакомыми деталями значительно сокращает время, затраченное на изготовление устройства.
Главный недостаток УЗВ4, в том, что он выходит на заявленный принцип работы через 40 секунд, после того, как включили свет. Подробнее - хорошо описано в тексте статьи.

Ну, а лампы накаливания и галогенные лампы пока ещё продаются и стоят меньше, чем светодиодные. Если схему УЗВ4 использовать для помещений, где свет включается на короткое время, но требуется задержка выключения (например, в длинных проходных коридорах), то повышение расхода электроэнергии (по сравнению со светодиодными лампами) будет незначительно.
Сказала и облегчила душу.

На этом позвольте откланяться: улетаю на торгово-экономическое совещание по снижению оптовых и розничных цен на морально устаревшие лампы накаливания. Пожелайте мне удачи! И крепче держите в руках ваши миролюбивые паяльники!!!